Меню

Опорные узлы фермы из квадратных труб

Узлы ферм

Режим Узлы ферм предназначен для проектирования и экспертизы конструктивных решений узлов ферм, стержни которых выполнены из спаренных уголков или прямоугольных (квадратных) труб. В режиме реализован широкий набор типов узлов, а именно:

  • соединения элементов решетки с поясом фермы (рядовые узлы) (рис. 1, 2);
  • узлы смены сечения пояса по длине (рис. 4);
  • монтажные узлы ферм (рис. 5);
  • опорные узлы ферм (рис. 3, 6).

При работе этого режима в соответствии с EN 1993-1-1:2005 и EN 1993-1-8:2005 выполняются следующие проверки:

  • прочности конструктивных элементов (накладок, опорных ребер (фланцев), узловых и опорных фасонок);
  • прочности сварных соединений (крепления элементов решетки и пояса к узловым фасонкам, крепление накладок к поясам в узлах смены сечения пояса и в монтажных узлах, крепления опорной фасонки к опорному ребру (фланцу) в опорных узлах фермы);
  • прочности болтовых соединений (крепление опорного ребра (фасонки) к опорной конструкции);
  • ряда конструктивных и сортаментных ограничений.

Рис. 1. Рядовые узлы ферм из спаренных уголков: а — д – узлы верхнего пояса; е — л – узлы нижнего пояса

Рис. 2. Рядовые узлы ферм из прямоугольных (квадратных) труб: а, б, в, ж, з – узлы верхнего пояса; г, д, е, и, к, л – узлы нижнего пояса

Рис. 3. Опорные узлы ферм из прямоугольных (квадратных) труб

Рис. 4. Узлы смены сечения пояса по длине в фермах из спаренных уголков

Рис. 5. Монтажные узлы в фермах из спаренных уголков

Рис. 6. Опорные узлы ферм из спаренных уголков

Главное окно режима Узлы ферм включает шесть страниц: Вид узла , Материалы , Усилия , Элементы узла , Конструкция и Чертеж .

На странице Вид узла расположены кнопки, позволяющие пользователю выбрать тип узла фермы ( Рядовой узел , Смена сечения , Монтажный узел или Опорный узел ), а также задать его конфигурацию. Тип поперечного сечения стержневых элементов фермы задается нажатием на соответствующие кнопки в группе Конструктивное решение .

На этой же странице задаются материалы, используемые для конструктивного оформления узла фермы из спаренных уголков или из труб. Выбрать марку стали для этих элементов можно в диалоговом окне Сталь , которое становится доступным после нажатия кнопок Сталь уголка и Сталь фасонки .

Кроме того, на странице Вид узла расположена кнопка Основная надпись , предназначенная для заполнения штампа чертежа, который будет автоматически генерироваться после выполнения проектирования конструктивного решения узла фермы. Принципы работы в диалоговом окне Основная надпись описаны в разделе Жесткие базы колонн .

На странице Усилия задаются продольные усилия NEd,i , продольные усилия Nt , действующие в стержневых элементах узла фермы. При нажатии кнопки Добавить в таблице усилий появляется новая строка, в которую необходимо ввести значения внутренних усилий для текущей комбинации нагрузок. Количество расчетных комбинаций нагрузок произвольно. По умолчанию единицами измерений продольных усилий приняты тонны. Правило знаков усилий принимается по рисунку, приведенному сбоку от таблицы усилий, на котором указано их положительное направление.

На странице Элементы узла необходимо определить генеральные размеры (ширина и высота) панелей, соседствующих с проектируемым узлом фермы (параметры a , b , c и d ). По умолчанию единицами измерений размеров панелей фермы приняты метры. В группе Сечение задаются поперечные сечения элементов, которые соединяются в данном узле, а также их ориентация относительно плоскости фермы.

