Выбор типа сечений

Выбор типа уголков для верхнего сжатого пояса стропильных ферм производится с учетом минимального расхода металла, обеспечения равноустойчивости пояса во всех направлениях, а также создания необходимой для удобства транспортировки и монтажа жесткости из плоскости фермы.

Так как расчетные длины пояса в плоскости и из плоскости фермы во многих случаях значительно отличаются друг от друга (lу = 2lх), то для равенства гибкостей необходимо, чтобы также отличались и радиусы инерции (ry ≈ 2rx). Этому условию отвечают неравнобокие уголки, поставленные большими полками из плоскости фермы (фигура Сечения элементов стропильных ферм,б).

В случае, если каждый узел верхнего пояса закреплен каким-либо образом связями (т. е. ly = lx), равноустойчивость пояса обеспечивается сечением из уголков, поставленных малыми полками в стороны (фигура Сечения элементов стропильных ферм, в), так как в данном случае rх ≈ rу. Однако фермы с таким сечением верхнего пояса неудобны для транспортировки и монтажа; они легко гнутся из своей плоскости, что вызывает дополнительные расходы на правку.

Поэтому применение такого сечения для верхнего пояса не рекомендуется.
Сечения из равнобоких уголков с точки зрения наивыгоднейших соотношений радиусов инерции лишь незначительно уступают сечениям из неравнобоких уголков, зато они имеют большое преимущество, более или менее удовлетворяя одновременно условиям равноустойчивости, жесткости и пригодности для покрытий как с прогонами, так и беспрогонных (где пояс часто работает еще и на местный изгиб).

Поэтому наиболее рациональным профилем для верхнего пояса стропильных ферм в этих условиях можно считать сечение из двух равнобоких уголков.

Для опорных раскосов, имеющих одинаковые расчетные длины в обеих плоскостях (lx = ly), наиболее выгодно расположение неравнобоких уголков по фигуре Сечения элементов стропильных ферм, в, так как это сечение имеет примерно равные радиусы инерции. Остальные сжатые раскосы и стойки, между расчетными длинами которых имеется незначительная разница (lx = 0,8l; ly = l), чаще всего проектируются из равнобоких уголков (фигура Сечения элементов стропильных ферм, а), поскольку соотношение радиусов инерции rх и rу в таком сечении примерно соответствует указанному соотношению расчетных длин. Во всех рассмотренных сечениях слитная работа двух профилей обеспечивается постановкой небольших планок в промежутках между фасонками (смотрите фигуру Расстановка соединительных планок в элементах ферм).

Для растянутых элементов тип и расположение уголков имеют меньшее значение, так как для них определяющим фактором является площадь сечения нетто. Поэтому они выполняются как из равнобоких, так и из неравнобоких уголков, поставленных большими полками в стороны (в зависимости от того, требуется ли увеличение жесткости в боковом направлении, или нет).

Например, нижний пояс легкой фермы требует увеличения жесткости в боковом направлении по условиям монтажа. В цехах с тяжелым режимом работы боковая гибкость нижнего пояса не должна превышать 250 (смотрите таблицу Предельная гибкость λ сжатых и растянутых элементов), что при расстоянии между связями по нижнему поясу 12 или 18 м также часто требует применения неравнобоких уголков.

Другие типы сечений применяются редко и только при наличии каких-нибудь специфических конструктивных требований. Так, например, пояса из двух швеллеров (фигура Сечения элементов стропильных ферм, г) применяются в тех случаях, когда они работают не только на осевую силу, но и на значительный местный момент от нагрузки, приложенной между узлами ферм (подвеска конвейеров к нижнему поясу, верхний пояс подкрановых ферм).

Стойки ферм проектируют таврового сечения из двух равнобоких уголков. Крестовое сечение из двух уголков (фигура Сечения элементов стропильных ферм, с) применяется обычно для стоек ферм в тех случаях, когда к ним необходимо прикрепить другие элементы конструкции, примыкающие к фермам в плане под прямым углом (например, вертикальные связи в середине стропильных ферм и т. п.).

Минимальный радиус инерции крестового сечения больше, чем таврового сечения из двух равнобоких уголков, а потому применение этого сечения выгодно также там, где в основном нужна жесткость; однако прикрепление крестового сечения требует больших размеров фасонки.

Сечение из одного уголка для основных элементов ферм не применяется вследствие асимметричности его прикрепления.

Использование такого сечения возможно лишь для второстепенных элементов, работающих со значительным недонапряжением. Согласно НиТУ, при расчете одиночных уголков, прикрепленных односторонне, вводится коэффициент условий работы m = 0,75 (смотрите Коэффициенты условий работы m).

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Пример расчета стропильной фермы

Пример. Расчет стропильной фермы. Требуется рассчитать и подобрать сечения элементов стропильной фермы промышленного здания. На ферме посередине пролета расположен фонарь высотой 4 м. Пролет фермы L = 24 м; расстояние между фермами b = 6 м; панель фермы d = 3 м. Кровля теплая по крупнопанельным железобетонным плитам размером 6 X 1,6 м. Снеговой район…

Подбор сечений

При подборе сечений элементов ферм необходимо стремиться к возможно меньшему числу различных номеров и калибров уголковых профилей в целях упрощения прокатки и удешевления транспортировки металла (поскольку прокатка на заводах специализирована по профилям). Обычно удается рационально подобрать сечения элементов стропильных ферм, применяя уголки в пределах 5 — 6 различных калибров сортамента. Подбор сечений начинается со сжатого…

Расчетная длина сжатых стержней стропильных ферм

В критическом состоянии потеря устойчивости сжатого стержня возможна в любом направлении. Рассмотрим два главных направления — в плоскости фермы и из плоскости фермы. Возможная деформация верхнего пояса фермы при потере устойчивости в плоскости фермы может произойти так, как показано на фигуре, а, т. е. между узлами фермы. Такая форма деформации соответствует основному случаю продольного изгиба…