А. А. ПОДЛИПСКИЙ
СТАЛЬНЫЕ
ПРУТКОВЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
ПОКРЫТИЙ
МОСКВА-1954

А. А. ПОДЛИПСКИЙ
СТАЛЬНЫЕ
ПРУТКОВЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
ПОКРЫТИЙ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И АРХИТЕКТУРЕ
Москва — 1954

Научный редактор — В. Н. Зелятров
В книге рассмотрены вопросы проектирования, изготовления и
монтажа стальных прутковых конструкций для покрытий промышлен-
ных зданий. Приведены результаты испытаний прутковых ферм, арок
и прогонов.
Книга предназначена для инженеров-строителей, работающих
в области проектирования, изготовления и монтажа стальных кон-
струкций.

I. ВВЕДЕНИЕ
А. ЗНАЧЕНИЕ ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
Экономия стали является одной из важнейших задач для всех
отраслей народного хозяйства нашей страны, потребляющих
металл. Успешное решение этой задачи в области .строительства
в большой степени зависит от создания и широкого 'применения
новых, более легких стальных конструкций.
К таким конструкциям относятся в частности прутковые кон-
струкции, которые впервые были созданы и осуществлены в нашей
стране. Приоритет в создании стальной прутковой конструкции
покрытий гражданских зданий принадлежит выдающемуся рус-
скому инженеру В. Г. Шухову. Стальными арками с перекрест-
ными прутковыми затяжками системы В. Г. Шухова перекрыто
построенное в самом- начале XX столетия здание ГУМ на Красной
площади в Москве.
Прутковые конструкции преимущественно в виде прогонов по-
крытий промышленных зданий начали применяться в годы пер-
вых пятилеток. Уже в эти годы начинается экспериментальная
работа в области создания прутковых прогонов в (некоторых
научно-исследовательских организациях.
В течение последующих лет советскими инженерами предло-
жен и разработан ряд весьма интересных решений прутковых
конструкций как малых, так и значительных пролетов. Эти
конструкции отличаются малым весом, а разработанные в по-
следнее время — также и сравнительно небольшой трудоемкостью
изготовления.
В Советском Союзе стальные прутковые конструкции полу-
чили применение как в виде прогонов пролетом 6—12 м, так и
в виде стропильных и арочных с затяжками ферм пролетом
12—35 м, прутковых сводов и пространственных сетчатных покры-
тий. В зарубежной строительной технике прутковые конструкции
не заняли подобающего места, причем прутковых конструкций,
больших пролетов не создано вовсе. Применяемые в США прут-
ковые прогоны далеки от совершенства и значительно уступают
по своим технико-экономическим характеристикам конструкциям
прутковых прогонов, разработанных советскими строителями.
3

Целесообразность применения прутковых прогонов и ферм
при строительстве промышленных, а в ряде случаев и граждан-
ских зданий, определяется в первую очередь меньшим весом по
сравнению со сплсшностенчатыми прогонами из прокатных про-
филей и обычными стропильными фермами из уголковой стали.
Однако экономия металла является решающим, но не един-
ственным положительным показателем применения прутковых
конструкций в строительстве.
Для выявления всей важности применения прутковых кон-
струкций в строительстве необходимо произвести сравнительный
технико-экономический анализ рассчитанных на одну и ту же на-
грузку прутковых и обычных конструкций одинаковых пролетов.
Для этого сравним технико-экрномические показатели прутко-
вых и обычных конструкций: стоимость, вес и основные производ-
ственные характеристики. Сводная сравнительная таблица, иллю-
стрированная схемами конструкций (табл. 1, см. стр. 6), состав-
лена на основе произведенных расчетов, а также 'Выявления весо-
вых показателей и производственных характеристик прутковых и
обычных ферм.
Материалы таблицы показывают, что прутковые фермы на
25—35% легче обычных решетчатых стропильных ферм, а прутко-
вые трехшарнирные арки с затяжками легче ферм типа Полонсо
на 28%. При изготовлении в- условиях строительной площадки
стоимость прутковых ферм ниже стоимости обычных ферм при-
близительно на 20%, причем стоимость материалов меньше при-
мерно на 30%. Число операций и длина сварных швов в прутко-
вых и обычных фермах, как следует из данных сводной таблицы,
примерно одинаковы. Для прутковой фермы пролетом 12 м уда-
лось добиться уменьшения длины сварных швов почти в два раза
по сравнению с обычной фермой; однако число" деталей прушовых
ферм остается большим примерно на 20%.
Разработанные в 1950—1951 гг. фермы с перекрестными прут-
ковыми раскосами и уголковым нижним поясом, предназначенные
для изготовления на заводе, имеют значительно лучшие производ-
ственные характеристики, чем прутковые фермы, изготовляемые
на монтажных площадках, и трудоемкость их изготовления не
превышает трудоемкости изготовления решетчатых ферм. Фермы
с перекрестными прутковыми раскосами и уголковым нижним
поясом имеют на 32% меньше деталей и на 24% меньше сварных
швов, чем обычные стальные стропильные фермы.
Ниже приведена таблица нагрузок, сечений и веса различных
типов прутковых прогонов (табл. 2, см. стр. 8). Данные табл. 2 по-
зволяют сделать вывод, что вес индустриальных прутковых сталь-
ных прогонов меньше веса сплошностенчатьпх прогонов из прокат-
ных профилей на 43—45%, а их стоимость ниже на 25—35%.
При проектировании зданий с использованием новых типовых
секций одноэтажных производственных зданий (с внутренним
отводом воды) и частичном применении сплошностенчатых про-
4

гонов (крайние прогоны на фонарях) эффективность применения
индустриальных прутковых прогонов пролетом 6 м несколько
падает. В этом случае экономия металла составит 36—40 %>
снижение стоимости— 17—30%.
До последнего времени прутковые прогоны не были приспособ-
лены к массовому заводскому изготовлению с применением
электродуготой сварки. Они изготовлялись полукустарными спо-
собами и не могли конкурировать по трудоемкости 'Изготовления;
со сплошностенчатыми прогонами (швеллеры, двутавры), изготов-
ление которых не требует трудоемких операций. Только совсемг
недавно удалось разработать индустриальные прутковые прогоны,
приспособленные к механизированному изготовлению в заводских,
условиях.
Массовое механизированное изготовление индустриальных-
прутковых прогонов пролетами 6 и 9 ж освоено на Харьковском
заводе металлических конструкций, где изготовляется в смену до
45—50 прогонов. Отсутствие повреждений при перевозке первой-
партии индустриальных прутковых прогонов (свыше 4 500 шт.)
в железнодорожных вагонах -и частично автотранспортом с за-
вода-изготовителя »на строительную площадку показало, что эти
конструкции являются вполне транспортабельными. Монтаж
индустриальных прутковых прогонов пролетом 6 м не требует
дополнительной затраты труда по сравнению с монтажем
сплошностенчатых прогонов. Таким образом, в настоящее время
имеются необходимые предпосылки для самого широкого внедре-
ния прутковых прогонов в промышленное строительство.
Монтаж прутковых ферм пролетами 12—30 м проще монтажа
обычных стропильных ферм тех же пролетов, так мак вес прутко-
вых ферм на 25—35% меньше и они более устойчивы вследствие
того, что их центр тяжести расположен ниже точек опоры.
Устройство связей покрытия из прутковых ферм (благодаря их
устойчивости несколько проще, чем связей покрытия из обычных
стропильных ферм. Прутковые фермы не имеют опорных стоек,
поэтому отпадает необходимость в устройстве вертикальных свя-
зей, проходящих через опорные узлы ферм.
Монтаж прутковых трехшарнирных арок с затяжками проле-
тами 18—35 м, имеющих сравнительно ограниченную область при-
менения, несколько сложнее, должен производиться по специаль-
ному проекту организации работ и требует хорошего техниче-
ского надзора. Однако опыт монтажа прутковых трехшарнирных
арок с затяжками пролетом 21,4 м на одном из объектов
(г. Москва) показал, что значительных трудностей при этом ме
встречается.
Значительная экономия металла и денежных средств, достигае-
мая при замене обычных стропильных ферм прутковыми, ia также
при замене сплошностенчатых прогонов индустриальными прутко-
выми прогонами, определяет народнохозяйственное значение ши-
рокого внедрения прутковых 'конструкций в строительство.
&

Таблица 1
Тип
Схема
>s
я
рац
one
о
во
оличест
«
>£
але
дет
о
ш
оличест
и
X
сварны
м
О ъ
СО О
оличест
BOB В П
*У
о« X.
^ л 2
§52
? 5 «
О 3* г;
£ 5 ^
о н со 2
ч «, * ч
^ во н то
нЗ^£
<JSo,£
3
фер
бщий в
кг
О м
Д
ва
3
ее ферк
я
Нагрузка на фермы 1 200 кг\пог. м
Двускатная
решетчатая
ферма
Односкат-
ная решет-
чатая_ферма
Ферма с па-
раллельны-
ми поясами
?
^
дзускат юя I
i
i
Прутковая
односкатная
п
Прутковая
ферма
Стропиль-
ная ферма
<Г;
Y^^t^ntt-^^
г* 3x^J2fi—J
Й\17Гчт^Ы.
6x2=12,0 -| ^
[4L/4/4M
Н 6x2= 12Р -I
п—r^F^TvT^T^-.
Г1^^^!/^!^ <J2^01
—\ —л * i
h 6x2=!2fl—Ч
} Г^^^^
Li 6x2=120 4
J-
CSy—.
У
8x2=16,0 А
^N747474
6x3=18,0 *
|
13
11
36
20
1
1 18
135
110
34
39
770
815
706
479
455
756
1255
10,8
11,3
98
(1000Д)
67
(6Ы/о)
6,3
(64%)
79
/,17
11,6
6

Тип
Схема
Нагрузка на фермы 1 800 кг/пог. м
Обычная
трапецо-
идальная
Обычная
треугольная
Ферма с пе-
рекрестны-
ми прутко-
выми рас-
косами
Стропиль-
ная.ферма
Полонсо
Прутковая
.арка с за-
тяжкой
Нагрузка на фермы 1 200 кг/пог. м
7

8

Учитывая это, «Технические правила по экономному расходо-
ванию металла, цемента и леса .в строительстве», утвержденные
30/Х—1951 г. Государственным комитетом Совета Министров
Союз1а ССР по делам строительства, рекомендуют прутковые
конструкции к применению в строительстве.
Б. ПРИЧИНЫ, ЗАДЕРЖАВШИЕ ШИРОКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ
ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Выше указывалось, что прутковые конструкции применяются
в строительстве главным образом в виде прогонов, которые,
однако, из-за недостаточной технологичности конструкций до
последнего времени не могли конкурировать по трудоемкости
изготовления со сплошностенчатыми прогонами из прокат-
ных профилей. Другими серьезными недостатками прутковых
прогонов являются деформативность и малая боковая жест-
кость.
Эти причины в основном и задержали широкое распростране-
ние прутковых прогонов в нашем строительстве.
Устранение указанных недостатков потребовало как совер-
шенствования конструкций самих прутковых протонов, так и раз-
работки технологии заводского изготовления прутковых конструк-
ций, включая создание кондукторов для сборки прогонов, меха-
низацию всех операций по изготовлению элементов прутковых
конструкций и т. п.
Разрешение проблемы создания прутковых конструкций боль-
ших пролетов потребовало проведения анализа имеющегося мате-
риала в области прутковых конструкций, в том числе по прутко-
вым прогонам. Это оказалось тем более необходимым, что по-
пытки разработать конструктивные решения прутковых ферм 'И
трехшаршфных арок с затяжками (даже сравнительно неболь-
ших пролетов— 12—15 м) по типу прутковых прогонов не дали
удовлетаорительнъих результатов.
При одних решениях прутковые фермы имели решетку
из стержней диаметром 36—45 мм и высоту всего лишь Vis
пролета, при других — они оказались недостаточно жесткими
в вертикальной .плоскости, или, &роме того, были недоста-
точно устойчивы и требовали усиления сжатых прутковых рас-
косов.
Неудачные решения прутковых ферм могли лишь в известной
мере дискредитировать прутковые конструкции, о которых
у многих строителей 'Сложилось мнение как о недостаточно проч-
ных, жестких, устойчивых и транспортабельных конструкциях.
На все прутковые конструкции, в том. числе и на прутковые
фермы, необоснованно распространяли основной недостаток
обычных прутковых прогонов — большую трудоемкость их изго-
товления по сравнению со сплошностенчатыми стальными прого-
нами.
9

Надо отметить, что разработанные в 1951 г. индустриальные
прутковые прогоны в значительной мере свободны от этого недо-
статка.
Широкие круги проектировщиков и строителей еще недоста-
точно знакомы «с новыми решениями экономичных и (надежных
прутковых ферм, которые значительно легче обычных -решет-
чатых ферм, а по трудоемкости изготовления стоят в одном ряду
с ними.
В этом кроются причины, которые несколько задержали рас-
пространение прутковых конструкций в промышленном строи-
тельстве, но не смогли помешать постепенному, все возрастаю-
щему из года в год объему внедрения этих весьма экономичных
стальных конструкций.

II. СИСТЕМЫ СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Прутковые конструкции, применяемые преимущественно в по-
крытиях, можно подразделить в зависимости от пролетов, назна-
чения и схем на следующие группы.
A. Прутковые прогоны пролетом 6—9 м.
Б. Прутковые прогоны пролетом 12 м.
B. Прутковые фермы.
Г. Прутковые арки.
Д. Прутковые своды.
А. ПРУТКОВЫЕ ПРОГОНЫ ПРОЛЕТОМ 6—9 м
До Великой Отечественной войны стальные прутковые кон-
струкции применялись в строительстве, преимущественно как вто-
ростепенные несущие конструкции в виде прогонов, пролетом 6 му
решетка и нижние пояса которых выполняются из круглой стали,
а верхние пояса — из фасонных прокатных или штампованных
профилей.
В послевоенный период в СССР появились индустриальные
прутковые прогоны пролетом 6 и 9 м, © значительной мере удовле-
творяющие требованиям заводского' изготовления.
Прутковые прогоны пролетом 6 м обычно устанавливаются
наклонно по верхним поясам стропильных ферм, имеющим
уклон Ую-
1. Индустриальные прутковые прогоны
Индустриальный прутковый прогон (ИПП1-6)* представляет
собой сквозную стальную конструкцию с параллельными поясами
и решеткой из круглой стали (рис. 1).
Индустриальные прутковые прогоны целесообразно применять
при пролетах от 6 до 9 ж. Наиболее часто встречающийоя пролет
* Предложен автором и Т. А. Подлипской.
11

Рис. 1. Индустриальный прутковый прогон ИПП1-6
прогонов равен 6 м. Расстояние между прогонами может быть
принято 1,75; 2,00; 2,25; 2,50 или 3,00 м.
Панель верхнего пояса, как правило, принимается равной 1 м
и, таким образом, прогон пролетом 6 м имеет шесть, а пролетом
9 м — девять панелей. В некоторых случаях (в зданиях -с попереч-
ными фонарями) прогоны пролетом 7—9 м могут иметь восемь
или десять панелей.
'Верхний пояс прогона состоит из двух вплотную прилегаю-
щих друг к другу уголков, сваренных прерывистым швом, или,
что более целесообразно, одного тавра. При выполнении верхнего
пояса из уголков наиболее рациональным является их соединение
на электрозаклепках. Однако этот вид соединений пока* еще не
освоен на практике. Нижний пояс состоит из одного уголка, по-
ставленного обушком вверх и изогнутого в двух местах. Выпол-
нение нижнего пояса пруткового прогона из одного уголка обеспе-
чивает достаточную жесткость нижнею пояса из плоскости про-
гона. Кроме того, установка уголка обушком вверх создает благо-
приятные условия эксплуатации, исключая скопление пыли на
элементах нижнего пояса.
Решетка, изготовленная из одиночного круглого стального
стержня (в виде .отдельных V-образных элементов или непрерыв-
ной «змейки»), имеет в местах перегиба участки, достаточные по
длине для приварки решетки к поясам. Следует отметить, что
сварные соединения осуществляются «в лодочку», что обеспечи-
вает получение сварного шва высокого- качества и способствует
повышению .производительности труда сварщика. Такое решение
12

исключает характерную для прутковых прогонов трудоемкую
работу по заводке прутковой решетки между.элементами верхнего
гюяса и по неудобной приварке решетки к этим элементам.
В опорном узле уголок нижнего пояса приваривается обушком
к скошенным полкам двух уголков верхнего пояса. К полкам
уголков верхнего пояса и уголка нижнего пояса с торца привари-
ваются опорные уголки. Опорные уголки имеют по два отверстия
для крепления каждого конца прогона двумя болтами к верхним
поясам стропильных ферм.
На рис. 2 показаны узлы рядового индустриального прутко-
вого прогона пролетом 6 м (ИПП2-6), имеющего вместо опорного
уголоюа опорную фасонку для крепления на шпальных уголках
к фермам. Опорная фасонка имеет вырез угла, что позволяет не
заводить ее между уголками верхнего пояса, ia приваривать сна-
ружи к перьям и торцу уголков верхнего пояса. Благодаря нали-
чию дополнительного (технологического) отверстия в опорной
фасонке вырез угла осуществляется на гильотинных ножницах
достаточно просто.
Нижний пояс прогона типа ИПП2 имеет на концах паз, что
дает возможность осуществить в виде вилки сварное соединение
пояса с опорной фасонкой.
Решетка выполняется из V-образных элементов, изготовленных
из круглой стали. Для каждого прогона применяется только один
тип этих элементов; однако крайние V-образные элементы могут
Рис. 2. Узлы индустриального пруткового прогона ИПП2-6
13

быть приняты большего диаметра, что является целесообразным
для прогонов пролетом 9 м.
Для обеспечения устойчивости прогонов типа ИПП2 преду-
сматриваются поперечные связи в виде тяг из уголков или круг-
лых стержней; в крайних панелях (у -стен зданий и у фонарей)
тяги заменяются жесткими распорками. По периметру здания и
у температурных швов, а в ряде случаев и у фонарей, устанавли-
ваются диагональные связи с распорками или крестовые связи.
Обычно связи прогонов 1 = 6 м крепятся к верхнему поясу в сере-
дине пролета, связи прогонов 1 = 9 м — к верхнему поясу про-
гона в двух узлах (через 3 м).
Индустриальный прутковый прогон типа ИПП2 удобен для
массового заводского изготовления и представляет собой жесткую^
устойчивую и транспортабельную конструкцию. По индустриаль-
ным .прутковым протонам типа ИПП2-6 с опорными узлами, пока-
занными на рис. 2, могут укладываться плиты без ребер, напри-
мер, армопенобетонные.
В приложении даны рабочие чертежи индустриальных прутко-
вых поогонов ИПП2-6 и ИПП2-9, по которым может устраиваться
кровельное покрытие любого типа, пригодное для малых уклонов.
2. Решетчатые прогоны с соединениями на электрозаклепках
Решетчатый прогон, разработанный ГПИ Проектеталькон-
струкция *, представляет собой сквозную стальную конструкцию
с параллельными поясами, в которой решетка и нижний пояс вы-
полнены из одиночного стержня квадратного сечения, что позво-
ляет осуществлять на электроз'аклепках соединения в узл»ах
(рис. 3). Нижний пояс может быть выполнен также из полосовой
стали. Верхний пояс прогона состоит из двух уголков-, раздвину-
тых на расстояние, необходимое для заводки элементов решетки.
Для соединения элементов верхнего Яо'яса с решеткой и проклад-
ками в уголке верхнего пояса пробиваются отверстия диаметром
12—16 мм.
Решетка и прокладки привариваются к верхнему поясу элект-
розаклепками (под слоем флюса) с полной заваркой отверстий.
Решетка выполняется из отдельных V-образных элементов квад-
ратной стали. Соединение решетки с нижним поясом осуще-
ствляется при помощи наплавления с двух сторон точек диаметром
30 мм. Диалогичное решение принято и для соединения верхнего
пояса с опорными уголками.
Присоединение нижнего пояса к опорным узлам осуще-
ствляется при помощи электрозаклепок диаметром. 14—20 мм.
Опорные уголки имеют отверстия для крепления концов прогона
на болтах к верхним поясам ферм. Гибкость нижнего пояса из
1 Предложен лауреатом Сталинской премии инж. Б. Г. Ложкиным и
инж. Н. Д. Рейном.
14

