ГОССТРОЙ СССР

СОЮЗМЕТАЛЛОСТРОЙНИИ ПРОЕКТ

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций имени Н.П.Мельникова

ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Мельникова

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ С ПОЯСАМИ ИЗ ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ДВУТАВРОВ И РЕШЕТКОЙ ИЗ ГНУТОСВАРНЫХ ПРОФИЛЕЙ

Москва 1988

Госстрой СССР

Союзметаллостройниипроект

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций имени Н.П.Мельникова

ЦЩИПЮЕКТСТАЛЬКОНСТРЖЦМ им. Мельникова

УГВЕРВДАЮ:

Директор института

В.В.Кузнецов 'bZZ_ⁿ JjSBXS^bSt 1987г.

РЕКОМЕНДАЦИИ

по проектированию стальных ферм с поясам ив широкополосных двутавров и решеткой из гнутосварных профилей

Москва

5.5. Стойки, примыкающие к сжатому поясу, являются (вместе с диафрагмами жесткости пояса над ними) основными элементами развязки внутренней полки пояса и должны быть рассчитаны на устойчивость из плоскости ферш с учетом изгиба от условной поперечной силы пояса. Расчетный изгибающий момент Му определяется по формуле

где сС - угол примыкания стойки к поясу;

&ст. ~ геометрическая длина стойки.

6. РАСЧЕТ УЗЛОВ

6.1. В К-узлах ферм, усиленных наклонный* планкам* (рис.З),

следует проверять:

-    несущую способность пояса между элементам* решетки по

сдвигу;

-    несущую способность планок;

-    несущую способность стенки пояса;

-    прочность сварных швов.

6.2. Несущую способность пояса между элементами решетки в К-уалах, усиленных наклонными планками, проверяют по формуле

(9)

где Q. - поперечная сила в узле, равна в К-узлах меньшему из произведений ЖЛЯ^ * а в К-узлах со стойкой - большему из них;

/Cj, = < i-/dl Rf i;    им

абсолютная величина напряжений пояса от среднего нормального усилия панелей;

С - размер на рис.З;

«г ~ расчетное сопротивление сдвигу пояса;

Л - расчетная площадь, состоящая из площади сечения пояса с добавлением 0,8 площади сечения планок.

6.3. Усилие для проверки несущей способности планки, подкрепляющей щеку элемента решетки с усилиями Ж и М , допускается определять:

-    в К-узлах - по формуле

"'Xsih Jb    /fid" ;    (j2)

-    в опорных узлах (см.рис.9,а) - по формуле

■ -tj- 1г~(^и '    )    ‘^в>

II

6,8. Несущую способность пояса по поперечной силе в опорных узлах проверяют по формуле (9) с включением в площадь его сечения л 0,8 площади сечения фасонки, привариваемой к опорному ребру и наружной полке пояса соосно с его стенкой, а также 0,8 площади сечения фасонок, привариваемых к опорному ребру и опор-даму раскосу и соответствующих стейке (стенкам) опорного раскоса.

В узлах с опорным раскосом из ШПД, носок которого приварен к полке пояса и опорному ребру отдельными швами (рис.9,г), а пятка подкреплена вертикальными ребрами, проверку выполняют по формуле

(20)

где

(21)

Jf , м ,A,VJd. - усилия и характеристики опорного раскоса.

6.9.    Сварные швы приварки элемента решетки к поясам следует рассчитывать по прочности сечений его стенок и полок.

В случаях, когда приварка щек и пяток ГСП угловыми швами не обеспечивает этого условия, их приварку следует назначать с подготовкой кромок, предусмотренной для приварки носков (см. пп.8.2 и 6Л1).

В малонагруженных элементах решетки размеры свартк швов их приварки к поясам допускается определять по расчетным усилиям в элементах решетки.

6.10.    Угловые швы в острых и тупых углах при оС < 66° и оС < 65° рассчитывают в соответствия с дополнительными указаниями табл. 2. на усилив одного сантиметра длины шва ГСП 7''Rgd'fd

и на усилив I см длины ©ва в тупом или сстром углу полки ШПД, приваренной двусторонними юваш,    R$difd.

6.11.    При приварке к поясу элементов решетки с подготовкой кромок следует обеспечивать их размеры, оговоренные в табл Л, ж проверять границу сплавления шт с полкой пояга по форцум

П

Рис.4. Сварные швы опорных узлов.

6.12. Сварные швы в опорных узлах (рис.4) рассчитывают из условий:

-    Ш1 - равнопрочности со стенкой пояса

^    & К-fft?R.*/*;    f²³*

-    Ш2 - одинаковой прочности с фасонной по сдвигу

jkj ЯvJf    $s~tcp £ £ iR _t    (24)

«ШЗ - одинаковой прочности с полкой по сдвигу

2l Kf Pf    "if ~ ZК^^ 2&)

-    Ш4 - равнопрочности с фасонной;

«• Ш5 - равнопрочности со стенкой раскоса

^    **    QyU    t-tv,/оС Л tCffiz R **■'?. ,    (2®)

-    !С6 и W - работы на соответстяуакуо состамяпчув усилия полки И1Д

tVSE j

> /<£ R^d~tj>ci Q>J<d <£ Kf Jjf ft-Hsi j

-    Ш8 - сдвига соответствующей составляющей усилия подкрепляемой полки

Лфс1£т,ъ(,^    j

-    ИЗ - работы на усилие J/n*&

/у»Rh/j ^    ^    /С^    $г    &иГ%.

6.13. Расчетное усилие I см длины шва, приваривающего в К-уэлах наклонную планку к стенк^ пояса, допускается определять по формуле

Г/ J/nu ctr Л / о,SP__\* 1<>5

itut- J ^    + Arf?itv    J f (31)

где J/tui - определяют по формулам (12) или (13) и принимают большим из действующих на планку;

Ctr,Нпл _f £/г*г tp _ размеры по рис.З;

р - узловая нагрузка.

7, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ

7Л* Примыкания элементов решетки к поясам, как правило, следует проектировать встык с обваркой по контуру угловыми или стыковыми швами (см.раздел 8).

7.2. Общее количество сорторазмеров профилей и листа, используемых в одной ферме, должно быть минимальным. При этом рекомендуется учитывать раскрой ГСП с целью исключения стыковки возврата (остатков мерных длин).

16

Рис.5. Пример унификации углов примыкания раскосов к поясам.

7*3. Размеры ГСП из плоскости ферш следует назначать не более,чем 2^ - 20 мм С Bf - ширина полки пояса).

7.4.    Компоновка узлов должна обеспечивать необходимый до-ступ к местам сварки. При этом расстояние между поперечными швами на полке пояса следует принимать:

-    в опорных узлах и у стыковых фланцев, верхнего (сжатого) пояса - не менее 5 мм;

-    в остальных случаях - не менее 20 мм.

7.5.    Рекомендуется предусматривать унификацию углов примыкания раскосов к поясам. Для этого, в частности, допускается использовать расцентровки узлов (рис.5), которые не приводят к нарушению условий (2), (3), (4), некоторое отклонение расстояний между прогонами от 3 метров и пр.

7.6.    При разработке фланцевых стыков поясов следует использовать сортамент фланцевых соединений широкополочных двутавров стропильных ферм, приведенный в Руководстве по их проектированию, изготовлению и сборке.

17

РИО,б. Диафрагмы верхнего пояса.

7,7, Конструирование верхнего пояса,

7.7,1, Б узлах пояса, раскрепленных от перемещений из плоскости, следует устраивать диафрагмы жесткости. Ниже переделены основные решения диафрагм, являющихся одновременно элементами усиления узловых зон, для случаев развязки пояса из плоскости фермы по наружным полкам.

Парные ребра жесткости (см.рис.6,б) применяют в основном в Т-узлах.

Парные наклонные планки от внутренней полки пояса к его стейке по рис.6,а применяют в узлах, требующих усиления, при выполнении следующих условий: jb =50°-75°;    ^    0,5;

наружная полка пояса не требует усиления по отгибу прикладываемой нагрузкой, а пришкеющ&я к ней часть стенки - по <о£#с •

При нарушении названных условий диафрагмы следует предусматривать в виде комбинации наклонных планок и ребер (см.рис,6,в),

Толгчну планок принимают не менее, чем у примыкающих к узлу ГСП. Привязку оснований планок к оси стенки пояса принимают

Уда 624.072.22:691-42.5

Рекомендац;.л по проектированию стальных ферм с поясами из широкополочных двутавров и решеткой из гнутосварных профилей. - М.: ЦНИИпроектстальконструкция им.Мельникова, 1988, 48 с«

Рекомендации составлены в дополнение к главам СНиП П-23-81 и СНиП Ш-18-75.

Фермы рассматриваемого типа находят широкое применение в конструкциях каркасов промышленных зданий вследствие иепольэова-ния эффективных строительных профилей проката: широкополочных двутавров (пояса, опорные раскосы) и прямоугольных гнутосварных профилей (стержни решетки). В рекомендациях рассмотрены особенности этих ферм, такие как специфическое напряженно-дефо рмирован ное состояние узлов, связаннее со сложностью их конструктивной форш, а также специальные требования к технологии изготовлении по обеспечению надлежащего качества конструкций.

В Рекомендациях использованы результаты экспериментальных исследований, выполненных в ЦНИИпроектстальконструкции им.Мель-някова, БТИСМ им.Гришманова и ВНИКТИстальконструкции, а также зарубежный опыт.

Рекомендации разработаны инж.Куклиным Ф.Ф.(БТИСМ им.Гришмм-нова); кандидатами техн.наук Левитанским И.В., Сорокиным Л.А., инж.Мейтиным В.й., канд.техн.наук Волковым В.В., инженерами Шуваловым Л.К., Вроно Б.М. (ЦНИИпроектстальконструкция им,Мельникова) при участии инж.Семкиной Т.Ю,, канд.техн.наук Попелянско-го Ю.Л., инж.Клещевникова В,В. (ЦНИИпроектстальконструкция им, Мелыадкова), инженеров Никулина А.И., Солодова Н.В. (БТИСМ им. Гришманова).

Отзывы и предложения направлять по адресу: П7Э93, Москве, В-393, ул.Арх.Власова, 49, ОЭИ.

(?) Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций имени Н.П. Мельнико ва, ЦЦИИпроектс тал ь конструкция им.Мельникова, I960

равной половине среднего размера примыкающих элементов решетки из плоскости фермы.

При разности ширины раскосов более 50 мм, а также при

0^8filf tf наклонные планки следует предусматривать в виде, приведенном на рис.7. Переменная привязка оснований планок к оси стенки пояса назначается:

- над пяткой раскоса с меньшей шириной (растянутого) -

- над ...    ..    ^    го    раскоса - равной поло

вине его ширины 8^ .

Парные гнутые швеллеры (см.рие.6,г) применяют в фермах зданий с повышенной коррозионной агрессивностью.

7.7.2.    Для снижения металлоемкости ферм и унификации сечений поясов в отправочном элементе допускается усиление наиболее нагруженных панелей верхнего пояса (рис.8). Сварные швы на концах уголков усиления следует рассчитывать на полное усилие уголка.

7.7.3.    Заводской стык двутавра сжатого пояса может выполняться встык е разделкой кромок или* при фрезерованных торцах, через поперечный лист. Стык должен располагаться не менее*чем в 100 мм от габарита примыкающего к поясу элемента решетки* и

не менее, чем на расстоянии btf от края деталей усиления узловой зоны пояса.    *

I • Общи© указания . >, *......... 4

2.    Материалы и расчетные характеристики ............................. 6

3.    Основные положения    расчета ....... б

4.    Расчет прочности стернмей ........    ?

