 |
Конструкции легких и тяжелых ферм
|
|
|
|
Легкие фермы
Общие требования к конструированию
Чтобы избежать дополнительных напряжений от расцентровки осей стержней в узлах, необходимо стремиться центрировать стержни в узлах по осям, проходящим через их центры тяжести с округлением до 5 мм.
Узловые моменты, являющиеся следствием расцентровки стержней в узлах, определяются как произведение нормальных усилий стержней и внешних узловых сил на их плечи до точки пересечения осей пояса и одного или двух раскосов.
Резку стержней решетки производят, как правило, нормально к оси стержня, для крупных стержней допускают косую резку с целью уменьшения размеров фасонок. Чтобы уменьшить сварочные напряжения в фасовках, стержни решетки не доводятся до поясов на расстояние а = 6t? 20мм, но не более 80 мм (здесь t-толщина фасонки в мм). Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, следует оставлять зазор не менее 50 мм.
Толщину фасонок выбирают в зависимости от величины действующих усилий (табл. 9.2) и принятой толщины сварных швов. При значительной разнице усилий в стержнях решетки можно принимать две толщины в пределах отправочного элемента. Допустимая разница толщин фасонок в смежных узлах равна 2 мм.
Необходимо стремиться к простейшим очертаниям фасонок, чтобы упростить их изготовление и уменьшить количество обрезков. Стропильные фермы пролетом 18-36 м разбивают на два отправочных элемента с укрупнительными стыками в средних узлах. Стыки для удобства укрупнительной сборки и изготовления целесообразно проектировать так, чтобы правая и левая полуфермы были взаимозаменяемы.
При проектировании ферм со стержнями из широкополочных двутавров и тавров, из замкнутых гнутосварных профилей или из круглых.
|
|
|
Фермы из одиночных уголков
В легких сварных фермах из одиночных уголков узлы можно проектировать без фасонок и стержни решетки приваривать непосредственно к полке поясного уголка угловыми швами. Для сближения с одной плоскостью центров тяжести решетки и поясов целесообразно прикреплять к внутренней грани полки пояса. Уголки следует прикреплять обваркой по контуру. Допускается приварка уголка одним фланговым (у обушка) и лобовыми швами. Допускается центрация осей стержней решетки на обушок пояса. Если для прикрепления стержней решетки непосредственно к полке поясов не хватает места, то к полке пояса приваривают планку, создающую в узле необходимое уширение. Швы, прикрепляющие уголок, рассчитывают в соответствии с указаниями.
Фермы из парных уголков
В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасовке фланговыми швами. При креплении фланговыми швами требуемые площади швов распределяются по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня. Разность площадей швов регулируется толщиной и длиной швов. Концы фланговых швов выводят на торцы стержня на 20мм.
К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Где это возможно, фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 10-15 мм.
Швы, прикрепляющие фасовку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса:
В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 10-15 мм, и это место не заваривают.
Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уголок с отверстиями для болтов. В местах опирания крупнопанельных плит верхний пояс стропильных ферм усиливают накладками толщиной t=12 мм, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и не менее 14 мм при шаге ферм 12 м.
|
|
|
Во избежание ослабления сечения верхнего пояса не следует приваривать накладки поперечными швами.
Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка, то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, воспринимают равнодействующее усилие от давления нагрузки F и разности усилий в смежных панелях. В этом случае требуемую площадь швов (при нагрузке F, перпендикулярной поясу) можно определить из формулы:
Зная длину швов, по формуле (9.25) можно получить катет условного шва kШ. Задавшись катетом углового шва kШ, можно получить требуемую длину швов.
В фермах с раскосной решеткой фасовке следует придавать очертание прямоугольной трапеции. Такие фасонки вырезают из листа с минимальным количествам обрезков и при наименьшей протяженности резов.
Для плавной передачи усилия от стержней решетки на пояс фасовку выпускают за стойку под углом не менее 15°.
Если в узлах ферм размещаются стыки поясов, то их следует перекрывать специальными накладками, не включая, как правило, в работу стыка фасонку, работающую на перераспределение усилий между стержнями, примыкающими к узлу. Можно фасонку включать в работу стыка, если продолжить ее за узел фермы.
