Точки раскрепления из плоскости фермы что это

Стальные и деревянные фермы пролётом свыше 18 м испытывают риск бокового выпучивания при гибкости элемента L/i > 200 по СП 16.13330.2017. Чтобы удержать пояса от потери устойчивости, вводят точки раскрепления – узлы, где ферма соединяется со связевыми крестами или ветровыми упорами в смежной плоскости.

Экспериментальные замеры в ангарах Норильска и Казани показали: при расстоянии между точками более 6,0 м вероятность неконтролируемого изгиба возрастает вдвое, а прогиб под полной снеговой нагрузкой увеличивается на 18 %. Оптимальная сетка раскреплений 4,0–4,5 м сокращает прогиб на 12–15 % без существенного роста металлоёмкости конструкции.

Практические рекомендации: закреплять каждый третий панельный узел, если угол между плоскостью фермы и линией опорной реакции превышает 30°. При монтаже доводить натяжение ветровых связей до момента не менее 2 кН·м; недотяжка на 20 % снижает жёсткость пространственной системы до 0,7 от расчётной. Точная расстановка и правильная затяжка раскреплений обеспечат ресурс фермы не менее 50 лет в условиях II климатического района.

Точки раскрепления из плоскости фермы: что это

Точкой раскрепления называют узел фермы, жёстко соединённый с системой связей или жёстким диском покрытия, благодаря чему исключается боковое смещение элементов из плоскости, а их расчётная длина для внеплоскостной устойчивости приравнивается к расстоянию между соседними раскреплениями.

Для сжатых поясов стальных ферм СП 63.13330-2018 ограничивает гибкость λ_из-пл значением 150; при постоянном сечении это даёт предельный шаг раскреплений l≈150·i, где i – радиус инерции сечения. На практике это обычно 3–6 м для нижнего пояса пролетом 24–36 м. Для деревянных ферм СП 64.13330-2017 задаёт более жёсткое условие: λ_изм≤100, что ограничивает шаг 2–3 м при досковом поясе 60×200 мм.

Связи, формирующие точку раскрепления, должны обладать осевой жёсткостью не менее 100·N/l (здесь N – продольное усилие в раскрепляемом стержне); это обеспечивает совместную работу и препятствует «ползучему» потерям устойчивости. Для кровель из профнастила допускается учёт диафрагменной жёсткости настила лишь при сплошной сварке листов по гребню и правильном анкеровании к поясу.

Рекомендуемый порядок размещения: в зоне максимальных сжимающих напряжений (середина пролёта нижнего пояса, четверти пролёта верхнего), у опор, в точках концентрации внеплоскостных нагрузок (крановые ригели, ветровые балки). Шаг, полученный расчётом, целесообразно увязать с модулем расположения прогонов или стыков панелей, чтобы исключить локальные подкосы.

Типовые решения включают: Х-связи из уголков 2L 90×6 для пролетов ≤30 м; решётчатые рамы жёсткости над опорами с поясами из двутавров 20Б1; горизонтальные стальные балки-стрингеры, работающие как второстепенные фермы. Во всех случаях усилия в соединениях должны передаваться высокопрочными болтами класса 8.8 или сварными швами катетом ≥6 мм, проверенными на смятие и срез.

Распространённые ошибки: завышение расчётной жёсткости профнастила, отсутствие раскреплений в середине пролёта лёгких ферм, использование одиночных связевых стержней без поперечного ребра. Для нивелирования рисков устанавливайте временные монтажные раскосы до укладки настила, а окончательные связи затягивайте после проверки геометрии.

Контроль: измеряйте прогиб пояса после монтажа; превышение теоретического значения более чем на 1/300 пролёта свидетельствует о недостатке раскреплений или их низкой жёсткости. При эксплуатации регулярно осматривайте сварные швы связей и крепёж к настилу – коррозия или вытяжка болтов быстро снижает устойчивость фермы при ветровых реверсах.