С помощью кнопок Тип сечения можно выбрать:

сечение из спаренных равнополочных уголков или из спаренных неравнополочных уголков, большая полка которых ориентирована перпендикулярно плоскости фермы;

сечение из спаренных равнополочных уголков или из спаренных неравнополочных уголков, большая полка которых ориентирована параллельно плоскости фермы;

сечение из равнополочных уголков, расположенных крестиком, которое используется для стоек монтажного узла;

сечение из прямоугольной трубы, большая сторона которой ориентирована параллельно плоскости фермы;

сечение из прямоугольной трубы, большая сторона которой ориентирована перпендикулярно плоскости фермы.

Попутно заметим, что набор кнопок Тип сечения зависит от конструктивного решения узла, определенного на странице Вид узла в группе Конструктивное решение .

Каждому элементу узла фермы присваивается номер (например, ). Для назначения профилей элементам узла следует активизировать маркер элемента и выбрать профиль из списка сортаментов металлопроката. Возможность графического контроля заданных поперечных сечений элементов узла фермы предусмотрена в специальном информационном окне, которое становится доступным после нажатия кнопки Предварительный просмотр ().

В группе Положение фасонки необходимо нажатием соответствующих кнопок определить положение фасонки. Толщина фасонки выбирается из одноименного выпадающего списка, где представлен набор толщин, соответствующий сортаменту листовой стали.

На странице Конструкция в информационном окне приводится эскиз проектного решения узла фермы.

Для оценки несущей способности известного (заданного) конструктивного решения узла фермы необходимо задать все расчетные параметры узла. К таким параметрам относим размеры и толщины конструктивных элементов, входящих в состав узла, катеты сварных швов, размеры, регламентирующие расположение элементов относительно друг друга, диаметры болтов, количество болтов, количество рядов болтов и др. Расчетные параметры узла вводятся в таблице, расположенной на странице Конструкция слева. Катеты угловых сварных швов вводятся в таблице, расположенной в нижней части диалогового окна. По умолчанию единицами измерения всех линейных размеров приняты миллиметры.

При нажатии кнопки появляется выпадающее меню. Если выбран первый пункт меню Все параметры не заданы , то выполняется автоматизированный подбор всех параметров конструктивного решения узла и при этом предполагается, что параметры конструкции узла не заданы, а заданные ранее их значения игнорируются. Если же выбран пункт меню Некоторые параметры заданы , то для незаданных параметров (тех, которые в списке параметров равны нулю) программа автоматически определит их значения из условий обеспечения необходимой несущей способности и конструктивных ограничений, регламентированных нормами, при фиксированных значениях заданных параметров.

Кроме того, выводится значение максимального фактора Kmax (коэффициента использования ограничений) и указывается вид нормативной проверки, при котором этот максимум реализовался, а также выполняется генерация чертежа узлового решения стадии КМ.

При нажатии кнопки Вычислить программа выполняет проверку несущей способности элементов заданных параметров, входящих в состав узлового решения, с заданными параметрами, а также их соединений в соответствии с требова­ниями выбранного нормативного документа. В результате выводится значение макси­мального фактора Kmax (коэффициента использования ограничений) и указывается вид нормативной про­верки, при котором этот максимум реализовался. Полный перечень проверок и значения соответ­ству­ющих коэффициентов использования ограничений доступен по нажатию кнопки Факторы .

Табл. 1. Список проверок несущей способности элементов и соединений конструктивных решений узлов ферм

Источник

Узлы соединения металлических конструкций из профильной трубы

При работе этого режима в соответствии с EN 1993-1-1:2005 и EN 1993-1-8:2005 выполняются следующие проверки:

  • прочности конструктивных элементов (накладок, опорных ребер (фланцев), узловых и опорных фасонок);
  • прочности сварных соединений (крепления элементов решетки и пояса к узловым фасонкам, крепление накладок к поясам в узлах смены сечения пояса и в монтажных узлах, крепления опорной фасонки к опорному ребру (фланцу) в опорных узлах фермы);
  • прочности болтовых соединений (крепление опорного ребра (фасонки) к опорной конструкции);
  • ряда конструктивных и сортаментных ограничений.

