Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

Рис. 9-13. Высокие стропильные фермы с затяжкой

Рис. 9-17. Опорные узлы легкой стропильной фермы шедового покрытия

8 —стропильная ферма; 9 —оцинкованная листовая сталь; /б —раскос [1361

Узлы легких стропильных ферм имеют большую разнородность ре­

шений, чем решетчатые прогоны.

Приведенный на рис. 9-14 промежуточный узел верхнего пояса со стойкой решен без фасонки. Стержни фермы выполнены из отдельных равнобоких уголков, установленных симметрично относительно плоско­ сти решетки. Угловой профиль стойки имеет паз в полках. Края паза и полок образуют угол 45°, создавая остроконечное окончание, что не ре­ комендуется в обычных конструкциях. Шов укладывается с одной сто­ роны или с двух. Такое решение следует применять только в тех стыках, где действуют небольшие силы. Эти замечания касаются узла пояса с раскосами (рис. 9-14,6). Полки уголков дополнительно соединены меж­

ду собой стыковым швом.

На рис. 9-15 изображен промежуточный узел пояса и раскосов. Сжа­ тый раскос, сделанный только из круглого стержня, слишком гибкий, поэтому укрепляется привариваемым к нему равнобоким уголком. Уго­ лок заканчивается вблизи узла. Сжатый укрепленный стержень необхо­ димо проверять на внецентренное сжатие с учетом продольного изгиба в плоскости действия момента, принимая сечение как сложное — из круглого стержня и углового профиля.

Опишем примеры изготовляемых в настоящее время конструкций. В ФРГ распространены легкие стропильные фермы системы «Р. Трегер», применяемые для шедовых покрытий. В промышленных зданиях [79] (рис. 9-16) шаг колонн равен 6—14 м. Стропильные фермы опира­ ются на решетчатый прогон, находящийся в плоскости фонаря верхнего света. На рис. 9-17 показаны опорные узлы такой фермы. Верхний пояс фермы выполнен из двух угловых профилей, нижний пояс и раскосы — из круглых стержней. В верхнем опорном узле пояса соединяются с по­ мощью фасонок в форме трапеции. К узлу приварена торцовая пласти­ на с отверстиями для болтов. Стойка решетчатого прогона имеет также дополнительную пластину в месте крепления стропильной фермы. Четы­ ре болта воспринимают все усилия. Подобным же образом решена ниж­ няя опора стропильной фермы. Торцовая пластина соединена с помощью болтов с подвеской из полосовой стали. На верхних поясах лежат сбор­ ные плиты из легкого бетона. Лоток покрыт оцинкованной листовой сталью. На остальные кровельные плиты укладываются два слоя толя.

Наклон равен 1 : 2,5.

Стропильная ферма системы ME имеет решетку, схема которой по­ казана на рис. 9-18. Все стержни выполнены из отдельных равнобоких уголков. Прогоны укладываются только над теми узлами верхнего поя­ са, в которых сходятся раскосы. Исходным положением принятой гео­ метрической схемы является то, что равнобокий горячекатаный уголок имеет максимальный радиус инерции, в 2 раза больший, чем минималь­ ный радиус инерции. При установке уголка симметрично по отношению к плоскости решетки достигается одинаковая гибкость при продольном изгибе верхнего пояса в плоскости решетки и из плоскости решетки:

316

а/

^ « б е И Л Е Е Е Е в

-4^-

^ЗхГЯ\1717РР1

Рис. 9-18. Схема решетки в стропильных фермах системы ME.

а — схема с обозначением свободной длины; б—схема фермы с решеткой системы ME, в _схема фермы с решеткой, применявшейся в обычных стальных конструкциях 177|

Как известно, профиль, подвергаемый сжатию, при достаточно тол­ стых стенках тем более экономичен, чем больше при одном и том же се­

шении верхнего пояса из труб не нужна дополнительная стойка, подпи­ рающая пояс в плоскости решетки. Однако стоимость труб выше стои­ мости угловых профилей горячей прокатки. Для стоек берут очень маленькие уголки, так как силы в них равны нулю. Их следует рассчи­ тывать на максимальную гибкость или сжимающую силу, равную 7юо силы в подпираемом стержне. Раскосы можно изготовлять из уголков или других профилей.

