RU2548301C1

RU2548301C1 - Truss from orthorhombic pipes (roll-welded profiles)

Info

Publication number: RU2548301C1
Application number: RU2013149437/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Суренович Марутян
Original assignee: Александр Суренович Марутян
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-04-20
Also published as: RU2013149437A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the construction, namely to the long construction metal lattice structures from pipes, and can be used in the manufacture of trusses, girders, columns, arches, frames and other supporting structures. The technical result is achieved by the fact that truss rods in the truss made of tubular elements, consisting of belt and lattice rigidly attached to them, made with flattened ends of the V- or W-shaped (zigzag shaped) bent elements, are made of orthorhombic shape with the ratio of diagonals 1/2, where all the large diagonal of all compressed rods is located in the plane of structure, the small diagonal - out of plane, and small diagonal of all the stretched rods is in the plane of structure, and the large - out of plane, besides the upper and lower belts are flattened in places of unshaped joints of lattice.

EFFECT: increase of the load-bearing capacity of the structure with reduction of its materials consumption.

1 tbl, 6 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к строительству, а именно к длинномерным строительным металлическим решетчатым конструкциям из труб, и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций. Трубчатые строительные конструкции отличаются повышенными технико-экономическими характеристиками, так как конструкционный материал (металл) в поперечном сечении элементов расположен весьма эффективным образом. Однако дальнейший рост технико-экономических характеристик за счет применения более рациональных особо тонкостенных труб (замкнутых гнутосварных профилей) сдерживается из-за сложности технических решений узловых соединений стержневых элементов в решетчатых конструкциях.The proposed technical solution relates to construction, namely to long-length building metal lattice structures of pipes, and can be used in the manufacture of trusses, girders, columns, arches, frames and other supporting structures. Tubular building structures are distinguished by enhanced technical and economic characteristics, since the structural material (metal) in the cross section of the elements is located in a very efficient manner. However, the further growth of technical and economic characteristics due to the use of more rational especially thin-walled pipes (closed bent-welded profiles) is restrained due to the complexity of technical solutions of nodal connections of rod elements in lattice structures.

Наибольшее распространение в трубчатых фермах получили узловые бесфасоночные соединения с непосредственным примыканием стержней решетки к поясам [1. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы конструкции: Учеб. для вузов / Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2001. - С. 459, 462, рис. 7.26, а; 7.28, а; 2. Металлические конструкции: Учеб. для вузов / Под ред. Ю.И. Кудишина. - М.: Академия, 2007. - С. 292, 295, рис. 9.24, 9.27]. Здесь во избежание продавливания (выдергивания) диаметр трубы решетки не должен быть меньше 0,3 диаметра трубы пояса. В фермах из прямоугольных (квадратных) труб такое ограничение ужесточено в два раза, то есть ширину стержня решетки следует принимать не менее 0,6 поперечного размера пояса.The greatest distribution in tubular farms was given to nodular shaped fittings with direct adjoining of the lattice rods to the belts [1. Metal constructions. In 3 t. T. 1. Elements of construction: Textbook. for universities / Ed. V.V. Grief. - M.: Higher School, 2001 .-- S. 459, 462, Fig. 7.26, a; 7.28, a; 2. Metal structures: Textbook. for universities / Ed. Yu.I. Kudishin. - M.: Academy, 2007 .-- S. 292, 295, Fig. 9.24, 9.27]. Here, in order to avoid punching (pulling out), the diameter of the lattice pipe should not be less than 0.3 of the diameter of the belt pipe. In farms of rectangular (square) pipes, this restriction is doubled twice, that is, the width of the lattice rod should be taken at least 0.6 of the transverse size of the belt.

Недостаток описанных узлов заключается в отмеченном ограничении, учет которого приводит к повышению расхода материала на стержни и увеличению металлоемкости конструкции.The disadvantage of the described nodes is the noted limitation, the consideration of which leads to an increase in the consumption of material on the rods and increase the metal consumption of the structure.