Рис. 2. Рядовые узлы ферм из прямоугольных (квадратных) труб: а, б, в, ж, з – узлы верхнего пояса; г, д, е, и, к, л – узлы нижнего пояса

Рис. 3. Опорные узлы ферм из прямоугольных (квадратных) труб

Рис. 4. Узлы смены сечения пояса по длине в фермах из спаренных уголков

Рис. 5. Монтажные узлы в фермах из спаренных уголков

Рис. 6. Опорные узлы ферм из спаренных уголков

Главное окно режима Узлы ферм включает шесть страниц: Вид узла , Материалы , Усилия , Элементы узла , Конструкция и Чертеж .

На странице Вид узла расположены кнопки, позволяющие пользователю выбрать тип узла фермы ( Рядовой узел , Смена сечения , Монтажный узел или Опорный узел ), а также задать его конфигурацию. Тип поперечного сечения стержневых элементов фермы задается нажатием на соответствующие кнопки в группе Конструктивное решение .

На этой же странице задаются материалы, используемые для конструктивного оформления узла фермы из спаренных уголков или из труб. Выбрать марку стали для этих элементов можно в диалоговом окне Сталь , которое становится доступным после нажатия кнопок Сталь уголка и Сталь фасонки .

Кроме того, на странице Вид узла расположена кнопка Основная надпись , предназначенная для заполнения штампа чертежа, который будет автоматически генерироваться после выполнения проектирования конструктивного решения узла фермы. Принципы работы в диалоговом окне Основная надпись описаны в разделе Жесткие базы колонн .

На странице Усилия задаются продольные усилия NEd,i , продольные усилия Nt , действующие в стержневых элементах узла фермы. При нажатии кнопки Добавить в таблице усилий появляется новая строка, в которую необходимо ввести значения внутренних усилий для текущей комбинации нагрузок. Количество расчетных комбинаций нагрузок произвольно. По умолчанию единицами измерений продольных усилий приняты тонны. Правило знаков усилий принимается по рисунку, приведенному сбоку от таблицы усилий, на котором указано их положительное направление.

На странице Элементы узла необходимо определить генеральные размеры (ширина и высота) панелей, соседствующих с проектируемым узлом фермы (параметры a , b , c и d ). По умолчанию единицами измерений размеров панелей фермы приняты метры. В группе Сечение задаются поперечные сечения элементов, которые соединяются в данном узле, а также их ориентация относительно плоскости фермы.

С помощью кнопок Тип сечения можно выбрать:

сечение из спаренных равнополочных уголков или из спаренных неравнополочных уголков, большая полка которых ориентирована перпендикулярно плоскости фермы;

сечение из спаренных равнополочных уголков или из спаренных неравнополочных уголков, большая полка которых ориентирована параллельно плоскости фермы;

сечение из равнополочных уголков, расположенных крестиком, которое используется для стоек монтажного узла;

сечение из прямоугольной трубы, большая сторона которой ориентирована параллельно плоскости фермы;

Варианты крепежных элементов для соединения труб

Профильный трубопрокат применяется для сборки каркасных конструкций. Трубные профили с квадратным, прямоугольным и фигурным сечениями не используются при прокладке трубопроводов ввиду того, что в них возникает сильное внутреннее сопротивление.

Для соединения профильных труб без сварки используются различные крабы-соединители, муфты, фланцы и хомуты. Такие крепления условно можно разделить на две категории:

  • плавающие, к которым относятся стяжки и клипы;
  • жесткие — это соединительные крабы, фланцы, фитинги, скобы.

Крабы для монтажа трубопроката представляют собой систему хомутов и могут иметь плоскостное и объемное соединение. Первый тип крепежа для профильной трубы бывает трех видов:

  1. Т-образный, позволяющий соединить три трубы небольших диаметров. Благодаря этому монтаж конструкции осуществляется по простой и понятной схеме.
  2. Г-образный, используемый для углового соединения двух труб.
  3. Х-образный, обеспечивающий надежную фиксацию трех и четырех труб крестообразным способом в середине металлоконструкции.

Преимущество стропильных ферм из труб

  • стабильно высокие прочностные характеристики, которые позволяют обеспечить максимально долгую эксплуатацию всей конструкции;
  • использование металлического профиля значительно облегчает сооружение наиболее сложных конструкций с минимальными затратами времени и сил;
  • фермы из профильных труб отличаются вполне доступной стоимостью;
  • фермы из профилей обладают незначительным весом;
  • конструкции, изготовленные с использованием профильных труб, отличаются устойчивостью к деформационным изменениях и испытывают минимальные последействия вследствие механических ударов или других повреждений.

