15. Фермы и связи из гнутосварных профилей

МАТЕРИАЛЫ

15.1. Для элементов ферм и связей применяются гнутосварные профили по ТУ 36-2287-80.

КонсультантПлюс: примечание.

Взамен ГОСТ 14637-79 Постановлением Госстандарта СССР от 22.12.1989 N 4023 с 1 июля 1991 года введен в действие ГОСТ 14637-89.

КонсультантПлюс: примечание.

Взамен ГОСТ 19282-73 Постановлением Госстандарта СССР от 28.09.1989 N 2972 с 1 января 1991 года введен в действие ГОСТ 19281-89.

КонсультантПлюс: примечание.

С 1 января 2000 года Постановлением Госстандарта РФ от 04.04.1999 N 113 введен в действие ГОСТ 16523-97.

КонсультантПлюс: примечание.

Взамен ГОСТ 17066-80 Постановлением Госстандарта РФ от 24.01.1994 N 31 с 1 июля 1996 года введен в действие ГОСТ 17066-94.

Материал профилей назначается в соответствии с требованиями СНиП II-23-81*. Профили изготовляются из листовой горячекатаной стали, поставляемой в рулонах по ГОСТ 19903-74*: углеродистой общего назначения толщиной 4 мм и более - по ГОСТ 14637-79, толщиной 3 мм - по ГОСТ 16523-70*; низколегированной толщиной 4 мм и более - по ГОСТ 19282-73*, толщиной 3 мм - по ГОСТ 17066-80*.

КонсультантПлюс: примечание.

ГОСТ 22354-77 утратил силу на территории Российской Федерации с 1 января 2008 года в связи с введением в действие ГОСТ Р 52645-2006 (Приказ Ростехрегулирования от 27.12.2006 N 410-ст).

15.2. Для монтажных фланцевых узлов растянутых поясов применяются высокопрочные болты из стали 40Х "селект" по ГОСТ 22353-77* или ТУ 14-4-1345-85 с характеристикой 6g110ХЛ1 или 8g110ХЛ1, гайки по ГОСТ 22354-77* с характеристикой 6h110 или 7h110.

15.3. Для фланцев растянутых поясов применяется толстолистовая горячекатаная термообработанная сталь марки 14Г2АФ по ТУ 14-105-465-82, расчетное сопротивление которой в направлении толщины проката принимается равным = 275 МПа (2800 кгс/см2). Допускается изготовление фланцев из других марок низколегированных сталей, применяемых для строительства с проверкой механических свойств стали в направлении толщины проката по специальной методике, изложенной в [25 ].

15.4. Расчетные сопротивления гнутосварных профилей следует принимать по СНиП II-23-81*.

Рекомендуется учитывать повышение предела текучести материала за счет упрочнения зон изгиба в соответствии с методикой, приведенной в п. 2.3.1 [26].

15.5. Профилированный настил рекомендуется прикреплять к поясам самонарезающими болтами М6-8gХ20.56.099 по ОСТ 34-13-016-77, точечной сваркой в соответствии с [27] или дюбелями в соответствии с [28] и ОСТ 36-122-85.

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

15.6. Расчет элементов на прочность следует производить в соответствии с разд. 5 СНиП II-23-81* и п. 15.4 настоящего Пособия.

Проверку устойчивости элементов необходимо осуществлять в соответствии с разд. 5 СНиП II-23-81*, стенок и полок - в соответствии с пп. 7.14*, 7.20*, 7.26* СНиП II-23-81* и п. 2.2.2 [26] [для элементов, рассчитываемых по формуле (56) СНиП II-23-81*].

МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕНОК ПРИ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ НАГРУЗКАХ

15.7. При совпадении плоскости действия нагрузки с плоскостью стенки (опирание по типу, указанному на рис. 24, б) наибольшую величину сосредоточенной нагрузки или реакции в опорном сечении, действующей на каждую стенку, следует определять:

а) реакцию крайней опоры, нагрузку на конце консоли и на участках 1,5 (где = H - 2t, см. рис. 24, а), прилегающих к опорам, по формуле

; (86)

б) реакцию промежуточной опоры и опоры консоли, нагрузку на участках, расположенных на расстоянии более 1,5 от опор, по формуле

. (87)

а)

б)

в)

Рис. 24. К расчету местной устойчивости

стенок элементов

из гнутосварных профилей

а - схема нагрузок и реакций; б - опирание через прокладку;

в - непосредственное опирание

15.8. При несовпадении плоскости действия нагрузки с плоскостью стенки (опирание по типу, указанному на рис. 24, в):

; (88)

; (89)

здесь

; (90)

. (91)

В формулах (86) - (91):

t - толщина стенки профиля;

z - условная длина распределения сосредоточенного груза, не превышающая высоту стенки ;

r - внутренний радиус закругления, не превышающий 4t;

- в МПа;

и - в кН.