Рис. 3. Решетчатый прогон Э-1 с соединениями на электрозаклепках
плоскости прогона примерно одинакова с гибкостью прутковых
прогонов с нижним поясом из круглой стали.
Конструкция1 связей может быть принята такой же, wo и про-
гонов ИПП2 пролетом 6 м.
3. Прутковые прогоны с параллельными поясами
Прутковый прогон, разработанный ЦНИПС, представляет
собой решетчатую конструкцию с параллельными поясами, имею-
щую пролет 6 м и -высоту около 0,5 м (рис. 4). Верхний пояс про-
гота состоит из двух уголков, нижний — из двух круглых сталь-
ных стержней, решетка — из V-образных одиночных стержней
круглой стали К Сечение нижнего пояса, работающего на растя-
жение, подбирается меньше сечения верхнего пояса.
Все соединения элементов прогона выполняются при помощи
сварки.
В целях придания прутковым прогонам большей боковой жест-
кости и устойчивости их верхние, а иногда и нижние пояса выпол-
няются из специальных прокатных или штампованных профилей.
Так, например, ЦНИПС разработан стальной прутковый про-
гон-балка с обоими поясами из специальных тавровых профилей
(низких тавров, рис. 5). Эти профили имеют неравную жест-
кость относительно главных осей инерции, что отвечает неравным
1 В некоторых случаях решетку прогона проектируют в виде непрерывной
♦змейки» из круглой стали.
15

Рис. 4. Прутковый прогон с параллельными поясами,
разработанный ЦНИПС
Рис. 5. Прутковый прогон с поясами из низких тавров

свободным длинам в плоскости и из плоскости прогона. Вертикаль-
ная стенюа имеет большую толщину, чем полки, и предназначена
для приварки решетки из прутков круглой стали. Разработанный
сортамент тавровых профилей предназначен для применения
в прогонах пролетом от 6 до 12 м.
4. Прутково-шпренгельные прогоны
ПруткО'ВО-шпренгельный прогон1 представляет собой сквоз-
ную прутковую шпренгельную балку пролетом 6 ж и высотой
0,5 м (рис. 6).
Верхний пояс прогона состоит из двух слегка расставленных
уголков. Затяжка прогона имеет параболическое очертание и со-
стоит из одного круглого стального' стержня. Решетка запроекти-
рована из стоек, состоящих из одиночных прутьев круглой стали.
В двух средних панелях прогона ставятся V-образные раскосы
из одного круглого стержня.
Концы затяжки, стоек и раскосов пропускаются между пар-
ными элементами верхнего пояса и приз!ариваются к ним. Одиноч-
ные круглые стержни стоек и раскосов опираются своими концами
на круглый стержень нижнего пояса и привариваются к нему.
При отсутствии круглой стали необходимого диаметра допу-
скается применение затяжки, состоящей из двух стержней мень-
шего диаметра. В этом случае стержни стоек и раскосов пропу-
скаются между парными элементами затяжки и привариваются
к ним.
Связи прогонов осуществляются из одиночных уголков или-
круглых стальных стержней, устанавливаемых в середине пролета:
верхних поясов прогонов.
Рис. 6. Прутково-шпренгельный прогон
1 Предложен канд. техн. наук Г. Г. Голенко.
17

5. Трехгранные прутковые прогоны
ПоН
По 2-2
1
Трехгранный прутковый прогон, разработанный ЦНИПС, пред-
ставляет -собой своеобразную пространственную систему
(рис. 7).
Верхний пояс трех-
гранного пруткового про-
гона состоит из двух круг-
лых стальных «стержней,
связанных друг с другом
поперечными стальными
планками. Нижний пояс
выполнен из полосовой
стали.
3 мееобр аз на я р ешет-
ка состоит из парных
стальных круглых стерж-
ней; стержни решетки
приварены к нижнему
поясу и к стержням верх-
него1 пояса.
Рис. 7. Трехгранный прутковый
прогон
Б. ПРУТКОВЫЕ ПРОГОНЫ ПРОЛЕТОМ 12 м
В строительстве до последних лет не применялись прутковые
прогоны пролетом 12 м. Это объясняется главным образом тем,
что еще не найдено достаточно удовлетворительного решения
конструкции такого пруткового прогона.
Представляет интерес решение конструкции прутковых прого-
нов пролетом. 12 м, устанавливаемых в покрытии вертикально
(рис. 8). ^
Стальной прутковый прогон пролетом 12 м, разработанный
ГПИ Проектстальконструкция, представляет собой решетчатую
конструкцию с параллельными поясами.
Верхний пояс прогона имеет 14 .панелей и состоит из одною
швеллера Полки швеллера обращены перьями вниз, а стенка
швеллера расположена с уклоном 1/ю- Нижний пояс состоит из
двух уголков, решетка — из V-образных элементов круглой стали.
К двум первым восходящим раскосам приварены по всей длине
уголки что придает необходимую жесткость этим раскосам,
испытывающим наибольшие сжимающие усилия. В стенке швел-
лера верхнего пояса в местах примыкания решетки пробиты
овальные отверстия, что делает возможной приварку прутковой
решетки.
Внизу прутья решетки заводятся между уголками нижнего
пояса и привариваются к ним.
Опорный узел состоит из вертикальной фасонки, приваренной
к внутренней стороне стенки швеллеоа. К этой фасонке, а также
18

Рис. 8. Прутковый прогон пролетом 12 м, предназначенный
для установки в вертикальной плоскости
к верхнему поясу с торца прогона приварен фасонный лист с че-
тырьмя отверстиями для соединения с двумя смежными прого-
нами на болтах через специальную планку.
Опорный л-ист, так же как и стенка швеллера верхнего пояса,
расположен -в конструкции с уклоном 7ю и имеет два отверстия
для крепления прогона к верхнему поясу фермы. К вертикальной
фаеонке опорного узла привариваются уголки нижнего' пояса.
В местах перегиба нижнего пояса вертикально расположенные
полки уголков имеют треугольный вырез.
В рядовых прогонах имеется центральная стойка из швеллера,
необходимая для устройства связей (распорок) при помощи при-
варенного к стойке уголка.
По периметру здания и через 48 м по длине его устанавли-
ваются крестовые связи по верхним поясам прогонов; в остальных
местах связи состоят только из распорок.
В местах примыкания крестовых связей два центральных прут-
ковых раскоса заменяются раскосами из швеллеров. К этим раско-
сам приваривается уголок для крепления связей.
Прогоны, расположенные вдоль стен здания, .имеют подкосы,
прикрепляемые одним концом ко второму узлу нижнего) пояса
каждого прогона, а другим — к нижнему поясу фермы.
Прогоны развязаны по нижним поясам проволокой диамет-
ром 2 мм, причем.между крайними прогонами предусматриваются
вертикальные жесткие крестовые связи.
-" 19

В. ПРУТКОВЫЕ ФЕРМЫ
1. Прутковые фермы с перекрестными прутковыми раскосами
и прутковым нижним поясом
Стальная ферма с перекрестными прутковыми раскооам,и и
прутковым нижним поясом параболического очертания предло-
жена автором в качестве основного типа прутковых ферм покры-
тий промышленных зданий.
На рис. 9 показана конструкция подобной двускатной фермы,
запроектированной для наиболее часто встречающегося пролета
18 м и шала 6 м.
Фермы могут применяться как в однопролетных, так и много-
пролетных промышленных зданиях с железобетонными колон-
нами, кирпичными столбами и стенами. В крайних пролетах
многопролетных зданий и в однопролетных зданиях ферм.ы обычно
проектируются без фонарей, в средних пролетах многопролетных
зданий — с фонарями. Конструкция фонарей, устанавливаемых по
прутковым фермам, ничем не отличается от обычной; фонари
устанавливаются и крепятся к верхним поясам прутковых ферм
по типовым решениям в коньковом узле при помощи столика,
в остальных узлах — при помощи планок.
Верхний пояс фермы, состоящий из двух неравнобоких угол-
ков, не отличается от верхнего пояса обычной стропильной фермы,
за исключением узловых соединений, о которых будет сказано
ниже. Нижний пояс состоит из двух круглых стальных стержней,
связанных планками, и очерчен по параболической кривой. Между
узлами нижний пояс прямолинеен.
Стойки запроектированы из двух уголков, поставленных
крестообразно. Центральная стойка не отличается от централь-
ной стойки обычной стропильной фермы, уголки которой соеди-
нены обычными прокладками. Остальные стойки прокладок не
имеют и уголки их привариваются друг к другу шпоночным, швом.
Отличительной особенностью стоек является отсутствие прокла-
док и расположение уголков, при котором две противоположные
их полки находятся в одной плоскости. Это позволяет, вырезав
на верхнем конце стойки две полки уголков, перпендикулярные
плоскости фермы, завести полки уголков стойки, расположенные
в одной плоскости, между уголками верхнего пояса и к ним при-
варить. Другим концом стойка при помощи планок приваривается
к нижнему поясу. Крайние короткие стойки могут быть выполнены
из одного уголка, полка которого на необходимой длине выре-
зается для соединения стойки с верхним поясом..
Раскосы состоят из одинарных круглых стальных прутьев,
обычно небольшого диаметра (12—16 мм) я В местах пересечения
раскосы привариваются друг к другу при помощи коротыша. При-
варка позволяет уменьшить свободную расчетную длину раскосов
в два раза.
20

5

Опорный узел фермы состоит из двух фасонных листов, к ко-
торым с боков -приварены ребра жесткости, а снизу — опорный
лист, имеющий отверстия для анкерных болтов. Фасонные листы
и ребра жесткости (в верхней части) привариваются к полкам
уголков верхнего пояса фермы; с внутренней стороны фасонные
листы соединены планкой. Коньковый узел запроектирован- по-
добно принятому для обычных стропильных ферм. Следовательно,
фасонки имеются только- в опорных и коньковом узлах фермы.
Если к этому добавить, что только одна центральная стойка имеет
прокладки, а раскосы состоят из одинарных прутковых стержней,
то становится очевидной простота конструкции прутковой фермы.
Параболическое очертание нижнего пояса фермы обеспечивает
возникновение весьма незначительных усилий в решетке; пере-
крестные раскосы придают жесткость конструкции и позволяют
рассчитывать наиболее длинные элементы решетки только на рас-
тягивающие усилия. Все это способствует- значительному сниже-
нию веса прутковой фермы по сравнению с обычной стропильной
фермой. Экономия металла достигается также в результате исклю-
чения в большинстве узлов фермы фасонок, ia в раскосах и в боль-
шинстве стоек — прокладок. Вертикальные связи по опорным
узлам отсутствуют, 'а по верхним поясам устанавливаются обыч-
ные горизонтальные связи.
Установлено, что прутковые фермы с перекрестными прутко-
выми раскосами и прутковым параболическим нижним поясом
легче обычных стропильных ферм примерно на 25—35%. Допол-
нительная экономия металла достигается за счет исключения
вертикальных связей по опорным узлам. Наличие незначитель-
ных усилий в решетке позволяет осуществить узловые соединения
поясов фермы — как со стойками, так и с перекрестными прутко-
выми раскосами при помощи контактной сварки.
Возможность применения передовых методов электросварки
(точечной и стыковой), изготовление ферм в кондукторах, вырезка
полок уголков на концах стоек путем высечки и т. д. позволяют
рассматривать описанный тип прутковой фермы как конструкцию,
приспособленную к заводским методам изготовления. Расположе-
лие центра тяжести прутковой фермы ниже точек опор обеспечи-
вает необходимую устойчивость ферм при монтаже.
Плиты кровли рекомендуется укладывать по индустриальным
прутковым прогонам, устанавливаемым в узлах верхних поясов
прутковых ферм.
2. Фермы с перекрестными прутковыми раскосами
и уголковым нижним поясом
Ферма с перекрестными прутковыми раскосами (предложен-
ная автором) представляет собой двускатную сварную решетча-
тую конструкцию с нижним поясом из уголков, имеющим парабо-
лическое очертание (рис. 10);
22

s
a

Нижний пояс фермы состоит из двух уголков, связанных про-
кладками. Элементы нижнего пояса между узлами прямолинейны.
Гнутье элементов нижнего пояса производится на кулачковом
прессе или на специальном приспособлении.
Принятое сечение нижнего пояса из уголков позволяет полу-
чить однотипное простое решение большинства узлов верхнего
и нижнего поясов. Опорный и центральный узлы нижнего пояса
запроектированы в соответствии с типовыми решениями этих
узлов, применяющимися в обычных стропильных фермах.
В остальном конструкция данной фермы не отличается от кон-
струкции описанной выше фермы.
Фермы с перекрестными прутковыми раскосами и нижним
поясом параболического очертания (из уголков) могут быть изго-
товлены только на заводе металлических конструкций, так как
требуется механизированная заготовки элементов, а большинство
соединений может осуществляться контактной сваркой.
3. Прутковые раскосные фермы с дополнительным
средним поясом-тягой
Прутковые раскосные фермы с дополнительным средним
поясом.-тягой, предложенные автором, могут иметь пролет 12—
21 м (рис. 11). Обычное расстояние между фермами — 6 м.
Прутковые конструкции этого типа представляют собой свар-
ные двускатные стропильные фермы с параболическими нижними
поясами и дополнительными средними поясами-тягами, которыми
развязываются стойки в плоскости ферм.. Верхний пояс, нижний
пояс л стойки прутковой раскосной фермы приняты из парных
профилей (стержней), расположенных на определенном расстоя-
нии друг от друга, что позволяет обеспечить устойчивость отдель-
ных элементов, а также конструкции в целом.
Верхний пояс прутковой раскосной фермы, состоящий из двух
швеллеров, имеет излом в коньковом узле.
Перекрестные раскосы состоят из одинарных круглых прутьев,
сваренных со средним поясом-тягой в местах пересечения. Концы
раскосов приварены к планкам в узлах верхнего и нижнего поя-
сов фермы. Средний пояс-тяга представляет собой круглый прут,
приваренный к стойке при помощи уголков. Концы стержня сред-
него пояса приварены к планкам-, которые в свою очередь прива-
рены между раскосами в местах их пересечения.
Остальные узлы фермы однотипны: стержни раскосов и стоек,
а также планки, связывающие стержни стоек, приварены к план-
кам, которые в свою очередь приварены к элементам верхнего и
нижнего поясов фермы.
Связи прутковых раскосных ферм при кровле из деревоплиты
состоят из одинарных круглых стержней (тяг), крепящихся на
гайках, В центральном узле нижнего пояса приварены боковые
фасонки с отверстиями для крепления связей нижних поясов ферм,
24

У торцов зданий, -связи крепятся непоередетвейно к деревоплите.
Аналогично прутковой раскосной двускатной ферме .может
быть запроектирована прутковая раскосная односкатная ферма.
Прутковые фер!мы подобного типа наиболее рационально при-
менять при несгораемой кровле (например, при кровле из лотко-
образных асбеетоцементных плит или из асбеетоцементных плит
ЦНИПС). В этом случае в качестве прогонов по прутковым фер-
мам, можно применять обычные прокатные швеллеры или, что
значительно экономичнее, индустриальные прутковые прогоны.
При наличии прогонов предусматриваются обычные вертикальные
связи по середине пролета ферм и горизонтальные связи по верх-
ним поясам ферм.
4. Прутковые фермы с прутковыми верхними поясами
Сварная прутковая ферма с прутковым верхним поясом, пред-
ложенная автором., имеет пролет 12—18 м при расстоянии между
фермами 6 м (рис. 12).
Схема рассматриваемой фермы не отличается от схемы фер-
мы, описанной выше.
Верхний пояс этой прутковой фермы состоит из четырех круг-
лых стальных стержней, отстоящих друг от друга на некотором
расстоянии и связанных между собой стальными планками. Конь-
ковый узел образован двумя -боковыми фасонками, приваренными
к прутьям верхнего пояса фермы. Между фасонками приварена
планка, к которой примыкают стержни стойки, приваренные к
Рис. 12. Прутковая ферма с прутковым верхним поясом
26

боковым фасонкам изнутри. Сверху к фасонным листам прива-
рены две поперечные планки, имеющие отверстия для крепления
деревянных подкладок — опор под брус деревоплиты.
В остальном конструкция элементов и узловых соединений
фермы соответствует конструкции описанной выше прутковой рас-
косной фермы.
5. Прутковые фермы с дополнительной решеткой
из треугольных шпренгелей
Прутковая ферма с дополнительной решеткой из треугольных
шпренгелей, предложенная автором., запроектирована подо кровлю
из деревоплиты при пролете 12 ж и расстоянии между фермами
6 м (рис. 13). Максимально возможный пролет этой фер-
мы— 18 м.
Прутковая ферма с дополнительной решеткой из треугольных
шпренгелей представляет собой сварную решетчатую односкатную
конструкцию, верхний пояс которой состоит из профильной стали,
а нижний пояс и решетка — из круглой стали.
Верхний пояс фермы запроектирован из двух неравнобоких
уголков, между которыми предусмотрены прокладки. Нижний
лояс и раскосы фермы состоят из двух круглых стальных стерж-
ней. Между парными элементами раскосов в промежутках между
узлами поставлены прокладки из круглой стали.
Раскосы привариваются непосредственно к элементам верх-
него и нижнего поясов (к полкам уголков верхнего пояса и
к прутьям нижнего пояса); в узлах нижнего пояса между парными
стержням,и раскосов имеются прокладки из круглой стали.
Треугольные шпренгели состоят из одинарных круглых прутьев
и приварены двумя своими вершинами между парными элемен-
тами раскосов, а третьей—к элементам верхнего пояса фермы.
Для удобства производства работ треугольные шпренгели р.аз-
резаны на дв1а элемента: прямолинейный и V-образный.
6. Прутковые фермы с параллельными поясами и решеткой
из отдельных прутковых элементов
Прутковые фермы с параллельными поясами и решеткой, со-
стоящей из отдельных прутковых элементов, разработаны в
ИНИПС 1 (И имеют пролет 9—15 м.
На рис. 14 приведены схемы и конструкция, а в таблице 3 —
нагрузки, сечения элементов и веса этих прутковых ферм.
Высота ферм принята равной Vis пролета. Выбранная не-
большая высота ферм лимитирована гибкостью элементов
решетки.
^Была модернизирована конструкция Прутковой фермы, предложенной
27

а

Рис. 14. Прутковая ферма с параллельными поясами и решеткой
из отдельных прутковых элементов
Верхний пояс фермы состоит из двух уголков, расположенных
ка расстоянии, необходимом для закладки круглых одиночных
стержней решетки. Решетка фермы состоит из отдельных элемен-
тов: раскосов и стоек, одинаковых ж> всему пролету.
По данным ЦНИПС эти прутковые фермы дают экономию
металла до 45% по сравнению с прокатными балками и их стои-
мость не превышает стоимости прокатных балок.
Эти фермы рекомендуются ЦНИПС для применения в покры-
тиях промышленных зданий, складских помещений и других бес-
чердачных зданий при частом расположении ферм, допускающем
непосредственную укладку несущих элементов кровли на верх-
ние пояса ферм.
Фермы могут изготовляться на заводе в виде двух половин и
имеют монтажный сварной
стык в середине пролета.
В ЦНИПС разработаны так-
же прутковые фермы тех же
геометрических схем, отличаю-
щиеся главным образом кон-
струкцией поясов (рис. 15).
Верхние пояса этих ферм имеют
коробчатое сечение, образован-
ное из двух уголков. Нижний
пояс состоит из одинарного
стержня полосовой стали. Пре- 1Г _ „ ^
лугшугпмг тятсжР таяпиянт (hen- Рис 15' Детали прутковой фермы
дусмотрен также вариант фер (вариант фермы, изображенной
МЫ С НИЖНИМ. ПОЯСОМ, СОСТОЯ- на рНС, 14)
29

