Подбор сечений элементов фермы

После определения расчетных усилий производится подбор сечений элементов фермы. Компонуя сечения стержней ферм, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Сечения поясов следует выполнять постоянными или изменять не более одного раза в фермах пролетом 24 м и более, при меньших пролетах сечение поясов изменять не рекомендуется.

2. Не следует использовать в одной конструкции фермы сечения стержней одного размера, но разных толщин или марок сталей.

3. Для удобства комплектования металла количество калибров профилей, принимаемых в ферме, ограничивается: при пролете фермы L £ 36 м рекомендуется принимать 5 - 6 различных калибров, при пролете L > 36 м – 6…8.

4. Для предотвращения повреждения стержней при транспортировке и монтаже, а также из условия обеспечения качества сварки и повышения коррозионной стойкости, минимальный профиль уголков для ферм назначают: равнополочных 50 х 5 мм, неравнополочных 63 х 40 х 5 мм.

5. Для снижения расхода стали целесообразно наиболее нагруженные элементы ферм (пояса, опорные раскосы) проектировать из стали повышенной прочности, а прочие элементы – из обычной стали. Стержни легких ферм работают в относительно благоприятных условиях, поэтому для них следует

применять стали полуспокойной выплавки. Фасонки ферм работают в сложных условиях (наличие сварочных напряжений, концентрация напряжений вблизи швов, плоское поле растягивающих напряжений), что повышает опасность хрупкого разрушения и требует применения более качественной спокойной стали. В курсовом проекте марки сталей элементов фермы принимаются по заданию и при необходимости уточняются преподавателем.

Подбор сечений элементов ферм удобно оформлять в табличной форме (табл. 4).

Различают следующие виды напряженного состояния элементов ферм:

1. Центрально-сжатые элементы. При подборе сечения центрально-сжатых элементов предварительно задаются гибкостью: для поясов и опорных раскосов λ _з = 60 … 80, для решетки λ _з = 100 … 120. По заданной гибкости по /2, табл. 72/ определяют коэффициент продольного изгиба φ _з (в первом приближении можно задаться непосредственно φ _з = 0, 7 …0, 8 для поясов и φ _з = 0, 4 … 0, 6 для элементов решетки). Требуемую площадь сечения находят из условия устойчивости

А _тр = ,

где R_y – расчетное сопротивление стали по пределу текучести /2, табл. 51/; γ _с – коэффициент условий работы конструкций /2, табл. 6/.

По требуемой площади А _тр подбирают по сортаменту сечение из двух уголков и определяют его фактические геометрические характеристики А = 2 А, i_х, i_у. В прилож. 1 приведена выборка из сортамента равнополочных уголков.

Радиус инерции i_у для сечения из парных уголков выписывают из сортамента в зависимости от толщины фасонки между уголками. Толщина фасонок зависит от наибольшего усилия в элементах решетки фермы (как правило, в опорном раскосе):

В пределах отправочного элемента рекомендуется принимать фасонки одинаковой толщины. В фермах больших пролетов при значительной разнице усилий в стержнях решетки допускается применять фасонки двух толщин в одном отправочном элементе с разностью толщин фасонок в двух смежных узлах не более 2 мм.

Для подобранного сечения определяют гибкости и сравнивают с предельным значением:

λ _х = £ [λ ]; λ _у = £ [λ ],

где [λ ] – предельная гибкость (табл. 5). По большей гибкости уточняют коэффициент продольного изгиба φ по /2, табл. 72/ и проверяют устойчивость элемента по формуле

σ = £ R_y γ _c.

Если гибкость стержня предварительно была задана неправильно и проверка показала перенапряжение или значительное (больше 5…10 %) недонапряжение, то проводят корректировку сечения, принимая промежуточное значение гибкости между предварительно заданным и фактическим значением.

Для верхнего пояса фермы подбор сечения рекомендуется начинать с наиболее нагруженной панели. Если гибкость верхнего пояса превышает предельную, то можно либо увеличить сечение пояса, либо изменить схему связей по верхним поясам ферм.

Таблица 5