БЕСФАСОНОЧНЫЕ УЗЛЫ ФЕРМ

15.9. Бесфасоночные узлы ферм (рис. 25), состоящие из пояса и примыкающих к нему элементов решетки, следует проверять на:

продавливание (вырывание) участка стенки пояса, контактирующей с элементом решетки;

несущую способность участка боковой стенки пояса (параллельной плоскости узла) в месте примыкания сжатого элемента решетки;

несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу;

прочность сварных швов прикрепления элемента решетки к поясу.

Рис. 25. Бесфасоночные узлы ферм

а - K-образный; б - раскосный; в - опорный;

г - X-образный; д - T-образный

15.10. В случае одностороннего примыкания к поясу двух элементов решетки или более с усилиями разных знаков (см. рис. 25, а, б), а также одного элемента в опорных узлах (см. рис. 25, в) при d/D <= 0,9 и c/b <= 0,25 несущую способность пояса на продавливание (вырывание) следует проверять для каждого примыкающего элемента по формуле

, (92)

где N - усилие в примыкающем элементе;

M - изгибающий момент от основного воздействия в примыкающем элементе в плоскости узла в сечении, совпадающем с примыкающей полкой пояса (момент от жесткости узлов допускается не учитывать);

- коэффициент условий работы, принимаемый по поз. 1 и 2 табл. 6 * СНиП II-23-81*;

- коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе, принимаемый равным 1,2 при растяжении и 1,0 - в остальных случаях;

- коэффициент влияния продольной силы в поясе, определяемый при сжатии в поясе, если , по формуле

, (93)

в остальных случаях = 1,0;

F - продольная сила в поясе со стороны растянутого элемента решетки;

A - площадь поперечного сечения пояса;

- расчетное сопротивление стали пояса;

t - толщина стенки пояса;

b - длина участка линии пересечения примыкающего элемента с поясом в направлении оси пояса, равная ;

c - половина расстояния между смежными стенками соседних элементов решетки или поперечной стенкой раскоса и опорным ребром;

f = (D - d)/2;

- угол примыкания элемента решетки к поясу.

Формула (92) относится к узлам K-образного типа, т.е. антисимметричным по усилиям в примыкающих элементах, при не слишком больших отношениях поперечных размеров элемента решетки и пояса и малой раздвижке раскосов. При выводе формулы использованы опытные данные и теория предельного равновесия в кинематическом варианте. Формула (93) получена с учетом опытных данных.

15.11. Несущую способность пояса на продавливание в крестообразных, T-образных узлах (см. рис. 25, г, д), а также в узлах, указанных в п. 15.10, при c/b > 0,25 следует проверять по формуле

. (94)

Формула (94), полученная аналитически, относится к T-, Y- и X-образным узлам, а также при достаточно большой раздвижке раскосов - к узлам K-образного типа. В последнем случае условной границей областей применения формул (92) и (94) является значение c/b = 0,25 (на самом деле это значение зависит от параметров d/D и b/D).

15.12. Несущую способность стенки пояса в плоскости узла в месте примыкания сжатого элемента решетки при d/D > 0,85 следует проверять по формуле

, (95)

где - коэффициент влияния тонкостенности пояса, для отношений >= 25 принимаемый равным 0,8, в остальных случаях - 1,0;

k - коэффициент, принимаемый в зависимости от тонкостенности пояса и расчетного сопротивления стали по формулам, соответствующим трем областям, приведенным на графике 26.

Рис. 26. График для определения значений коэффициента k

в зависимости от тонкостенности пояса

Формулой (95) учтена возможность исчерпания несущей способности узла от выпучивания боковой стенки пояса при достаточно больших отношениях d/D (когда продавливание затруднено). Коэффициент k учитывает возможное снижение несущей способности участка стенки пояса как сжатой пластинки, работающей в упругой или упруго-пластической стадии ( ; - критическое напряжение). Для сталей с <= 400 МПа (4100 кгс/см2) при отношениях <= 40 k = 1,0.

15.13. Несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу следует проверять:

а) в узлах, указанных в п. 15.10, при углах примыкания = 40 - 50° - по формуле

, (96)

где k - определяется, как и в п. 15.12, но с заменой характеристик пояса на характеристики элемента решетки ( - на большее из значений d и ; t - на ; - на );

- расчетное сопротивление стали элемента решетки;

- площадь поперечного сечения элемента решетки;

- толщина стенки элемента решетки;

для элемента решетки неквадратного сечения в правую часть формулы (96) следует вводить множитель ;

б) в узлах, указанных в п. 15.11, - по формуле

. (97)

Выражение в круглых скобках формулы (97) не должно быть менее 0. Для элементов решетки неквадратного сечения в правую часть формулы (97) следует вводить множитель

.

