yandbtm

= 180 МПа = 18 кН/см2

Усі вимоги задовільнені.

3.6. Вузли трубчастих ферм

Як відмічено в п. 2.5, трубчасті ферми виготовляють з різними конструктивними рішеннями вузлів (див. рис. 2.11, 2.12). Тому обмежимось розгляданням тільки тих вузлів, в яких елементи решітки примикають впритул до поясів і мають відповідні фігурні зрізи торців. При цьому розкоси між собою не перетинаються і між їх кромками зберігається зазор не менше ніж 20 мм.

При проектуванні трубчастих ферм необхідно додержуватись рекомендацій [4] щодо вибору розмірів поперечних перерізів елементів:

-товщина стінок труб, що застосовуються для поясів опорних розкосів, має бути не менше ніж 3 мм, а для решти елементів – не менша ніж 2,5 мм;

-тонкостінність, тобто співвідношення діаметра труби до товщини її стінки, елементів ферм рекомендується приймати не більше значень, наведених в табл. 3.1 [4]. Крім того, товщина стінок примикаючих елементів не має перевищувати товщину стінки поясів;

-діаметри труб решіток рекомендується брати не менше ніж 0,3 діаметра поясів і не більше цих діаметрів.

111

Таблиця 3.1

Залежність тонкостінності труб від границі текучості сталі

Якщо тонкостінність труб для стиснутих примикаючих елементів відповідає вимогам табл. 3.1, то перевірка місцевої стійкості стінок не потрібна.

Для трубчастих елементів ферм потрібно застосовувати переважно електрозварні труби за ГОСТ 10704-76* [7]. Враховуючи ефективність трубчастих перерізів, що дозволяє раціонально використовувати властивості матеріалу (див. П. 1.5), як у стиснутих (при гнучкості не більше ніж 60), так і в розтягнутих елементах доцільно застосовувати сталь із кращою текучістю (440 МПа) і більше.

Розрахункові довжини елементів трубчастих ферм з безфасонковими вузлами беруть за даними табл. 3.2.

Для поясів та опорних розкосів або стояків розрахункові довжини беруть такими, що дорівнюють відстані між центрами вузлів ферми (в її площині) та між вузлами, закріпленими від зміщення поза площиною. Для решти елементів решітки розрахункова довжина дорівнює 0,85 відповідних відстаней.

Примикаючи до поясів впритул елементи решітки можуть мати різну обробку окрайок торців, що позначається на визначенні типу зварного з’єднання та на його розрахунку. При фігурному різанні труб переріз окрайки можна залишати без скосів (рис. 3.10, б), зі скосом, з постійним або змінним по довжині кола кутом ω (рис. 3.10, в) чи обробляти фрезою (рис. 3.10, г), досягаючи при цьому відповідності кутів зрізу окрайок торців нахилу поверхні труби до якої елемент прилягає.

-при різанні кінця труби решітки без скосів окрайок – ділянки шва, для яких кут розкриття шва θ складає менше ніж 30° та більше ніж 60°;

-при різанні кінця труби зі скосом окрайок під постійним або змінним кутом ω – ділянки шва, для яких кут θ складає менше

ніж 15° та більше ніж 60°;

-при різанні кінця труби решітки фрезою;

-всю довжину шва.

Решта ділянок шва розглядаються як стикові. Кут θ визначається за формулою [4]:

де D – діаметр пояса; din = d – 2 td – внутрішній діаметр труби розкоса, що примикає до пояса; ϕd – кутова координата і-ої точки примикаючої труби, яка відраховується від носкової твірної

(від А на рис. 3.10, а).

113

Вузли, в яких до пояса з тонкостінністю 20 ≤ D / t ≤ 60, примикають два (стиснутий та розтягнутий) елементи решітки при

б

a

в

Рис. 3.11. Графіки для визначення розмірів зварних швів:

а – повної довжини п’яточної lwh і носкової lwt ділянок швів у з’єднанні двох труб; б – коефіцієнтів lwfh/lwh та

при різанні труб без скосів окрайок; в – те ж, зі скосом окрайок

115

де Nc, Np – розрахункові зусилля відповідно в стиснутому і розтягнутому примикаючих елементах з власними знаками (“мінус” – при стиску, “плюс” – при розтязі); αс і αр – кути нахилу

відповідно стиснутого та розтягнутого елемента відносно осі пояса; S – характеристика несучої здатності пояса; γc – коефіцієнт умов роботи, який дорівнює 0,9 для сталей з Ry ≥ 375 МПа і 1,0 у решті випадків.

Коефіцієнт впливу поздовжньої сили в поясі γd при розтязі в поясах (для вузлів нижнього пояса) дорівнює 1,0, а при стиску (для вузлів верхнього пояса):

де Nc – найбільше значення поздовжньої сили в поясі від носка до п’ятки стиснутого розкоса; А – площа перерізу пояса.