Еще одним известным техническим решением является решетчатая конструкция с узловым бесфасоночным соединением трубчатых элементов фермы (варианты), в котором диагональ поперечного сечения прямоугольного (квадратного) пояса расположена в осевой плоскости фермы, а раскосы в месте примыкания имеют сквозной вырез (V-образной формы), полностью повторяющий геометрию этого примыкания. За счет такого выреза соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам [1. Соколов А.А., Логачев К.И., Зинькова В.А. Численные исследования напряженно-деформированного состояния узловых бесфасоночных соединений трубчатых элементов ферм. - Промышленное и гражданское строительство, 2007, №8. - С. 40-41; 2. Зинькова В.А., Соколов А.А. Узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы. -Патент №2329361, 20.07.2008, бюл. №20]. Аналогичным образом в осевой плоскости фермы из квадратных труб расположены диагонали поперечных сечений всех стержневых элементов (и верхнего пояса, и нижнего пояса, и раскосов решетки между ними) [1. Кузнецов А.Ф., Кузнецов В.А. Ферма из квадратных труб. - Патент №116877, 10.06.2012, бюл. №16; 2. J.A. Packer, J. Wardenier, X.-L. Zhao, G.J. van der Vegte and Y. Kurobane. Construction with hollow steel sections. Design Guide for rectangular hollow section (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT, 2009. - P. 100-101].Another well-known technical solution is a lattice structure with a nodular non-shaped connection of tubular elements of the truss (options), in which the diagonal cross section of a rectangular (square) belt is located in the axial plane of the truss, and the braces at the junction have a through cutout (V-shaped), completely repeating the geometry of this abutment. Due to such a cutout, the connection of each of the elements of the lattice with the belt is carried out along two adjacent walls [1. Sokolov A.A., Logachev K.I., Zinkova V.A. Numerical studies of the stress-strain state of nodular sleeveless joints of tubular elements of farms. - Industrial and civil engineering, 2007, No. 8. - S. 40-41; 2. Zinkova V.A., Sokolov A.A. Nodal non-block connection of tubular elements of the farm. - Patent No. 2229361, July 20, 2008, bull. No. 20]. Similarly, in the axial plane of the truss of square pipes, there are diagonals of cross sections of all the rod elements (both the upper belt and the lower belt, and the braces of the lattice between them) [1. Kuznetsov A.F., Kuznetsov V.A. Farm of square pipes. - Patent No. 116877, 06/10/2012, bull. No. 16; 2. J.A. Packer, J. Wardenier, X.-L. Zhao, G.J. van der Vegte and Y. Kurobane. Construction with hollow steel sections. Design Guide for rectangular hollow section (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT, 2009. - P. 100-101].

Недостатком известного технического решения является сложность его применения в фермах беспрогонных покрытий, так как ребро пояса может смять листы профилированного настила. В прогонных покрытиях уже само ребро пояса может быть смято прогоном, поэтому необходимо устройство опорных столиков под прогоны, что негативно влияет на материалоемкость конструкций, а также увеличивает трудоемкость их изготовления и монтажа. Этот недостаток можно устранить при помощи поясных элементов пятиугольного сечения с одной горизонтальной (полкой), двумя вертикальными и двумя наклонными стенками [Марутян А.С., Кобалия Т.Л., Павленко Ю.И., Глухов С.А. Узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы. - Патент №116526, 27.05.2012, бюл. №15].A disadvantage of the known technical solution is the difficulty of its application in farms without running coatings, since the edge of the belt can crush sheets of profiled flooring. In running coatings, the very edge of the belt can be wrinkled by the run, therefore, it is necessary to arrange support tables for runs, which negatively affects the material consumption of structures, and also increases the complexity of their manufacture and installation. This drawback can be eliminated with the help of belt elements of a pentagonal section with one horizontal (shelf), two vertical and two inclined walls [Marutyan AS, Kobalia TL, Pavlenko Yu.I., Glukhov SA Nodal non-block connection of tubular elements of the farm. - Patent No. 116526, 05.27.2012, bull. No. 15].