Кроме того фермы, выполненные на основе металлических профилей можно окрашивать, что позволяет получить очень качественную и внешне эстетичную конструкцию.

По размеру профиля можно выбрать различные размеры хомутов. Универсальным вариантом считается изделие 95*95 и 95*65 мм. Встречаются также изделия поменьше: 20*40, 20*30 и 20*20 мм.

Особенности и характеристика

Крабы представляют собой скобы с крепежной системой. Изготавливаются из оцинкованного листового металла, толщина которого должна быть минимум 1,5 мм. В основном они нашли свое применение при монтаже трубопроката с сечением 20х20, 20х30, 40х40 и 20х40 мм. Крепление осуществляется посредством силой прижима. Болты затягиваются на самом крабе, а не на соединяемых трубах. Из-за этого у такой конструкции низкая прочность на разрыв, то есть закрепленную трубу, приложив усилия, можно извлечь из соединительного элемента.

Уличная металлоконструкция, сооруженная с применением крепежных крабов, непрерывно подвергается воздействию неблагоприятных условий (ветра, осадков, перепадов температур, морозов). Постепенно это будет приводить к расшатыванию и потере устойчивости конструкции. Поэтому крепеж нужно периодически проверять, подтягивать и при необходимости проводить ремонт.

В стыках крепления однозначно будут скапливаться осадки, из-за чего со временем может возникнуть ржавчина. Поэтому важно, чтобы вся конструкция имела антикоррозийное покрытие. Его целостность также необходимо периодически проверять и в случае повреждения исправлять.

Этот вид крепежа позволяет создать каркасную конструкцию, которую можно собирать и разбирать, когда это необходимо.

Все проектируемых мной типы узлов металлических конструкций

Крепление стоек к фундаменту

В основном жесткая работа в одном направлении, а в другом, для существенной экономии уже податливая. И для устранения этого минуса в этой плоскости применяются связи, расщепляющие все стойки. Расчёт сводиться к определению толщины опорной пластины с учётом рёбер жёсткости или без них,а также проверка прочности на растяжение анкерных болтов. Исключение база с траверсами, для которая требует дополнительных проверкой анкерной плитки и траверсы на изгиб. Другие проверки это несущая способность сварных швов и прочность участков анкерной плиты

Устанавливается в крайних рядах строения. Профиль используется прямоугольный, для оптимальной работы. А именно воспринимает в одном направлении ветровую нагрузку. Применяется при одноэтажных сооружениях в рамно-связевых системах
Это уникальный случай, который не требует абсолютно связевых элементов. Абсолютно устойчива в обоих направлениях. Также применяется в одноэтажных зданиях
Основная колонна зданий многоэтажных или высоких производственных помещений. Из плоскости обязательно скрепляется системой связей для устойчивости. Без дополнительных рёбер опорная плита по расчёту будет большей толщиной
Двутавр типа «Б» облегчает расход металла при наличии грузоподъёмного оборудования при высоких объектах. Имеет развитое по высоте сечение, что уменьшает перемещения. На опоре в таких случаях повышенные изгибающие моменты, для чего и конструируется база с траверсами. Которые обычно выходят за пределы анкерной плиты

Податливое соединение применяются когда стойки обеспечены устойчивостью за счет системы связей металлокаркаса. Толщина пластина в общем применяется интуитивно-конструктивно, а болты подбираются из условия на срез!

Применяются в полностью связевых системах малогабаритных одноэтажных домов. (Пр. каркасно тентовый ангар)

Сопряжение основных балок колоннам

Подобные узлы металлоконструкций перекрытий конструируем при много этажном строительстве. А также для одноэтажных объектов, но у меня они исключительно с профильными прокатами.

