Опорный раскос — концевой элемент решетки фермы, через который опорная реакция передается с пояса на опору. По напряженности это «пояс среди решетки»: усилие в нем сопоставимо с поясным, и СП 16.13330 последовательно приравнивает его к поясам — таблица 24 назначает опорным раскосам и опорным стойкам поясные расчетные длины без понижения 0.8, а таблица 32 — поясную предельную гибкость 180 − 60α. Обычно опорный раскос сжат, и его сечение принимается мощнее рядовых раскосов. Шаблон «Раскосы опорные» собирает состав проверок под эту работу.
Работа элемента и нормативная база
Элементы решетки работают на осевые усилия, и фактический состав проверок решатель выбирает по знаку N: сжатый опорный раскос проверяется на прочность по п. 7.1.1 (формула (5)) и на устойчивость по п. 7.1.3 (формула (7), коэффициент φ — по формулам (8)/(9) с кривыми устойчивости a/b/c и контролем по таблице Д.1); при сжатии с изгибом подключаются п. 9.1.1 и п. 9.2.2. В растянутом раскосе устойчивость не работает — остаются прочность по формуле (5) и предельная гибкость по таблице 33.
Нормативная специфика роли — в двух пунктах, отличающих опорный раскос от прочей решетки:
- Расчетные длины — таблица 24 (п. 10.1.1): опорным раскосам и опорным стойкам, передающим опорные реакции, назначается l в плоскости фермы и l1 из плоскости — как поясам. Понижение 0.8l, положенное прочим элементам решетки за упругое защемление в поясах, к опорным не применяется.
- Предельная гибкость — таблица 32 (п. 10.4.1): позиция 1.а «Пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции плоских ферм, структурных конструкций и пространственных конструкций из труб или парных уголков высотой до 50 м» — λu = 180 − 60α. Это жестче, чем 210 − 60α для прочей решетки: с учетом α ≥ 0.5 фактический предел лежит в диапазоне 120…150.
Коэффициент условий работы — по таблице 1. Для опорного раскоса фермы покрытия специальной строки таблица не содержит — принимается γc = 1; значение 0.9 (позиция 1) действует для сжатых элементов ферм перекрытий под залами театров, клубов, кинотеатров, под трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ и архивов при временной нагрузке, не превышающей вес перекрытий.
Состав проверок шаблона
| Группа проверок | Что проверяется | Пункт СП 16.13330 |
|---|---|---|
| Нормальные напряжения | Прочность сечения на осевое усилие: N/(A·Ry·γc); при сжатии с изгибом — по формулам (105)/(106) | п. 7.1.1, ф. (5); п. 9.1.1 |
| Общая устойчивость | Устойчивость сжатого раскоса в плоскости и из плоскости фермы, φ по кривым a/b/c; при внецентренном сжатии — φe по табл. Д.3 | п. 7.1.3, ф. (7)–(9); п. 9.2.2, ф. (109) |
| Местная устойчивость | Условные гибкости стенки и свеса полки против предельных; шаг ребер жесткости | табл. 9, табл. 10; п. 7.3.3 |
| Гибкость | λ = lef/i ≤ λu: сжатые — 180 − 60α, растянутые — по табл. 33 | п. 10.4.1; табл. 32 поз. 1.а, табл. 33 |
Касательные напряжения выключены — работа элемента осевая, поперечная сила в раскосе шарнирной решетки не расчетная. Деформации выключены тоже: прогиб раскосу не нормируется, вертикальный прогиб фермы контролируется ролями поясов — верхнего и нижнего, где группа «Деформации» включена.
Заполнение параметров
Вкладка «Общие»
Наименование — по позиции схемы: «Раскосы опорные РО1». Коэффициент условий работы γc — 1 для фермы покрытия общего назначения; при ином назначении здания строка выбирается из встроенной таблицы 1 (кнопка у поля). Класс напряженно-деформированного состояния — 1 НДС: осевая работа сечения упругая, пластические резервы изгибаемых сечений (п. 8.2.3) здесь не используются.
Вкладка «Проверки»
Шаблон включает четыре тумблера — нормальные напряжения, общую устойчивость, местную устойчивость, гибкость. Числовые поля шаблон не заполняет (остаются значения по умолчанию), поэтому их настраивают вручную:
- Коэффициенты приведения длины: μy = 1 — расчетная длина в плоскости фермы равна геометрической длине раскоса (таблица 24, без понижения 0.8); μz = l1/l — по расстоянию между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы. Если раскос ничем не раскреплен между узлами пересечения с поясами, l1 = l и μz = 1.
- Предельная гибкость сжатых элементов: в модале у поля выбирается позиция 1.а — в поля формата «a − b·α» подставляется 180 − 60α. Значение по умолчанию 200 − 0·α соответствует другой строке таблицы и дает для опорного раскоса недопустимо мягкий предел.
- Предельная гибкость растянутых элементов: 400 — графа «статические нагрузки» таблицы 33 для опорных раскосов; при динамических нагрузках, приложенных непосредственно к конструкции, предел снижается до 250 (значение вводится числом).
- Шаг ребер жесткости: 0 — для прокатных и парных уголковых сечений раскосов ребра не заданы.
Вкладка «Закрепления» задает данные для коэффициента φb устойчивости плоской формы изгиба — при осевой работе опорного раскоса этот каскад не участвует в проверках, поля оставляют по умолчанию.
Пример назначения
В ферме сквозного примера — с параллельными поясами, пролет 24 м, высота 3 м, 8 панелей — роль «Раскосы опорные РО1» получают два концевых раскоса, передающих опорные реакции с поясов на опорные узлы. Назначение — через коллапс «Конструктивные особенности» формы стержня: оба раскоса выделяются в таблице, в селекте выбирается элемент РО1; зеленая метка подтверждает назначение. Прочая решетка — стойки и неопорные раскосы — получает роль по шаблону «Обрешетка фермы» — в той роли назначаются μy = 0.8 и предельная гибкость 210 − 60α (таблицы 24 и 32), поэтому смешивать эти элементы в одной роли нельзя.
Практические замечания
- Проверьте строку предельной гибкости. Оставленное по умолчанию 200 − 0·α дает предел 200, тогда как позиция 1.а таблицы 32 требует 180 − 60α, то есть 120…150 при α ≥ 0.5. Гибкий опорный раскос пройдет проверку, которую по норме проходить не должен.
- Раскос из нескольких стержней. Если опорный раскос разбит промежуточным узлом, каждый его стержень проверяется отдельно, и μ каждого назначается так, чтобы μ·l давал полную длину раскоса между центрами узлов фермы — иначе гибкость посчитается по короткому куску. Разбор приема — в родительской статье.
- γc = 0.8 — не для опорных. Понижающий коэффициент позиции 4 — сжатые основные элементы решетки составного таврового сечения из двух уголков в сварных фермах покрытий и перекрытий при расчете на устойчивость с гибкостью λ > 60 — содержит оговорку «кроме опорных»: опорному раскосу из парных уголков остается γc = 1, а не 0.8.
- Знакопеременные загружения. При отсосе ветра или монтажных схемах опорный раскос может оказаться растянутым — решатель переключит состав проверок по знаку N, но предельная гибкость растянутых должна быть заполнена осознанно: 400 при статике, 250 при динамике.
Общая механика конструктивных элементов, форма роли и теория расчетных длин — в статье «Конструктивные элементы»; запуск нормативной оценки — в статье о полном расчете по СП 16.13330; формулы всех проверок с пунктами нормы — в справочной матрице проверок.