Общий недостаток приведенных технических решений заключается в повышенной жесткости бесфасоночных узловых соединений трубчатых ферм [Покровский А.А. Об учете жесткостей узлов в расчетах ферм с элементами малой гибкости. - Строительная механика и расчет сооружений, 2011, №3. - С. 31-32]. Чтобы не учитывать дополнительные изгибающие моменты от жесткости узлов, строительные нормы и правила рекомендуют выполнять расчет трубчатых ферм по шарнирной схеме при условии, когда отношение высоты сечения к длине стержневых элементов не превышает 1/15...1/10 [СНиП И-23.81*. - М.: ОАО "ЦПП", 2008. - С. 43-44]. Очевидно, что диагональный разворот квадратных трубчатых профилей, трансформируя их в ромбическую конфигурацию, сопровождается ростом жесткости бесфасоночных узлов, и происходит это по двум причинам. Первой причиной является увеличение высоты сечения стержневых элементов. Вторая причина заключается в непосредственном сопряжении стенок и ребер между ними стержневых элементов решетки с аналогичными стенками и ребрами между ними поясных элементов. Кроме того, сквозные вырезы V-образной формы в местах примыкания раскосов к поясам, полностью повторяющие геометрию этих примыканий, требуют соблюдать повышенную точность изготовления и сборки, что увеличивает трудоемкость конструкций.A common drawback of the above technical solutions lies in the increased rigidity of sleeveless nodal connections of tubular trusses [Pokrovsky A.A. About taking into account the stiffness of nodes in the calculations of farms with elements of low flexibility. - Structural mechanics and calculation of structures, 2011, No. 3. - S. 31-32]. In order not to take into account additional bending moments from the rigidity of the nodes, building codes recommend that you calculate the tubular trusses according to the hinge scheme, provided that the ratio of the section height to the length of the core elements does not exceed 1/15 ... 1/10 [SNiP I-23.81 * . - M .: OJSC "TsPP", 2008. - S. 43-44]. Obviously, the diagonal spread of square tubular profiles, transforming them into a rhombic configuration, is accompanied by an increase in the stiffness of frameless nodes, and this happens for two reasons. The first reason is an increase in the height of the cross-section of the core elements. The second reason is the direct conjugation of the walls and ribs between them of the core elements of the lattice with similar walls and ribs between them of the waist elements. In addition, through-cuts of a V-shape at the points of contact of the braces to the belts, which completely repeat the geometry of these joints, require increased accuracy of manufacturing and assembly, which increases the complexity of structures.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой ферме из ромбических труб (гнутосварных профилей) является строительная металлическая тонкостенная решетчатая конструкция, включающая пояса трубчатого сечения и жестко прикрепленную к ним решетку. В одном варианте эта решетка выполнена из трубчатых элементов со сплющенными в плоскости конструкции концами, а в другом - из прутковых элементов V- или W-образного (зигзагообразного) очертания [Орлик В.М. Строительная металлическая тонкостенная решетчатая конструкция. - Заявка №4776531, 03.01.1990. - Авторское свидетельство №1760041, 07.09.1992. - Бюл. №33].The closest technical solution to the proposed farm of rhombic pipes (bent sections) is a building metal thin-walled lattice structure, including tubular section belts and a lattice rigidly attached to them. In one embodiment, this lattice is made of tubular elements with ends flattened in the construction plane, and in another, of bar elements of a V- or W-shape (zigzag) shape [V. Orlik Construction metal thin-walled lattice design. - Application No. 47776531, 01/03/1990. - Copyright certificate No. 1760041, 09/07/1992. - Bull. No. 33].

Такому техническому решению присущи недостатки известных трубчатых ферм с бесфасоночными примыканиями решетки к поясам, увеличивающими жесткость узловых соединений, так как стержневые элементы со сплющенными в плоскости конструкции концами еще больше ужесточают узлы в этой плоскости, что сопровождается ростом металлоемкости. Решетка, выполненная из стальных изогнутых элементов V- или W-образного (зигзагообразного) очертания, отличается незначительной несущей способностью, что ограничивает нагрузку на конструкцию.Such a technical solution is characterized by the disadvantages of known tubular trusses with non-faceted lattice adjacencies to belts that increase the rigidity of nodal joints, since rod elements with ends flattened in the plane of the structure even more tighten nodes in this plane, which is accompanied by an increase in metal consumption. The lattice made of steel curved elements of a V- or W-shaped (zigzag) shape is notable for its low bearing capacity, which limits the load on the structure.

Техническим результатом предлагаемого решения является возрастание несущей способности конструкции с уменьшением ее материалоемкости.The technical result of the proposed solution is to increase the bearing capacity of the structure with a decrease in its material consumption.

