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 элемента, имеющего наибольшее расчетное усилие. Далее подбирают элемент с минимальным усилием (чаще всего по предельной гибкости) и этим устанавливают диапазон профилей уголкового сортамента.
В сварных конструкциях во избежание возможного погнутия во время перевозки принимают минимальный уголок 50 X 5; в клепаных конструкциях при заклепках d = 17 мм минимальная полка уголка должна быть 50 мм, а при d = 20 мм 60 мм. Существенное значение для подбора сечений имеет ограничение предельной гибкости стержней. Это ограничение вызвано стремлением предотвратить провисание, большие колебания при динамической нагрузке, погнутие при перевозке элементов ферм и т. п.
Предельная гибкость, установленная НиТУ для элементов конструкций, приведена в таблице.
Предельная гибкость λ сжатых и растянутых элементов
| Наименование элементов конструкций | Сжатые стержни | Растянутые стержни | ||
| при непосредственном воздействии динамической нагрузки | при статической нагрузке | в зданиях с тяжелым режимом работы | ||
| Пояса, опорные раскосы, стойки ферм, передающие опорные реакции | 120 | 250 | 400 | 250 |
| Прочие элементы ферм | 150 | 350 | 400 | 300 |
| Связи покрытий за исключением тяжей | 200 | 400 | 400 | 300 |
В сооружениях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых элементов проверяется только в вертикальной плоскости.
При малых усилиях в сжатых стержнях подбор сечения производится по заданной предельной гибкости λпр.
Сначала определяется требуемый радиус инерции:
а по радиусу инерции подбираются соответствующие уголки. Для облегчения определения необходимых габаритов сечения, позволяющих наметить необходимые размеры уголков, в таблице Приблеженные значениярадиусов инерций сечений элементов из уголков приведены приближенные значения радиусов инерции для различных сечений элементов из уголков.
При подборе сечений поясов ферм можно было бы для каждой панели назначать наиболее рациональное сечение (в соответствии с изменением усилия), но это привело бы к устройству большого количества стыков и разнообразию профилей; при этом значительно увеличивается трудоемкость изготовления, затрудняется заказ металла и почти нет возможности получить экономию его (из-за необходимости устройства стыков).
Поэтому обычно в фермах пролетом до 27 м принимают пояса одного сечения, подобранного по максимальному усилию. В стропильных фермах пролетом больше 27 м сечение поясов по длине обычно меняют; при этом стремятся изменять только ширину полок, сохраняя одну и ту же толщину уголков с тем, чтобы облегчить устройство стыков.
При изменении сечения по длине пояса необходимо следить за тем, чтобы центр тяжести сечений двух соединяемых элементов имел смещение не более 1 см во избежание возникновения значительных дополнительных моментов.
Подобрав сечение элемента, следует проверить в нем расчетные напряжения. При этом внецентренно сжатые стержни проверяются на устойчивость не только в плоскости фермы, но также и из плоскости ее по формуле (28.VIII), учитывающей влияние местного изгиба.
Выбор толщины фасонок, при помощи которых образуются узлы ферм, производится в зависимости от величины наибольшего усилия в опорном раскосе, причем толщина фасонок, как правило, принимается одинаковой для всей фермы. В фермах больших пролетов опорные фасонки могут быть на 2 мм толще, чем фасонки промежуточных узлов.
Рекомендуемые толщины фасонок ферм приведены в таблице.
Рекомендуемые толщины фасонок ферм
| Наибольшее расчетное усилие в опорном раскосе в m | До 20 | 20 — 45 | 45 — 75 | 75 — 115 | 115 — 165 | 165 — 225 | 225 — 300 |
| Толщина фасовок в мм | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 2 |
Результаты расчета и подбора сечений обычно оформляются в табличной форме (смотрите пример).
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов