Глава i металлические кровельные конструкции (стр. 14 )

  (25)

в данной формуле:

;

Если швами у перьев воспринять усилие не удается, то можно сделать частичные выпуски фасонки за уголки пояса (рис. 33, а) и швы у обушков ввести в расчет. В этом случае сварные швы у обушков и перьев уголков рассчитываются по формулам (23) и (24) на равнодействующую сдвигающего усилия ΔN и узловой нагрузки F. При малом уклоне кровли эта равнодействующая с достаточной точностью может быть определена  по формуле:

  (26)

На рисунке 37,б показан промежуточный узел верхнего пояса, в котором к поясу примыкает только стойка. В этом случае форма фасонки принимается с учетом обеспечения плавного перехода силового потока со стойки на фасонку, для чего край фасонки должен отходить от уголков стойки под углом не менее 15о. Это условие должно соблюдаться при конструировании фасонок во всех узлах фермы.

3. Опорные узлы ферм из уголков

Фермы могут свободно опираться на стены, колонны, подстро­пильные фермы или жестко сопрягаться со стальными колоннами.

При свободном опирании фермы на стену или железобетонную ко­лонну фасонка опорного узла выпускается вниз (рис. 38, а) и к ней привари­вается опорная плита. Для увеличения жесткости фасонки и лучшего распределения усилия на плиту к фасонке привариваются вертикальные ребра жесткости, проходящие через центр узла.

Площадь опорной плиты определяется из условия прочности основания при передаче опорной реакции фермы F:

  (27)

где Rf — расчетное сопротивление материала основания при мест­ном сжатии (смятии).

Сварные швы, крепящие плиту к фасонке и ребрам жесткости, также рассчитываются на передачу опорной реакции фермы:

  (28)

Швы, которыми привариваются ребра жесткости к фасонке, рассчитываются на долю усилия F, передаваемую через швы, кре­пящие ребра к плите.

В опорной плите выполняются отверстия для анкерных болтов. Диаметр отверстий принимается равным 40—50 мм при диаметре анкерных болтов 20—24 мм, что позволяет компенсировать неточную установку анкеров. Отверстия в плите прикрываются квадрат­ными шайбами, которые после установки фермы в проектное поло­жение привариваются к плите.

На рисунке 38, б показано типовое решение свободного опирания стропильной фермы на стальную колонну. Опорная реакция фермы передается опорным ребром (фланцем), приваренным к фасонке нижнего узла фермы. Для равномерной передачи давления торец опорного ребра острагивается, а торец колонны под плитой ее ого­ловка фрезеруется.

Необходимая площадь сечения опорного ребра определяется из условия смятия его торца:

  (29)

где  А — площадь поперечного сечения ребра;

  Rp—расчетное сопротивление смятию торцевой  поверхности при наличии пригонки.

Рис. 38. Опорные узлы ферм:

1 – ребро жесткости; 2 – опорная стойка; 3 – ребро с овальными отверстиями;4 – ребро для крепления вертикальной связи; 5 – шайба

Сварные швы, крепящие опорное  ребро к фасонке узла,  рас­считываются на передачу опорной реакции фермы:

,  (30)

где lω — расчетная длина сварного шва, равная высоте фасонки за вычетом 1 см.

Для фиксации положения узла на колонне опорное ребро соединяется болтами нормальной точности с опорной стойкой, ко­торая в свою очередь крепится болтами, а затем приваривается к оголовку колонны. С опорной стойкой через специальное ребро с овальными отверстиями соединяется болтами и фасонка верх­него узла фермы. Овальные отверстия допускают перемещение верхнего узла фермы относительно опорной стойки и тем самым обеспечивают свободное опирание фермы, т. е. без появления опорного момента. К ребрам опорной стойки крепятся также вер­тикальные связи.

Рассмотренное конструктивное решение опорных узлов типовых ферм является универсальным, так как позволяет опирать стро­пильные фермы не только на стальные колонны, но и на подстро­пильные фермы, а также на железобетонные колонны, если в их оголовке предусмотрена стальная опорная плита.

