Влияние габаритов узловых фасонок на несущую способность ферм из условия общей формы потери устойчивости

Зайцев Михаил Борисович — Sun, 05 Apr 2015 03:26:49 +0000

С использованием узловых фасонок изготавливаются стальные фермы из уголков и с поясами из тавров. Анализ конструктивных решений стропильных ферм из парных уголков показывает, что в средних раскосах фасонки занимают от 14 до 21 % от геометрической длины, в стойках 15-23 %, в опорных раскосах – 16-26 %. Однако действующие нормы проектирования и не учитывают влияния габаритов узловых фасонок на расчетную длину стержней.
Рассмотрим типовую ферму пролетом 18 метров, расчетная схема которой приведена на рис. 1, а жесткостные характеристики представлены в таблице 1.

Рис. 1.

Таблица 1.

Элемент	E, ГПа	I, см⁴	A, см²
В.П.	206	294	31.2
Н.П.	206	131	27.6
Р1	206	352	30.4
Р2	206	79	14.78
Р3	206	164.2	21.2
С1	206	139.2	14.78
Р0	206	39.5	7.39

При расчете данной фермы без учета габаритов фасонок с использованием программно-вычислительного комплекса[1] были получены значения критической нагрузки P_кр и углы поворота узлов Z_i. На рис.2 представлена схема деформаций при потере устойчивости.

Рис. 2.

Расчетная схема стержневой системы для ПВК формируется поэлементно. Поэтому, для учета габаритов фасонок в узлы были введены дополнительные элементы(рис. 3,а), размеры которых соответствуют размерам фасонок. В данном примере размер элемента моделирующего фасонку был принят равным 1/6 длины панели.
Анализ конструктивных решений ферм из уголков показывает, что жесткость (EI) элементов в зоне фасонки повышается не менее чем в 20 раз. Поэтому жесткости элементов, моделирующих фасонки были приняты увеличенными в 20 раз, по сравнению с основными элементами фермы.

Рис. 3.

Результаты расчета данной системы и сравнение с результатами, полученными без учета габаритов фасонок представлены в таблице 2.

Таблица 2


Критическая нагрузка					Расхождение, %
	176.56		195.35		10.65
Углы поворота узлов
N_узла	1	2		3		4	5
Z	0.3	0.7		1		0.7	0.3

Строительные нормы влияние жесткости узлов на значение N_кр для элементов ферм учитывают усреднено и приближенно с использованием расчетных длин: для сжатых раскосов l₀= 0.8l и для элементов верхнего пояса l₀= l. Учет габаритов фасонок, как показывает пример, позволяет увеличить значение критической нагрузки на 10-15%.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » node gusset plate

Влияние габаритов узловых фасонок на несущую способность ферм из условия общей формы потери устойчивости