Наименование столбцов: I — для равномерно распределенной нагрузки q.
И—для равномерно распределенной нагрузки q
и сосредоточенного груза Р = 1 т, приложенного в любом узле.
В качестве рациональной конструкции ЦНИПС, кроме того,
рекомендует прутковую ферму, представленную на рис. 16.
Рис. 16. Прутковая решетчатая ферма пролетом 12 м
30
щим из двух круглых стальных стержней, расположенных на
близком расстоянии друг от друга.
^
ю
ч
9,0
12,0
15,0
5?
Ю
8,8
^
«
*
Q
0,59; 1,09
11,8 0,791,465
14,8 0,991,84
1 ш e s 1 Сечение верхнего
15 2* J пояса ' '
Г«2§
«§5&з'
450
700
1000
1300
450
700
1000
1300
450
700
1000
1300
I
50X6
60X6
75x6
75X8
65X6
80X6
75X8
90x8
80X6 ,
90X8
У0Х8
90X10
и
60X6
65X6
75X8
90X8
75X6
75X8
120x80x8
lзox^ox8
75X8
90ХЮ
130X90X8
150X100x10
Нижний
пояс
d в мм
I
20
22
27
32
24
27
32
36
28
32
36
40
и
21
26
30
36
25
30
36
40
29
33
39
45
Т.а блица 3
Решетка
d в мм
1
1 1"
20
22
27
32
24
27
32
36
28
32
36
40
21
26
30
36
25
30
36
40
29
33
39
45
| Вес
£ фермы
я * 1 в кг
1§ \~\
ёь 1 ■ I "
75Х 6
75Х 6
75* 6
75Х 8
75Х 6
75Х 8
75Х 8
75Х 8
90Х 8
90х 8
90Х 8
90ХЮ
I581 166
190 235
2*2, 335
358! 444
2881 323
3.01 444
475 620
589, 726
467. 535
561
752
745
879
90311 307
1

к

Г. ПРУТКОВЫЕ АРКИ
i. Сборные прутковые трехшарнирные арки с затяжкой,
состоящие из двух односкатных прутковых раскосных ферм
(полуарок) с дополнительным средним поясом-тягой
Сборная прутковая трехшарнирная арка с затяжкой (рис. 17),
предложенная автором, запроектирована и применена впервые
для .покрытия объекта строительства Академии архитектуры
СССР в Москве. Пролет арки равен 21,4 ж при расстоянии между
арками 4,225 ж. Подобного типа сборные прутковые трехшарнир-
ные арки с затяжкой могут быть запроектированы для пролетов
до 35 м при расстоянии между арками 6 м.
Прутковая трехшарнирная арка с затяжкой состоит из двух
прутковых раскосных ферм (полуарок) с нижним поясом парабо-
лического очертания и дополнительным средним поясом-тягой.
Отличие прутковых ферм, примененных в качестве полуарок
в прутковой трехшарнирной арке, от описанных выше заклю-
чается в том, что они являются односкатными. Кроме того, в
односкатной прутковой раскосной ферме упрощена конструкция
узловых соединений верхнего пояса и опорного' узла, а швеллеры
верхнего пояса повернуты своими полками друг к другу.
Соединение полуарок в коньковом узле осуществлено на бол-
тах. Стержни затяжки пропущены через отверстия опорных узлов
ъ имеют на своих концах нарезку для постановки гаек и контр-
гаек.
Кровля была запроектирована в двух вариантах: со стальным
штампованным настилом (в на-
стоящее время запрещен) и с
несущими волнистыми асбесто-
цементными плитами (рис. 18).
В обоих случаях в качестве
утеплителя была, принята тор-
фоплита как наиболее легкий
теплоизоляционный материал,
а в качестве защитного покры-
тия — предусмотрена укладка
волнистых аобеетоцементных
листов по выравнивающему!
слою.
Следует отметить, что боль-
шой уклон кровли (22°—24° <и
1500 более), который можно создать
в трехшарнирных арках с за-
тяжкой, позволяет применять
в качестве защитного покрытия
волнистые асбестоцементные
плиты.
1500
*500-
Рис. 18. Кровля, применяемая
в покрытиях с пругковыми арками
а—волнистая асбофанера; б—выравниваю-
ший слой; в—торфоплиты ito слою битума;
г—торфяная мелочь на битуме
32

Прогоны; из швеллеров укладывались в узлах верхних поясов
трехшарнирных арок.
2. Сборные прутковые трехшарнирные арки с затяжкой,
состоящие из двух односкатных прутковых ферм (полуарок)
с дополнительной решеткой из треугольных шпренгелей
Сборная прутковая трехшарнирная арка с затяжкой, состоя-
щая из двух -прутковых ферм (полуарок) с дополнительной ре-
шеткой.из треугольных шпренгелей (рис. 19), была -запроектиро-
зана в .качестве второго варианта конструкции прутковых трех-
ларнирных арок с затяжкой для покрытия объекта .строительства
Академии архитектуры СССР.
Для того чтобы сохранить прежнюю конструкцию прогонов,
связей и кровли, оказалось необходимым поставить конструк-
тивно центральные стойки в прутковых фермах (полуарках). При
проектировании прутковой трехшарнирной арки этого типа в каче-
стве самостоятельной конструкции целесообразно дать полуар-
кам о'братную решетку по схеме прутковой фермы, изображенной
на рис. 13.
Различие конструкций этих прутковых ферм состоит в том*
что круглые стержни парных элементов нижнего пояса и раскосов
прутковых ферм арки отстоят друг от друга на значительно боль-
шем расстоянии, чем у прутковой фермы, показанной на рис. 13.
Кроме того, парные элементы полуарок соединены друг с другом
лла-нками; в ранее же запроектированной прутковой ферме круг-
лые стержни приваривались друг к другу непосредственно. Верх-
ний пояс фермы в отличие от полуарок состоит из близко распо-
ложенных друг к другу двух уголков с прокладками, а не из двух
расставленных швеллеров, связанных планками.
Конструкция болтовых соединений в коньковых узлах, а также
конструкция опорных узлов у обоих типов прутковых трехшарнир-
ных арок с затяжками приняты примерно одинаковыми.
3. Сборные прутковые трехшарнирные арки с затяжкой,
состоящие из двух прутковых прогонов (полуарок)
Сборная прутковая трехшарнирная арка этого типа (рис. 20)
имеет пролет 12 м и состоит из двух прутковых прогонов с парал-
лельными поясами1. Верхний сжатый пояс прогонов (полуарок)
запроектирован из двух уголков 60 X 60 X 6, нижний растянутый
пояс — из" круглой стали диаметром 18 мм. Затяжка трехшарнир-
ной арки принята также из круглой стали диаметром 24 мм. За-
тяжка представляет собой сборную конструкцию со специальными
соединительными шарнирными устройствами, валиками и соеди-
1 Предложена инженерами Смаргонским, "Килимником, Герарди и Его-
ровым.
3-481
33

Оч

Рис. 20. Сборная прутковая трехшарнирная арка с затяжкой,
состоящая из двух прутковых прогонов
р.ительными муфтами. Также сложно запроектирована и конструк-
ция подвесок.
Змееобразная решетка прогонов (тюлуарок) состоит из круг-
лых стержней, причем- с целью придания необходимой жесткости
к сжатым стержням приварены уголки,-
4. Сборные двухшарнирные арки с затяжкой, состоящие
из однотипных сегментов
Прутковая арочная конструкция из однотипных сегментов1
представляет собой стальную прутковую решетчатую арку с за-
тяжкой, состоящую из отдельных однотипных сегментов- (рис. 21).
' Каждый сегмент ар'ки имеет сжатые верхний и нижний пояса,
состоящие из парных уголков, к которым приварена прутковая
стальная решетка типа «змейкл» из одинарных стержней. В ме-
стах осуществляемого на болтах соединения сегментов друг с дру-
гом припарены уголки.
Прутковая арочная конструкция из однотипных сегментов про-
летом 12 м была осуществлена трестом Стальконструкция с кров-
лей из легких щитов с воздушными прослойками. Расход металла
на эту конструкцию составил 9,9 кг на 1 м2 перекрытого поме-
щения.
1 Предложена инж. П. Н. Ершовым.
з* 35

Рис. 21. Сборная двухшарнирная арка с затяжкой, состоящая
из трех однотипных прутковых сегментов
Рис. 22. Кружально-сетчатое покрытие из прутковых
фермочек

5. Кружально-сетчатое покрытие из прутковых фермочек
Кружалшо-сетчатое покрытие из прутковых фермочек (про-
гонов) 1 представляет собой пространственную прутковую кон-
струкцию.
На рис. 22 приведена таблица некоторых типов прутковых
фермочек и деталей свода, а также конструктивные решения юру-
жально-сетчатого покрытия.
1 Предложено инж. М. Г. Клебанским.

III. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И МОНТАЖ
СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
А. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТАЛЬНЫХ
ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1. Сравнение различных типов прутковых прогонов
До последнего времени предлагались в основном два типа
прутковых прогоню©:
а) -прутковый прогон с параллельными поясами и решеткой
в виде непрерывной «змейки» или отдельных элементов (ом.
рис. 4);
■б) прутково-шпренгельный прогон с параболическим нижним
поясом (см. рис. 6).
Эти типы прогонов обладают существенными недостатками.
Решетку из круглой стали приходится заводить между ветвями
'верхнего пояса, после чего требуется проводить трудоемкую и
неудобную работу по приварке решетки электродуговой сваркой
сначала к одной, а затем к другой ветви «верхнего пояса. Приварка
решетки к двум круглым стержням нижнею пояса прогона пер-
вого типа или тем более одному стержню лрутково-шпренгельного
протона требует высокой квалификации электросварщика и мо-
жет привести в противном случае к снижению качества сварных
швов.
Следует признать неконструктивным решение прутково-1шпрен-
гельного прогона, предусматривающее присоединение впритык
стоек из одного круглого стержня к одинарному круглому стер-
жню нижнего пояса, а в центральном узле — еще с дополнитель-
ной приваркой раскосов.
При таком решении в местах соединения «стоек с нижним поя-
сом и центральной стойки с раскосом, сварные швы имеют недо-
статочную длину.
Следует добавить, что црутково-шпренгелшый протон обла-
дает значительной гибкостью из плоскости конструкции. Боковая
гибкость нижнего пояса составляет примерно X = 1 100. Хотя
боковая гибкость растянутых элементов не нормирована, тем не
менее столь большое ее значение весьма показательно и свиде-
тельствует о недостаточной боковой жесткости прутковых прого-
нов.. В этом отношении прутковый прогон первого типа имеет луч-
шие характеристики вследствие наличия двух стержней в нижнем
38

поясе. В то же время переход на два стержня нижнего пояса вле-
чет за собой необходимость значительного уменьшения диаметра
стержней, при котором нижние пояса прогонов оказываются
сильно подверженными повреждениям при транспортировке и
монтаже.
Таким образом, оба типа прутковых прогона из-за недостатков
конструкции являются неудобными для выполнения электродуго-
вой сварки и нетранспортабельными.
В отношении прутково-шпренгельного прогона следует допол-
нительно указать на сложность его геометрической схемы в отли-
чие от решетчатых конструкций небольших лролетов (6—9 ж),
к которым относятся прутковые прогоны.
Действительно, .параболическое очертание нижнего пояса,
существенно^ сказывающееся на уменьшении усилий в решетке
при больших пролетах сквозных конструкций, практически не
имеет никакого влияния на уменьшение сечений элементов решет-
ки прутковых прогонов. Однако параболический «нижний пояс при-
водит к значительному увеличению как числа типов элементов
решетки, так и количества гибов нижнего пояса прутково-шпрен-
гельного прогона.
Отсутствие расколов, за исключением центральных, делает
гфутково-шпренгельный прогон трижды статически неопредели-
мой системой.
Приведенные соображения убедительно говорят о том, что от
этих типов прутковых прогонов следует отказаться.
Рассмотрим другие типы прутковых прогонов пролетом 6 м:
трехгранный прутковый лрогон (рис. 7); решетчатый прогон
с соединениями на электрозаклепках, предложенный ГПИ Проект-
стальконструкция (рис. 3); индустриальные прутковые прогоны
ИПП1-6 (рис. 1) и ИПП2-6 (рис. 2).
Трехгранный .прутковый прогон не получил широкого распро-
странения, так как не имеет никаких преимуществ по сравнению
с существующими прутковыми прогонами, за исключением не-
сколько большей боковой жесткости. Применение круглых сталь-
пых стержней в верхнем поясе и парной решетке, а также отно-
сительно большая трудоемкость и неприспособленность к завод-
скому изготовлению, заставляют отказаться от этого типа про-
гона.
Прутковый прогон с соединениями на электрозаклепюах сле-
дует рассматривать как опытную конструкцию. Новая технология
изготовления с применением соединений на электрозаклепках и
с предварительньш образованием отверстий в полках уголков
верхних поясов, а также соединений нижнего пояса с решеткой
й опорных уголков с верхними поясами при помощи наплавлен-
ных с двух сторон точек диаметром 30 мм должна пройти экс-
периментальную проверку. Основным недостатком этого прогона
является его недостаточная боковая жесткость в результате зна-
39

чительной гибкости нижнего пояса, выполняемого из квадратной
стали.
Наиболее простой конструкцией пруткового прогона следует
признать индустриальный прутковый прогон ИПП-2-6 (рис. 2).
Все сварные соединения индустриального пруткового прогона осу-
ществляются снаружи, имеют самые удобные для выполнения
сварные соединения «в лодочку», не требуют высокой квалифика-
ции электросварщиков и обеспечивают получение всех швов хо-
рошего качества при достаточной их длине.
Решетку индустриального пруткового прогона целесообразно
принимать в виде отдельных V-образных элементов.
Нижние пояса этих прогонов выполняются из одиночного
уголка, поставленного обушком вверх. Ставить уголок нижнего
пояса обушком, вниз нецелесообразно с точки зрения как изготов-
ления, так и эксплуатации сооружения. Боковая гибкость нижнего
пояса этих прогонов составляет Х= 355, т. е. примерно в три раза
меньше боковой гибкости нижних поясов прутково-шпренгельных
прогонов.
Для верхних поясов прогонов целесообразно принимать тав-
ровые профили, сортамент которых подлежит разработке. При из-
готовлении верхнего пояса из двух уголков следует применять
электрозаклепки после их освоения.
Геометрическая схема индустриального' пруткового прогона
является оптимальной с точки зрения наивыгоднейшей работы
прутковой конструкции небольшого пролета в целом, отдельных
ее элементов и узловых соединений. В частности, наличие значи-
тельно меньших по абсолютной величине растягивающих усилий
в элементах решетки (по сравнению с сжимающими усилиями)
создает необходимые предпосылки надежности сварных соедине-
ний V-образных элементов решетки с поясами.
По расходу стали индустриальный прутковый прогон я решет-
чатый прогон (с соединениями на электрозаклепках) легче прут-
ково-шпренгельного прогона на 8% и пруткового прогона с па-
раллельными поясами и решеткой «змейкой» на 10%. Индустри-
альные прутковые прогоны легче обычных прокатных прогонов на
36—45%.
Таким образом, индустриальный прутковый прогон можно
считать наименее трудоемкой и наиболее экономичной конструк-
цией из всех известных автору типов прутковых прогонов.
При вертикальной установке и, следовательно, отсутствии
косого изгиба индустриальные прутковые прогоны пролетом 9 м
могут применяться без устройства связей по нижним пояаам.
В покрытиях многопролетных промышленных зданий применение
индустриальных прутковых прогонов пролетом 9 ж, установлен-
ных наклонно, и, следовательно, при наличии косого изгиба воз-
можно при условии устройства связей по нижним поясам прого-
нов (помимо связей по верхним поясам). Для индустриальных
прутковых прогонов пролетом 9 м, имеющих девять панелей верх-
40

него пояса, должны предусматриваться связи в двух узлах по-
следнего-. Сечения этих связей должны приниматься по расчету.
Решение покрытия с прутковыми прогонами пролетом 12 м
показано на рис. 8. Прутковые прогоны расположены вертикально
путем, наклонной постановки швеллера верхнего пояса. Однако
и з этом случае верхние пояса прутковых прогонов работают на
косой изгиб. Недостатки рассматриваемой конструкции состоят
в ее неэкономичности и несимметричности, преимущество — в от-
сутствии крутящего момента от собственного веса решетки и ниж-
него пояса.
Малая высота (7н0 пруткового прогона /=■ 12 ж, принимае-
мая по условиям гибкости сжатых прутковых раскосов, приводит
к неэкономичности конструкции. Запроектированные связи по
нижним поясам можно рассматривать лишь как монтажные, так
как тяги при малом сечении (d = 2 мм) выйдут из строя вслед-
ствие коррозии значительно раньше прутковых прогонов. Устанав-
ливаемые же вертикально прутковые прогоны пролетом 12 ж,
имеющие связи по своим верхним поясам, в развязке нижних
поясов во время монтажа не нуждаются.
2. Сравнение различных типов прутковых конструкций
больших пролетов
Рациональные типы прутковых конструкций больших лроле-
тоз должны полностью удовлетворять требованиям прочности,
жесткости и устойчивости. Однако это условие является необхо-
димым, но недостаточным. Насколько и какие именно прутковые
конструкции больших пролетов удовлетворяют указанному необ-
ходимому условию, рассмотрим ниже в гл. IV, посвященной
испытанию стальных прутковых конструкций.
Кроме того, прутковые конструкции должны иметь простые
геометрические схемы и быть экономичными по расходу стали и
по стоимости, ,а также иметь хорошие производственно-техниче-
ские показатели.
Известно, что выбор геометрической схемы важен для любой
стальной конструкции; для прутковой конструкции выбор гео-
метрической схемы является решающим.
Остановимся подробно на схемах прутковых полуарок, из ко-
торых состоят сборные трехшарнирные арки с затяжками.
Прутковые полуарки применяются как прутковые односкатные
фермы и как фермы-прогоны. Таким образом, прутковые полу-
арки служат в покрытиях в одних случаях самостоятельными
основными несущими конструкциями, в других — составляющими
сборной основной несущей конструкции покрытия.
Простой по геометрической схеме является прутковая полу-
арка с параллельными поясами и змееобразной решеткой
(рис. 20). Эта полуарка по своей геометрической схеме ничем не
отличается от первоначального типа обычного пруткового про-
■41

гона ЦНИПС (рис. 4). По такой же примерно геометрической
схеме была решена, а затем- модернизирована прутковая ферма,
показанная на рис. ,14. При этой геометрической схеме различные
варианты решетки пруткового прогона, фермы и полуар-ки со-
здаются путем комбинации восходящих и нисходящих раскосов
или раскосов и стоек. При любой из этих комбинаций некоторая
часть решетки будет работать на сжатие и продольный изгиб.
Наиболее рациональным решением будет такое, при котором
стойки, как наименее длинные элементы, будут сжаты, а раскосы,
как наиболее длинные элементы решетки, — растянуты. В этом
отношении наиболее рациональным вариантом геометрической
схемы прутковой конструкции с параллельными поясами и змее-
образной решеткой 'Следует признать прутковую ферму ЦНИПС
(рис. 14). Однако создание прутковых конструкций больших про-
летов, запроектированных по этой 'Геометрической схеме, является
бесперспективным.. Это показывает, что принципы, которые до по-
следнего времени были положены в основу- проектирования прут-
ковых прогонов, не применимы при проектировании прутковые
ферм, представляющих собой несущие конструкции пролетом
более 12 ж и со значительно большими нагрузками, чем прутко-
вые прогоны. Действительно, при проектировании прутковых
ферм недопустимо стремиться только к наибольшей простоте
конструкции, сводящейся к несложной геометрической схеме и
решетке из одинарных сжато-растянутых круглых стержней. Не-
допустимо также добиваться упрощения конструкции путем непо-
средственной приварки прута к пруту в узлах нижнего пояса,
полного исключения фасонок и обязательного сохранения при
этом сечений сжатых элементов решетки из круглых стержней.
Попытки применить эти принципы при проектировании прут-
ковых ферм пролетом 12—15 м оказались тщетными. Высоту этих
прутковых ферм 'пришлось ограничить Vis пролета, что не может
быть признано целесообразным для ферм столь больших проле-
тов. Несмотря на небольшую высоту ферм, одинарные стержни
решетки, а также стержни нижнего пояса пришлось принимать
диаметром 40—45 мм. Следует заметить, что при столь больших
диаметрах стержней эти фермы по существу не являются прутко-
выми.
В модернизированной ЦНИПС прутковой ферме этого типа
пролетом 12 м (рис. 16) диаметр стержней решетки уменьшен
до 25 мм. Для создания такой фермы пришлось ограничиться
весьм-а небольшой нагрузкой (480 кг/пог. ж), а также принять
угол наклона стержней решетки к горизонтали в пределах 50°—60°
и удлинить первую панель верхнего пояса примерно на 7з. Однако
и эта новая, улучшенная конструкция прутковой фермы, имею-
щая простую схему при небольшом пролете и высоте, также дол-
жна быть признана конструкцией весьма ограниченного приме-
нения. Действительно, фермы покрытия промышленных зданий
даже при пролете 12 м и шаге 6 м должны быть рассчитаны на
42

нагрузку минимально 1 200 кг/пог. ж, однако при этой нагрузке
диаметр стержней решетки значительно превышает 25 мм. Таким
образом, рассматриваемые стальные прутковые фермы пролетом
12 м могут иметь чрезвычайно ограниченное применение, ia при
пролете более 15 м подобная конструкция практически неосуще-
ствима.
Развитие прутковых конструкций больших пролетов получило
принципиально новое направление после того, как была решена
прутковая -раскосная ферма пролетом. 15—21 м (рис. 11) и прут-
ковая трехшарнирная iapKa с затяжкой пролетом 18—35 м
(рис. .17), которые близки к оптимальной конструктивной ферме,
учитывающей особенности прутковых конструкций больших про-
летов и создающей необходимые условия для типизации.
Прутковая раскосная ферма (рис. 11) 'и прутковая раскосная
полуариа (рис. 17) решены по принципиально одинаковой гео-
метрической схеме.
Прутковая раскосная ферма может одновременно -служить
(при незначительном изменении опорных узлов)) прутковой одно-
скатной фермой, а также прутковой фермой-прогоном в качестве
самостоятельной основной несущей конструкции, или прогона
при большом шаге между колоннами (12—.15 м)у что исключает
необходимость устройства подстропильных ферм. Незначитель-
ное изменение (перелом верхнего пояса по середине пролета)
односматнои прутковой раскосной фермы позволяет получить
двускатную прутковую раскосную ферму. Нижние пояса этих
прутковых 'конструкций очерчены по параболической кривой, что
язляется оптимальным решением с точки зрения наиболее выгод-
ной работы конструкции. Кроме того, центр тяжести рассматри-
ваемых прутковых конструкций лежит ниже точек опор, что
повышает устойчивость конструкции.
Сравним геометрическую схему прутковой раскосной фермы
со схемой прутковой полуарки, имеющей дополнительную решет-
ку из треугольных шпренгелей (рис. 19). Геометрическая схема
гтой последней фермы, являющейся статически определимой си-
стемой, кажется с Первого взгляда более четкой и привычной.
Однако при более глубоком, анализе предпочтение приходится
отдать схеме прутковой раскосной фермы. Сопоставление факти-
неского веса конструкций показывает, что прутковая раскосная
полуарка (ферма) примерно на 15% легче прутковой полуарки
с дополнительной решеткой из треугольных шпренгелей. Эта эко-
номия металла достигнута за счет рациональной схемы решетки
прутковой раскосной фермы, сжатыми элементами которой яв-
ляются стойки, имеющие меньшую длину, чем раскосы. В прутко-
вой полуарке с дополнительной решеткой из треугольных шпрен-
гелей сжатыми являются раскосы, т. е. наиболее длинные эле-
менты решетки. Кроме того, некоторое уменьшение веса дости-
гается за счет введения среднего' пояса-тяги, -который 'играет ту
43

же роль, что и дополнительные треугольные шпренгели, но более
прост в изготовлении и легче по весу. Наконец, прутковая ферма^,
имеющая перекрестные раскосы, жестче и надежнее прутковой
полуарки с дополнительными треугольными шпренгелями.
Прутковая раскосная ферм,а (рис. .11) легче прутковой фермы
ЦНИПС (рис. 14) примерно на 16%, так как принятая для по-
следней высота, равная Vis пролета, не позволяет создать эконо-
мичную конструкцию.
Можно считать, что прутковая раскосная ферма имеет гео-
метрическую схему, позволяющую получить минимальный расход
металла. Эта геометрическая схема может быть признана рацио-
нальной только для конструкций с прутковыми решеткой и ниж-
ним поясом., когда отсутствие жестких прокатных профилей вы-
нуждает принимать такое решение. Во всех остальных случаях
следует признать, что прутковая ферма с перекрестными прутко-
выми раскосами и сжатыми стойками крестообразного сечения
из уголков представляет собой оптимальное решение геометриче-
ской схемы прутковой фермы. Однако не следует отказаться от
применения в практике проектирования и строительства прутко-
вой раскосной полуарки с дополнительной решеткой из треуголь-
ных шпренгелей. Подобное решение «может оказаться рациональ-
ным в тех случаях, когда за счет треугольных шпренгелей, умень-
шающих в два раза свободные длины панелей верхних поясов,
достилается экономия металла, расходуемого на верхние пояса.
Прутковая ферма с дополнительной решеткой из треугольных
шпренгелей, примененная в качестве фермы-прогона, когда обыч-
ные кровельные плиты укладываются непосредственно по фер-
мам, примерно равноценна по весовым показателям прутковой
раскосной ферме. Возникающий при равномерно распределенной
нагрузке изгибающий момент в панелях верхнего пояса фермы
уменьшается в четыре р.аза при уменьшении в два раза длины
панелей, и верхний пояс оказывается более легким, чем у прутко-
вой раскосной фермы. Кроме того, беспрогонное решение при рас-
стоянии между фермами не менее 3 м также дает экономию
металла.
Прутковая полуарка или ферма с дополнительной решеткой
из треугольных шпренгелей должна быть сконструирована на
основе принципов, обеспечивающих надлежащую прочность,
жесткость и устойчивость конструкции.
Производственные показатели прутковой раскосной фермы,
характеризующие трудоемкость изготовления и монтажа, пока-
зывают, что эта конструкция удовлетворяет основным требова-
ниям изготовления и монтажа, как это видно из табл. 1.
Следует отметить, что в отношении конструктивных и произ-
водственно-технических характеристик прутковая раскосная полу-
арка (рис. 17) является более совершенной конструкцией, имею-
щей лучшие показатели, чем первое решение прутковой раскосной
фермы (рис. 11).
Ц

Прутковая односкатная раскосная ферма (см. схему в табл. 1)
характерна хорошими весовыми показателями и меньшей длиной
сварных швов. Из сравнения указанных выше конструкций
(рис. 11 и 17) видно, что конструкция опорных узлов прутковой
раскосной полуарки (рис. 17) проще, а остальные узлы унифици-
рованы.
Еще более простое и экономичное решение представляет со-
бой прутковая ферм;а с перекрестными прутковыми раскосами и
прутковым нижним поясом (рис. 9). Эта прутковая ферма имеет
наиболее простую и четкую геометрическую схему: нижний растя-
нутый пояс имеет параболическое очертание, сжатые стойки яв-
ляются наиболее короткими элементами решетки наиболее длин-
ные элементы решетки — перекрестные раскосы — работают
только на растяжение при любой комбинации нагрузок. В этой
ферме отсутствует средний пояс-тяла, который ставится в прутко-
вой раскосной ферме как дополнительный конструктивный эле-
мент.
По трудоемкости изготовления прутковая ферма с перекрест-
ными прутковыми раскосами должна быть признана оптимальным,
решением не только среди прутковых ферм, но и вообще среди
стальных стропильных ферм, не работающих в качестве ригеля
рамы с жестким соединением. В самом деле, рассматриваемая
прутковая ферма имеет более простое решение большинства уз-
лов, чем у обычной стропильной фермы: узлы верхнего пояса не
имеют фасожж, узлы нижнего' пояса осуществлены на -планках,
которые одновременно являются соединительными планками
круглых стальных стержней нижнего пояса, а большинство
стоек не имеет прокладок. Наличие незначительных усилий
во всех элементах решетки прутковой фермы с перекрестными
прутковыми раскосами позволяет осуществить узловые соеди-
нения при помощи контактной сварки, которая значительно
уменьшает трудоемкость изготовления конструкции. Приме-
нение же контактной сварки при изготовлении обычных
стальных стропильных ферм <bi значительной мере затруднено
из-за наличия в нескольких элементах решетки значительных
усилий.
По весу прутковая ферма с перекрестными прутковыми рас-
косами легче обычной стальной стропильной фермы не менее, чем
на 25%, а с учетом исключения вертикальных связей по опорным
стойкам (которых прутковая ферма не требует) —.примерно на
30—35%. Монтаж прутковой фермы с перекрестными раскосами,
так же как и монтаж прутковой раскосной фермы, проще мон-
тажа обычных стропильных ферм.
Таким образом, прутковые фермы с перекрестными раскосами
позволяют получить около 25—35% экономии металла по срав-
нению с обычными стропильными фермами, а также соответ-
ственно снизить трудоемкость изготовления и монтажа.
45

По прочности, жесткости и устойчивости прутковая ферма
с перекрестными раскосами не уступает прутковой раскосной
ферме и, следовательно, обычным стропильным фермам, что под-
тверждается данными испытаний.
Прутковая ферма с перекрестными раскосами и прутковым
нижним поясом параболического очертания является наиболее
экономичной и технически совершенной прутковой конструкцией
большого пролета, вполне пригодной для «серийного- ааводского и
построечного изготовления и широкого применения в покрытиях
промышленных и гражданских зданий.
Дальнейшим шагом -в развитии стальных прутковых и обыч-
ных стропильных ферм следует считать решение фермы с пере-
крестными .прутковыми раскосами и уголковым нижним поясом
(рис. 10). Отличие этой фермы от только что рассмотренной
прутковой фермы с перекрестными прутковыми раскосами заклю-
чается в применении уголковой слали для нижних поясов, парабо-
лического очертания вместо прутковой. В этом случае большин-
ство узлов верхнего и нижнего поясов становятся однотипными.
Нижние пояса в этом последнем решении являются более жест-
кими, ферма в целом должна быть признана более транспорта-
бельной. Такое решение конструкции целесообразно только при
заводском изготовлении ферм, при котором процесс гнутья угол-
ков нижних поясов может быть полностью механизирован. При
применении электродуговой сварки и механизированного гнутья
уголков фермы с перекрестными прутковыми раскосами и уголко-
вым нижним поясом по трудоемкости изготовления ре уступают
обычным стальным стропильным, фермам, имеющим на 32% боль-
ше деталей и на 24% больше сварных швов. Поскольку, большин-
ство соединений фермы с перекрестными прутковыми раскосами
и уго-лковым нижним поясом может быть осуществлено при по-
мощи контактной сварки, эта конструкция имеет несомненные
преимущества с точки зрения трудоемкости изготовления по срав-
нению с обычными стальными стропильными фермами, расход
стали на которые на 25—30% больше.
Следует кратко остановиться на других типах ферм: прутко-
вой ферме с прутковым, верхним поясом, прутковой двухшарнир-
ной арке с затяжкой, состоящей из однотипных сегментов, и кру-
жал ьно-сетч атом перекрытии из прутковых фермочек. Сложность
изготовления прутковой фермы с прутковым верхним поясом пра
отсутствии на заводах металлических конструкций и строитель-
ных площадках агрегатов для точечной электросварки, а также
неправильное в принципе использование гибких круглых стержней
в сжатых, сильно напряженных элементах заставляет отнести
прутковую ферму с прутковым верхним, поясом (рис. 12) к нера-
циональным конструкциям. Прутковую двухшарнирную арку с за-
тяжкой, состоящую из однотипных сегментов (рис. 21), также
следует отнести к этой же группе конструкций. Опыт применений
стальных арочных конструкций показывает, что эти конструкций
46

являются неустойчивыми й требуют устройства дополнительных
связей по парным элементам верхнего пояса. Двухшарнирная
арочная ферма с затяжкой из однотипных сегментов не имеет хо-
роших весовых показателей, а область ее применения ограничена,
что заставляет воздержаться от широкого применения этой кон-
струкции. Кружально-сетчатое покрытие из прутковых фермочек
(рис.22) относится к пространственным прутковым ко-нструкциям,
работа которых в настоящее время еще недостаточно' изучена.
Необходимо отметить, что для значительного' числа много-пролет-
ных промышленных зданий с мостовыми кранами, внутренним
отводом воды и с имеющим фонари ылатром, кружально-сетчатое
покрытие из прутковых фермочек не может быть применено.
3. Рациональные типы прутковых конструкций
Стальные прутковые конструкции для покрытий зданий боль-
ших «пролетов могут быть отнесены к следующим группам:
il) рациональные типы стальных прутковых конструкций завод-
ского изготовления;
2) рациональные типы стальных прутковых конструкций, из-
готовляемые строительными организациями;
3) нерациональные типы стальных прутковых конструкций,
не рекомендуемые к применению в строительстве.
К рациональным типам стальных прутковых конструкций за-
водского изготовления относятся: индустриальные прутковые про-
гоны пролетами 6—9 м типа ИПП2-6 и ИПП2-9; лрутко^ые фер-
мы с .перекрестными прутковыми раскосами и прутковым нижним
поясом пролетами 15—21 ж, с фонарем и без фонаря; фермы
с перекрестными прутковыми раскосами и уголковым нижним
поясом, пролетами 15—30 м, с фонарем и без фонаря; прутковые
трехшарнирные арки с затяжкой, состоящие из двух односкатных
прутковых ферм (полуарок) с перекрестными прутковыми раско-
сами и прутковым нижним поясом, либо состоящие 'из двух одно-
скатных стальных ферм (полуарок) с перекрестными прутковыми
раскосами и уголковым нижним, поясом пролетами 18—35 м.
Следующие рациональные типы стальных прутковых кон-
струкций могут быть изготовлены непосредственно строительными
организациями: прутковые фермы с перекрестными прутковыми
раскосами и прутковым нижним поясом, пролетами 15—21 м,
с фонарем и без фонаря; прутковые трехшарнирные арки с за-
тяжкой, состоящие из двух односкатных прутковых ферм (полу-
аро>к) с перекрестными прутковыми раскосами и прутковым ниж-
ним поясом пролетами 18—35 м; прутковые раскосные фермы
с дополнительным средним поясом-тягой пролетами 15—21 м
(только при отсутствии жестких прокатных профилей); прутко-
вые трехшарнирные арки с затяжкой, состоящие из двух прутко-
вых ферм (полуарок) с дополнительными средними поясами-
47

тягами, пролетами 18—35 м (только при отсутствии жестких про-
катных профилей).
Все остальные прутковые конструкции вне зависимости от
пролетов не могут быть рекомендованы для применения в строи-
тельстве.
4. Оптимальная высота стальных прутковых ферм
Рациональные типы прутковых конструкций должны иметь
оптимальную высоту, при которой эти конструкции имеют мини-
мальный вес. Каждый тип .прутковой конструкции имеет свою
оптимальную высоту.
Оптимальная высота ферм зависит от величины нагрузки и
пролета конструкции, а также от принятого числа панелей верх-
него пояса. В меньшей степени на величину оптимальной высоты
стальных ферм оказывают влияние величины основного допу-
скаемого напряжения |з] = 1 600 кг/см2 или [a] =i 1 400 кг/см2,
а также предельная допускаемая гибкость сжатых элементов
(X = 150 или а =120).
Определим оптимальные высоты для прутковых ферм без до-
полнительных средних поясов-тяг, прутковых раскосных ферм
с дополнительными средними пояоами-тяпами и прутковых ферм
с перекрестными прутковыми раскосами.
а) Определение оптимальной высоты прутковых
ферм.без средних поясов-тяг
Общий вес фермы слагается в основном из веса трех ее эле-
ментов: 1) верхнего пояса; 2) стойки; 3) нижнего пояса. Вес рас-
косов, воспринимающих незначительные усилия и состоящих из
одинарных тонких прутьев, так же как и вес конструктивных эле-
ментов (планок, прокладок и т. л.), почти не зависит от высоты
фермы.
Определим вес основных элементов фермы, причем примем
следующим обозначения:
х — высота фермы в середине пролета;
L —пролет прутковой фермы;
(7 —нагрузка на 1 м пролета фермы;
ср — коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при
продольном изгибе центрально сжатого элемента;
7 —объемный вес стали;
[а] —допускаемое напряжение.
Верхний пояс. Усилие
48

Площадь сечения
р _ _J> qL'1
[а]-ср 8л:[а]<р '
Вес верхнего пояса составит:
= qL2 г — qLZ
Pi 8л:[а]ср М —Т ^[ff]?
При срср =9 0,85 получим:
а=т ——
6,8* [с] •
Решетка (стойки). Число панелей фермы принимаем
равным шести; при параболическом очертании нижнего пояса
стойки состоят из двух прутьев круглой стали (предельная гиб-
кость Х= 120).
Длина всех стоек равна:
1ст = х + 2.0,89л: + 2 -0,56л; = 3,90л;.
Площадь сечения одной стойки
1W/2
Вес всех стоек
:2"4-
Л-Т/?1ст=-Г.2-^3,90х
Из условия предельной гибкости Х= 120, диаметр d = ^, откуда
Л—147 •
Нижний пояс. Длина нижнего пояоа при параболическом
очертании составляет:
Усилие
Площадь сечения
Вес нижнего пояса
с—^1
°~ 8л: '
Г ~ [а] — 8* [а]
Полный вес фермы равен:
_ , _ / gl* 1 . х* д£з 1 ■ ?1л:
^-Pl+^i-Pa-T^S^a] * д; -Г 147-Г 24 [а] * jc "• 3[а]
-*(■
4,53 qL* J}_ Л- — Л- qLx
v- \ ЛА1 "Г
24 [а] jc ' 147 ' 3 [а]
4-48) 49

Для отыскания значения х, дающего минимум веса, приравни
ваем нулю первую производную уравнения веса
откуда
dp 4,53-g- L3 1 3jc2 qL ^ft
dx ~ 24 [c] * jc2 + 147 + 3 [a] U'
X4 + 16,4-gjI^ - 9,25 jJj-Z,8=0.
Приняв обозначение с = ~-, "найдем уравнение оптимально!
высоты фермы
х* +16,4-^.1. л:2 — 9,25 сЬъ=0.
Решая полученное уравнение при допускаемом напряжени]
[о\ =,il 400 кг/см2 и miare ферм. 6 м, получаем высоту х ферм раз
личных пролетов при разных нагрузках.
Для ферм пролетом L=12 м
1) При нагрузке на покрытие ^ = 1 200 кг/пог. м получи
х= 1,08 м, что дает отношение высоты фермы к пролету
_£_ 1,08 _ 1
L = 12,00 — 11 *
2) При q = 1 800 кг/пог. м соответственно
1 оп л: _ 1,20 1
л;-1,^ил€ и тг —"Що""!о"-
3) При q =» 2 400 кг/пог. м получим:
v _ 1 OQ * _ 1>28 1
*— 1,^5 Л* И — _—— — gj.
Для ферм пролетом £=!15ж
1) При нагрузке на покрытие <7=* 1200 кг/пог. м высот!
фермы равна:
х-} 9R и и х - Ь28 _ 1
X-1.J8 ж и ^ ______
2) При ^ = 1 800 кг/пог. м соответственно
1 Д1 jc _ 1,41 _ 1
х — 1/и л* и £ — 1500— 10>6.
3) При ? — 2 400 яг/лог. ж получим:
uo jc _ 1.52 1
х— i,o^ ж и х-1доо =ад#
Для ферм пролетом L=18^
1) При q = 1 200 кг/пог. м высота фермы равна:
^l^ilH^—jjg.-jiy.
60

2) При q =? 1 800 кг/hoe. м £оо№етствен*Ю
1
3) При q =* 2 400 кг/пог. м имеем:
1лл X 1.0Z
л: ==1,74 ж и -~ =
1,74 1__
18,00 ~~ 10,4*
Графики оптимальных высот прутковых раскосных ферм
с прутковым параболическим нижним поясом (без средних поя-
сов-тяг) приведены на рис. 23 и 24.
б) Определение оптимальной высоты прутковых раскосных
ферм с прутковым параболическим нижним поясом
и средним поясом-тягой
Определение оптимальной высоты прутковых ферм этого типа
производим тем же методом, что и рассмотренных выше прутко-
вых ферм. Стойки ферм, этого типа состоят из двух круглых сталь*
ных стержней, соединенных планками, и по середине высоты раз-
вязаны в плоскости фермы средним поясом-тягой. Это позво-
ляет в выражении предельной гибкости стоек, которую принимаем
в данном случае \= 150, уменьшить свободную высоту вдвое
Для ферм пролетом L — 12м
1) При q = 1 200 кг/пог. м высота ферм.ы равна:
л; =1,64 ми-?- =--
,64
12,00
1
7,32
!№
№*fkt
400 500кг/м*
Рис. 23. График оптимальной высоты
(тип I) в зависимости от нагрузки
(при разных пролетах)
а-1 = 12,0 м; tf—Z,-15,0 м-, 6-1 = 180 м
12,0 15,0 18fi
Пропет фермы в м
Рис. 24. График оптимальной вы-
соты ферм (тип I) в зависимости
от пролета (при разных
нагрузках)
51

2) При q =s i 800 кг I not. м соответственно
, ftl x 1,81 l
3) При q = 2 400 кг/пог. м получим:
х-1,У4 м и L — 12д)0 - бЛ8 .
Для ферм пролетом L = 15 м
1 200 кг/поё. л
х= 1,94 ж и
1) При g = 1 200 Kzjnot. м высота фермы равна:
х 1,94 1
L ~ 15,00 " 7,72 *
2) При <7=* ll 800 кг/пог. м соответственно
о 10 д: _ 2,12 _ 1
х — J, и ж и -J- — -у^оо" — "W •
3) При ^ = 2 400 /сг/яог. м получим:
х=2>29 м и -f = ТЩ = б75'
Для ферм пролетом» £=18 ж
1) При 9 =» 1 200 кг/пог. м высота фермы равна:
х=2,21 ж и -7Г = -1^оо = -8Д5~-
2) При ^ = 1 800 кг/пог. м соответственно
_9Дс х __ 2,45 _ 1
X-A4D Л* И ^ - 18,00 ~ 7,35"
3) При <7=?2 4О0 кг/пог. м получим:
о я* * __ 2,65 _ 1
л: = z,dd ^ и -J- - -j^q — -g-g-.
Графики 'оптимальных высот стальных прутковых раскос-
ных ферм с прутковым параболическим нижним поясом и сред-
ним поясом-тягой" приведены на рис. 25 и 26.
в) Определение оптимальной высоты прутковых ферм
с прутковыми перекрестными раскосами
Общий вес прутковой фермы с прутковыми перекрестными
раскосами слагается в основном из: 1) веса верхнего пояса из
двух уголков; 2) веса решетки (стоек) крестообразного сечения
из двух уголков; 3) веса нижнего пояса из двух круглых стерж-
ней. Вес раскосов, воспринимающих незначительные усилия и со-
<гго5Йцих из тонких круглых стержней, не учитываем так же, как
•и вес фасонок и прокладок.
52

12,0 15р 180
Пропет фермы в м
Рис. 25. График оптимальной высоты Рис. 26. График оптимальной вы-
:ерм (тип II) в зависимости от нагрузки соты ферм (тип II) в зависимости
(при разных пролетах) от пролета (при разных нагрузках)
а-1 = 12,0 .и; tf-L = 15,0 м; в -I = 18,0 м
Принимая приведенные выше обозначения, получим, следую-
щие значения веса ферм этого типа.
Верхний пояс. Усилие
°~~ 8л: '
Площадь сечения
Зес верхнего пояса
F =
[а] <р
дР-
8x[c]L '
_ Ч1*
Р^ — Ч 8л:[а]<р
При срф = 0,65 получим.:
— ч1г _ *1Ъ
Pl Т 8л: [а] 0,65 ~~ Т 5,2 л: [а] '
Решетка (стойки). Число панелей прутковой фермы
принимаем: при пролете L = 12 ж равным 6, при пролетах
L = 15 л* и L =? 18 м равным 8. Длина всех стоек составит:
При пролете фермы Ь=*12м
LCT = х + 2-0,89л: + 2- 0,56л: = 3,90л:.
При пролетах фермы L = 15 лг и L = \8 м
Д'ст = х + 2-0,92* + 2-0,79;с + 2.0,40л: « 5,10л:.
52

Площадь сечения стойки крестообразного сечения из двух
равнобоких уголков равна F = 2hb, где h равно удвоенной
ширине полки уголка; 8 — толщина полки, обычно принимаемая
для уголков стоек прутковых ферм равной 6 мм.
Радиус инерции крестообразного сечения rz =0,185. Из усло-
вий предельной гибкости Х= 150
п 27,8 *
Вес стоек составит:
При пролете фер!мы Ь=*12м
/72=7-/7^ст = Т-2А-0,006.3,9л: = 7-0,00168х2.
При пролетах ферм L=>15mhL = 18m
р\ = t.F.Z/ct = t2A. 0,006- 5,1х = т-0,0022л:2.
Нижний пояс. Длима нижнего пояса при параболическом
очертании составляет:
Усилие
Площадь сечения
г Z.* + 8*2
с_ Я»
р_ S _ qL*
Вес нижнего пояса
А — Т^н.п оггы"
тгс^*
24л: [а] ' 3 [а] '
Полный вес прутковой фермы с перекрестными прутковыми
раскосами и прутковым нижним поясом параболического очерта-
ния равен
При пролете фермы £ — 12 ж
Рм-А+Л+Л = т(^- 4+0>00168*Ч-^).
При пролетах ферм Ь~15миЬ = 18м
Для определения оптимальной высоты х необходимо прирав-
нять нулю первую производную по х
dPn 0,2331зд 1 ftnn9qfi , 0,333 Lg _п
54

dx \ts\ x2 ' ' ' |a|
Умножая обе части равенств на х2 и упрощая выражения, по-
лучим кубические уравнения:
33x3 + 3330L-f-^2-2330I37^- = 0,
44х* + 33301 •£• х2-233013 ^ = 0.
Подставляя ib эти уравнения числовые значения L,[o] и q и ре-
шая их, получим:
Для ферм пролетом Ь=12м
1) При q =?■1 200 /сг/яог. л*
х = 2,06 м и -т- =
Z, — 12,00 "" 5,82 •
2) При ^7=1 800 /сг/яог. м
о ое х 2>36 _ 1
3) При ? =? 2 400 кг/пог. м
q гп Л£ 2,5о 1
X = Z,Ob M И — — -у2ДГ— "4^5"-
Для ферм пролетом L = 15 ж
1) При q =5-1 200 /сг/лог. м
,59 ж и _ = -_ = _1.
2) При q — 1 800 кг/пог. м
х = 2,77 * и -
3) При <? = 2 400 кг/пог. м
X = ^,УУ Л* И -£- = -щ^ = щ- .
Для ферм пролетом L = 18 м
1) При ^ = 1 200 кг/пог. м
-9R9 х — 2'82 — *
2) При ^=1 800 кг/пог. м
_q oi х — 3»21 — ]
#-3,^1 л* и -j- — -щ^ — -g-6 .
— 9 77 * _ 2,77 _ 1
х — 2,// м и L - 150() — ь3{
55

3,60r
100 200 300 ЬОО 500пг/м
Рис. 27. График оптимальной высоты
ферм (тип III) в зависимости от
нагрузки (при разных пролетах)
а-1 = 12,0 м\ о—1-15,0 м\ в-/. = 18,0 м
120 15р 18,0
Пролет фермы в м
Рис. 28. График оптимальной
высоты ферм (тип III)
в зависимости от пролета
(при разных нагрузках)
3) При q =* 2 400 кг/пог. м
о г 1 t. X 0,ul I
Графики оптимальных высот стальных ферм с (перекрестными
прутковыми раскосами и прутковым нижним поясом, параболиче-
ского очертания приведены на рис. 27 и 28.
Сравнение оптимальной высоты прутковых ферм трех типов,
при 'которой имеет место минимальный вес, позволяет сделать
следующие выводы.
Прутковые фермы первого типа, а именно: прутковые фермы
с прутковым нижним поясом и прутковой решеткой, решенные по
принципам конструирования прутковых прогонов, характерны
оптимальной высотой, значительно меньшей, чем высота обычных
стальных ферм. Напомним, что прутковые фермы ЦНИПС проле-
том 12—15 м, решенные по принципам, конструирования прутковых
прогонов, имеют высоту Vis пролета, т. е. высоту, меньшую опти-
мальной высоты ферм с прутковым нижним поясом и прутковой
56

решеткой. Именно поэтому прутковые фермы ЦНИПС, как впро-
чем и все прутковые фермы первого типа, требуют большего рас-
кола стали, чем прутковые фермы второго типа — прутковые
£ермы с прутковым нижним поясом и прутковой решеткой с до-
полнительным средним поясом-тягой. Эти прутковые фермы имеют
оптимальные 'высоты приблизительно те же, что и стальные фер-
мы из обычных прокатных профилей. Прутковые фермы второго
типа не только легче, ко и жестче прутковых ферм первого типа.
Прутковые фермы третьего типа — прутковые фермы с прутковым
али уголковым нижним поясом и прутковыми перекрестными рас-
косами, работающими только на растяжение, и жесткими стой-
ками крестообразного сечения — имеют оптимальные высоты,
большие, чем у обычных стальных ферм из прокатных профилей.
Прутковые фермы с прутковыми перекрестными раскосами легче
и жестче прутковых ферм двух описанных выше типов и могут
быть запроектированы при значительно меньшем расходе стали,
чем обычные фермы. Однако высота прутковых ферм с нижним
поясом параболического очертания обычно принимается той же,
что и высота обычных трапецоидальных ферм для того, чтобы
были сохранены габариты сооружений. Кроме того, высота прут-
ковых ферм назначается из условия! прогиба, который, как и для
обычных ферм, должен быть не более Vsoo пролета при расчетной
нагрузке.
Теоретические и экспериментальные исследования показы-
вают, что прутковые фермы с прутковым нижним поясом и прут-
ковой решеткой со средним поясом-тягой и прутковые фермы
с перекрестными прутковыми раскосами удовлетворяют требова-
ниям прочности, жесткости и устойчивости. Эти прутковые кон-
струкции на 25—35% экономичнее обычных ферм по расходу
металла и соответственно по стоимости.
Таким образом, необходимо' стремиться к тому, чтобы высоты
прутковых ферм принимались по графикам оптимальных высот
{'рис. 25—28) с учетом экономичности всего сооружения в целом.
Б. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Стальные прутковые конструкции применяются в покрытиях
промышленных зданий, для которых согласно «Техническим пра-
зилам по экономному расходованию металла, цемента и леса
з строительстве» (ТП 101-51)», утвержденным Государственным
комитетом Совета Министров СССР по делам строительства
ЗО/Х-1951 г., разрешается использование металла. В этих про-
мышленных зданиях при отсутствии агрессивного воздействия
окружающей среды на металл следует применять индустриальные
прутковые прогоны.
В однопролетных и многопролетных промышленных зданиях
с железобетонными колоннами или каменными стенами при про-
летах 15—30 м следует применять прутковые фермы с перекрест-
57

ными Прутковыми раскосами как с фонарями, так и без фонарей.
В однопролетных промышленных зданиях с железобетонными
колоннами или каменными опорами при значительном уклоне
кровли (более 22°—24°) рекомендуется применение стальных
прутковых трехшарнирных арок с затяжками. В промышленных
зданиях при большом шаге колонн (12—15 м) целесообразно, при-
менять прутковые фермы-прогоны, исключающие необходимость
устройства подстропильных ферм.
Прутковые фермы и трехшарнирные арки с затяжками могут
применяться также в покрытиях гражданских зданий (театры,
клубы, крытые рынки, павильоны, спортивные здания, вокзалы,
общественные столовые, лаборатории, гаражи и др.).
В некоторых из перечисленных гражданских зданий необхо-
димо устройство подвесных потолков по прутковым, фермам, кон-
струкция которых не отличается от обычно применяющейся при
обычных стальных фермах. Некоторое отличие заключается лишь
в наличии подвесных хомутов различных длин, при помощи кото-
рых подвесной потолок крепится к узлам нижних поясов прутко-
вых ферм.
В настоящее время разработаны прутковые конструкции по-
крытий больших пролетов, не только не уступающие по прочности,
жесткости и устойчивости решетчатым конструкциям из прокат-
ных профилей, но даже обладающие большим коэффициентом
несущей способности. Прочные, жесткие и устойчивые прутковые
конструкции небольших пролетов — индустриальные прутковые
прогоны — вполне отвечают своему назначению и хорошо приспо-
соблены для заводского изготовления. Кроме того, созданы реше-
ния прутковых балочных и прутковых арочных ферм с затяжка-
ми, позволяющие не только изготовлять эти конструкции на строи-
тельных площ!адмах, но, что особенно важно, перейти на инду-
стриальные методы изготовления и монтажа этих конструк-
ций.
В свою очередь массовое заводское изготовление индустриаль-
ных прутковых прогонов пролетом б и 9 ж облегчит освоение за-
водского изготовления прутковых конструкций больших пролетов.
В период освоения заводских методов изготовления, ia также со-
временных скоростных методов монтажа эти конструкции будут
совершенствоваться и унифицироваться. В этот период необхо-
димо составить специальные технические условия на проектиро-
вание, изготовление и монтаж прутковых индустриальных кон-
струкций.
В основу проектирования прутковых конструкций должны быть
положены принципы, присущие советской школе проекти-
рования стальных конструкций. Основные из этих принципов сле-
дующие:
1) максимальная экономичность конструкций по весу металла
и стоимости конструкций;
№

2) минимальная трудоемкость изготовления конструкций с
учетом использования современного оборудования заводов-изгото-
вителей и внедрения поточно-скоростных методов производства;
3) учет требований скоростного монтажа конструкций.
Осуществление этих основных принципов требует выбора
оптимальной схемы конструкции, достаточно точного статиче-
ского ее расчета, рационального, обеспечивающего надежную
работу сооружения, подбора сечений элементов и решения узлов,
простоту изготовления «и удобства монтажа. Рациональное про-
ектирование является важнейшим условием- для внедрения в
строительство новых схем и 'Конструктивных форм иоирытий
к которым относятся прутковые конструкции), >а также новей-
ших достижений в области изготовления и монтажа стальных кон-
струкций.
До начала проектирования прутковых конструкций необходимо
выяснить производственные возможности завода-изготовителя,
определяющие способы сварки и образования отверстий, макси-
мальные размеры и вес отправочных элементов.
Следует также учесть производственные возможности монтаж-
ной организации при выборе решения укрупнительных стыков
при больших пролетах прутковых конструкций) и специальных
деталей для строповки прутковых конструкций, а также для креп-
лений подмостей.
В целях упрощения монтажа прутковых конструкций, а также
снижения трудоемкости их изготовления рекомендуется проекти-
ровать одноименные конструкции (прогоны, фермы, полуарки)
одинаковыми (одной марки). Детали крепления евшей, иак пра-
вило, следует относить к связям, а не к фермам и прогонам,
предусматривая в 'Основных элементах (прогонах, фермах, полу-
арках) только соответствующие монтажные отверстия.
Проектирование прутковых конструкций ведется в настоящее
время в соответствии с действующими «Техническими условиями
и нормами на проектирование стальных конструкций»
(Н и ТУ 1-46). При проектировании прогонов следует пользо-
ваться «Техническими условиями на стальные прутковые прогоны
<\ИПП» пролетом 6 м для покрытий промышленных зданий»
Министерства строительства (ТУ 166-53).
На выбор схем прутковых конструкций оказывают влияние:
тип, назначение и габариты перекрываемого прутковыми конструк-
циями здания; пролет конструкции; тип кровли; расчетные на-
грузки и сортамент прокатных профилей и круглой стали.
Специфическая особенность прутковых конструкций больших
пролетов, заключающаяся в наличии гибких прутковых элементов,
диктует необходимость выбора геометрической схемы ферм и
полуарок такими, чтобы усилия в решетке были минимальными и
короткие ее элементы — сжатыми, а длинные — растянутыми.
Такая схема прутковой конструкции позволяет выполнять наибо-
лее длинные элементы решетки из стержней круглого сечения.
.59

В .виде исключения при отсутствии жестких прокатных профилей
для решетки прутковых конструкций больших пролетов можно
применять короткие сжатые элементы (стойки) из парных стерж-
ней круглого сечения, жесткость которых из плоскости конструк-
ции обеспечивается планками, а в плоскости конструкции —
средними поясами (тягами).
Высота прутковых ферм по возможности должна соответство-
вать указанной выше оптимальной высоте, обеспечивающей
минимальный расход металла (см. графики на рис. 25—28).
Наименьшая высота прутковой фермы обычно определяется до-
пустимым прогибом, который не должен превышать Vsoo пролета.
Однако высоту прутковых ферм следует назначать с учетом эко-
номичности сооружения в целом. Кроме того, при выборе высоты
прутковых ферм необходимо ориентироваться н:а наиболее рас-
пространенные диаметры круглой стали.
Высота прутковых трехшарнирных арок с затяжкой прини-
мается в за1висимости от типа кровли. Применение трехшарнир-
ной арки с затяжкой, позволяющей дать большой уклон кровли,
открывает возможность (применения кровли из асбестоцементных
волнистых плит.
При обычном уклоне прутковых ферм Vio по индустриальным
прутковым прогонам следует укдадьшать армированные пенобе-
тонные, армированные пеносиликатные, полые асбестоцементные
или лотковые утепленные асбестоцементные плиты.
Двускатные прутковые фермы с перекрестными прутковыми
раскосами с фонарями и без фонарей могут иметь пролеты от 15
до 30 м и применяются обычно в- покрытиях промышленных одно-
этажных однопролетных и многопролетных зданий (по железо-
бетонным колоннам и каменным стенам), при отсутствии кранов
или при наличии мостовых кранов грузоподъемностью не более
30 т. В этом -случае предусматриваются обычные связи из уголков
и круглых стальных тяжей как по верхним поясам, ферм, так и
вертикальные (рис. 29). Продольные связи по нижним поясам
ферм в этом случае не требуются. Ветровая нагрузка на торцо-
вые стены зданий воспринимается горизонтальными связями по
верхним поясам ферм, что должно учитываться при расчете стоек
фахверка тортовых стен.
Прутковая ферма с перекрестными прутковыми раскосами
рассчитывается по двум геометрическим схемам как решетчатая
шарнирная статически определимая система с двумя решетками
(с восходящими и с нисходящими раскосами). Расчет фонарной
фермы с перекрестными прутковыми раскосами производится по
двум расчетным схемам по комбинации усилий, принимаемых при
расчете фонарных ферм. Перекрестные раскосы, рассчитанные по
указанной методике, работают только на растяжение.
Для уменьшения в два раза свободной длины раскосов, гиб-
кость которых в плоскости фепмы согласно Н и ТУ не должна
60

Рис. 29. Схема связей покрытия из прутковых конструкций
пролетом 21,0 м
превышать 400, необходимо1 их в месте пересечения сваривать,
применяя коротыш -из (круглой стали.
Определение усилий в -стержнях прутковых ферм, как правило,
следует производить графически путем построения диаорамм
усилий. В целях проверки точности определения усилий, произ-
веденного графически, следует рекомендовать аналитическую
проверку максимальных усилий в верхнем и нижнем поясах.
Индустриальные прутковые прогоны пролетом 6—9 м должны
проектироваться, как правило, с параллельными поясами, состоя-
щими из жестких прокатных профилей. Для верхних поясов про-
гонов можно рекомендовать применять тавры. При отсутствии
тавров необходимых размеров сечение верхних поясов прогонов
следует принимать из двух уголков, примыкающих вплотную друг
к другу и соединенных прерывистым сварным швом. Нижние
пояса прогонов целесообразно делать из одного уголка, постав-
ленного обушком вверх. Решетка прогонов обычно состоит из от-
дельных V-образных элементов круглой стали.
Надежное соединение нижнего пояса с опорной фасонкой,
удобное для сварки, обеспечивается вырубкой пазов на концах

