Чтобы перекрыть большие пролеты между несущими конструкциям используют фермы. Такие стержневые системы за счет своей конструкции обладают низкой материалоемкостью и массой, но высокой прочностью и жесткостью.
Виды узлов в ферме
Ферма представляет собой систему, образованную определенным набором стержней. В ней всегда есть прядок и логика, каждый элемент находится на своем месте и выполняет работу по поддержанию общей несущей способности и выносливости. Невозможно себе представить ферму, которая была бы образована случайным числом стержней, размещенных в хаотичном или произвольном порядке. В этом случае она вела бы себя непредсказуемо и, возможно, собственный вес был бы пределом ее несущей способности. Поэтому так важны конфигурация фермы, то из чего она состоит, какая конкретно решетка образована.
Узлы стержневой системы можно разделить на:
- рядовые, такие узлы, в которых соединяются элементы решетки и пояс фермы;
- узлы в месте смены сечения пояса по длине;
- опорные, расположенные в местах опоры;
- монтажные, требуемые по технологии монтажа.
Выполняя расчет необходимо проверить все типы соединений на прочность (входящие в состав узлов несущие элементы - накладки, фасонки, фланцы, ребра в опорных узлах), прочность креплений с помощью сварки (крепления решетки и поясов, крепление накладок и пояса, крепление опорной фасонки и ребра), прочности соединений с помощью болтов, а также провести проверки по конструктивным ограничениям и сортаменту.
Фланец – это плоский элемент круглой или квадратной формы, который служит для скрепления и соединения конструктивных элементов.
Рисунок 1. Пример выполнения узла в ферме с помощью фланца. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Конструирование и выполнение расчетов узлов
В первую очередь перед конструированием вычерчивают осевые линии, которые задают геометрический остов фермы. При вычерчивании руководствуются размерами и конфигурацией. Также важно проследить, чтобы в центре узла сходились осевые линии стержней и поясов. Согласно требованиям инженерной графики для осевых линий применяется штрихпунктирная линия, толщина которой составляет от половину до трети от основной сплошной линии.
Наметив оси, переходим к основным линиям стержней. Оси располагаются в центре тяжести сечения.
При вычерчивании руководствуются следующими правилами:
- размер между центром тяжести и привязкой округлить до целого значения в сторону увеличения, кратен 5;
- в болтовых соединениях привязка к осям осуществляется к ближайшему обушку.
При обрезке стержней решетки она выполняется перпендикулярно оси стержня.
Преследуя цель уменьшить концентрацию напряжений, появляющихся при сваривании элементов, в процессе транспортировки, концы стержней не доводят до пояса. Зазор между ними составляет не более 80 миллиметров и не менее шести толщин фасонки, уменьшенной на 20 миллиметров.
Если пояс фермы собирается из двух элементов, то между торцами этих элементов должен быть выполнен зазор не менее 5 см.
Раскосы и стойка соединяются с фасонкой с помощью сварки, фланговыми швами. Шов продолжают на торце на 20 мм, чтобы уменьшить концентрацию напряжений.
Чтобы обеспечить плавную передачу усилий и снижение концентрации край фасонки и элемент решетки должны быть под углом не менее 15 градусов друг к другу.
Узловые фасонки конструируют исходя из значений максимального усилия, которое действует в стержнях решетки, в большинстве случае оно приходится на опорный раскос. Как правило, это усилие принимается одинаковым для всех раскосов. Если разница между усилиями значительна, то применяют две толщины. В смежных узлах разность толщин может быть равна двум миллиметрам. Опорные узлы конструируют с фасонками, которые на 2 миллиметра толще, чем промежуточные узлы.
Чтобы определить ширину и длину фасонок, определяют необходимую длину швов и округляют ее до 10 в большую сторону. Швы проверяют на собственное усилие и разность усилий в смежных поясах. Если проектируемая ферма испытывает сосредоточенную нагрузку, то ее швы проверяют на совместное действие усилий и нагрузки. Накладки в фермах используют в тех случаях, когда толщина полок относительна мала, и есть вероятность отгиба. Накладки позволяют усилить сечение, их толщина составляет 12 мм.
Если ферма имеет длину более 36 метров, то ее делят на два отправочных элемента, а в средних узлах образуются укрупнительные стыки.