Стык раскосов с поясами выполняют с помощью фасонки (рис. 9-19). Стержни решетки вырезаны на концах и надеты на фасонку. Стойки при­

317-

варивают непосредственно к поясу, как это показано на рис. 9-14. Бла­ годаря этому обеспечивается хорошая защита верхнего пояса от кру­

шения.

Стропильные фермы системы ME дают экономию стали в среднем на 25—30%. Для сравнения взяты фермы с решеткой, показанной на рис. 9-18, в, которые имели пояса из двух равнобоких уголков. Эконо­ мия здесь достигается за счет уменьшения сечения верхнего пояса и лик­ видации соединительных планок.

На рис. 9-20 показана схема решетчатой рамы, применяемой в каче­ стве несущей поперечной системы навеса. Расстояние между рамами 6 м. Покрытие из волнистого этернита на прогонах из неразрезных дву­ тавров горячей прокатки. В проекте предусмотрена также возможность ограждения этой конструкции стенами. Пояса стоек и ригели сделаны из швеллеров, а раскосы — из круглых стержней. Решетка делается в двух плоскостях путем сварки стыков раскосов с полками швеллеров. Конст­ рукция разборная, с болтовыми монтажными соединениями. Для умень­ шения изгибающих моментов от скатной составляющей в центре прого­ на предусмотрены тяжи из круглых стержней. Тяжи передают нагрузку на коньковый прогон. Расход стали на 1 м2 конструкции навеса равен (без фундаментов) 38,6 кг.

Доля отдельных элементов в общей массе равна (в %): конструкции поперечных рам 45,8; прогонов 43,4; балки подвесного транспорта 7,8; вертикальных и горизонтальных связей 3.

9.3.3. Стропильные фермы треугольного сечения

Стропильные фермы из профилей небольшого сечения или из круг­ лых стержней, выполненные в виде плоских систем, имеют низкую боко­

вую жесткость.

Значительное повышение боковой жесткости в решетчатых стропиль­ ных фермах достигается путем расширения верхнего пояса. Это приво­ дит к возникновению фермы с двумя верхними поясами и одним нижним поясом. Решетки расположены в трех плоскостях благодаря взаимному соединению всех поясов. Такое решение показано на рис. 9-21. Это кон­ струкция системы «Кено». Ригели и опоры трехшарнирного пролета сде­ ланы из элементов треугольного поперечного сечения. Для поясов, раско­ сов и стоек использовались круглые стержни, соединявшиеся с помощью электросварки, без применения дополнительно фасонок. Дополнитель­ ные фасонки необходимы только в углах рам и в монтажных стыках. Размеры здания велики. Расстояние между рамами в продольном на­ правлении здания равно 8 м. На рамы опираются прогоны, тоже тре­ угольного сечения, из круглых стержней. Общая длина здания равна

Известны стропильные фермы системы «Кено», также изготовляемые в виде треугольных в сечении систем с различными решетками. Высота ферм равна 0,3—1 м. Устанавливают их на расстоянии 1,5—5 м. друг от друга. В качестве покрытия используются плиты из легких материалов.

318

Рис. 9-21. Поперечный разрез трехшарнирного здания зально­ го типа Дворца наций в Ве­ не [136]

Рис. 9-22. Крыша со складчатой продольной схемой и трехшарнирной по­ перечной системой

а — поперечное сечение; б — фрагмент продольного сечения

Проектирование узлов стропильных ферм треугольного сечения уве­ личивает некоторые трудности, связанные с конструированием их прост­ ранственной формы. Быстрее всего решение таких узлов можно найти, изготовляя модели, которые позволяют найти нужные размеры швов

ипонять сущность их работы.

Ккрышам с треугольной пространственной системой относят также схему складчатой конструкции, изображенную на рис. 9-22. Каждая по­

ловина стропильной фермы в поперечном разрезе имеет вид «пилы», тя­ нущейся вдоль всего здания. Один зуб «пилы» состоит из двух плоских решетчатых балок, наклоненных к горизонтальной плоскости под углом 45°. Вверху и внизу две соседние решетчатые балки соединяются с по­ мощью шарниров в форме петель. На уровне нижнего пояса расположе­ ны идущие вдоль всего здания достаточно жесткие стержни, обеспечи­ вающие постоянное расстояние между составляющими решетчатыми балками. В коньке находится стержень трубчатого сечения, обеспечи­ вающий шарнирное соединение двух половин стропильной фермы. Все стержни решетчатых балок изготовлены из отдельных уголковых профи­ лей. Пространственная форма конструкции, несмотря на применение профилей с малыми размерами, обеспечивает устойчивость покрытия.

