Подбор сечений растянутых стержней ферм

Сечения из двух уголков, расставленных на величину, необходимую для пропуска фасонки, могут быть скомпонованы из равнобоких и неравнобоких уголков, поставленных широкими или узкими полками в стороны. Возможны и другие сечения. Определение требуемой площади сечения растянутого элемента производится в соответствии с формулой (6.I):

В растянутых элементах форма поперечного сечения не играет особой роли. Однако принятые сечения должны быть жесткого профиля, чтобы ферма не могла деформироваться во время транспортировки и монтажа, а сам элемент — сильно прогибаться от собственного веса; поэтому НиТУ не допускают гибкости растянутых элементов больше 400 (смотрите таблицу Предельная гибкость λ сжатых и растянутых элементов).
Определение требуемой площади сечения сжатого элемента производится в соответствии с формулой (8.I):

При заданных усилии N и расчетном сопротивлении R минимальная площадь сечения получится при максимальном значении коэффициента φ, который определяется по таблице Коэффициенты φ продольного изгиба центрально сжатых элементов в зависимости от гибкости элемента λ.
Следовательно, задачу определения требуемой площади сечения сжатого стержня приходится решать методом последовательного приближения, задаваясь предварительно различными значениями φ.
Для первого приближения можно задаться следующими значениями коэффициента φ: для поясов φ = 0,65 / 0,8, для элементов решетки φ = 0,5 / 0,6.
Определение требуемой площади сечения верхнего пояса как сжато-изогнутого элемента (при наличии местного изгиба пояса в беспрогонном покрытии) производится в соответствии с формулой (17.II):

В этом случае площадь сечения также приходится подбирать путем ряда попыток.
Таким образом, основными характеристиками, влияющими на выбор типа сечения сжатого и сжато-изогнутого элементов ферм, являются коэффициенты φ и φ_вн, зависящие от гибкости элемента, которая в свою очередь зависит от расчетной длины элемента l₀.

Подбор сечений сжатых стержней ферм:

При подборе сечений элементов ферм необходимо стремиться к возможно меньшему числу различных номеров и калибров уголковых профилей в целях упрощения прокатки и удешевления транспортировки металла (поскольку прокатка на заводах специализирована по профилям). Обычно удается рационально подобратьсечения элементов стропильных ферм, применяя уголки в пределах 5 — 6 различных калибров сортамента.
Подбор сечений начинается со сжатого элемента, имеющего наибольшее расчетное усилие. Далее подбирают элемент с минимальным усилием (чаще всего по предельной гибкости) и этим устанавливают диапазон профилей уголкового сортамента.
В сварных конструкциях во избежание возможного погнутия во время перевозки принимают минимальный уголок 50 X 5; в клепаных конструкциях при заклепках d = 17 мм минимальная полка уголка должна быть 50 мм, а при d = 20 мм 60 мм. Существенное значение для подбора сечений имеет ограничение предельной гибкости стержней. Это ограничение вызвано стремлением предотвратить провисание, большие колебания при динамической нагрузке, погнутие при перевозке элементов ферм и т. п.

Предельная гибкость, установленная НиТУ для элементов конструкций, приведена в таблице.

Предельная гибкость λ сжатых и растянутых элементов

Наименование элементов конструкций	Сжатые стержни	Растянутые стержни
при непосредственном воздействии динамической нагрузки	при статической нагрузке	в зданиях с тяжелым режимом работы
Пояса, опорные раскосы, стойки ферм, передающие опорные реакции
Прочие элементы ферм
Связи покрытий за исключением тяжей

В сооружениях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых элементов проверяется только в вертикальной плоскости.

При малых усилиях в сжатых стержнях подбор сечения производится по заданной предельной гибкости λ_пр.

Сначала определяется требуемый радиус инерции:

а по радиусу инерции подбираются соответствующие уголки. Для облегчения определения необходимых габаритов сечения, позволяющих наметить необходимые размеры уголков, в таблице Приблеженные значениярадиусов инерций сечений элементов из уголков приведены приближенные значения радиусов инерции для различных сечений элементов из уголков.

При подборе сечений поясов ферм можно было бы для каждой панели назначать наиболее рациональное сечение (в соответствии с изменением усилия), но это привело бы к устройству большого количества стыков и разнообразию профилей; при этом значительно увеличивается трудоемкость изготовления, затрудняется заказ металла и почти нет возможности получить экономию его (из-за необходимости устройства стыков).

Поэтому обычно в фермах пролетом до 27 м принимают пояса одного сечения, подобранного по максимальному усилию. В стропильных фермах пролетом больше 27 м сечение поясов по длине обычно меняют; при этом стремятся изменять только ширину полок, сохраняя одну и ту же толщину уголков с тем, чтобы облегчить устройство стыков.

При изменении сечения по длине пояса необходимо следить за тем, чтобы центр тяжести сечений двух соединяемых элементов имел смещение не более 1 см во избежание возникновения значительных дополнительных моментов.

Подобрав сечение элемента, следует проверить в нем расчетные напряжения. При этом внецентренно сжатые стержни проверяются на устойчивость не только в плоскости фермы, но также и из плоскости ее по формуле (28.VIII), учитывающей влияние местного изгиба.

Выбор толщины фасонок, при помощи которых образуются узлы ферм, производится в зависимости от величины наибольшего усилия в опорном раскосе, причем толщина фасонок, как правило, принимается одинаковой для всей фермы. В фермах больших пролетов опорные фасонки могут быть на 2 мм толще, чем фасонки промежуточных узлов.

Рекомендуемые толщины фасонок ферм приведены в таблице.