уголка (нижнего пояса. В целях создания простого соединения
верхнего пояса прогона с опорной фасовкой последняя привари-
вается впритык к перьям уголков верхнего пояса. Высота опорной
фасонки должна обеспечивать взаимозаменяемость сплошных
и прутковых прогонов и плотное присоединение на черных болтах
концов индустриальных прутковых прогонов к шпальным уголкам,
приваренным к верхним поясам ферм. Расположение отверстий
в шпальных уголках (коротышах) и на концах сплошных и прут-
ковых протонов должно быть строго нормализовано для всех
стальных конструкций покрытий.
Таким образом, конструкция индустриального пруткового про-
гона позволяет .полностью механизировать изготовление элементов
и удобна для сборки прогона в кондукторах, а также для приме-
нения электродуговой сварки.
Индустриальные прутковые прогоны пролетом 6 и 9 м
(ИПП2-6 и ИПП2-9) проектируются различной несущей способ-
ности. Для стандартизации конструкции высота (440 мм) в свету
между поясами прогонов* пролетом 6 ж и количество панелей верх-
него пояса (6) принимаются неизменными при различных нагруз-
ках, а площади поперечных сечений поясов и решетки различ-
ными. Нижний пояс пруткового прогона обычно состоит из оди-
ночного уголка той же площади поперечного сечения, что и -каж-
дый из двух уголков верхнего пояса. В качестве связей прутковых
прогонов пролетом 6 м применяются тяжи из круглой стали, уста-
навливаемые у верхнего пояса в середине пролета прогона.
Между фонарями вместо тяжей устанавливаются жесткие рас-
порки из уголков, а в предпоследних или крайних панелях у тем-
пературных швов предусматриваются, помимо тяжей или распо-
рок, диагональные или крестообразные связи (рис. 29).
Определение усилий в элементах индустриальных прутковых
прогонов следует производить аналитическим или графическим
•методом в предположении, что в узлах имеются идеальные шар-
ниры, а все элементы работают на осевые усилия (за исключе-
нием элементов верхнею пояса).
Верхний пояс прогона рассчитывается по напряжениям в сред-
ней панели, определяемым с учетом работы его на изгиб в плоско-
сти, перпендикулярной кровле. Эпюра изгибающих моментов при
этом слагается из эпюры балки с защемленными опорами проле-
том, равным длине одной панели прогона, и эпюры свободно
опертой балки пролетом, равным пролету прогона, умноженной
на отношение момента инерции верхнего пояса к моменту инерции
всего прогона.
Первая эпюра строится по моментам, определяемым с доста-
точной для практики точностью по формулам: на опоре
(в узлах)— М\ = Мз = — ^, в пролете — М2 = jf >
где q — нагрузка в кг на 1 пог. м прогона и а — длина панели
верхнего пояса.
62

Вторая эпюра строится по моментам, определяемым в узлак
средней панели от симметричной расчетной (узловой) нагрузки
на прогон по формулам:
*/прог ^прог *
где Jx — момент инерции верхнего пояса относительно
оси х — х;
Упрог —момент инерции прогона;
.И"1 и УИ"1 — ординаты эпюры моментов в свободно опертой
балке пролетом, равным пролету прогона под
узлами панели.
При устройстве связей по верхнему поясу прогона не менее
чем через 3 м (в одном узле при пролете прогона 6 ж и в двух
узлах при пролете прогона 9 м) действие нагрузки в плоскости
кровли не учитывается в виду того, что в кровельных покрытиях
с уклоном порядка 1 : 10 и менее влияние скатной составляющей
незначительно.
Верхние пояса индустриальных прутковых прогонов развязы-
ваются распорками и тяжами по схемам, принятым для -сплошно-
стенчатых прокатных прогонов (см., например, рис. 29).
Индустриальные прутковые прогоны пролетом 6 м при уклоне
кровли порядка 1 : 10 и менее имеют связи только* по верхним
поясам. Индустриальные прутковые прогоны пролетом 9 м при
уклоне кровли порядка 1 : 10 должны иметь связи по верхним
и по нижним поясам, устанавливаемые, как правило, в третях
пролета каждого прогона. Индустриальные прутковые прогоны
пролетом 9 м, установленные вертикально, могут иметь связи
только по верхним поясам.
Кон-сольный индустриальный прутковый прогон требует пове-
рочного расчета сечения верхнего пояса в опорном узле с учетом
момента от постоянной и временной нагрузки на консоли. Влия-
ние этого момента учитывается также при конструировании пер-
вой панели верхнего пояса.
ПРИМЕР РАСЧЕТА
индустриального пруткового прогона пролетом 6 ж с шагом 2,25 м
при нагрузке 900 кг/пог. м
1. Расчет рядового индустриального пруткового прогона типа ИПП2-6
Расчетная схема показана на рис. 30, а
Я = (3.1,5):6-0,75: Л = 3 — 0,75 - 2,25; Л-0,5 = 1,75.
63

Рис. 30. Расчетная схема прогона ИПП2-6
Усилия при единичной нагрузке
Верхний пояс:
Ох = - (1,75-1,5): 0,49 = — 5,357 т;
02 = - (1,75-1,5 - 1,05): 0,49 = — 4,337 т\
03 = - (1,75.2,5-Ы,5 - 1,05):0,49 = — 4,847 т;'
0± = - (0,75-2,5): 0,49 = - 3,827 т\
05 = - (0,75-1,5): 0,49 2,296 т;
06 = 05 = - 2,296 т.
Нижний пояс:
1 ^78
^1==1»75"490"=5'636 щ
U2 = (1,75-2 - 1,1): 0,49 = 5,102 /и;
Ub - (0,75-3): 0,49 = 4,592 т;
64

UA = (0,75-2): 0,49 = 3,061 m\
Решетка:
0i-
700
490
■1,429 m;
D2 = - 0,75 •
700
D3 = - 0,25
D4 = -Ds =
490 --1.072 m;
700
= _ 0,357 m;
490
= + 0,357 m;
700
D5 = - 0,75 -2U7T = ~ 1.072 m;
490
D6 = — £>5 = + 1,072 m;
D7 = Db = — 1,072 m;
£>8 = 0.
Усилия, действующие в элементах прогона, приведены в табл. 4.
Таблица 4
Элемент
О,
о2
03
«4
о6
ов
£/l
и,
и3
Ui
>силия при!
Усилия от единичных Симметрич-
сил в т |
с одной
стороны
- 5,357
— 4,337
— 4,847
— 3,827
— 2,296
- 2,296
+ 5,636
+ 5,102
+ 4,592
+ 3,061
ной узло-
вой нагруз-
с двух 1 ке 900 кг 1
сторон 1 в кг |
- 7,653
- 6,633
— 8,674
— 8,674
- 6,633
- 7,653
+ 8,051
+ 8,163
-1- 9,184
+ 8,163
— 6 880
— 5 960
-7 800
-7 800
— 5 960
-6 880
+ 7 240
+ 7 350
+ 8 260
+ 7 350
Элемент
иь
£>i
Dt
Db
Di
Db
Db
D4
Ds
}> силия от
сил в
с одной
стороны
+ 2,415
— 1,429
-1,072
— 0,357
+ 0,357
-1,072
+ 1,072
- 1,072
0
|Усилия пои
единичных
т
с двух
сторон
+ 8,051
—1,429
— 2,144
+ 0,715
-0,715
— 0,715
+ 0,715
— 2,144
-1,429
симметрич-
ной узло-
вой нагруз-
ке 900 кг
в кг
+ 7240
-1285
— 1930
+ 643
— 643
- 643
+ 643
— 1930
-1285
Принимаем сечение верхнего пояса из двух уголков 50 X 50 X 6 (рис. 30, б).
Геометрические данные сечения верхнего пояса:
F = 11,38 см*;
Н7"акс=17,9 см*;
■ 26,2 см*;
^мин = 7Л0 смг.
/у = 2-13,1 + 11,38-1,462 = 50,5 см*;
50,5
*>-■
5,0
10,1 см?; гх — 1,52 см;
100
AV - Af8' - -
М2' =
^прог в b,o9«z
*~~ 1,52
9,00 . 1002
= 66.
12
9,00 . 1002
— 7 500 кгсм;
24
№(•
— + 3 750 кгсм;
2 \2
492 = 9 110 смК
1-481
65

Эпюра моментов показана на рис. 30, ё.
Мхт = 2 250-300 - 900-300 = 405000 кгсм;
Мът = 2 250-200 — 900-100 - 360 000 кгсм;
405 000 + 360 000 оолглл
М2'" = g = 382 50° кгсм'>
26,2
Мх" = 91Ш 405 000 = 1 165 кгсм;
26,2
М2" = 9П0 382 500=1100 кгсм;
26,2
Мг" ■= 911Q 360000 = 1 035 кгсм;
Мх1 - — 7 500 + 1 165 = — 6 335 кгсм;
М& = + 3 750 -f-1 100 =4-4 850 кгсм;
МхЪ = — 7 500 + 1 035 = — 6 465 кгсм.
Суммарная эпюра Мд; показана на рис. 30, г.
Сечение /:
7 800 6 335 лслл , т
Q ж 11,38 + "7Д(Г ^ * 540 *г/^2-
Сечение 8:
7 800 6 4^5 ,_ ,
а = п 38 + 74Q = 1 560 кг/см2.
Принимаем сечение нижнего пояса из одного уголка Л 50X50X6.
F - 5,69 СЛ*2;
8 260
а = 56q = 1 450 кг/см2.
Принимаем V-образные элементы решетки из круглой стали диамет-
ром 22 мм.
3,14-2,22 ло
F = 4 - = 3,8 сл<2;
/ =70 ел*; г = 0,25-2,2 = 0,44 еж;
x^w- = 127; ? = °>415;
1930
а== 3,8-0,415 =1230 ^/^2-
Расчет сварных соединений
Опорный узел. Принимаем конструктивно длину четырех швов, которыми
приваривается с четырех сторон уголок нижнего пояса к опорной фасонке, рав-
ной (10—1) 4 = 36 см. Высота шва /г = 6 мм; при электродах типа Э-42
допускаемое усилие на 1 пог. см шва составляет 1 100-0,6 • 0,7 = 460 кг.
Необходимая длина швов (при усилии в крайней панели нижнего пояса
7 240 кг) равна 7 240 : 460 = 16 см < 36 см.
Узел верхнего пояса (рис. 30, д). Максимальное растягивающее усилие
в решетке
#- + 643 кг;
49
# =643-^у- = 450 кг;
£0
7 -> 643 -тщ- = 460 кг.
66

Принимаем швы высотой h = б ММ.
Момент сопротивления
trm = — \ — - 1,80 смК
2.0,6(4-1)2
и^ш=
Площадь швов
F = 2-0,6 (4-1) -3,60 см\
Эксцентриситет
3,6-50
е - —49— ~" (°'5 + °'5) "" *'5 = 1>17 СМа
Нормальное напряжение
450 450-1,17 ., ., ,
9 - 1Ж + 1,80 = 418 кг1см-
Сдвигающее напряжение
460
% « "з5о" = 128 кг/см2.
Чаксимальное сжимающее усилие в решетке N' = — 1 930 кг;
50
Г = - 1 930 -yg- = - 1 380 кг;
/^ш = 3,60 с^2;
1380
т » 36Q = 383 кг/см*.
Проверка сварных швов на нормальную составляющую при сжимающем
усилии в раскосе не нужна, так как проведенные автором испытания показали,
то эти сварные соединения работают только на срез.
2. Расчет консоли индустриального пруткового прогона при вылете
консоли 1,00 м, нагрузке на прогон 900 кг\пог. м и шаге 2,25 м
Сечения элементов, принятые для рядового индустриального пруткового
прогона при нагрузке 900 кг/пог. м, сохраняются и для консольного прогона,
за исключением крайней панели верхнего пояса (которая усиливается при
вылете консоли более 475 мм), а также опорного узла.
Расчетная схема с сечением консоли показана на рис. 30, е.
Принимаем сечение вертикального фасонного листа на опоре 150X8 мм$
а на конце консоли—100X8 мм. Сверху консоли привариваем горизонталь-
ную полосу сечением 6Х 120 мм.
Поскольку высота вертикальной фасонки не должна превосходить пятнад-
цати толщин, проверяем условное сечение консоли на опоре, состоящее из
горизонтальной полосы 120X6 и вертикальной фасонки сечением 100X8
(фактически 150X8).
Л = 12-0,6 = 7,2 см2
/Y = 10-0,8 = 8,0 см2
Fx + Ту = 15,2 см2;
Sa = 8,0-5,3 = 43,3 си*\
d - -jgj = 2»78 см*
12,06 0,8 • 10*
Jx = —i^— + 7,2-2,782 + 8,0.2,522 + -^ 173,6 см*\
67

W$™ = -y|p - 23,1 слР; rfKC - -щр = 56,5 cjk»;
0,6-123 Ю-0,83-
7з/ - j2 + 12 в 86»9 с^ ;
86,9
1Гу = -g— = 14,5 см*;
9,00-702
Af* = 120-70 + -1—g =30 500 кгсм\
30 500
^макс = 23 1 = * 32° *г/сл*2 < { 60° *г/с^2-
В. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Изготовление стальных прутковых конструкций до последнего
времени осуществлялось непосредственно на строительной пло-
щадке и носило кустарный-характер. Это объясняется тем, что
прутковые конструкции не были приспособлены к условиям серий-
ного заводского изготовления.
В 1952 т. Харьковским заводом металлических конструкций
было освоено массовое производство индустриальных прутко-
вых прогонов (ИПП2-6 и ИПП2-9), первая партия которых из
4 500 шт. попользована для крупнейшего объекта промышлен-
ного строительства. Прогоны (Каждого пролета (ИПП2-6
и ИПП2-9) изготовлялись трех типов: рядовой, ендовный и кон-
сольный.
Как упоминалось выше, индустриальный прутковый прогон
ИПП2-6 (ИПП2-9) состоит из следующих основных элементов.
1) верхнего пояоа из двух уголков, прямолинейных по всей
длине; 2) нижнего пояса из одиночного уголка, согнутого в двух
местах «а один и тот же угол; 3) решетки из отдельных У-образ-
ных элементов из круглой стали; 4) опорных фасонок из листовой
стали толщиной 8 мм, каждая из которых имеет три отверстия —
два для крепления прогона к шпальным уголкам и одно техноло-
гическое отверстие для возможности выреза угла у фасонки на
гильотинных ножницах без повреждений.
У рядового и ендовного прогонов одного и того же пролета все
элементы могут быть одинаковыми как по длине, так и по сече-
нию. Элементы верхних поясов и решетки консольного прогона
могут быть такими же, как у рядового прогона, а элементы ниж-
него пояса несколько иными. Значительно отличается опорная
фасонка консольного прогона, которая развита на длину крайней
панели верхнего пояса в одну сторону и на длину консоли —
в другую. Кроме того, в зависимости от крепления связей прогоны
имеют различные свдаевые уголки, что определяет число марок
прутковых прогонов. Однако как на заготовке элементов, так и на
сборке индустриальных прутковых прогонов (ИПП2-6 илн
68

ИПП2-9) это многообразие марок сказьивается незначительно.
Опыт изготовления прогонов показывает, что собирать рядовые,
ендовные и консольные прогоны одинакового пролета можно
в одних кондукторах при условии, что сечения соотБетствующих
элементов для всех трех указанных типов прогонов сохра-
няются.
Весь металл, предназначенный для изготовления прогонов,
предварительно- .подвергался пратаке и только щоеле этого переда-
вался в цех обработки.
В некоторых случаях металл поступал в обработку неправлен-
ным,. что вызывало передачу на оборку отдельных элементов
с некоторой кривизной. В связи с тем, что оборка- прогонов
ППП2-6 И.ИОП2-9 производилась в кондукторах, эта кривизна
элементов прогонов немедленно обнаруживалась. Такой дефект-
ный элемент либо браковался и возвращался в цех обработки,
либо выправлялся при сборке.
Первой операцией обработки металла является наметка нуж-
ной длины уголков; при этом места перегиба уголков нижнего
пояса также намечаются.
Наметки стержней V-образных элементов решетки не произво-
дится, так как стержни режутся на сортовых ножницах по упору
Рис, 31. Резка круглых стержней по упору

VP'HC. 31). Наметка опорных фасонок выполняется на большим
листах металла, причем намечаются также центры трех отвер-
стий: двух монтажных и одного технологического. После наметки
металл подается краном к станкам для обработки.
Резка уголков и стержней по упору, а также уголков по на-
метке производится на сортовых ножницах.
Изготовление V-образного элемента решетки требует выпол-
нения трех операций:
1) закладки круглого стального стержня в штамп пресса до
упора;
2) гнутья круглого стального стержня за 1 удар пресса
(рис.32);
3) загиба двух концов V-обра'зных элементов из круглое
стали за два удара пресса.
Для изготовления V-образных элементов решетки может при-
меняться 70—100-г эксцентриковый или фрикционный пресс, осна-
щенный специальным приспособлением.
Рис. 32. Гнутье круглого стержня за один ход пресся
70

Внедрение механизированного изготовления элементов ре-
шетки увеличивает производительность труда рабочею, занятого
на этой операции, примерно в 7—8 раз.
Вырубка пазов на концах уголков нижнего пояса произво-
дится также на 70—100-т эксцентриковом или фрикционном
прессе, оснащенном специальным приспособлением. Вырубка
пазов на концах уголков производится звеном рабочих из двух
человек. Паз длиной ib 120 мм и шириной 11 мм вырубается за
один удар пресса. На рис. 33 показан уголок с вырубленным на
прессе пазом.
Гнутье элементов нижнего пояса осуществляется на кулачко-
вом прессе, обслуживаемом двумя рабочими (рис. 34). Для гнутья
элементов нижнего пояса на кулачковом прессе установлено смен-
ное приспособление — упор, жестко крепящееся на кулачок, кото-
рый включается механически. Обушок уголка плотно входит в тре-
угольный вырез приспособления, после чего при надавливании
двумя кулачками производится перегиб уголка; при этом линия
перегиба (обозначенная кернением при наметке) должна соответ-
ствовать вырезу приспособления. Правильность угла перегиба
проверяется шаблоном.
Резка опорных фасонок производится на гильотинных ножни-
цах (рис. 35), причем сначала обрабатывается прямоугольная
фасонка, у одного угла которой двумя ножами за один раз выре-
зается прямоугольничек.
После обработки металл подается краном на стеллажи для
сборки.
Сборка производится поточным и расчлененным методом
двумя звеньями рабочих без применения подъемно-транспортного
оборудования.
Сборка прогонов ИПП2-9 производится в двух кондукторах:
в первом собираются верхние пояса с опорными фасовками, а во
втором—прогоны целиком.
Сборка верхнего пояса прогона производится в следующем
порядке:
а) на торцовый упор ставится один уголок, рядом с которым
под второй упор ставится второй уголок. В месте образования
зазора (3—5 мм) уголки стыкуются путем прихватки накладкой
из уголка;
б) стыкованный уголок переворачивают и одну его полку
«пером на стеллаж» заводят между уголками-фиксаторами кон-
дуктора;
в) на полку стыкованного уголка с одной стороны кладут
полкой другой уголок так, чтобы конец его был заподлицо со сты-
кованным уголком и с той же стороны на фиксатор кондуктора
укладывают опорную фасонку, фиксируя правильность ее поло-
жения болтом. С другой стороны на полку стыкованного уголка
накладывают второй стыкуемый уголок так, чтобы один его конец
был уложен заподлицо с концом стыкованного (нижнего) уголка,
71

Рис. 33. Уголок нижнего пояса с вырубленным пазом
Рис. 34. Гнутье элемента нижнего пояса

Рис. 35. Резка опорных фасон ok на гильотинных ножницах
и производят прихватку около стыка. На стык накладывают уго-
лок-накладку и производят прихватку этой накладки со стыкуе-
мыми уголками. Затем производят прихватку по всей длине
уголков.
Следует отметить, что опорная фасонка не заводится между
уголками, как это делается в обычных прутковых прогонах, а при-
хватывается снизу — к перьям двух вплотную прилегающих друг
к другу уголков и с торца — к полкам уголков верхнего пояса.
Уголки соединяются прихватками в двух-трех местах по длине.
Во втором кондукторе производится сборка всего прогона в
следующем порядке:
а) верхний пояс с прихваченными к нему опорными фасов-
ками закладывается в кондуктор, причем правильность положе-
ния фиксируется болтами с двух сторон;
б) нижний пояс закладывают в кондуктор так, чтобы концы
его входили в фасовки, прихваченные к верхнему поясу (рис. 36)
и производят прихватку нижнего пояса к фасонкам. Затем закла-
дывают по фиксаторам V-образные элементы решетки, после чего
прихватывают их к перьям уголков верхнего пояса и к обушку
уголка нижнего пояса (рис. 37);
в) после этого производится кантовка прогона с последую-
щей /прихваткой нижних поясов и: решетки со второй стороны
одюгона.
73

Рис. 36. Закладка элементов нижнего пояса в кондуктор
Рис. 37. Приварка прихватками V-обраэных элементов решетки
к элементам верхнего и нижнего поясов