5.    Расчет устойчивости стержней ..... 8

6.    Расчет узлов........*............ Ю

7.    Рекомендации по конструированию... 16

8.    Сварные соединения    ............... 26

9.    Дополнительные указания по технологии изготовления    ферм........... 27

Приложение I. Пример статического

расчета    ферм .......... 20

I. ОБЩЕ ШЗМШ

IЛ, "Руководство” распространяется на проектирование стальных ферм с поясами из широкополочных двутавров и решеткой из прямоугольных замкнутых гнутосварных профилей (с использованием ОВД в стержнях, выходящих за возможности сортаментов ГСП), предназначенных для покрытий производственных зданий, возводимых в районах с расчетными температурами минус 40°С и выше, при узловой передаче нагрузок*

1.2.    Применение ферм, упомянутых в пЛЛ* рекомендуется в случаях, обоснованных "Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов” СТО IQI-8I), а также при значениях нагрузок, обеспечивающих оптимальное использование сечений поясов.

1.3.    Изготовление ферм должно производиться на заводах, имеющих специализированные участки по изготовлению бесфасоночшх стержневых конструкций.

1.4.    При проектировании ферм следует выполнять требования:

-    СНиП П-23-81 "Стальные конструкции. Порш проектирования"5

-    СНиП Ш-18-75 "Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ";

-    СНиП 2.03Л1-85 "Защита строительных конструкций от коррозии";

-    Рекомендации по применению широкополочных двутавров и тавров с параллельными гранями полок г строительных стальных конструкциях, ЦДИИпроектстальконструкция, 1984 г.;

-    Руководства по проектированию, изготовлению и сборке монтажных фланцевых соединений строительных ферм с поясами из широкополочных двутавров, 1ШИ34гфоектста^ьконструкция, 1982 г.;

-    Руководства по проектированию соединений на несущих высокопрочных болтах в строительных стальных конструкциях, ЦНИИ-гтрооктетальконетрукция, 1978 г.;

-    настоящего Руководства;

-    действующего сокращенного сортамента стали.

4

Рис Л. Фермы с поясами из ШПД и решеткой из ГСП;

I и 2 * носок и пятка раскоса соответственно;

3 - щека ГСП; 4 и 5 - внутренняя и наружная полки пояса соответственно; & - наклонные планки усиления уадов.

1.5. В дальнейшем изложении приняты следующие обозначения (рис Л):

-    ^нщека^н - сторона раскоса или стойки из ГСП, параллельная плоскости фермы вблизи торца элемента;

-    "носок" - сторона раскоса или стойки, перпендикулярная плоскости фермы, примыкающая к поясу (другому элементу) в вершине острого угла, образуемого на торце раскоса его косым резом;

-    "пятка" - то же, в вершине тупого угла торца элемента;

-    "наружная" и "внутренняя" полка пояса - отличаются тем, что к внутренней примыкают элементы решетки;

- "Т" - узел - узел примыкания стойки к поясу;

- "К" - узел - узел примыкания к поясу двух элементов ре-

тетки*

5

2. МАТЕРИАЛЫ И РАСЧЕТШЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1.    Для ферм следует использовать широкополочные двутавры типов "К" и "Ш" по ГОСТ 26020-83 "Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент”.

2.2.    В элементах решетки следует использовать прямоугольные и квадратные замкнутые гнутосварные профили толщиной не менее 3 мм.

2.3.    В расчетных элементах ферм следует использовать стали с нормативным пределом текучести не более 380 №а.

2.4.    Материал расчетных дополнительных узловых элементов должен по механическим свойствам соответствовать стали, используемой в поясах.

2.5.    Расчетные характеристики материалов принимается по СНиП П-23-81.

2.6.    Сварку ферм следует выполнять с использованием способов и материалов, обеспечивающих нормативное сопротивление металла шва 490 МПа, максимальную гл бину проплавления я шнималь-ную глубину подрезов.