15.14. Несущую способность сварных швов, прикрепляющих элементы решетки к поясу, следует проверять:

а) в узлах, указанных в п. 15.10, при углах примыкания = 40 - 50° - по формуле

, (98)

где , , , следует принимать согласно указаниям разд. 11 и п. 12.8 СНиП II-23-81*;

б) в узлах, указанных в п. 15.11, - по формуле

, (99)

в) сварные швы, выполненные при наличии установочного зазора, равного 0,5 - 0,7 толщины стенки примыкающего элемента, с полным проплавлением стенки профиля, следует рассчитывать как стыковые.

15.15. Формулы (96) - (99) учитывают неравномерное распределение напряжений по периметру торца элемента решетки и при относительно высокой несущей способности пояса могут лимитировать расчетную прочность узла. Они получены на основе анализа и обработки экспериментальных данных. Коэффициент k в формулах (96) и (97) имеет тот же смысл, что в формуле (95).

УЗЛЫ СВЯЗЕЙ

15.16. Узлы связей из гнутосварных профилей (рис. 27) проверяют:

а) на прочность и устойчивость элементов узла и примыкающей к узлу зоны профиля;

б) на прочность сварных соединений.

Тип Ф

Тип Ф

Тип Ф

Тип В

Тип В

а)

б)

Рис. 27. Узлы связей из гнутосварных профилей

а - типы хвостовиков; б - соединение с фасонкой;

1 - линия центра тяжести сечения фасонки связи с ребром;

2 - ось фасонки фермы; 3 - ось профиля

15.17. Несущую способность при растяжении элемента связи проверяют:

а) для узлов типа Ф (см. рис. 27, а) - по формуле

, (100)

где N - усилие в элементе связи;

- расчетное сопротивление стали фланца;

- длина фланца вдоль фасонки связи;

- расчетное сопротивление стали элемента связи;

формула (100) получена на основе допущения образования в пластине фланца вдоль фасонки связи линейных пластических шарниров;

б) для узлов типа (см. рис. 27, а) - по формуле (100), но с заменой на , где - толщина накладки;

в) для узлов типа В (см. рис. 27, а) - по условию

, (101)

где A - площадь поперечного сечения элемента связи;

- коэффициент влияния глубины врезки, принимаемый:

при 0,8 <= < 1,6 ;

" >= 1,6 = 1,0.

15.18. Несущую способность при сжатии элементов связей следует проверять:

а) для узлов типа Ф (см. рис. 27, а) - по формуле (100) и по формулам:

; (102)

; (103)

б) для узлов типов и - по формуле (103) и по формуле

. (104)

В формулах (102) - (104):

e, - расстояния соответственно от оси фасонки закрепляемой конструкции до оси элемента связи и до центра тяжести таврового сечения фасонки связи с ребром (см. рис. 27, б);

A, W - соответственно площадь сечения и момент сопротивления профиля относительно оси фасонки связи;

, - соответственно площадь и момент сопротивления фасонки связи с учетом ребра (при его наличии);

- коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от наибольшей условной гибкости профиля:

при <= 0,45 = 0,6;

" > 0,45 = 0,54 + 0,15 , но не более 1,0.

Формулы справедливы при соотношении размеров поперечного сечения элемента связи 0,75 <= <= 1,1 и отношении большего размера профиля к толщине не более 45.

15.19. Расчет сварных соединений профиля и фасовки связи с фланцем узлов типов Ф, , следует производить в соответствии с п. 11.2* СНиП II-23-81* с учетом коэффициента условий работы = 0,8, учитывающего неравномерность передачи усилий, и по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката по формуле

. (105)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

15.20. Расчетная длина панелей верхних поясов ферм беспрогонных покрытий определяется по формуле

, (106)

где l - длина панели;

- коэффициент расчетной длины, принимаемый:

- для панели пояса, не граничащей с шарнирным узлом (например, фланцевое соединение на болтах), и при наличии равномерно распределенной нагрузки на соседних панелях;

- для панели пояса, граничащей с шарнирным узлом или с панелью, не загруженной распределенной нагрузкой;

здесь - параметр распределенной нагрузки ( );

q - распределенная нагрузка на пояс;

N - продольная сила;

H - высота сечения пояса;

- высота фермы по осям поясов;

L - пролет фермы.

15.21. Отношение высоты поясов к толщине стенки следует принимать не более 45, элементов решетки - не более 60.

15.22. Размеры элементов решетки по ширине (из плоскости конструкции) не следует принимать свыше для удобства наложения сварных швов.

15.23. Для элементов решетки размер d рекомендуется принимать не менее 0,6 поперечного размера пояса D.

15.24. Расстояние между смежными стенками (носками) раскосов должно быть минимальным из условия наложения двух сварных швов.

15.25. Заводские стыки элементов рекомендуется выполнять сваркой встык на остающейся подкладке. Размещение этих стыков в растянутых элементах с напряжениями свыше 0,9 не рекомендуется.

15.26. Монтажные стыки рекомендуется выполнять фланцевыми на высокопрочных предварительно напряженных болтах с учетом положений [25].