Вернуться на страницу «Фермы металлические»
При выборе сечения элементов ферм следует отдавать предпочтение профилям с большим радиусом инерции при меньшей площади поперечного сечения. Это объясняется тем, что при работе на сжатие необходимо свести к минимуму потери материала, связанную с обеспечением устойчивости стержня: чем больше радиус инерции, тем меньше гибкость стержня, а значит и большее значение коэффициента продольного изгиба.
Наибольшее распространение в стропильных фермах получили тавровые сечения, скомпонованные из двух прокатных уголков. Эти сечения удобные в конструктивном отношении, обеспечивают простое соединение с фасонкой в узлах.
Для поясов ферм наиболее рациональными являются сечения, сформированы из двух нерпвнополочных уголков. если расчетная длина пояса в плоскости и вне плоскости фермы одинакова (lx = ly), то из условия равной прочности необходимо обеспечить равенстворадиусов инерции сечения ix и iy. В этом случае применяют неравнополочные уголки, расположенные большими полками вместе (Рис. 1.6, а), для которых ix= 0,32h и iy = 0,2b. если расчетная длина lyвдвое больше чем lx, то неравнополочные уголки следует размещать малыми полками вместе (рис. 1.6, б). Для этого сечения
2ix =iy, гдеix = 0.28h и iy= 0.24b.
Тавровое сечение из двух равнобедренного уголков (рис. 1.6, в) характеризуется соотношением радиусов инерции ix / iy= 0.8. Такое же соотношение расчетных длин соответствует сжатым элементам решетки, при этом ix = 0,3h и iy= 0,22b. Однако в практике такой тип сечения широко применяется и для поясов в связи с ограниченностью выпуска неравнополочные уголков.
Для стоек, особенно в монтажных узлах и в плоскости размещения вертикальных связей, используют крестовое сечение из двух равносторонних уголков (рис. 1.6, г), для которых радиусы инерции в обоих направлениях одинаковы (ix = 0,2h = iy= 0,2b).
Рис. 1.6. Типы сечений элементов ферм:
а – из неравнополочных уголков большими полками вместе; б — то же малыми полками вместе; в — из равнополочных уголков; г – из крестового сечения уголков; д – из таврового профиля; е — из двутавра; ж — из трубы; и — из гнутого квадратного профиля; к — из гнутого прямоугольного профиля
Учитывая возможности металлургической промышленности, сечения из двух равносторонних уголков в настоящее время являются основными для стропильных ферм, включая типовые конструкции. Использование для элементов ферм широкополочных тавров и двутавров, круглых труб и замкнутых гнутых профилей позволяет повысить эффективность конструкции благодаря более рациональному распределению материала по сечению, применению безфасоночных узлов, что обеспечивает непосредственное соединение раскосов с поясами, повышению коррозионной выносливости стержней с меньшим поверхностным соприкосновением с окружающей средой при одновременном снижении массы ферм. Так, при использовании в традиционных схемах широкополочных тавров (рис. 1.6, д) с сохранением решетки из спаренных уголков масса фермы снижается на 10-12%,вследствие сокращения расходов стали на узловые фасонки. В тавровом сечении сохраняется приближенно соотношение радиусов инерции (ix = 0,3h и iy = 0,2b), согласно сечения, скомпонованного из двух равнополочных уголков.
Прокатные широкополочные двутавры (рис. 1.6, е) применяют в поясах, работающих на местный изгиб (нагрузки приложены вне узлов). В этом случае необходимо развиватьсечение в плоскости фермы для получения большего значениямомента сопротивления. При этом ix = 0,43h и iy = 0,24b. С учетомудобства сопряжения элементов решетки с горизонтальнымиповерхностями поясов, раскосы и стойки проектируют из замкнутых гнутых профилей (рис. 1.6, и, к). Однако, в связи с технологическими сложностями их изготовления (требуется точность резкиторцов гнутых профилей в соответствии с углом наклона раскосови высококачественную сварку различных по толщине элементов), такиефермы не нашли широкого применения. Можно изготавливать решетку из горячекатаных уголков с соединением их споясами через фасонку. Однако, в этом случае возрастаеттрудоемкость изготовления ферм и материалоемкость, поэтому такойвариант возможен только при соответствующем обосновании.
В фермах из сварных труб (рис. 1.6, ж) обеспечиваетсяравнопрочность стержней за счет равенства радиусов инерцииiх = iy = 0,35d. Форма сечения исключает образование ячееккоррозии, существенно сокращает суммарную поверхность грунтовки ипокраски. Трубы обладают почти идеальной формой для сжатыхэлементов, так как при минимальной площади сечения обеспечивают высокиезначения радиусов инерции благодаря отнесению материала на определенную расстояние от центра тяжести. Вследствие этого, а также учитывая отсутствие узловых фасонок, масса трубчатых ферм на 15-20% меньше чем ферм из спаренных уголков. Несмотря на более высокую стоимость трубчатых профилей, такие фермы рациональны.
Аналогичными особенностями отличаются и фермы, спроектированные из замкнутых гнутых прямоугольных (для поясов) и квадратных (для решетки) профилей. Общим недостатком труб и замкнутых профилей является необходимость герметизации внутренних полостей для предотвращения образования ячеек коррозии.
При разработке индивидуальных геометрических схем ферм, отличающиеся генеральными размерами (другие пролеты или высоты), целесообразно ориентироваться на типовые решения, учитывая тот факт, что именно для них приспособлено технологическое оборудование заводов металлических конструкций и накоплен богатый практический опыт сборки ферм из отправочных марок по типовым монтажными узлами.
Указанные типы сечений использованы в типовых решениях ферм, разработанных в соответствии с габаритными схемами одноэтажных производственных зданий. На рис. 1.7 приведены схемы типичных стропильных ферм с членением их на отправные марки.
Типичные фермы из спаренных уголков, а также с поясами из тавров ирешеткой из двух уголков имеют треугольную решетку с дополнительнымистойками (рис.1.7, а). Аналогичные схемы используют для фермс поясами из широкополочных двутавров и круглых труб с некоторымиотступлениями, связанными с особенностями сочетания элементовв узлах.
Фермы с поясами из широкополочных тавров и перекрестной решеткой из одиночных уголков (рис. 1.7, б) отличаются простотой решения узловых соединений, где элементы решетки непосредственно соединяются с поясами электродуговой сваркой с принудительным сквозным проплавлением. При сравнительно незначительном снижении массы конструкции (до 10%) существенно сокращается трудоемкость ее изготовления (на 25-30%) за счет уменьшения количества деталей и длин сварных швов. Их рекомендуют для применения в зданиях с агрессивной средой, потому что элементы таких ферм легко доступны для нанесения антикоррозионной защиты.
Рис. 1.7. Схемы типовых ферм с параллельными поясами:
а — из спаренных уголков и тавров; б — с поясами из тавров и с решеткой из одиночных уголков; в — из замкнутых гнутых профилей
Применение легких сварных ферм с элементами из замкнутых гнутых профилей (рис. 1.7, в), выполненных с треугольной решеткой и нисходящим опорным раскосом, позволяет отказаться от пролетных решение кровли. Профилированный стальной настил непосредственно опирается на верхние пояса ферм, расположенных с шагом 4 м, что соответствует несущей способности настила. Такое решение обеспечивает снижение расхода материалов на 1 м2 покрытия примерно на 15-20%.
