EN
EN
2026/06/24
А стальные решетки идеально спроектирована для постоянных и временных нагрузок, но не выдерживает ветрового подъёма — при прохождении шторма всасывание на подветренной стороне превышает постоянную нагрузку, нижний пояс переходит в сжатие и ферма выпучивается вверх. Определение нагрузок — это условие, определяющее все последующие решения по проектированию.
Четыре расчетных случая нагрузок стальные решетки проектирование. Постоянная нагрузка — собственный вес фермы (0,10–0,25 кН/м²) плюс прогоны, обшивка, теплоизоляция и потолок — является постоянной. Временная нагрузка — 0,6–1,0 кН/м² в соответствии со стандартом ASCE 7 — учитывает нагрузки при строительстве и техническом обслуживании. Ветровая нагрузка по главе 27 стандарта ASCE 7 или по Еврокоду 1, часть 1-4, является наиболее сложной: положительное давление на наветренную стену, отрицательное давление (срыв) на кровле, а коэффициенты внутреннего давления зависят от наличия проёмов. А стальные решетки проект без анализа на опрокидывание может обеспечивать достаточную несущую способность нижнего пояса на растяжение, но оказаться недостаточным по сжатию при изменении направления ветровой нагрузки. Снеговая нагрузка — от 0,5 до 4,0+ кН/м² в зависимости от массы снега на земле, степени открытости местности, теплового коэффициента и уклона кровли — является определяющей в холодных климатических зонах. Накопление снежных заносов у парапетов и в местах изменения уровня кровли приводит к концентрации нагрузки на части фермы, что не учитывалось при расчёте на равномерно распределённую нагрузку.
Склад с пролётом 30 метров в регионе с расчётной нагрузкой от снега на грунт 1,5 кН/м² подвергся частичному прогибу кровли — не обрушению, а заметному провисанию. В ходе расследования выяснилось, что при проектировании изначально предполагалась равномерная снеговая нагрузка. Здание имело парапет, вызвавший снежные заносы; согласно положениям ASCE 7 о снежных заносах, над первыми 6 метрами у парапета прогнозируется нагрузка 2,2 кН/м². стальные решетки компания zeyongsteel (Zhejiang Zeyong Steel Structure Engineering), обладающая лицензией первой категории на строительство стальных конструкций, рейтингом кредитоспособности AAA и партнёрскими отношениями с China Railway Construction и China Railway Group, выполнила повторное проектирование фермы: усилены верхние пояса в зоне заносов и добавлены дополнительные раскосы. Склад успешно эксплуатировался в течение двух последующих зим с сильными снегопадами без каких-либо признаков прогиба.
Конфигурация стеллажа стальные решетки определяет, какие элементы испытывают сжатие и растяжение — что, в свою очередь, определяет эффективность использования материала. Ферма Пратта (вертикальные элементы работают на сжатие, диагональные — на растяжение) эффективна для пролётов длиной от 10 до 30 метров: более короткие вертикальные элементы лучше сопротивляются потере устойчивости по сравнению с более длинными диагональными. Ферма Уоррена (чередующиеся диагональные элементы в равносторонних или равнобедренных треугольниках) требует меньшего количества элементов, что снижает стоимость изготовления, и является стандартной для пролётов длиной от 15 до 40 метров. Ферма Хау (диагональные элементы работают на сжатие) применяется там, где нагрузки на нижний пояс со стороны потолка изменяют направление напряжений в диагональных элементах. Ферма Финка (распорки веерообразной формы, исходящие от центральной вершины) является стандартной для скатных жилых крыш при пролётах от 8 до 15 метров. Выбор конфигурации — это решение, направленное на повышение эффективности использования материала: более длинные элементы, работающие на сжатие, требуют увеличения их сечения для предотвращения потери устойчивости.