Указанный технический результат достигается тем, что в ферме из трубчатых элементов, включающей пояса и жестко прикрепленную к ним решетку, изготовленную со сплющенными концами из изогнутых элементов V- или W-образного (зигзагообразного) очертания, стержни фермы выполнены ромбической формы с отношением диагоналей 1/2, где у всех сжатых стержней большая диагональ расположена в плоскости конструкции, меньшая диагональ - из плоскости, а у всех растянутых стержней меньшая диагональ расположена в плоскости конструкции, а большая - из плоскости, причем верхний и нижний пояса в местах бесфасоночных примыканий решетки сплющены.The specified technical result is achieved by the fact that in the truss from tubular elements, including belts and a lattice rigidly attached to them, made with flattened ends from curved elements of a V- or W-shaped (zigzag) shape, the truss rods are made in a rhombic shape with a diagonal ratio 1 / 2, where for all compressed rods the large diagonal is located in the plane of the structure, the smaller diagonal is from the plane, and for all extended rods the smaller diagonal is located in the plane of the structure, and the larger is from the plane, moreover, the upper and lower zones in the places of the shapeless junctions of the lattice are flattened.

В предлагаемой ферме верхний и нижний пояса, а также треугольная или раскосная решетка между ними выполнены из ромбических замкнутых гнутосварных профилей. Для непосредственного примыкания к поясам с образованием бесфасоночных узлов ромбический профиль в заданных по проекту местах сплющивают и двойными гибами придают ему V- или W-образное (зигзагообразное) очертание. Протяженность полосовой (ленточной) заготовки ромбического профиля можно подобрать из расчета на всю длину конструкции или ее отправочной марки. Сплющивание и двойные гибы ромбического профиля обеспечивают компоновку бесфасоночных узловых соединений без конструктивных эксцентриситетов, характерных для трубчатых ферм из прямоугольных (квадратных) гнутосварных профилей, что исключает появление изгибающих моментов и позитивно влияет на расход конструкционного материала. Сплющивание предохраняет стенку поясных элементов от продавливания и позволяет уменьшить ее толщину. По линиям гибов ромбического профиля в плоскости конструкции образуются листовые шарниры, которые соответствуют шарнирно-стержневой расчетной схеме (модели) и избавляют от необходимости учитывать жесткости узлов, что также способствует снижению металлоемкости. Из плоскости конструкции те же гибы сплющенных участков ромбического профиля имеют наибольшую жесткость, приближенную к жесткости рамного крепления, за счет которого в несущих конструкциях можно сократить связевые элементы, как это сделано в конструкциях покрытий типа «Тагил» [Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений (Справочник проектировщика) / Под ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова). - М.: Изд-во АСВ, 1998. - С. 235-236]. При шарнирных закреплениях в плоскости конструкции и жестких (рамных) из плоскости расчетная длина стержневых элементов решетки в плоскости конструкции в два раза больше расчетной длины из плоскости [Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы конструкций: Учебник для вузов / Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2004. - С. 332, рис. 6.11]. Исходя из этого, чтобы стержневые элементы решетки в плоскости и из плоскости конструкции имели одну и ту же гибкость, целесообразен такой профиль поперечного сечения, у которого радиусы инерции по главным центральным осям отличаются между собой также в два раза. Такому условию вполне отвечает тонкостенное трубчатое сечение ромбической формы с отношением диагоналей 1/2, где большая диагональ расположена в плоскости конструкции, а меньшая - из плоскости. Причем значение радиуса инерции по большей диагонали превышает величину радиуса инерции аналогичного ромбического профиля с равными диагоналями, то есть квадратного, что определенным образом способствует дальнейшему снижению материалоемкости несущих конструкций. Здесь можно выявить резервы несущей способности верхнего (сжатого) пояса фермы, если и его выполнить из подобного ромбического профиля с соответствующим сплющиванием в бесфасоночных узлах. Кроме того, ромбические профили в предлагаемой ферме отношением диагоналей 1/2 отличаются от труб стальных ромбических, ребристых по ГОСТ 8647-57 [Сальников Г.П. Краткий справочник машиностроителя. - Киев: Государственное издательство технической литературы УССР, 1963. - С. 106].In the proposed farm, the upper and lower zones, as well as a triangular or diagonal lattice between them are made of rhombic closed bent-welded profiles. To directly adjoin the belts with the formation of faceless knots, the rhombic profile is flattened in the places specified by the project and double bends give it a V- or W-shaped (zigzag) shape. The length of the strip (tape) billet of the rhombic profile can be selected based on the entire length of the structure or its shipping mark. Flattening and double bends of the rhombic profile provide a layout of non-shaped nodal joints without structural eccentricities characteristic of tubular trusses from rectangular (square) bent-welded profiles, which eliminates the appearance of bending moments and positively affects the consumption of structural material. Flattening protects the wall of the waist elements from punching and reduces its thickness. Along the bending lines of the rhombic profile in the plane of the structure, sheet hinges are formed that correspond to the hinge-rod design scheme (model) and eliminate the need to take into account the stiffness of the nodes, which also helps to reduce the metal consumption. From the plane of the structure, the same bends of flattened sections of the rhombic profile have the greatest rigidity, close to the rigidity of the frame fastening, due to which the connecting elements can be reduced in the supporting structures, as is done in the construction of coatings of the Tagil type [Metal structures. In 3 t. T. 2. Steel structures of buildings and structures (Designer Guide) / Ed. V.V. Kuznetsov (Central Scientific Research Instituteprojectstalconstruction named after N.P. Melnikov). - M.: Publishing house of the DIA, 1998. - S. 235-236]. With articulated fastenings in the plane of the structure and rigid (frame) from the plane, the calculated length of the lattice bar elements in the plane of the structure is twice as long as the calculated length from the plane [Metal structures. In 3 t. T. 1. Elements of constructions: Textbook for high schools / Ed. V.V. Grief. - M.: Higher School, 2004 .-- S. 332, Fig. 6.11]. Based on this, so that the lattice bar elements in the plane and from the plane of the structure have the same flexibility, a cross-sectional profile in which the radii of inertia along the main central axes also differ by a factor of two is appropriate. A thin-walled tubular cross-section of a rhombic shape with a ratio of 1/2 diagonals, where the larger diagonal is located in the plane of the structure and the smaller one from the plane, fully corresponds to this condition. Moreover, the value of the radius of inertia along the larger diagonal exceeds the value of the radius of inertia of a similar rhombic profile with equal diagonals, that is, square, which in a certain way contributes to a further decrease in the material consumption of the supporting structures. Here you can identify the reserves of the bearing capacity of the upper (compressed) belt of the farm, if it is also made from a similar rhombic profile with the corresponding flattening in blockless nodes. In addition, the rhombic profiles in the proposed farm with a diagonal ratio of 1/2 differ from steel rhombic, ribbed pipes in accordance with GOST 8647-57 [GP Salnikov A brief reference to the machine builder. - Kiev: State Publishing House of Technical Literature of the Ukrainian SSR, 1963. - S. 106].

