Конструирование и расчет промежуточных узлов стропильных ферм из уголков

Элементы фермы из парных уголков соединяются между со­бой в узле с помощью фасонки — листа, вводимого в зазоры между уголками.
Форма и размеры фасонки получаются в про­цессе конструирования узла, последовательность которого рас­смотрим на примере промежуточного узла нижнего поя­са (рис. 36). Вначале наносят оси стержней, пересекающиеся в одной точке — центре узла. Затем для каждого стержня от его оси откладывают расстояние от центра тяжести сечения до обуш­ков уголков z₀а также — ширину и толщину полки уголка и через полученные точки проводят линии, параллельные оси стержня.

^ Рис. 36. Промежуточный узел нижнего пояса фермы из уголков
Уголки элементов решетки обрезают перпендикулярно оси с таким расчетом, чтобы в целях уменьшения сварочных на­пряжений в фасонке между краями элементов решетки и пояса оставался зазор не менее
а = 6 t - 20 мм, но не более 80 мм (t—тол­щина фасонки, мм).
Далее определяют необходимые длины сварных швов, крепя­щих элементы решетки к фасонке. Каждый уголок приваривается угловыми швами по обушку и перу. Усилия, действующие в элементе, распределяются между этими швами, как между опорами балки с пролетом, равным ширине полки уголка (рис. 36), и находятся по формулам:

, (23) где N — усилие в элементе;
S₁, S₂ — усилия в швах у обушка и пера уголков;
b — ширина полки уголка;
z₀ — расстояние от обушка до центра тяжести сечения.
Длины швов у обушка и пера определяются из условия проч­ности угловых швов:

( 24)

Сварка обычно осуществляется полуавтоматами, что учиты­вается при расчете коэффициентом b_f. Длина шва в соответствии с рекомендациями СНиП II-23-81* принимается не менее 40 мм. Наибольший и наимень­ший допустимый катет шва определяется требованиями СНиП II-23-81*. Кроме того, при назначении катета шва у пера прокатного уголка надо учитывать скругление края полки и принимать катет этого шва на 1—4 мм меньше толщины полки уголка (в зависимости от размеров уголка).

Полученные по формулам (24) длины швов откладываются от торцов уголков стержней решетки, сходящихся в узле. Для уменьшения концентрации напряжений СНиП II-23-81* требует выводить сварные швы на торец прикрепляемого элемента на длину 20 мм. Отложенные длины швов позволяют установить необходимые раз­меры фасонки. При конструировании фасовки надо стремиться, чтобы ее форма была как можно проще. С этой целью боковые стороны фасонки обычно делают перпендикулярными поясу. Снизу фасонка выпускается на 20—30 мм за уголки пояса для его при­варки.

Сварные швы, крепящие неразрезанный нижний пояс к фасонке, должны воспринимать усилие, передаваемое с фасонки на пояс, т. е. равнодействующую усилий в примыкающих элементах решетки. Очевидно, в силу равновесия узла эта равнодействующая равна разности усилий в смежных панелях пояса, т. е. DN = N₂ – N₁ (рис. 32). Усилия, приходящиеся на швы у пера и обушка, определяют по формулам (23), заменив в них N на DN. Длина швов по расчету обычно получается небольшой, но конструктивно они принимаются сплошными на всю ширину фасонки, так как СНиП II-23-81* запрещают применение прерывистых швов (они допускаются только для вспомогательных конструкций).

^ Рис. 37. Промежуточные узлы верхнего пояса фермы из уголков
Промежуточные узлы по верхнему поясу фермы имеют неко­торые особенности (рис. 37, а). Для обеспечения нормального опирания прогонов или плит покрытия фасонку не выводят за пределы пояса, а утапливают на 7—10 мм. Чтобы уголки не рас­ходились, зазор между ними заплавляют. Полученный при этом втопленный сварной шов не является расчетным, разрешается лишь считать, что он воспринимает узловую нагрузку F.
При таком подходе расчетные швы у перьев уголков должны воспринять разность усилий в смежных панелях верхнего пояса:
DN = N₂ – N₁.
Это усилие приложено с эксцентриситетом е = b—z₀ по отношению к швам, поэтому их надо рассчитывать на совмест­ное действие сдвигающей силы DN и изгибающего момента M = DN e:
_{(25)
в данной формуле:}
;
Если швами у перьев воспринять усилие не удается, то можно сделать частичные выпуски фасонки за уголки пояса (рис. 33, а) и швы у обушков ввести в расчет. В этом случае сварные швы у обушков и перьев уголков рассчитываются по формулам (23) и (24) на равнодействующую сдвигающего усилия DN и узловой нагрузки F. При малом уклоне кровли эта равнодействующая с достаточной точностью может быть определена по формуле:
₍₂₆₎
На рисунке 37,б показан промежуточный узел верхнего пояса, в котором к поясу примыкает только стойка. В этом случае форма фасонки принимается с учетом обеспечения плавного перехода силового потока со стойки на фасонку, для чего край фасонки должен отходить от уголков стойки под углом не менее 15^о. Это условие должно соблюдаться при конструировании фасонок во всех узлах фермы.