4. Стыки поясов ферм из уголков

Для упрощения конструкции фермы желательно избегать уст­ройства стыков поясов, а выполнять их неразрезанными в узлах и, следовательно, постоянного сечения по длине, несмотря на изме­нения усилия в них от панели к панели. Однако по условиям перевозки фермы даже небольших пролетов (l ≥ 18 м) приходится членить на отправочные марки и поэтому требуется устраивать так называемые монтажные или укрупнительные стыки. Фермы пролетами до 36 м обычно делятся на две отправочные марки и в связи с этим укрупнительные стыки размещаются в середине пролета фермы.

Кроме укрупнительных, в фермах пролетами более 24 м делают также заводские стыки поясов. Их приходится выпол­нять, так как наибольшая нормальная длина проката составляет 13 м и получение уголков большей длины требует специального согласования. Заводские стыки поясов могут выполняться в узлах фермы и вне узлов. При устройстве стыка в узле целесообразно одновременно изменять сечение пояса, поэтому стыки следует делать в тех узлах, где значительно меняется усилие в поясе.

Стык поясов может осуществляться с помощью уголковых накладок того же сечения, что и стыкуемые элементы, или по­средством листовых накладок.

Конструкция заводского стыка пояса вне узла с уголковыми
накладками показана на рисунке 39, а. Для плотного прилегания
стыковых накладок к стыкуемым уголкам снимается фаска по
обушкам уголковых накладок, что несколько  уменьшает  их сечение.

Рис. 39. Заводской стык нижнего пояса фермы:

а – вне узла с уголковыми накладками; б – в узле с листовыми накладками

Однако это уменьшение сечения компенсируется прокладкой, которая вводится между стыкуемыми уголками.

Для создания стыка, равнопрочного соединяемым элементам, сварные швы, крепящие накладки к поясу, рассчитываются на усилие, равное несущей способности пояса,  N = A· Ry·γc.

Необходи­мая длина шва по одну сторону от стыка находится в предполо­жении равномерного распределения усилия между четырьмя швами по формуле:

  (31)

Прокладка приваривается конструктивными швами, катет которых принимается по таблице П11.

Недостатком стыка с уголковыми накладками является то, что при изменении сечения пояса толщина полок стыкуемых уголков должна быть одинаковой. Стыки же с листовыми накладками такого недостатка не имеют, поэтому они находят широкое при­менение.

На рисунке 39, б показан заводской стык нижнего пояса, выпол­ненный в узле. Горизонтальная полка каждого из поясных уголков перекрывается листовой накладкой, имеющей скос под углом 15°, что обеспечивает более равномерную передачу усилия по ширине полки уголка. Чтобы уменьшить сварочные напряжения в фасонке и накладках, между торцами стыкуемых поясных уголков следует оставлять зазор не менее 50 мм.

Фактическая работа стыка сложна, но расчет ведется по упро­щенной схеме. Неточность расчетной схемы косвенно учитывается увеличением усилий, действующих в поясе, на 20%.

Таким обра­зом, расчет стыка ведется на усилия, действующие соответственно слева и справа от узла: 1,2 N1 и 1,2 N2.

Усилие с левых уголков передается на накладки через свар­ные швы Ш1 и на фасонку через швы Ш2 (рис. 39,6), которые соответственно, рассчитываются на усилия, приходящиеся на обушки и перья уголков (23):

Тогда длина этих швов определяется по формулам:

На правой половине накладок выполняются такие же швы, как на левой, т. е. длиной ∑ lω1 .

Усилие с правых уголков перелается стыковыми накладками на левые утолки, а также швами Ш3 и Ш4 на узловую фасонку.

Швы Ш3 должны быть рассчитаны на восприятие усилия, прихо­дящегося на перья правых уголков:

Швы Ш4 должны воспринимать усилие:

т. е. оставшуюся часть усилия 1,2 N2, которая не передана стыковыми накладками и швами у перьев уголков.

Сечение стыковых накладок находится из условия прочности по усилию S1, переданному на них швами Ш1:

  (32)

где  ts — толщина накладки;

  bs — ширина накладки, назначаемая конструктивно.

5. Узлы ферм из труб

В фермах из труб рекомендуется выполнять бесфасоночные узлы с непосредственным примыканием элементов решетки к поясам (рис. 40). При таком решении, если осуществляется точное центрирование стержней в узле по их геометрическим осям, в зависимости от соотношения диаметров сопрягаемых труб и углов между ними может получиться, что подходящие раскосы либо не пересекаются между собой, либо имеют общий участок сварного шва, либо взаимно пересекаются. Последний случай нежелателен.