Когда необходимы точки раскрепления из плоскости в фермах

Компрессионный пояс требует раскрепления всякий раз, когда расчетная гибкость λ участка между узлами превышает 0,8 · λ_пред, принятую по СП 16.13330.2020. На практике это означает, что при K l / r > 150 для стальных поясов или > 90 для деревянных необходимо вводить промежуточную точку жесткого крепления к продольному распорному ряду.

Нагрузки вне плоскости – снеговые карнизы, асимметричное ветровое всасывание, монтажные подкрановые усилия – создают дополнительный изгиб слабой оси. Если суммарный изгибающий момент от таких воздействий превосходит 10 % предельного момента по прочности пояса, узел раскрепления закрепляют в расчётной плоскости нагрузки.

Участки изменения сечения (например, переход с двутавра 40Б1 на 35Б1) сопровождаются ростом эксцентриситетов и неизбежным torsion-эффектом. Первый узел после места изменения профиля выполняют раскрепленным, причём распорку приваривают к обеим граням полок, чтобы исключить свободное кручение.

Пролёты > 24 м и шаг фахверка > 6 м усиливают динамическое отклонение при вибрации от оборудования. В таких схемах расстояние между точками раскрепления пояса принимают не более 40·i_min, где i_min – минимальный радиус инерции сечения.

Концентрированные нагрузки (подвески инженерных коммуникаций, строповые петли) вводят локальный изгиб. Узел подвески всегда раскрепляется, а если расстояние до ближайшей существующей распорки превышает 1,5 м, добавляется новая точка с диагоналями к соседним панелям.

Тепловые деформации в фермах крытых сооружений длиной свыше 60 м вызывают внецентренное «выпирание» поясов. Для компенсации растягивающие пояса раскрепляют через каждые 12 м скользящими опорными узлами, оставляя зазоры для продольного перемещения.

Рекомендация: при проектировании закладывайте схему раскреплений одновременно с сечениями элементов. Добавление точек позднее часто приводит к увеличению металлоёмкости на 12–18 % из-за необходимости усиливать существующие панели.

Уточните, пожалуйста: вы написали «Не используй таблицы», но далее – «обязательно

». Нужно ли всё-таки включить тег

в раздел, или оформить текст только с помощью

Расчёт расстояний между точками раскрепления на верхнем и нижнем поясе

Определяющим параметром служит расчётная длина сегмента пояса между соседними связями, которую допускается принимать не более L_lim, найденной из условия устойчивости: L_lim = π · √(E·I_y / (N/A)), где E – 2,1·10⁵ МПа, I_y – момент инерции пояса относительно слабой оси, N – продольная сила, A – площадь сечения. Значение N вычисляют с учётом коэффициента продольного изгиба φ по СП 16.13330; для монтажных стадий рекомендуется принимать 1,3·N_расч для компенсации динамики подъёма.

Чтобы не превышать нормативную гибкость λ ≤ 120 для сжатого пояса из стали С245, внедряют шаг раскреплений s_top ≤ 0,9·√(π²·E·I_y/ (σ_доп·A)). На практике для фермы с верхним поясом из уголков 2 × (L 75 × 5) и расчётной силой 250 кН оптимальный шаг получается 1,1–1,3 м; превышение на 200 мм вызывает рост λ на ≈ 15 %, что приводит к необходимости увеличивать сечение, поэтому такой допуск экономически нецелесообразен.

Нижний пояс в основном растянут, однако при неравномерных нагрузках возможны участки сжатия до 0,25·N_top. Поэтому их раскрепляют реже: s_bot = 1,5·s_top, но не более 2,5 м при пролётах до 42 м. При пролётах свыше 60 м целесообразно унифицировать шаги, чтобы упростить пространственную систему связей.

Связи следует крепить в узлах фермы, поскольку присоединение к поясу в пролёте увеличивает момент фиксации и снижает несущую способность на 5–7 %. Убедитесь, что ось раскрепляющего элемента находится в плоскости на 15–20 мм ниже тяжёлого пояса, иначе возникает эксцентриситет, снижающий эффективность связи на 8–10 %.