Сварка собранных на прихватках прогонов производится
двумя сварщиками без применений подъемно-транспортного обо-
рудования.
Сборка прогонов ИПП2-6 отличается тем, что исключается
стыковка поясов и во второй сборочный кондуктор сначала укла-
дывается нижний пояс, а затем верхний с опорными фасонками,
которые заводятся в вилки нижних поясов (рис. 38).
На рис. 39 показаны прогоны ИПП2-9 после сварки.
Изготовленные прогоны снимаются со стеллажей автокраном
и транспортируются на вагонетках в цех маляропогрузки.
В соответствии с установленными правилами прогоны прини-
маются отделом технического контроля завода (ОТК) до окраски.
После приемки и окраски прутковые прогоны при помощи мосто-
вого крана грузятся в железнодорожные вагоны для транспор-
тировки на строительную площадку. Прогоны ИПП2-6 устанав-
ливаются в вагоне вертикально по длине в два штабеля, а по
высоте — в три яруса. Прогоны ИПП2-9 целесообразно устанав-
ливать в вертикальном положении на два штабеля ранее установ-
ленных © два яруса дрогонов ИПП2^6. Прогоны ИПП2-6
и ИПП2-9 могут быть доставлены с завода-изготовителя на строи-
тельную площадку также и на автомашинах.
Следует отметить, что- прогоны ИПП2-6 первой партии завод-
ского изготовления в количестве свыше 3 700 шт. и прогоны
ИПП2-9 в количестве около 800 шт. были доставлены на строи-
тельную площадку без повреждений.
Этот факт свидетельствует о том, что принятое для индустри-
альных прутковых прогонов решение нижних поясов из уголков,
поставленных обушком вверх, обеспечивает необходимую жест-
кость и транспортабельность прогонов. Обычные же прутковые
прогоны, нижние пояса которых состоят из гибких круглых стер-
жней, часто получают механические повреждения при транспор-
тировке.
Опыт массового заводского изготовления индустриальных
прутковых прогонов (ИПП2-6 и ИПП2-9) на Харьковском заводе
металлических конструкций, а также их перевозки в железнодо-
рожных вагонах и частично автомашинами на строительную пло-
щадку позволяет сделать нижеследующие выводы.
1) Все операции процесса изготовления элементов индустри-
альных прутковых прогонов на любом заводе металлических кон-
струкций могут быть полностью механизированы. Для этого необ-
ходимо применять: а) два сменных приспособления к 70—100-г
эксцентриковому или фрикционному прессу, необходимые для
изготовления V-образных элементов решетки (одно — для нрого?
нов ИПП2-6, другое —для прогонов ИПП2-9); б) одно сменное
приспособление к 70—100-г эксцентриковому или фрикционному
прессу для вырубки пазов на концах уголков, идущих на нижние
пояса прогонов ИПП2-6 и ИПП2-9; в) один сменный упор-фикса-
ТОр к кулачковому прессу для гнутья уголков *щжних поясов
75

Рис. 38. Сборка прогона ИПП2-6
Рис. 39. Законченные изготовлением прогоны ИПП2-9

прогонов ИПП2-6 и ИГ1П2-9. Гильотинные и сортовые ножницы
используются без специальных приспособлений. При изготовлении
элементов индустриальных Прутковых прогонов на указанном
выше оборудовании была повышена производительность труда в
1,5 раза против существующих норм.
2) Сборка индустриальных прутковых прогонов пролетом
6 и 9 м может осуществляться «в простых кондукторах, устанавли-
ваемых на стеллажах. Для каждого пролета прогонов (ИПП2-6
и ИПП2-9) необходимо иметь два кондуктора: один для сборки
верхнего пояса и опорных фасонок, другой — для сборки прогона
целиком. Кондукторы изготовляются из швеллеров, установлен-
ных на стеллажах перьями вниз. 'Кондуктор для оборки верхних
поясов и опорных фасонок имеет парные коротыши из уголков,
приваренные на определенном расстоянии по длине; между этими
коротышами заводятся уголки верхнего пояса. По концам кондук-
тора необходимы фиксаторы с отверстиями, в которые заклады-
ваются болты после укладки опорных фасонок в кондуктор. Вто-
рой кондуктор, предназначенный для сборки прогона целиком,
состоит из описанного выше кондуктора и второго швеллера, на
котором установлены упоры-фиксаторы для укладки нижнего
пояса, состоящего из одиночных уголков, и решетки из отдельных
V-образных элементов круглой стали.
Кондукторы весьма просты в изготовлении и обеспечивают
необходимую точность конструкции (с допусками по основным
размерам + 3 мм).
При сборке индустриальных прутковых прогонов в кондукто-
рах достигнуты высокая производительность труда и массовый
выпуск прогонов (до 90 прогонов типа ИПП2-6 в сутки),
хотя при этом иг не использовалось подъемно-транспортное обору-
дование.
Электродуговую сварку индустриальных прутковых прогонов
следует производить электродами типа Э-42, из которых наиболее
рациональными являются электроды с порошковой сталью марки
эпс.
Благодаря автоматическому возбуждению дуги, осуществляе-
мому прикосновением покрытия этого электрода к изделию, повы-
шается производительность труда электросварщиков.
3) Перевозка индустриальных прутковых прогонов (ИПП2-6
и ИПП2-9) может осуществляться в железнодорожных вагонах
и на автомашинах с прицепами. Прогоны ИПП2-6 могут перево-
зиться и железнодорожным, и автотранспортом без паке-
тирования; прогоны ИПП2-9 'следует связывать проволокой
в макеты.
4) Индустриальные прутковые прогоны пролетом 6 и 9 ж по
сравнению со сплошными прогонами дают до 36—45% экономии
металла и обеспечивают снижение стоимости до 25—35%.
5) Рациональная приспособленная к заводскому изготовле-
нию конструкция индустриальных прутковых прогонов, механи-
77

задия всех операций по изготовлению элементов прогонов ИПШ-б
и ИПП2-9, сборка прогонов в кондукторах поточно-расчлененным
методом труда, удобство сварки в связи с расположением всех
швов снаружи и -в большинстве случаев «в лодочку», транспорта-
бельность конструкций благодаря жесткости как верхних, так
и нижних поясов — все это позволяет изготовлять индустриальные
прутковые прогоны на заводах металлических конструкций мето-
дами массового серийного производства.
Следует отметить, что изготовление индустриальных прутко-
вых прогонов может быть организовано на каждом заводе метал-
лических конструкций и на первое время не потребует дополни-
тельных площадей внутри помещений, так как сборка и сварка
прогонов могут производиться на стеллажах на открытом воз-
духе в течение -значительной части года.
Заводское изготовление прутковых ферм с перекрестными
прутковыми раскосами имеет некоторые специфические особенно-
сти: возникает новая операция по гнутью нижнего пояса из двух
круглых стальных стержней .или двух уголков, не требующаяся
при изготовлении стропильных ферм» обычных типов; 'кроме того,
в большинстве узлов прутковых ферм исключается необходимость
фасонок, обязательных во всех узлах обычных стропильных ферм.
Сборка прутковых ферм производится на отдельном стеллаже,
представляющем собой стальную отиту. На этой плите сначала
производят по чертежу построение схемы фзрмы, для чего наме-
чают прямоугольник, в который должна вписаться ферма, а затем
наносят оси элементов фермы по центру тяжести их сечений. По
намеченным линиям раскладывают обработанные детали, причем
применяются ограничители, фиксирующие положение,одного эле-
мента относительно другого. Затем производится соединение
прихватками элементов фермы. Сборка ферм больших размеров
производится по половинам конструкции. После соединения эле-
ментов прихватками, собранную половину фермы поднимают
краном, переворачивают на другую сторону и укладывают возле
сборочного стеллажа. Затем накладывают прихватки с другой
стороны фермы. В это время на етелл1аже начинают оборку второй
половины фермы, элементы которой уже установлены по прива-
ренным к стеллажу фиксаторам, что значительно ускоряет сборку.
При сборке прутковых ферм в большинстве случаев .необходимо
использовать подъемно-транспортное оборудование.
Гнутье элементов нижних поясов ферм, состоящих обычно из
двух круглых стальных стержней или из двух уголков, производят
на кулачковом (прессе. Круглые стержни гнут по одному, уголки —
по два, вставляя их в специальный сменный упор-фиксатор, при-
крепляемый к кулачку. Эта операция аналогична описанному
выше процессу гнутья уголков для нижних поясов индустриаль-
ных прутковых прогонов.
На рис. 40 показана ферма с перекрестными прутковыми
раскосами и уголковым нижним поясом цролетом 21 м.
78

Рис. 40. Изготовленная ферма с прутковыми перекрестными
раскосами пролетом 21,0 м
Г. МОНТАЖ СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Монтаж стальных прутковых конструкций ничем не отличается
от монтажа обычных стальных решетчатых конструкций.
На рис. 41 показан монтаж покрытия крупнейшего промыш-
ленного здания, более 60 тыс. м2 площади которого было пере-
крыто по обычным стропильным фермам индустриальными прут-
ковыми прогонами пролетом 6 и 9 му изготовленными на Харь-
ковском заводе металлических конструкций.
На рис. 42 показаны индустриальные прутковые прогоны про-
летом 9 м, установленные в покрытии здания.
Монтаж велся в следующем 'порядке. Сначала -полужестким
20-т краном устанавливались надколонниюи. Затем этим же кра-
ном монтировалась стропильная ферма, которая крепилась
та опорах болтами. Одновременно гуськом, крана поднимались
индустриальные прутковые прогоны,. которые в первую очередь
крепились к шпальным уголкам по конькам и около' коньков
ферм (только' что поднятой и ранее установленной). После этого
поднимались гуськом крапа, устанавливались и крепились
к шпальным уголкам индустриальные прутковые прогоны в одной,
а затем в другой четвертях пролета ферм (рис. 43).
Остальные индустриальные прутковые прогоны, в том числе
и ендовные, в пределах данной панели между фермами устанав-
ливались п крепились в последнюю очередь.
При таком методе монтажа покрытия отпала необходимость
в расчалке фзрм на период монтажа.
В панелях у торца здания и у температурных швов монтирова-
лись связи по верхним поясам ферм и вертикальные связи, а также
связи по верхним поясам индустриальных прутковых прогонов
пролетом 6 м. В некоторых случаях при больших пролетах ферм
(более 30 м) и мостовых кранов большой грузоподъемности
79

Рис. 41. Монтаж перекрытия промышленного здания
Рис. 42. Индустриальные, прутковые прогоны ИПП2-9, уложенные
по верхним поясам стропильных ферм

Рис. 43. Подъем индустриальных прутковых прогонов
гуськом крана
более 30 г), помимо устройства связей по верхним поясам ферм,
требуется также установка связей по нижним, лояоам. 'Кроме того,
связи необходимы не только по верхним, но и по нижним поясам
индустриальных прутковых прогонов пролетом 9 ж.
Прутковые фермы с перекрестными прутковыми раскосами
устанавливаются обычно по железобетонным колоннам или
каменным стенам. По прутковым фермам монтируются индустри-
альные прутковые прогоны.
Монтаж такого покрытия ничем- не отличается от описанного
выше монтажа покрытия, состоящего из обычных стропильных
ферм и индустриальных прутковых прогонов. Однако монтаж
покрытия из прутковых ферм несколько проще, чем монтаж
покрытия из обычных стропильных ферм, так как прутковые
фермы являются устойчивыми конструкциями, центр тяжести
которых лежит ниже точек опор.
6-481
81

iv. испытания стальных прутковых
конструкции
Испытания прутковых конструкций излагаются ниже в двух
разделах. В «первом из них рассматриваются результаты испыта-
ний прутковых конструкций небольших (Пролетов, во втором —
результаты испытаний -прутковых конструкций 'больших пролетов.
В .конце первого раздела излагаются данные с выводами ЦНИПС
по результатам испытаний прутковых решетчатых конструкций
пролетом 8—12 м, произведенным в ЦНИПС и подробно' описан-
ным в статье канд. техн. наук Г. Г. Голенко в Сборнике «Иссле-
дования по стальным конструкциям» (Стройиздат, 1950). Среди
испытанных ЦНИПС прутковых конструкций имеются прутковые
фермы пролетом 12 м\ однако они запроектированы по принципу
решения прутковых прогонов, рассчитаны на небольшие нагрузки
и принципиально ничем не отличаются от прутковых прогонов.
Вследствие этого испытание указанных прутковых решетчатых
конструкций рассматривается вместе с испытанием прутковых
конструкций небольших пролетов, к которым обычно относятся
прутковые прогоны, т. е. второстепенные несущие конструк-
ции.
Второй раздел посвящен испытанию прутковых ферм и Прут-
ковых трехшарнирных арок с затяжками, являющихся ответствен-
ными несущими конструкциями и пригодных для1 покрытий зданий
■пролетом 12—35 м.
Испытания показывают, что прутковые фермы и прутковые
трехшариирные арки с затяжками, решенные по принципиальной
схеме прутковых прогонов, имеют неудовлетворительные или во
всяком случае недостаточно удовлетворительные показатели
прочности, жесткости и устойчивости. Наоборот, новые прин-
ципиальные решения прутковых конструкций имеют вполне
удовлетворительные показатели несущей способности, не усту-
пающие, а в некоторых случаях даже превосходящие показа-
тели стропильных ферм, состоящих из жестких прокатных про-
филей.
82

А. ИСПЫТАНИЯ ПРУТКОВЫХ ПРОГОНОВ
1. Основные предпосылки испытаний
Испытания двух индустриальных прутковых прогонов
ИПШ-6 пролетом 6 м производились под руководством автора
на испытательной установке, сооруженной в цехе завода метал-
лических конструкций.
При каждом испытании прогоны устанавливались по одинако-
вой схеме: три прогона пролетом 6 м с шагом 2 м опирались на
двутавровые балки, установленные по пакетам из коротких дву-
тавров, уложенных на бетонный пол цеха. Прогоны по середине
пролета у верхних .поясов были развязаны растяжками из круглых
стальных стержней диаметром 16 мм. Каждый крайний монтаж-
ный прутковый прогон имел также две распорки из уголков
50X50X5; одним концом эта распорка крепилась у середины
верхнего пояса монтажного прогона, другим — к опорной двутав.-
ровой балке. По трем установленным прутковым прогонам укла-
дывались железобетонные плиты (при симметричном загружении
28 плит, каждая весом 142,4 кг) и бухты проволоки (каждая
весом 85 кг).
2. Результаты испытания индустриальных
прутковых прогонов пролетом 6 м
Первый прутковый прогон ИПШ-6, рассчитанный на равно-
мерно распределенную нагрузку 700 кг/пог. м, имел сечения:
верхнего пояса — из двух сваренных друг с другом уголков
50 X 50 X 5; нижнего пояса — из одного уголка 50 X 50 X 5,
поставленного' обушком вверх, и решетки, состоящей из отдельных
V-образных элементов из круглых стержней диаметром 19 мм.
Подвергшийся испытанию средний прутковый прогон и край-
ние (монтажные) прогоны были изготовлены вручную (не в кон-
дукторе), за исключением нижнего пояса среднего прогона, кото-
рый в соответствии с проектом был согнут в двух местах на спе-
циальном приспособлении (винтовом прессе).
Геометрические размеры элементов подвергавшегося испыта-
нию прогона соответствовали проекту. Длина, прогона была вы-
держана по рабочему чертежу, высота его была в пределах 490—
510 мм. Раскосы, расположенные во второй панели от опор,
имели длину 720 и 730 мм (вместо 700 мм по геометрической
схеме); остальные раскосы имели длины, предусмотренные проек-
том. Два раскоса имели небольшую кривизну (до 3 мм), кроме
того два V-образных элемента были приварены с отклонением от
вертикальной плоскости примерно на 10 мм.
Для установления запасов прочности прогон испытывался
на одностороннюю нагрузку до разрушения (потери устойчиво-
6*
83

сти). При определении прогибов нижнего пояса прогона учитыва-
лось влияние осадки опор.
Загружение одной половины пролета прогона производилось
девятью этапами. Величины равномерно распределенной односто-
ронней нагрузки (в % и кг/пог. м) и максимальных прогибов
(в мм) среднего прогона при каждом этапе загружения приве-
дены в табл. 5. При всех этапах загружения вплоть до 300% рас-
четной односторонней нагрузки максимальные экспериментальные
прогибы пруткового прогона -были несколько меньше теоретиче-
ских и конструктивные поправки — меньше единицы.
Таблица 5
Этапы
загружения
1-Й
2-й
3-й
4-й
5-й
б-й
7-й
8-й
9-й
Величина равномернорас-
пределенной нагрузки на
\U пролете прогона
в °/0 J в кг\пог. м
50
75
100
150
200
225
250
300
350
350
525
700
1050
1400
1575
1750
2100
2 450
Теоретические
максимальные
прогибы в мм
2,60
3,90
5,30
7,80
10,50
11,70
13,10
15,70
Эксперимен-
тальные мак-
симальнее
прогибы в мм
2,20
3,30
4,50
6,70
9,00
10,10
11,30
13,50
Конструктив-
ное поправки
0,85
0,85
0,85
0,86
0,86
0,87
0,87
0,86
~
При 350% расчетной односторонней нагрузки прогибы не заме-
рялись. После приложения этой нагрузки верхний пояс испыты-
вавшегося прогона (в ненагруженной части прогона) начал изги-
баться из плоскости конструкции, а нижний пояс и решетка —
отклоняться от своего первоначального положения. Потеря устой-
чивости верхнего пояса прогона в ненагруженной части должна
была наступить по расчету примерно при 300% расчетной одно-
сторонней нагрузки.
Таким образом, индустриальный прутковый прогон показал
наличие значительного запаса прочности при работе на односто-
роннюю равномерно распределенную нагрузку.
Второй индустриальный прутковый прогон ИПП1-6, рассчи-
танный на равномерно раапределенную .нагрузку 935 кг/пог. м,
имел сечения: верхнего пояса из двух уголков 50 X 50 X 6, ниж-
него пояса — из одного уголка 50 X 50 X 6, поставленного обуш-
ком вверх, и решетки, состоящей из отдельных V-образных эле-
ментов квадратной стали 20 мм.
Прогон был изготовлен вручную без приспособлений, за
исключением нижнего пояса, который в соответствии с проектом,
был согнут 'в двух местах на специальном приспособлении (скобе
с винтовым домкратом).
Геометрические размеры элементов прогона в основном соот-
ветствовали проекту. Элементы решетки были изогнуты вручную
84

с несколько большим радиусом закругления, чем это требовалось
по троекту. В одном из опорных узлов после сборки прогона ока-
зался просвет до 7 мму который при электросварке был заполнен
наплавленным металлом.
Прогон иснытывался на симметричную нагрузку со снятием
ее и определением остаточных прогибов- (1-й цикл испытания) и
до разрушения (2-й цикл испытания). Такой порядок испытания
имел целью установление действительного коэффициента запаса
прочности конструкции, а также проверку надежности сварных
соединений и определение конструктивных поправок.
При первом цикле испытания после загружения прогона 100%
расчётной симметричной нагрузки (935 кг/пог. м)у выдержки под
этой нагрузкой в течение 20 час. и полного разгружения остаточ-
ных прогибов обнаружено при помощи приборов (прогибомеров
и нивелира) не было. При втором цикле испытания загружение
производилось шестью этапами по всему пролету испытывавше-
гося прогона.
Величины прогибов узлов прогона и конструктивных поправок
приведены «в табл. 6.
Таблица 6
се W
й 3
с £
Эта
гру:
1-й
2-й
3-й
4-й
5-й
6-й
ев
СО
>>
t^-S
ев о"~
X а
37
101
149
195
225
365
Величины экспериментальных прогибов
узлов нижнего
1-го узла
2,50
7,50
11,50
14,50
19,50
2-го узла
3,00
9,00
13,50
17,50
24,50
пояса в мм
3-го узла
3,00
8,50
12.50
16,50
23,50
4-го узла
2,50
6,50
10,00
13,00
18,50
Максимальный
теоретический
прогиб в мм
3,60
9,80
14,50
18,90
21,80
Конструктив-
ные поправки
0,84
0,92
0,93
0,93
1,12
Во втором цикле испытания на симметричную нагрузку при
всех этапах загружения вплоть до 195% расчетной нагрузки все
элементы прогона работали в пределах упругих деформаций; уве-
личения прогибов после прекращения приложения нагрузок во
всех первых четырех этапах загружения обнаружено приборами
не было. Экспериментальные прогибы всех четырех узлов нижнего
пояса прогона вплоть до 195% расчетной нагрузки были меньше
теоретических; конструктивные поправки были меньше единицы.
При 100% расчетной симметричной нагрузки максимальный
экспериментальный вертикальный прогиб прогона равнялся
/э = 0,93 см=±-51;
максимальный теоретический прогиб /т=0,97 с^=аТд^ При
225% расчетной симметричной нагрузки приборы зарегистри-
ровали небольшое приращение прогибоз (3—5 жж), которое про-
изошло без дальнейшего увеличения нагрузки.
85

