Тяжелые фермы: особенности расчета и работы. Стержни и конструкция узлов тяжелых ферм

Стержни тяжелых стальных ферм отличаются от легких более мощными сечениями, составленными из нескольких элементов, что обусловлено их большими расчетными длинами и действующими в них значительными усилиями. Сечения их обычно проектируют двухстенчатыми, а узловые сопряжения их между собой осуществляются в двух плоскостях. Стержни тяжелых ферм (как раскосы и стойки, так и пояса) в разных панелях имеют разные по размерам, но одного вида сечения.

Тяжелые фермы, воспринимающие динамические нагрузки (железнодорожные мосты, краны и т. п.), иногда проектируются клепаными. Современные тяжелые фермы, как правило, конструируются из сварных стержней с узлами на высокопрочных болтах.

Применяются следующие типы сечений стержней тяжелых стальных ферм:

• Н-образные сечения из двух вертикальных листов (вертикалов), связанных горизонтальным листом (горизонталей), из четырех неравнобоких уголков, также связанных горизонтальным листом. Развитие этих сечений в смежных панелях происходит в сварных сечениях посредством добавления вертикальных листов. Сечения эти удобно прикреплять к фасонкам, так как они имеют гладкую наружную поверхность и симметричны. В простейшей своей форме они малотрудоёмки и в этом отношении существенно превосходят все остальные сечения. Если конструкция не защищена от попадания атмосферных осадков, в расположенных горизонтально элементах необходимо оставлять отверстия для стока воды. Н-образное сечение применяется как для поясов, так и для раскосов ферм;
• швеллерное сечение - из двух швеллеров, поставленных полками внутрь. При этом используются как прокатные швеллеры, так и составленные из листов и уголков. Подобного типа сечения чаще всего применяются в клепаных конструкциях. Сечения в смежных стержнях изменяют наклепкой или приваркой к швеллерам листов. Стержни швеллерного сечения имеют хорошую устойчивость в обеих плоскостях, и поэтому такое сечение целесообразно применять для сжатых элементов, особенно при большой их длине. Недостатком швеллерного сечения является наличие двух ветвей, которые приходится соединять планками или решетками (аналогично центрально сжатым колоннам);
• коробчатое сечение - из двух вертикальных элементов, соединенных горизонтальным листом сверху, применяется главным образом для верхних поясов тяжелых мостовых ферм. Жесткость сечения значительно повышается, если снизу вертикальные ветви соединить решеткой;
• одностенчатое двутавровое сечение - из широкополочного сварного или прокатного двутавра, поставленного вертикально. Сжатые пояса двутаврового сечения требуют более частого закрепления из плоскости фермы, так как у них Iу значительно меньше, чем Iх;
• трубчатые стержни, применяемые в сварных тяжелых фермах, имеют те же преимущества, что и в легких фермах.

Стержни ферм из алюминиевых сплавов имеют двухстенчатые сечения и в соответствии с этим применяются: цельные Н-образного сечения (возможно с бульбами); П-образные с утолщениями внутрь коробки; коробчатые с наружными выступами (цельные или из двух зетов); швеллерные сечения в случае необходимости с полками разных размеров.