Стык поясов можно перекрывать листовыми накладками, расположенными по выступающим полкам уголков, или уголковыми накладками со срезанной полкой и обработанными обушками.
В стержнях таврового сечения из двух уголков между уголками ставят прокладки для связи стержней между собой и обеспечения их совместной работы.
Расстояние между прокладками не должно превышать 40 i для сжатых стержней и 80 i для растянутых стержней (i-радиус инерции одного уголка относительно оси параллельной прокладке). При этом в пределах длины одного сжатого элемента решетки следует ставить не менее двух прокладок.
Опорный узел легких ферм при свободном опирании их на нижележащую конструкцию состоит из опорной плиты и фасонки.
Давление фермы на опорную плиту передается через фасонку и опорную стойку, образующих жесткую опору крестового сечения. Оси пояса и опорного раскоса центрируют на ось опорной стойки; таким образом, опорная реакция фермы проходит через центр жесткого креста.
|
|
|
Швы, приваривающие фасонку и опорную стойку к плите, рассчитывают на опорную реакцию
Швы, прикрепляющие опорную стойку к фасонке, при обычной квадратной опорной плите рассчитывают на усилие, равное половине опорного давления.
Площадь опорной плиты определяют по несущей способности материала опоры:
Толщину опорной плиты определяют из условия опирания ее на два канта, так же как в базах колонн.
В опорной плите устраивают отверстия для анкеров.
Чтобы делать подвижку ферм при установке их в проектное положение в случае несовпадения заложенных в опоры анкеров центрами отверстий, диаметр отверстий принимают в 2-2,5 раз больше диаметре анкеров.
Анкерные отверстия прикрывают прямоугольными шайбами, которые после установки фермы приваривают к опорной плите.
Расстояние между нижним поясом и опорной плитой должно быть достаточным для удобной приварки обушков нижнего пояса к фасонке, чтобы усилие с нижнего пояса плавно перешло на фасонку. Обычно это расстояние принимают не меньше ширины горизонтальной полки уголков нижнего пояса или не менее 150 мм.
Опорный узел при опирании фермы на уровне верхнего пояса конструируют аналогично.
Трубчатые фермы
Узловые сопряжения трубчатых ферм должны обеспечивать герметизацию внутренней полости ферм, чтобы предотвратить возникновение там коррозии.
В трубчатых фермах наиболее рациональны бесфасоночные узлы с непосредственным примыканием стержней решетки к поясам. При выполнении фигурной резки концов специальными машинами узлы с непосредственным примыканием дают высококачественное соединение с минимальной затратой труда и материала. Стержни центрируют, как правило, по геометрическим осям; при неполном использовании несущей способности поясной трубы допускается эксцентриситет не более одной четверти диаметра поясной трубы.
Расчет узлового сопряжения с непосредственным примыканием стержней решетки к поясам является теоретически сложной задачей, относящейся к области расчета пересекающихся цилиндрических оболочек.
|
|
|
Напряжения по длине шва распределяются неравномерно и зависят от отношения диаметров соединяемых труб, толщины стенки поясной трубы, величины угла сопряжения труб, прочностных характеристик материала поясной трубы и т. п.
Обычно центр тяжести сварного шва не совпадает с осью приложения усилия. Рекомендуется проверять раздельно несущую способность участков шва, лежащих по разные стороны от оси, принимая, что на каждый участок передается половина осевого усилия.
Форма сварного шва без снятия фаски получается переменной по длине линии соединения труб. При остром угле примыкания шов приближается к угловому, при тупом - к стыковому.
В результате снятия фаски с переменным углом ее наклона по длине реза торца трубы сварной шов на большей части своего протяжения может рассматриваться как стыковой.
Прочность шва, прикрепляющего трубчатый стержень решетки, без снятия фаски можно проверить на запас прочности формуле:
Тяжелые фермы
К тяжелым фермам относятся решетчатые конструкции, работающие в тяжелых и особых условиях, например: фермы мостов, ангаров, кранов. Часто эти сооружения воспринимают динамические нагрузки, поэтому их проектируют клепаными или с узлами на высокопрочных болтах.
|
|
|