2.7.    Материалы и расчетные характеристики фланцевых соединений ферм принимать в соответствии с Руководством по их проектированию, изготовлению и сборне.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ PAC4STA

3.1.    Изгибающие моменты стержней определяются упругим расчетом в предположении их жесткого соединения в узлах и е учетом геометрических расцентрозок, а нормальные усилия - из расчета фермы по шарнирной схеме.

3.2.    Фермы с относительной высотой сечений Че £ 0,i при

относительной расцентровке    ^    (где    - смещение

точки пересечения осей раскосов от оси пояса, а (ьл~ высота пояса) допускается рассчитывать без учета изгибающих моментов.

З-.З. В расчете ферм следует применять следующие коэффициенты условий работы:

0,85 - для растянутых элементов решетки нз ГСП, рассчитываемых в соответствии с п.3.1;

0»80 - для растянутых элементов решетки из ГСП, рассчитываемых в соответствии с п.3.2;

0,95 - для всех остальных стержней.

3.4. Если при уточнении сечений стержней фермы, рассчитываемой в соответствии с п.ЗЛ, площади и моменты инерции изменились не более чем на 20$, и не изменились расцентровки узлов, повторное определение изгибающих моментов не требуется.

4. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СТЕРШИ

4.1. Расчет прочности стержней следует выполнять по формуле

£?</s

При этом в формах, рассчитываемых с учетом изгибающих моментов, должны выполняться следующие условия:

А. Для ГСП

для остальных стержней

Б. Узловые моменты Met от расцентровок не должны превышать значений, определяемое условием

Me. < W(Piftfc ~    )    ,    <45

где Me - определяется как сумма произведения нормальных усилий стержней я узловых нагрузок на их плечи до точки пересечения осей пояса и одного из раскосов (рис.2);

W_tA,    -    момент сопротивления, площадь сечения и расчетное

сопротивление стали одной из панелей пояса реецентрованного узла;

Гс - коаффициент условий работы пояса.

4.2. Для стержней, у которых в процессе эксплуатации изменяются знаки нормальных усилий или моментов, необходима дополнительная проверка по условию

7

Рио.2. Основные узловые моменты от геометрических расцентровок в узлах.

!<о тих. ~~ пыл / <    /,    5J'Z _f    (5)

где    и    (о пыл    - возможные максимальные и минимальные

напряжения, определяемые в предположении упругой работы материала и учитываемые со своими знаками.

4.3. Ослабление пояса болтовыми отверстиями не учитывается, если они находятся в пределах продольных деталей усиления узловых зон и площадь сечения последних больше, чем площадь ослабления пояса.

5. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕРШЕЙ

5.1. В фермах, у которых узлы верхнего пояса имеют усиления, оговоренные в разделе 7, унечетные длины смятых стержней следует определять в соответствии с указаниям! табл.1 и форму-

лей (бЬ

В

у / /    .    /    \

p-*e(z*/e_t zJi/eJ’

-    момент инерции и длина рассматриваемого стерши;

-    то же, панелей пояса и растянутых раскосов, примыкающих соответственно к узлам верхнего и нижнего пояса, к ’(вторым примыкает рассматриваемый стержень.

5.2.    При расчете устойчивости сжатого пояса, удовлетворяющего п.5.1 и условию (4), изгибающие моменты не учитываются.

5.3.    Элементы, раскрепляющие пояс от перемещений из плоскости ферт, и их крепления должш быть рассчитаны на действие условной поперечной силы пояса

Qftc ^ж    Ю ^€/&330 --щ-} Jf/y>.    (?)

5.4.    При расчете устойтавости стержней решетки в плоскости фермы с учетоы изгиба эксцентриситет следует определять по большему из моментов, действующих на концах стержня.

Расчет устойчивости названных стержней из плоскости фермн выполняется по пл.5.30 и 5.32 СНиП П-23-81 с отнесением квадратных ГСП к п.Ь.32.