Податливые сопряжения балки с колонной

Более надёжный, ввиду большей длины сварного шва, при этом требуется дополнительная прокладка между балкой и колонной для свободного монтажа. Минусом же является больший расход листового проката и трудоёмкость

Рамное соединение балки и колонны
Применяю единственный способ жёсткого узла сопряжения, так считаю он оптимально сочетает надёжность и эстетичность

Прогоны покрытия здания

Проверка прочности узлов отсутствует так такое, главное подобрать конструктивно соединительные детали и диаметр болтов, который как правило М16. Исключения малые и большепролётные здания, где в прогонах, как в связях могут быть дополнительные усилия!

При сэндвич панелях а также при профилированном настиле коньковые прогоны соединяются между собой планками. Кроме всего для сэндвич необходимы дополнительные затяжки для их устойчивой работы.

Элементы связей каркаса

Расчет таких узлов сводиться, для средних по габаритам сооружений, в определения сечения по гибкости, а так же проверка несущей способности болтов

Связь примыкает к стенке двутавра и для некой жёсткости от горизонтальной нагрузки необходимо установить дополнительное рёбра

Упор идет непосредственно на стенку двутавра и в этом варианте нет необходимости в дополнительных деталях.

Особенность данного решения — наличие дополнительной торцевой пластины, которая служит для распределения давления при тонкостенной профильной трубе

Соединительная пластина должна пронизать поперечную трубу для передачи через неё продольных усилий, который возникают от действия ветра обычно

Балки перекрытия

Проверка прочности сводиться проверка болтов на срез и смятие, а также прочность сварных швов

Виду того что поперечное усилие передаваемой от балки из двутавра больше чем от швеллера. Возникает необходимость применять усиленное её примыкание. Такую задачу можно решить путём приварки дополнительной пластины с весомой толщиной

Стропильные фермы

Данные узлы металлоконструкций весьма ответственные. Расчёт необходим для определения толщины фланцевой пластины и диаметра болтов

Соединения отправочных марок ферм покрытия
Для лёгкий видов стропильных конструкций применяется вот такое сопряжение, которое в общем разработал самостоятельно. Подходит для сечений нижнего профиля 80 и 100мм. (Пр. каркасно тентовый ангар)

Стандартные узлы примыкания ферм я уже не применяю в своих проектах!

Пользуюсь разработанным самостоятельно видом узла, который обеспечивает передачу продольных усилий на стойку. Цель уменьшить усилия на конструкцию стойки и её базу.

Другой вариант для большепролётных фермы, здесь уже колонны из двутавра

Подвижная крепление фахверковой стойки к ферме
Овальные отверстия необходимы, что бы компенсировать прогиб стропильной фермы покрытия

Советы по выбору

Выбор необходимых соединительных элементов зависит от вида и функции конструкции:

  1. Краб-система применяется при возведении конструкций из трубных профилей с небольшим сечением — беседок, перегородок, пергол, арок, теплиц и других простых в сборке и разборке садово-парковых построек.
  2. Фланцевые крепежи используются для построек, которые подлежат периодической разборке и сборке в период эксплуатации.
  3. Муфтовое крепление чаще всего применяется при монтаже трубопроводов напорного типа, поскольку способно выдерживать большое давление и обеспечить его герметичность.
  4. Простые фитинги широко применяются в сборке трубопроводов с ответвлениями и поворотами. Для этого типа крепления может потребоваться дополнительное укрепление сваркой.

Можно выделить несколько критериев, которых следует придерживаться при выборе соединительных элементов для профилированных труб:

  1. В первую очередь необходимо определиться, какие понадобятся крепежные элементы и в каком количестве.
  2. При выборе стальных крабов нужно обратить внимание на толщину его профиля. Он должна быть не менее 1,5 мм. Крабы с меньшей толщиной не способны обеспечить нужной прочности и жесткости.
  3. Детали необходимо осмотреть на предмет наличия видимых повреждений — трещин, сколов, вмятин, а также ржавчины. Все это бракованные изделия.

Расчёты узлов

Все эти виды и другие узлы металлоконструкций проходят стадию конструирования. То есть расчет всех его основных элементов и деталей, примеры привожу на своём давнем первом сайте в категории расчёт металлических конструкций, где можно поискать мои решения. И неважно какое здание производственное, промышленное, общественное или сельскохозяйственное проектируется из таких вот решений.