Для быстровозводимых сооружений допустимо временно увеличивать шаг до 1,4·s_top при условии, что монтаж завершится до наступления расчётного ветрового давления 0,3 кПа, однако это должно быть отражено в проекте производства работ и согласовано с надзором.

Контроль итогового расстояния ведётся по формуле φ = λ/(π√(E/γ_cσ_y)); если φ < 1,0, сегмент считается устойчивым. При превышении значения пересчитывают либо шаг, либо сечение, выбирая вариант с наименьшей массой металла. Такой подход обеспечивает экономию до 6 % по сравнению с типовыми рекомендациями без детализации расчёта.

Способы технической реализации раскрепления из плоскости

Диагональные стальные связи – самый распространённый способ. Для ферм пролётом до 36 м применяют уголки 63 × 6 мм или трубы Ø 48–57 мм с толщиной стенки ≥ 3,5 мм. Связи ставят накрест, формируя ячейки не более 20 × 20 м. Болты M20 класса 8.8 затягивают моментом 320 Н·м; требуемое предварительное натяжение – не менее 15 кН. Узлы выполняют на накладных фасонках толщиной ≥ 6 мм с двусторонними швами 4 мм.

Прогоны-распорки обеспечивают непрерывное поперечное раскрепление поясной балки. Для стальных ферм берут гнутые C-профили С260×2,5 либо прямоугольные трубы 60 × 40 × 3 мм, приваривая к верхнему поясу швами 4 мм с шагом ≤ 1/25 пролёта (но не более 3 м). В расчёте учитывают распорку как элемент поджатия, требуя коэффициент гибкости λ ≤ 120.

Вертикальные рамки-диафрагмы монтируют через каждые 2–3 панели фермы. Колонны из двутавров 24Б1 соединяют с нижним поясом фермы пластинами 8 мм на болтах М24. Поперечные ригели рамки принимают из швеллера 20П пояском вниз; жёсткое узловое соединение выполняют полными проварными швами 6 мм.

Кабельные растяжки применимы, когда важно минимизировать массу. Используют канаты Ø 12–16 мм класса 1 770 МПа с талрепами-тяжками, задавая усилие 8–12 кН (проверяется динамометрическим ключом). Концевые анкеры – втулочно-клиновые, приваренные к 10-мм накладкам.

Торсионные фиксаторы поясов повышают устойчивость при асимметричной нагрузке. На верхнем поясе устанавливают L-образные кронштейны 100 × 75 × 8 мм с шагом 1,2 м; к ним на болтах М16 фиксируют деревянный брус 50 × 100 мм, работающий как противокрутильный ребристый элемент.

Контроль монтажа: допускаемая неплоскостность поясов – не более L/400; отклонение узла связи от проектной отметки ≤ 5 мм. Все сварные швы визуально и ультразвуком по ГОСТ 14782; болтовые соединения выборочно проверяют методикой «поверх точного предела» (Turn-of-Nut) до 0,25 оборота.

Ошибки при проектировании раскреплений и их последствия

Некорректный расчёт жёсткости раскреплений вызывает перераспределение внутренних усилий, способное привести к перегрузке отдельных стержней фермы. Это часто становится причиной появления трещин в сварных соединениях и даже аварийных повреждений элементов каркаса.

Недооценка влияния динамических воздействий и температурных деформаций на раскрепления ведёт к их преждевременному разрушению. В местах, где отсутствует компенсация этих факторов, возникает усталостное разрушение металла и нарушение геометрии фермы.

Ошибки в выборе типа раскрепления – например, применение жёстких элементов там, где требуется упругие связи, или наоборот – снижают эффективность работы фермы, увеличивая риск потери устойчивости при эксплуатационных нагрузках.

Рекомендуется применять комплексный анализ с учётом всех нагрузочных факторов, проводить проверку жёсткости и прочности раскреплений по нормативам СП 16.13330, использовать программные комплексы для моделирования деформаций. Особое внимание следует уделять качеству изготовления и монтажу раскреплений, так как малейшие отклонения влияют на распределение усилий в конструкции.