9.3.4. Расчет стропильных ферм

Легкие стропильные фермы рассчитываются так же, как решетчатые прогоны (см. 9.2.4).

319

9.4.ПЕРФОРИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

9.4.1.Общие сведения

Перфорированные балки проще всего получить путем разрезания горячекатаного профиля, например двутавра, вдоль ломаной линии (рис. 9-23). Обе части сдвигаются относительно друг друга до соедине­ ния гребней впритык, а на длине отрезков стыка накладывается стыко­ вой шов в форме буквы V после обработки кромок газовой горелкой. По­ лученный таким способом элемент имеет шестиугольные отверстия. В зависимости от длины исходного профиля и от принятой длины отрез­ ков ломаной линии разреза после сборки получаются балки разной вы­ соты и с разными размерами отверстий. На рис. 9-23, б, в показаны два способа сборки такой балки. Линия разреза несимметрична. Балку с несимметричным расположением отверстий можно получить из одно­ го профиля, повернув нижнюю часть В относительно верхней части А и заполнив отрезком металлического листа недостающую на краю часть стенки балки. При изготовлении такой балки не получается отходов. Балка с симметричным расположением отверстий получается из одного профиля путем сдвига нижней части В относительно верхней части А. Выступающие концы отрезаются. Длина исходного профиля должна быть больше длины готовой балки на длину отхода. Профиль, приведен­ ный на рис. 9-24, разрезан вдоль симметричной ломаной линии. Балка с несимметричным расположением отверстий получается из одного про­ филя после сдвига ее составных частей по отношению друг к другу. Концы уравниваются, а недостающая на краю часть стенки балки за­ полняется отрезком листового металла. Подобным же образом получа­ ется балка с симметричным расположением отверстий. Но в этом случае отходов больше.

При серийном производстве таких балок с симметричным расположе­ нием отверстий получаются изделия без отходов (рис. 9-25). Исходные профили разрезают вдоль симметричной ломаной линии. Получаются два типа готовых балок. Один тип складывается только из части А, а другой — только из части В. Готовые балки одинаковой длины имеют разное число отверстий.

Из горячекатаных профилей можно также изготовлять балки пере­ менной высоты (рис. 9-26). В этом случае на стенке исходного профиля гребнеобразные отрезки ломаной линии проводятся под углом по отно­ шению к краям полок. Перевернув и сложив составные части, получают

мент с двусторонним наклоном, надо использовать два разрезных исход­ ных профиля. Полученный таким образом наклон балки все же невелик

иможет быть сделан для элементов небольшой длины.

Вконструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам, более

выгодно применять способ разрезания исходного профиля Фалтуса (рис. 9-27). Получается балка с постепенным изменением сечения (от­ верстия здесь закруглены). Однако этот способ не получил распростра-

320

нения прежде всего потому, что сейчас проектировщики стремятся де­ лать элементы, подвергающиеся динамическим нагрузкам, со сплошны­ ми стенками.

Можно также изготовлять перфорированные арки только с малой кривизной. Подбирая соответствующие размеры гребней для верхней и нижней частей, после их изгибания по шаблону части собирают и сва­ ривают. Разрезанные части легко поддаются изгибанию (рис. 9-28). Воз­ можно при этом создание арок небольшой кривизны.

Можно изготовлять балки различных поперечных сечений, используя для этой цели горячекатаные профили, разрезанные вдоль ломаных ли­ ний. Соединяют части, полученные из разных профилей и с различными размерами (рис. 9-29). Можно также проектировать элементы с различ­ ной формой отверстий. Формы поперечных сечений и связанных с этим

321

0)\

прогоны надкарнизные или световых и аэрационных фонарей, подверга­ ющихся внецентренной нагрузке или являющихся частью составных ба­ лок, сжатый пояс которых соединен с железобетонной плитой.

Перфорированные элементы, изготовленные по вышеописанным спо­ собам, имеют высоту, ограниченную величиной исходных профилей, и такую высоту гребней, при которой пояса готовой балки не были бы слишком слабыми. Балки большей высоты получаются разрезанием про-

322