Для количественной оценки резервов несущей способности целесообразно использовать расчетные формулы осевых моментов инерции I_x и I_у ромбического (в том числе и квадратного) профиля For a quantitative assessment of the bearing capacity reserves, it is advisable to use the calculation formulas of the axial moments of inertia I _x and I _{for the} rhombic (including square) profile

где l - длина срединной линии стенки, то есть линии, проходящей через середину толщины стенки; where l is the length of the median line of the wall, that is, the line passing through the middle of the wall thickness;

t - толщина стенки;t is the wall thickness;

n - отношение меньшей диагонали а к большей b, n=а/b. n is the ratio of the smaller diagonal a to the larger b, n = a / b.

Для тонкостенного трубчатого сечения ромбической формы с отношением диагоналей 1/2 (n=0,5)For a thin-walled tubular section of a rhombic shape with a diagonal ratio of 1/2 (n = 0.5)

Для тонкостенного трубчатого сечения квадратной формы For thin-walled tubular section of square shape

Если ввести параметры тонкостенности, характерные для замкнутых гнутосварных профилей (l/t=25...50) [ГОСТ Ρ 54157-2010. Трубы стальные профильные для металлоконструкций. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2010. - С. 14-23], то очевидно, что в ромбическом элементе момент инерции сечения увеличивается в

раза, а гибкость уменьшается в

раза, где

- радиусы инерции сечения ромбической и квадратной трубы соответственно.If we introduce the thin-walled parameters characteristic of closed bent-welded profiles (l / t = 25 ... 50) [GOST 54157-2010. Steel profile pipes for metal structures. Technical conditions - M .: Standartinform, 2010. - S. 14-23], it is obvious that in the rhombic element the moment of inertia of the section increases in

times, and flexibility decreases by

times where

- radii of inertia of the cross section of the rhombic and square pipes, respectively.