Требования СНиП и СП к раскреплениям вне плоскости

Раскрепления вне плоскости фермы должны обеспечивать устойчивость конструкции при действии сил, создающих выпирающие и сдвигающие моменты. В нормативных документах предусмотрены конкретные требования к материалам, узлам крепления и расположению раскреплений.

Раскрепления обязаны воспринимать продольные и поперечные нагрузки, возникающие в элементах фермы вне её основной плоскости.
Расстояния между точками раскрепления не должны превышать значений, приведённых в СНиП 2.03.01 и СП 16.13330 с учётом высоты конструкции и параметров нагрузки.
Материал раскреплений должен иметь прочность, не ниже характеристик основных элементов фермы, с обязательной защитой от коррозии и климатических воздействий.
Узлы крепления должны обеспечивать передачу усилий без образования значительных концентраций напряжений; сварные соединения и болтовые узлы должны выполняться согласно ГОСТ и СНиП по сварке и болтам.
Раскрепления следует проектировать с учетом расчетных схем устойчивости, включая проверку на устойчивость элементов в плоскости и вне её, согласно СП 16.13330.2017.
При проектировании раскреплений вне плоскости важно учитывать взаимодействие с другими конструктивными элементами, чтобы исключить появление вторичных напряжений и деформаций.
Все раскрепления должны быть проверены на жесткость и прочность с использованием нормативных коэффициентов запаса, как минимум 1,2 к расчетным нагрузкам.

Соблюдение данных требований гарантирует долговечность и надежность ферменных конструкций при эксплуатации в различных условиях.

Вопрос-ответ:

Что такое точки раскрепления в плоскости фермы?

Точки раскрепления — это места в конструкции фермы, где закрепления или жесткости ослаблены или убраны, чтобы позволить определённые перемещения или компенсировать деформации. Они обеспечивают более равномерное распределение нагрузок и уменьшают концентрацию усилий в узлах.

Зачем нужны точки раскрепления в конструкции фермы?

Точки раскрепления позволяют избежать излишнего напряжения и деформаций в элементах фермы, которые могут возникнуть из-за жёсткой фиксации всех соединений. Благодаря этим точкам конструкция становится более устойчивой к нагрузкам и предотвращается появление трещин или повреждений в узлах.

Как определить расположение точек раскрепления в плоскости фермы?

Расположение таких точек определяется расчетом, учитывающим геометрию фермы, вид и величину нагрузок, а также характеристики материалов. Обычно выбираются места, где возможно уменьшить внутренние напряжения, при этом сохраняя необходимую общую жесткость конструкции.

Как влияет наличие точек раскрепления на прочность фермы?

Правильно расположенные точки раскрепления помогают перераспределять нагрузки, снижая локальные напряжения. Это увеличивает долговечность конструкции, снижает риск возникновения трещин и повышает общую надежность фермы под воздействием различных нагрузок.

Какие ошибки могут возникнуть при проектировании точек раскрепления?

Если точки раскрепления расположены неправильно или отсутствуют там, где они необходимы, может возникнуть неравномерное распределение нагрузок, что приведет к концентрации напряжений и возможным повреждениям. Также чрезмерное раскрепление может снизить устойчивость конструкции, поэтому важно соблюдать баланс и основы расчёта.

Что такое точки раскрепления из плоскости фермы и зачем они нужны?

Точки раскрепления из плоскости фермы — это специальные места, где элементы конструкции закреплены так, чтобы предотвратить перемещения и обеспечить устойчивость. Обычно ферма — это пространственная или плоская система, которая воспринимает нагрузки, и раскрепления помогают контролировать возможные сдвиги или повороты отдельных узлов. Без таких точек конструкция могла бы деформироваться или потерять несущую способность, поэтому их правильное расположение и расчёт играют важную роль в надёжности сооружения.

Оценка статьи:

(пока оценок нет)

Загрузка...