Коефіцієнти bc та bp враховують вплив розміщення

суміжного елемента відносно того, що розглядається. Якщо обидва елемента розміщені в одній площині та по один бік пояса, то:

При 0 < 2c < D (2с – відстань вздовж осі пояса між зварними швами, що прикріпляють елементи решітки до пояса):

Значення коефіцієнтів ψс та ψp залежить від ширини охвату пояса відповідно стиснутим та розтягнутим елементом між

Для вузлів з одним примикаючим елементом (як правило, це стиснутий стояк) аналогічна перевірка виконується за формулою [4]:

де Мс – згинальний момент від основного впливу (позацентрове навантаження ферми або розцентрування вузлів у перерізі стояка, що проходить через точку перетину його осі з твірною пояса в площині ферми; lс = dc / sin αc – довжина ділянки примикання (від носка до п’ятки).

Ще одна перевірка спрямована на забезпечення міцності кожного елемента решітки в перерізі, що проходить повз п’ятку.

де Ni – відповідно Nc або Np; Adi = Ac або Ap; Ryd – розрахунковий опір сталі елемента решітки; – коефіцієнт, значення якого беруть залежно від ξ, визначають за формулою (3.6). Якщо ξ ≤ 0,85

= 0,008, при ζ > 0,85 = 0,015. Коефіцієнт γd = 0,8 тільки у випадках, коли в елементі діє зусилля розтягу. У решті випадків

γd = 1,0.

Міцність зварних з’єднань, кріплення елементів решітки впритул до труб поясів перевіряється на дію розрахункових зусиль у цих елементах Ni (Nc або Np) за формулою:

Ni ≤ 0,85(Swh + Swt );

де Rwy – розрахунковий опір стикового з’єднання [3]; Rwd – менше з двох значень – 0,7 Rwf або Rwz; Rwf та Rwz – розрахункові опори

117

118

Матеріал труб – С375 (Ry = 36,5 кН/см2). Фігурний зріз зроблений зі скосами окрайок труб. Розрахунковий опір стикових зварних швів Rwy = Ry = 36,5 кН/см2, розрахункові опори кутового шва по металу шва Rwf = 21,5 кН/см2, по металу межі сплавлення Rwz = 22 кН/см2. Коефіцієнт умов роботи елементів γс = 1.

При конструюванні вузла (рис. 3.12, а) для забезпечення необхідного зазору між зварними швами, що прикріплюють розкоси, 2с = 20 мм необхідно розцентрувати вузол (при αс= αр=45°)

У цьому випадку (див. п. 2.5) допускається не враховувати наявність вузлового моменту, який виникає внаслідок розцентрування вузла – М = N·e – (630 – 200) 0,025 = 10,75 кН/см.

По-перше, слід перевірити міцність кожного розкосу за формулою (3.8). Для цього визначаємо коефіцієнт ζ за форму-

лою (3.6):

Тоді коефіцієнт = 0,008. Міцність стиснутого розкосу: 270 · (1 + 0,008 · 127 / 3,5) / 11,7 = 29,77 < 1 · 36,5 кН/см2

і розтягнутого розкосу

170 · (1 + 0,008 · 89 / 3,5) / 9,1 = 25,5 < 1 · 25,8 кН/см2 забезпечена.

Визначаємо характеристику несучої здатності пояса за формулою (3.3):

S = 13 · (1 + 0,02 · 168 / 4,5) 0,452 · 36,5 · 1 = 167,83 кН.

Коефіцієнт впливу поздовжньої сили в поясі визначаємо за

119

формулою (3.4) по найбільшому значенню (N2) зусилля в поясі:

Значення коефіцієнта ψс при βс=127/168=0,756>0,7 дорівнює

1,05·βс(1+0,15βс)=0,884, а коефіцієнта ψр при βр=89/168=0,53<0,7 дорівнює 1,05 βр=0,56.

Нарешті визначимо коефіцієнти (3.5):

Тепер перевіряємо міцність стінки пояса при місцевому згині (проминанні) за формулами (3.1) і (3.2):

Для перевірки зварних з’єднань необхідно визначити типи зварних швів. Долю кутових швів у загальній довжині їх визначаємо по графіку на рис. 3.11, в при α = 45° та din = d – 2td. Для стиснутого розкосу dсn / D = (127 – 2·3,5) / 168 = 0,72 коефіцієнти lwft/lwt = 0 і lwfh/lwh = 0,36. Для розтягнутого розкосу

(dpn / D = (89 – 2 · 3,5) / 168 = 0,49) коефіцієнти lwft/lwt = 0, а lwfh/lwh = 0,4.

Повна довжина п’яткової та носкової частини шва (за графіком на рис. 3.11, а) дорівнює для стиснутого розкосу при α = 45° та dcn/D = 0,72 lwh = 2,3 dcn = 276 мм, lwt = 1,55 · 120 = 186 мм, а для розтягнутого розкосу при α = 45° та dpn / D = 0,49, lwh = 2,2 · 82 = 180,4 мм.

120