Вам также может быть интересно

Стропильные конструкции крыши над актовым залом

Местная проектная фирма обратилась за услугой разработки КМ чертежей конструкций металлической кровли. Проектируется типовое

Руководство проектной организации — обратилось за услугой. Цель как оказалось — выполнить прочностные проверки с расчетом

Лучшие производители

Краб-системы не являются сложной конструкцией, и в каждом регионе есть как небольшие, так и крупные компании, занимающиеся производством металлоконструкций и креплений, что делает их всех конкурентоспособными. При выборе изделия важно придерживаться указанных выше рекомендаций.

Также можно предложить несколько критериев, по которым можно выбрать производителя:

Способ проекций

На рис. 2 симметричная шарнирно-опёртая раскосная ферма пролётом L = 30 м, состоящая из шести панелей 5 на 5 метров. К верхнему поясу приложены единичные нагрузки P = 10 кН. Определим продольные усилия в стержнях фермы. Собственным весом элементов пренебрегаем.Опорные реакции определяются путём приведения фермы к балке на двух шарнирных опорах. Величина реакций составит R (A) = R (B) = ∑P/2 = 25 кН. Строим балочную эпюру моментов, а на её основе — балочную эпюру поперечных усилий (она понадобится для проверки). За положительное направление принимаем то, что будет закручивать среднюю линию балки по часовой стрелке.

Метод вырезания узла

Метод вырезания узла заключается в отсечении отдельно взятого узла конструкции с обязательной заменой разрезаемых стержней внутренними усилиями с последующим составлением уравнений равновесия. Суммы проекций сил на оси координат должны равняться нулю. Прикладываемые усилия изначально предполагаются растягивающими, то есть направленными от узла. Истинное направление внутренних усилий определится в ходе расчёта и обозначится его знаком.Рационально начинать с узла, в котором сходится не более двух стержней. Составим уравнения равновесия для опоры, А (рис. 4).∑ F (y) = 0: R (A) + N (A-1) = 0Очевидно, что N (A-1) = -25кН. Знак «минус» означает сжатие, усилие направлено в узел (мы отразим это на финальной эпюре).Условие равновесия для узла 1:∑ F (y) = 0: -N (A-1) — N (1−8)∙cos45° = 0∑ F (x) = 0: N (1−2) + N (1−8)∙sin45° = 0Из первого выражения получаем N (1−8) = -N (A-1)/cos45° = 25кН/0,707 = 35,4 кН. Значение положительное, раскос испытывает растяжение. N (1−2) = -25 кН, верхний пояс сжимается. По этому принципу можно рассчитать всю конструкцию

Метод сечений

Ферму мысленно разделяют сечением, проходящим как минимум по трём стержням, два из которых параллельны друг другу. Затем рассматривают равновесие одной из частей конструкции. Сечение подбирают таким образом, чтобы сумма проекций сил содержала одну неизвестную величину.Проведём сечение I-I (рис. 5) и отбросим правую часть. Заменим стержни растягивающими усилиями. Просуммируем силы по осям:∑ F(y) = 0: R(A) — P + N(9−3)N(9−3) = P — R(A) = 10 кН — 25 кН = -15 кНСтойка 9−3 сжимается.Способ проекций удобно применять в расчётах ферм с параллельными поясами, загруженными вертикальной нагрузкой. В этом случае не придётся вычислять углы наклона усилий к ортогональным осям координат. Последовательно вырезая узлы и проводя сечения, мы получим значения усилий во всех частях конструкции. Недостатком способа проекций является то, что ошибочный результат на ранних этапах расчёта повлечёт за собой ошибки во всех дальнейших вычислениях.

Общая информация

Такой трубопровод может выпускаться как из стали, так и из пластика, например, из ПВХ.

Материал во многом определяет сферу использования проката, возможны такие варианты:

В этом примере из квадратной трубы изготовлены стойки беседки

На фото – пластиковый квадратный трубопровод

Источник

Читайте также:  Трубы гофры переходники канализация
Adblock
detector