Поясные элементы фермы стальные решетки спроектированы для восприятия осевой силы — растяжения в нижнем поясе и сжатия в верхнем поясе, а также для изменения знака напряжений при подъёмной ветровой нагрузке. Подбор сечения представляет собой компромисс между площадью поперечного сечения (осевая несущая способность) и радиусом инерции (устойчивость к потере устойчивости). Замкнутые профили (HSS) обеспечивают равномерную эффективность при сжатии: у замкнутого профиля 100×100×5 HSS радиус инерции r ≈ 39 мм по обеим осям, тогда как у аналогичного двутавра с широкими полками радиус инерции составляет r = 45 мм относительно сильной оси и r = 25 мм относительно слабой оси. Гибкость сжатых элементов не должна превышать 200 согласно разделу E2 стандарта AISC 360. Фасонные плиты в узлах соединения решётки с поясами — обычно толщиной от 8 до 12 мм для пролётов 20–30 м — передают осевую силу от элементов решётки в пояса с помощью сварных швов, выполненных в соответствии с главой J стандарта AISC 360 или EN 1993-1-8. Недостаточно прочные соединения являются наиболее распространённой точкой возникновения разрушений.
А стальные решетки устойчив в своей плоскости — триангуляция противодействует силам в плоскости. Вне плоскости ферма представляет собой гибкую колонну, которая теряет устойчивость при боковом изгибе без раскрепления. Раскрепление покрытия — диагональные стержни или уголки в верхнем поясе, соединяющие соседние фермы, — обеспечивает раскрепление с интервалом 6–8 м. Раскрепление нижнего пояса выполняет аналогичную функцию для нижнего пояса при ветровом подъёме. Диафрагменное действие настила с прогонами — металлический настил, закреплённый саморезами к прогонам, которые болтами присоединены к верхнему поясу, — создаёт жёсткую диафрагму, передающую боковые ветровые нагрузки на раскрепление боковых стен. Ферма, спроектированная без учёта вклада раскрепления, получается тяжелее и дороже, чем необходимо; ферма, рассчитанная с опорой на отсутствующее раскрепление, является небезопасной.
Ферма Уоррена обеспечивает наилучшее соотношение устойчивости к расходу материала для стальные решетки пролётов от 15 до 40 м. Фермы Пратта эффективны для пролётов от 10 до 30 м. Компания zeyongsteel проектирует и изготавливает все основные типы ферм.
Ветровой подъём на стальные решетки меняет направление усилий в элементах — нижний пояс переходит от растяжения к сжатию, а верхний пояс — от сжатия к растяжению. Боковое раскрепление нижнего пояса обязательно для предотвращения бокового выпучивания при воздействии подъёмных нагрузок.
А стальные решетки может перекрывать пролёты более 50 метров для коммерческих и промышленных крыш при использовании ферм большой высоты (соотношение высоты к пролёту от 1/10 до 1/15). Для жилых зданий типичный пролёт ферм составляет от 8 до 15 метров. Компания zeyongsteel реализовала ряд эталонных проектов стальных конструкций в сфере инфраструктуры и спортивных сооружений.
Снеговые заносы на стальные решетки вблизи парапетов и мест изменения уровня кровли могут концентрировать нагрузку на участке пролёта на 50–100 % выше нормативной согласно положениям ASCE 7 о снеговых заносах. В зоне заносов требуется локальное усиление отдельных элементов.
А стальные решетки требует раскрепления верхнего пояса через каждые 6–8 метров, раскрепления нижнего пояса в зонах ветрового подъема и устройства диафрагмы покрытия из металлического настила, соединенного с прогонами. Раскрепление предотвращает выпучивание вне плоскости.
Стальные решетки соединения выполняются с использованием крепежных пластин толщиной 8–12 мм с угловыми швами, размеры которых определяются в соответствии со стандартами AISC 360 или EN 1993-1-8. Наиболее распространенной причиной возникновения разрушений являются недостаточно прочные соединения — размеры сварных швов должны соответствовать осевой несущей способности элементов решетки.
Ознакомьтесь с последними новостями компании, кейсами проектов и отраслевыми аналитическими материалами.