Таким образом, ромбический профиль позволяет увеличить несущую способность верхнего (сжатого) пояса, а его сплющивание в узлах фермы обеспечивает центровку бесфасоночных соединений с элементами решетки на внутренней стороне и с прогонами на внешней стороне. При этом такое сплющивание приближает узлы пояса к шарнирам в плоскости фермы и к жестким (рамным) креплениям из плоскости конструкции.Thus, the rhombic profile allows you to increase the bearing capacity of the upper (compressed) belt, and its flattening in the nodes of the truss provides centering of sleeveless joints with lattice elements on the inside and with runs on the outside. Moreover, such a flattening brings the nodes of the belt closer to the hinges in the plane of the truss and to the rigid (frame) fastenings from the plane of the structure.

Эффективность ромбического профиля, сплющенного в местах узловых соединений, применительно к нижнему (растянутому) поясу трубчатой фермы можно повысить, если большую диагональ сечения расположить из плоскости конструкции, а меньшую - в плоскости, что заметно увеличит жесткость из осевой плоскости (монтажную жесткость) и сократит связевые элементы. Такой конструктивный прием целесообразно распространить и на растянутые элементы решетки трубчатой фермы, в которой усилия сжатия и растяжения чередуются по всей длине пролета.The effectiveness of the rhombic profile, flattened in the places of nodal joints, in relation to the lower (extended) belt of the tubular truss can be increased if a larger diagonal of the section is located from the plane of the structure, and a smaller diagonal in the plane, which will significantly increase the rigidity from the axial plane (mounting rigidity) and reduce communication elements. It is advisable to extend such a constructive technique to the stretched elements of the lattice of a tubular truss, in which the compressive and tensile forces alternate along the entire length of the span.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показан фрагмент фермы прогонного покрытия с треугольной решеткой; на фиг. 2 - фрагмент фермы прогонного покрытия с раскосной решеткой; на фиг. 3 приведен узел верхнего пояса фермы с треугольной решеткой, вид сбоку; на фиг. 4 - узел нижнего пояса фермы с треугольной решеткой, вид сбоку; на фиг. 5 - узел верхнего пояса фермы с раскосной решеткой, вид сбоку; на фиг. 6 - узел нижнего пояса фермы с раскосной решеткой, вид сбоку.The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows a fragment of a truss girder truss; in FIG. 2 - a fragment of the truss run with a diagonal grating; in FIG. 3 shows a node of the upper truss belt with a triangular lattice, side view; in FIG. 4 - node of the lower zone of the farm with a triangular lattice, side view; in FIG. 5 - a node of the upper belt of the farm with a diagonal lattice, side view; in FIG. 6 - side view of the bottom truss belt with a diagonal grating.

