УЗЕЛ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФЕРМЫ

Полезная модель относится к строительству металлических мостов и может быть использована в пролетных строениях железнодорожных и автодорожных мостов.
Известны фермы мостов с двухрешетчатой или ромбической схемами решеток, в которых элементы решеток (раскосы) взаимно пересекаются, располагаясь в одной плоскости (Проектирование металлических мостов: Учебник / А.А.Петропавловский, Н.Н.Богданов, И.Г.Бондарь и др. Под ред. А.А.Петропавловского. - М.: Транспорт, 1982. - стр.73, рис.3.9, в, з).
Известны конструкции узлов пересекающихся в одной плоскости стержней трубчатого профиля (Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: - М.: Высш. школа, 1983. - 254-256 стр. рис.20.12 (9-й и 11-й)). При этом соединение стержней выполняется при помощи сварки, что создает жесткий - не шарнирный узел (Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика: Учеб. для строит. спец. вузов. - 8-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - стр.16). Жесткое закрепление стержней в узлах создает дополнительные изгибающие моменты в стержнях, которые необходимо учитывать в расчетах (Особенности проектирования металлических конструкций из труб. /Гарф Э.Ф. // Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №4, 2003. С.12).
Недостатком таких ферм при приварке трубы к трубе в узлах является высокий уровень концентрации напряжений. Результаты испытаний на усталость сварных трубчатых узлов свидетельствуют о том, что зарождение и развитие в них усталостной трещины происходит в зоне перехода от шва к основному металлу, где помимо концентрации напряжений, связанной с сопряжением оболочек, наблюдается концентрация напряжений, обусловленная наличием сварного шва (Статистический анализ геометрических параметров сварных швов в узлах морских стационарных платформ.. /Гарф Э.Ф., Мутовкин И.Е. // Автомат, сварка. - 1992. - №9-10. С.27-30, 70).
Для снижения уровня концентрации напряжений и исключения изгибающих моментов в стержнях предлагается для взаимного пересечения стержней создавать узел из труб разного диаметра, пропуская трубу меньшего диаметра через отверстие во второй трубе, и соединять стержни в узле шарнирно с использованием металлического
соединительного пальца (оси). На концах обеих пересекающихся труб приваривать фланцы для соединения узла со сходящимися к узлу стержнями с помощью болтов.
На фиг.1 показан узел пересекающихся стержней фермы: труба наружная 3 с приваренными фланцами 2, труба внутренняя 1 свободно пропущена через отверстие в трубе 3 с приваренными фланцами 2, на фиг.2 показано сечение по оси трубы меньшего диаметра с осью 4.
Такое шарнирное соединение стержней исключает появление изгибающих моментов в стержнях, поэтому стержни остаются прямолинейными и способны выдерживать без потери устойчивости более высокие сжимающие напряжения (нагрузки), что повышает несущую способность мостовой конструкции. Соединение стержней без сварки исключает концентрацию напряжений, характерную для сварных соединений, и предотвратит появление трещин при циклическом нагружении мостовых конструкций.