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.

а	б	в

г д

е	ж	з

и	к	л

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

а	б	в

г	д	е

ж з

и	к	л

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

а б

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

а	б

в	г

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

а	б

в	г

д	е

ж	з

Рис. 5. Монтажные узлы в фермах из спаренных уголков

а	б	в

г д

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 N_Ed,i , продольные усилия N_t, 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 K_max (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 K_max (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

Название фактора	Ссылка на EN 1993-1-8:2005	Ссылка на EN 1993-1-1:2005
Узлы ферм из спаренных уголков:
Несущая способность сварного шва по перу уголка левого раскоса фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по перу уголка правого раскоса фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по перу уголка стойки фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по перу уголка пояса фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по обушку уголка левого раскоса фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по обушку уголка правого раскоса фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по обушку уголка стойки фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность сварного шва по обушку уголка пояса фермы	пп. 4.5.3.2, 4.5.3.3
Несущая способность фасонки (в предположении распределения усилия под углом 30°)		п. 6.2.4
Несущая способность фасонки на вырывание с использованием модели на основе пластических деформаций		п. 6.2.3(2)
Узлы ферм из прямоугольных (квадратных) труб:
Несущая способность узла из условия разрушения лицевой грани пояса для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия выпучивания боковой стенки пояса для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения элемента решетки для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла по условию продавливания на срез для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность сварного соединения по приведенным напряжениям для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность сварного соединения по нормальным напряжениям для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла по первому критерию прочности	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла по второму критерию прочности	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения лицевой грани пояса для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия выпучивания боковой стенки пояса для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения элемента решетки для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла по условию продавливания на срез для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность сварного соединения по приведенным напряжениям для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность сварного соединения по нормальным напряжениям для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения лицевой грани пояса для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия выпучивания боковой стенки пояса для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения элемента решетки для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла по условию продавливания на срез для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность сварного соединения по приведенным напряжениям для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность сварного соединения по нормальным напряжениям для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения пояса при действии поперечной силы для левого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения пояса при действии поперечной силы для правого раскоса	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения пояса при действии поперечной силы для стойки	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15
Несущая способность узла из условия разрушения пояса при действии поперечной силы в поясе	п. 7.4, (7.3), табл. 7.1…7.6 п. 7.5, (7.4) табл. 7.8…7.15

При переходе на страницу Чертеж выполняется проверка узла аналогично режиму Вычислить. Если результаты анализа параметров элементов узла не противоречат конструктивным и нормативным требованиям, то выполняется генерация чертежа узлового решения стадии КМ.

Функциональные возможности кнопки Отчет, а также элементов управления, расположенных на странице Чертеж, аналогичны тем, которые предусмотрены в режиме Жесткие базы колонн.