Предлагаемое техническое решение трубчатой фермы из ромбических профилей с отношением диагоналей сечения 1/2 включает верхний (сжатый) пояс 1, нижний (растянутый) пояс 2, растянутые раскосы 3 треугольной или раскосной решетки и сжатые раскосы 4 треугольной решетки или стойки 5 раскосной решетки. В узлах верхнего пояса на ферму могут опираться прогоны из гнутых профилей 6 или с уголковыми коротышами 7 прогоны из прокатных профилей 8. Стержневые элементы верхнего пояса 1, а также сжатые раскосы 4 и стойки 5 имеют сечения, большая диагональ которых расположена в плоскости фермы (конструкции), а меньшая - из плоскости. Стержневые элементы нижнего пояса 2 и раскосы 3 имеют сечения, большая диагональ которых расположена из плоскости фермы (конструкции), а меньшая - в плоскости. В местах, предусмотренных проектом под бесфасоночные узловые соединения поясов со стержнями решетки между ними, ромбический профиль поясных элементов сплющивают с образованием площадок, необходимых и достаточных для удобного размещения, центровки и надежного закрепления всех сходящихся в каждом узле элементов (включая детали подвесных потолков, подвесных кранов, инженерных коммуникаций, технологического оборудования и т.д.). Ромбическому профилю стержневых элементов решетки после сплющивания в нужных местах двойными гибами придают V- или W-образное (зигзагообразное) очертание.The proposed technical solution of a tubular truss from rhombic profiles with a ratio of 1/2 diagonals includes an upper (compressed) belt 1, a lower (extended) belt 2, extended braces 3 of a triangular or diagonal lattice, and compressed braces 4 of a triangular lattice or rack 5 of a diagonal lattice. In the nodes of the upper belt, trusses from bent profiles 6 or with corner shorts 7 can run from trusses 8. The rod elements of the upper belt 1, as well as the compressed braces 4 and racks 5, have sections with a large diagonal located in the plane of the truss (structures ), and the smaller one is from the plane. The core elements of the lower belt 2 and the braces 3 have sections, the larger diagonal of which is located from the plane of the truss (structure), and the smaller one is in the plane. In the places stipulated by the project for the faceless nodal connections of the belts with the lattice rods between them, the rhombic profile of the belt elements is flattened to form platforms that are necessary and sufficient for convenient placement, centering and reliable fastening of all elements converging in each node (including parts of suspended ceilings, suspended cranes engineering communications, technological equipment, etc.). The rhombic profile of the core elements of the lattice after flattening in the right places with double bends gives a V- or W-shaped (zigzag) shape.

Формирование переходной и сплющенной частей стержневых элементов трубчатого сечения поясов и решетки между ними рекомендуется производить с обеспечением уклона переходного участка 1/6... 1/4 [1. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - С. 152; 2. J.A. Packer, J. Wardenier, X.-L. Zhao, G.J. van der Vegte and Y. Kurobane. Construction with hollow steel sections. Design Guide for rectangular hollow section (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT, 2009. - P. 102]. По линиям двойных гибов образуются листовые шарниры, расстояние между которыми можно подобрать из условия абсолютной центровки бесфасоночных узлов фермы как с треугольной решеткой, так и раскосной. Между этими шарнирами сплющенный участок ромбического профиля решетки подкрепляет такой же участок ромбического профиля поясного элемента, одновременно обеспечивая необходимое и достаточное размещение сварных швов. Последние должны рассчитываться лишь на разность усилий в примыкающих раскосах 3 и 4 треугольной решетки или раскосе 3 и стойке 5 раскосной, а свариваться они могут в самом удобном (нижнем) положении. В собранной и сваренной конструкции (ферме) оптимальный угол наклона раскосов треугольной решетки составляет 45...50°, раскосной решетки - 30...35° [Металлические конструкции: Учебник для вузов / Под ред. Ю.И. Кудишина. - М.: Изд. Центр "Академия", 2002. - С. 267].The formation of the transition and flattened parts of the core elements of the tubular section of the belts and the lattice between them is recommended to be made with a slope of the transition section 1/6 ... 1/4 [1. Trofimov V.I., Kaminsky A.M. Lightweight metal structures of buildings and structures: Textbook. - M.: Publishing house of the DIA, 2002. - S. 152; 2. J.A. Packer, J. Wardenier, X.-L. Zhao, G.J. van der Vegte and Y. Kurobane. Construction with hollow steel sections. Design Guide for rectangular hollow section (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT, 2009. - P. 102]. Sheet hinges are formed along the double bending lines, the distance between which can be selected from the condition of the absolute centering of the frameless nodes of the truss with both a triangular lattice and a diagonal one. Between these hinges, the flattened section of the rhombic profile of the lattice reinforces the same section of the rhombic profile of the waist element, while providing the necessary and sufficient placement of welds. The latter should be calculated only on the difference in effort in the adjacent braces 3 and 4 of the triangular lattice or brace 3 and the strut 5 diagonal, and they can be welded in the most convenient (lower) position. In the assembled and welded structure (truss), the optimal angle of inclination of the braces of the triangular lattice is 45 ... 50 °, the diagonal lattice is 30 ... 35 ° [Metal structures: Textbook for high schools / Ed. Yu.I. Kudishin. - M.: Publishing. Center "Academy", 2002. - S. 267].

Для сравнения предлагаемого (нового) технического решения с известным в качестве базового объекта приняты три варианта стальной фермы покрытия промышленного здания пролетом 18 м из замкнутых гнутосварных профилей.To compare the proposed (new) technical solution with the well-known as the base object, three variants of a steel truss for covering an industrial building with a span of 18 m from closed bent-welded profiles were adopted.

1. Стропильная ферма из гнутосварных профилей прямоугольного (квадратного) сечения [Кузин Н.Я. Проектирование и расчет стальных ферм покрытий промышленных зданий: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 1998. -С. 157-172].1. Rafter truss from bent welded profiles of rectangular (square) section [Kuzin N.Ya. Design and calculation of steel trusses coatings for industrial buildings: a Training manual. - M.: Publishing house of the DIA, 1998.-C. 157-172].

2. Ферма из квадратных труб (профилей) [Кузнецов А.Ф., Кузнецов В.А. Ферма из квадратных труб. - Патент №116877, 10.06.2012, бюл. №16].2. A farm of square pipes (profiles) [Kuznetsov AF, Kuznetsov VA Farm of square pipes. - Patent No. 116877, 06/10/2012, bull. No. 16].

Расход материла сравниваемых вариантов приведен в таблице, из которой видно, что в новом решении он уменьшается на 3,26... 11,23%.The material consumption of the compared options is shown in the table, which shows that in the new solution it decreases by 3.26 ... 11.23%.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет в зависимости от проектных решений определенным подбором отношения диагоналей сечения ромбических труб (замкнутых гнутосварных профилей), а также расположением этих диагоналей в осевой плоскости конструкции (фермы) или из плоскости с учетом знака усилий в стержневых элементах (растяжения или сжатия) регулировать напряженно-деформированное состояние конструкции. Такое регулирование обеспечивает оптимизацию физико-механических свойств и технико-экономических характеристик несущих конструкций зданий и сооружений. При этом появляется возможность в качестве исходных заготовок для ромбических профилей применить соответствующие им по калибру квадратные трубы, что может привести к дополнительному положительному эффекту. В качестве заводских соединений таких заготовок вполне применимы сварные стыки с продольными прорезями [Марутян А.С., Кобалия Т.Л., Павленко Ю.И. Сварное стыковое соединение трубчатых стержней. - Патент №2429329, 20.09.2011, бюл. №26], которые проще размещать на участках, свободных от сплющивания. В стержневых элементах решетки знаки усилий чередуются, поэтому после сплющивания квадратных заготовок их целесообразно прессовать в той же последовательности с необходимым расположением большой и меньшей диагоналей сечения в плоскости и из плоскости конструкции.Thus, the proposed technical solution allows, depending on the design solutions, a certain selection of the ratio of the diagonals of the cross section of rhombic pipes (closed bent-welded profiles), as well as the location of these diagonals in the axial plane of the structure (truss) or from the plane, taking into account the sign of forces in the rod elements (tension or compression) to regulate the stress-strain state of the structure. Such regulation provides optimization of the physico-mechanical properties and technical and economic characteristics of the supporting structures of buildings and structures. In this case, it becomes possible to use square tubes corresponding to them in caliber as initial blanks for rhombic profiles, which can lead to an additional positive effect. As factory joints of such blanks, welded joints with longitudinal slots are quite applicable [Marutyan AS, Kobalia TL, Pavlenko Yu.I. Welded butt connection of tubular rods. - Patent No. 2429329, 09/20/2011, bull. No. 26], which are easier to place in areas free from flattening. In the core elements of the lattice, the force signs alternate, therefore, after flattening the square blanks, it is advisable to press them in the same sequence with the necessary location of the larger and smaller diagonals of the section in the plane and from the plane of the structure.

Ферма из ромбических труб Rhombic truss farm

(гнутосварных профилей)(bent welded profiles)

Claims

A truss from tubular elements, including belts and a lattice rigidly attached to them, made with tapered ends from curved elements of a V- or W-shaped (zigzag) shape, characterized in that the truss rods are made in a rhombic shape with a diagonal ratio 1/2, where of all compressed rods, the large diagonal is located in the plane of the structure, the smaller diagonal is from the plane, and for all extended rods the smaller diagonal is located in the plane of the structure, and the larger is from the plane, with the upper and lower belts in The facies of the faceless gratings of the grating are flattened.