По данным сертификата уголки, из которых были изготовлены
испытывавшиеея прогоны, имели предел текучести от 2 600 до
3000 кг/см2. Расчетное напряжение «в нижнем поясе прогона
составляло 1 500 кг/см2; при 195% расчетной нагрузки напряже-
ние -в нижнем поясе достигло 2 920 кг/см2. Следовательно, прини-
мая в соответствии с сертификатом предел текучести стали рав-
ным 3 000 кг/см2, «можно' констатировать, что при 195% расчетной
симметричной нагрузки предел текучести в нижнем поясе, имев-
шем наибольшее напряжение из всех элементов прогона, еще
не был превзойден и коэффициент запаса прочности иепытывав-
ш-егося прогона превышал 2. При шестом этапе значительная
дополнительная на-лрузка в 8 г (пакет из уголков) была прило-
жена постепенно путем ослабления тросов, на которых пакет был
подвешен к крюку мостового крана. После ослабления тросов про-
гон получил нагрузку 12,5 + 8,0 = 20,5 т, что составляло около
350% расчетной симметричной нагрузки. После приложения этой
нагрузки наступило плавное и быстрое нарастание вертикальных
прогибов прогона, заметное на глаз, и прогон сел нижним поясом
на предохранительную стойку, специально установленную при-
мерно <в середине пролета прогона. Некоторые железобетонные
плиты в пролете между передним монтажным и иопытывавшимся
средним прогоном обрушились, повредив растяжку связей, вслед-
ствие чего потерял устойчивость передний монтажный прогон,
рассчитанный на нагрузку 700 кг/пог. м и имевший механические
повреждения.
Испытыв-авшийся средний прутковый прогон получил при
этом испытании остаточный прогиб более 120 мм и несколько
отклонился от своего первоначального положения, но ни один из
раскосов вследствие сравнительно небольшой гибкости (менее
130) не изогнулся и не потерял устойчивости, так же как и растя-
нутый нижний пояс, боковая гибкость которого составляла всего
лишь 314. Все сварные соединения, как и детали узлов, включая
и опорный узел, оказались вполне надежными.
Испытания показали хорошую несущую способность индустри-
альных прутковых прогонов., наличие значительных коэффициен-
тов запаса и несущей способности как при симметричной, так
и при односторонней нагрузках, жесткость и устойчивость кон-
струкции и надежность сварных соединений.
3. Результаты испытаний прутково-шпренгельных
прогонов, произведенных в ЦНИПС
Испытания прутково-шпренгельных прогонов неоднократно
освещались в работах ЦНИПС и в частности в Сборнике «Иссле-
дования по стальным конструкциям» (Стройиздат, 1950).
Испытания прутково-шпренгельных прогонов с раскосами
в средних панелях на одностороннюю нагрузку дали удовлетвори-
тельные результаты. Было установлено, что прогон обладает
«6

большой несущей способностью (К = 3) и длительной стадией
упруго-пластической работы. Экспериментальные прогибы прого-
на совпадали с теоретическими, вследствие чего средняя конструк-
тивная поправка равнялась 1,01. Однако столь большой коэффи-
циент запаса прутково-шлренгельного прогона при работе на
одностороннюю нагрузку не следует считать показательным, учи-
тывая, в особенности, что коэффициент запаса при испытании на
симметричную нагрузку из-за отсутствия приборов определен
не был. Имеется лишь указание на то, что при испытании двух
прутково-шпренгельных прогонов пролетом 7 м на симметричную
нагрузку величина разрушающей нагрузки составила 2,75 расчет-
ной.
Испытания прутково-шпренгельных прогонов о условиях
работы верхнего' пояса на косой изгиб, произведенные ЦНИПС
в 1950 г.., заслуживают внимания, поскольку при этих испытаниях
прутковые прогоны работали в условиях, близких к эксплуатаци-
онным. Эти испытания подтвердили, что нижние пояса прутковых
прогонов пролетом 6 ж в раскреплениях связями не нуждаются.
4. Результаты испытаний индустриальных
прутковых прогонов пролетом 9 м
В июле—августе 1952 г. были испытаны четыре пары инду-
стриальных прутковых прогонов ИПП2-9 пролетом 9 ж. Резуль-
таты этих испытаний показали, что прогоны ИПП2-9 имеют вполне
достаточный .коэффициент несущей способности, являются устой-
чивыми и жесткими, обладают длительной стадией упруго-Пласти-
ческой работы и имеют вполне надежные сварные соединения.
Минимальные коэффициенты несущей способности равнялись
2,35—2,40. Максимальные замеренные прогибы верхних поясов
при расчетной нагрузке не превышали Vsoo пролета (по середине
пролета). Следует отаетить, что все четыре пары прогонов
ИПП2-9 испытывались в вертикальном положении, причем развя-
зывались только верхние пояса, а нижние пояса связей не имели.
В качестве нагрузки применялись листы широкополосной толсто-
листовой стали, которая укладывалась поперек прогоню©, подвер-
гавшихся испытанию. По этим листам вдоль прогонов укладыва-
лись гибкие листы универсальной стали длиной 9 м. На рис. 44
показана установка для испытания этих прогонов после снятия
испытательной нагрузки. На рис. 45 показана эта установка и
часть еще не снятой нагрузки после другого испытания.
Б. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ПРУТКОВЫХ РЕШЕТЧАТЫХ
КОНСТРУКЦИИ, ПРОИЗВЕДЕННЫХ В ЦНИПС
В табл. 7 приведены экспериментальные данные по испытанию
прутковых решетчатых конструкций, заимствованные из статьи
канд. техн. наук Г. Г. Голенко в Сборнике «Исследования по
стальным конструкциям», Стройиздат, 1950.
87

Рис. 44. Установка для испытания прогонов ИПП2-9
Рис. 45. Испытание прогонов ИПП2-9

89

На основе результатов испытаний, основные данные которых
приведены в табл. 7, в упомянутой статье делаются следующие
основные выводы.
1) Теоретическое исследование работы прутковой фермы про-
ведено в 1931 г. проф. В. 3. Власовым. При этом установлено, что
при расчете фермы как статически неопределимой системы
в большинстве элементов усилия оказываются меньшими, чем
они получаются при расчете фермы как шарнирно-стержневой
системы. Однако уменьшение это незначительно и расчет прутко-
вых ферм можно без большой погрешности производить как ста-
тически определимых систем, пренебрегая жесткостью узловых
соединений. Влияние эксцентриситета в присоединении стержней
решетки к поясам в этом исследовании не учитывалось. Экспери-
ментальные исследования прутковых прогонов пролетом
8,8 м, разработанные проф. В. 3. Власовым, подтвердили указан-
ные выше результаты теоретических исследований. Заметное раз-
витие пластических деформаций в двух испытанных прогонах
пролетом 8,8 ж произошло при нагрузкам, равных 2,06 и 2,04
расчетных нагрузок. Таким образом, коэффициент запаса проч-
ности, отнесенный к моменту начала текучести в основных эле-
ментах, для обоих прогонов, оказался близким двум, что' значи-
тельно выше обычного 'Коэффициента запаса для стали марки
Ст. 3. Коэффициенты несущей способности оказались ддя прогона
с параллельными поясами К = 2,47 и для прогона с параболиче-
ским 'нижним, поясом К = 2,33. Разрушения прогонов в прямом
смысле этого' слова .не произошло'; имела место текучесть металла
нижнего пояса и прогоны перестали воспринимать добавочную
нагрузку. Этот момент и был зафиксирован как предел несущей
способности. Никаких выпучиваний элементов или видимых по-
вреждений в конструкции обоих прогонов обнаружено не было.
2. В произведенном канд. техн. наук Г. Г. Голенко экспери-
ментальном 'Исследовании двух прутковых ферм- пролетом
11,75 м (первая схема с 12 панелями верхнего пояса) и пролетом
11,6 ж (вторая схема с 12 панелями верхнего пояса) приводятся
данные по напряжениям, возникающим от изгиба стержней, и про-
изведено сопоставление данных по прогибам и напряжениям, что
не было сделано в описанном выше экспериментальном иссле-
довании. После первой разгрузки остаточные прогибы равня-
лись в ферме пролетом 11,75 ж — 7784о пролета, в ферме пролетом
11,6 м — Узооо пролета. Экспериментальные прогибы были меньше
теоретических в ферме пролетом 11,75 м до полуторакратной рас-
четной нагрузки включительно, ia экспериментальные напряжения
в отдельных элементах решетки превзошли теоретические при
полуторакратной расчетной нагрузке, т. е. до наступления предела
текучести. Экспериментальные напряжения во вторых панелях
нижнего пояса фермы пролетом .11,6 м были больше теоретиче-
ских при полуторакратной расчетной нагрузке, т. е. до наступле-
ния предела текучести.
90

Канд. техн. наук Г. Г. Голенко объясняет явления более ран-
него нарастания! прогиба совместным действием на элементы кон-
струкции осевых сил и ■моментов1.
Коэффициенты запаса прочности и несущей способности для
фермы пролетом 11,75 м оказались равными соответственно 1,98
и 2,31, для фермы пролетом 11,6 м — 2,0 и 3,21. Коэффициент
несущей способности 3,21 признан при этом несколько завышен-
ным..
3. Прутковые фермы только с малым отношением высоты к
пролету (~ 720) обладают, по мнению инж. Г. Г. Голенко, дли-
тельной стадией упруго-пластической работы. Разрушение таких
прутковых ферм при достаточном закреплении верхнего пояса из
плоскости изгиба происходит вследствие текучести металла
з основных элементах (в средних панелях нижнего пояса) и при
крайне больших прогабах. В прутковых фермах с малым отноше-
нием высоты к пролету верхние пояса оказываются значительно
более развитыми, чем остальные их элементы. Это обстоятельство
сближает конструкцию этих ферм со сложной шпренгельной бал-
кой или даже с обычной балкой и делает мало вероятным обыч-
ное разрушение от продольного изгиба верхнего пояса. Однако
в практике имеют распространение прутковые фермы (протоны)
с большей величиной отношения высоты к пролету ( ттг ~ ту ^) и
с менее жесткими верхними поясами. В таких фермах более
вероятно' разрушение от потери устойчивости сжатых элементов.
Затем приводятся примеры разрушения прутковых прогонов
с недостаточно жесткими верхними поясами от потери устойчи-
вости первых сжатых раскосов в плоскости прогонов. На основа-
нии этих примеров канд. техн. наук Г. Г. Голенко полагает, что
с уменьшением жесткости верхнего' пояса (в связи с увеличением
зысоты конструкции) уменьшаются преимущества прутковых кон-
струкций как статически неопределимых систем и свойства этих
конструкций все более приближаются к свойствам шарнир но-
стержневых конструкций, с более ранним разрушением от потери
устойчивости сжатых элементов.
Далее указывается, что установить точные критерии для опре-
деления меры жесткости верхнего пояса на основании приведен-
ных данных затруднительно, так как выявлена лишь качественная
сторона явления, но вместе с тем приблизительным критерием
может служить величина отношения высоты к пролету прутковых
конструкций. При этом рекомендуется, исходя из данных испыта-
ний, принимать величину этого отношения не больше, чем- Vis;
если же пробное проектирование покажет, что при уменьшении
этой величины вес конструкции не слишком возрастает, то
рекомендуется пойти на еще меньшее отношение высоты к про-
лету (до -!• - JL) ...
91

В. ИСПЫТАНИЯ ПРУТКОВЫХ ФЕРМ И ТРЕХШАРНИРНЫХ АРОК
С ЗАТЯЖКАМИ
1. Основные предпосылки испытаний
Ниже приведены результаты испытания следующих различ-
ных типов Прутковых стальных ферм, и трехшарнирных арок
с затяжками.
а) Прутковые фермы с дополнительной решеткой из треуголь-
ных шпренгелей пролетом 12 м (рис. 13). Испытывались две
фермы этой конструкции, отличающиеся друг от друга по геомет-
рической схеме, ia также ш> конструктивному решению. Первая
прутковая ферма, выполненная по схеме / (рис. 47), имела: ниж-
ний пояс из трех стержней (два стержня диаметром 25 мм и один
стержень диаметром 19 мм)у раскосы из двух стержней диамет-
ром ;19 мм и шпренгели из одного стержня диаметром 19 мм.
Втора(Я прутковая ферма, выполненная по схеме II (рис. 47),
имела: нижний пояс из -двух стержней диаметром 30 мм, раскосы
из двух стержней диаметром 22 мм с вкладашами и шпренгели
из одного стержня диаметром 22 мм.
б) Прутковая раскосная ферма с дополнительным средним
поясом-тягой пролетом 16 м (рис. ill).
в) Прутковая сборная трехшарнирная арка с затяжкой, со-
стоящая из двух прутковых прогонов (полуарок), пролетом 12 м
(рис.20).
г) Прутковая стальная сборная трехшарнирная арка с затяж-
кой, состоящая из двух односкатных прутковых раскосных ферм
(полуарок) с дополнительными средними поясами-тягами, проле-
том 21,4 м (рис. 17).
Первые две прутковые фермы (рис. 47) испытывались в 1942 г.
бригадой сотрудников ЦНИПС при участии :автора на строитель-
стве Главуралстроя. Третья прутковая ферма (рис. ill) испытыва-
лась в 1943 г. канд. техн. наук С. И. Стельмахом совместное авто-
ром также на строительстве Главуралстроя. Испытания четвертой
прутковой трехшарнирной «арки с затяжками (рис. 20) производи-
лись в 1945 г. бригадой ЦНИПС на строительстве треста Магни-
тострой. Пятая прутковая арочная ферма с затяжкой (рис. 19)
испытывалась в 1947 г. под руководством, (автора на полигоне
Центральной экспериментально-исследовательской лаборатории
вниомс мспти.
Каждое из упомянутых испытаний прутковых ферм в отдель-
ности было связано в первую очередь с вопросами практического
применения предлагаемой новой прутковой конструкции на том
или ином .конкретном объекте строительства. Испытание, 'следова-
тельно, имело целью определить прочность, жесткость и устойчи-
вость прутковой конструкции определенного типа и в частности
определить ее фактический коэффициент запаса прочности, и вы-
явить степень соответствия фактических напряжений и деформа-
92

ций элементов, а также деформаций конструкции в целом расчет-
ным предположениям. Одновременно считалось необходимым про-
верить надежность узловых соединений (а также сварных стыков)
и совместность работы стержней (ветвей) в составных элементах
конструкции (нижних поясах, решетке, затяжке, верхнем поясе) и
выяснить характер работы конструктивно поставленного в фермах
среднего пояса-тяги.
Автор провел испытания нескольких типов прутковых ферм
различных пролетов предложенной .им конструкции. При этих
испытаниях выявились наиболее слабые элементы и узлы прутко-
вых конструкций, что позволило разработать оптимальные типы
прутковых ферм., наиболее часто встречающихся в промышлен-
ном >и гражданском строительстве пролетов (от 12 до 30 м) и не
уступающих по прочности, жесткости и устойчивости обычным
фермам. Результаты испытаний позволили выявить характер
работы основных типов прутковых конструкций и сделать научно
обоснованные выводы о принципах решения и путях дальнейшего
развития и -совершенствования прутковых конструкций.
2. Установки для испытаний и их подготовка
Испытание стальных прутковых ферм с дополнительной ре-
шеткой из треугольных шпренгелей пролетом 12 м (рис. 13) про-
изводилось на специально изготовленной рычажной установке,
показанной на рис. 46.
Установка для испытания этих ферм состояла из: каменных
столбов-опор для испытываемой фермы; стальных двутавровых
балок-рычагов с отношением плеч 2:1, устанавливаемых перпен-
Вид по а-а
,2000
3500
2000*«2000-\уЯХЮ^ЗОЮА
nfl-l-ft-H-fl-H-ft-
9250'
Рис. 46. Общая схема установки для испытания прутковых ферм
93

дикулярно к испытываемой ферме и опирающихся на верхний ее
пояс в узлах, что давало* возможность вызывать в месте приложе-
ния нагрузки давления, равные утроенной величине нагрузки на
платформу; платформ, на которые укладывались при испытании
шлакобетонные камни (испытательная нагрузка); подъемной
стальной балки, подвешенной на талях к двум деревянным козлам
и служившей для полного освобождения фермы от нагрузки (веса
рычагов и подвесных платформ); противовеса, состоявшего из
штабеля железобетонных кровельных плит, в которых были заан-
•кераны 'спальные хомуты, надетые на концы рычагов с меньшими
плечами.
Между стержнями хомутов были установлены стальные стойки
для опирания -концов рычагов при подъеме других концов рыча-
гов с платформами. После установки фермы на опоры верхний
пояс в узлах был прикреплен на болтах связями из уголков
к стальной балке, закрепленной к глухой стене здания завода.
Выбор числа точек передачи испытательной нагрузки на прутко-
вые фермы был произведен на основе сравнения расчетных напря-
жений фермы с напряжениями, возникающими при передаче на-
грузки через 3,4 и 5 узлов. Принятые схемы загружения близко
соответствовали действительным условиям работы ферм. Каждая
из Прутковых ферм, подвергавшихся испытанию, была рассчитана,
на проектную и испытательную нагрузку. Теоретические прогибы,
отвечающие нагрузкам каждого этапа загружения при испытании,
были определены для каждой прутковой фермы графоаналити-
ческим методом.
Схемы расположения приборов на обеих испытывавшихся
прутковых фермах показаны на рис. 47. В нижних поясах тензо-
метры были установлены в средних и крайних панелях, в решет-
ках — на раскосах, расположенных ближе к середине ферм. На
элементах верхних поясов тензометры не устанавливались, так
как вследствие отсутствия местного- изгиба при испытаниях эле-
менты верхних поясов обеих ферм имели значительные запасы.
Прогибомеры системы Максимова были установлены в четы-
рех узлах нижнего^ пояса первой фермы и в пяти узлах нижнего
пояса второй фермы. В целях исключения влияния осадки опор-
ных столбов на опорах были установлены более чувствительные
прогибомеры системы Емельянова.
Испытание прутковой раскосной фермы с дополнительным
средним поясом-тягой пролетом 16 м производилось на -специаль-
но построенной рычажной установке. Отличие этой установки от
описанной выше состояло в том, что число рычагов было увели-
чено до семи и противовес был выполнен .из 40 чугунных болва-
нок весом 172 т каждая, уложенных по стальным балкам, на ко-
торые были надеты хомуты, подвешенные на концах рычагов.
Кроме того, подъемная балка поднималась при помощи двух
талей, подвешенных на двух треногах из стальных труб, а также
лебедки с тросом, перекинутым через блок, закрепленный на
94

Рис. 47. Схема расположения приборов при испытании
прутковых ферм с дополнительной решеткой из треугольных
шпренгелей
верхушке дополнительно установленной деревянной мачты. Испы-
тательная нагрузка передавалась в семи точках, что соответство-
вало числу узлов верхнего пояса ферм и обеспечивало (макси-
мальное приближение условий испытания и расчетным.
Испытание прутковой сборной трехшарнирной арки с затяж-
кой, состоящей из двух прутковых прогонов (полуарок) пролетом
12 м производилось на специально построенной рычажной уста-
новке, аналогичной описанной выше. Принятая схема передачи
нагрузки через пять узлов эквивалентна проектной равномерно
распределенной нагрузке на арки, так как расчетные напряжения
з элементах соответствующих арок при такой передаче нагрузки
незначительно отличаются от напряжений при проектной на-
грузке.
Испытание прутковой стальной трехшарнирной арки с затяж-
кой пролетом 21,4 м производилось на специально сооруженной
рычажной установке, в принципе не отличающейся от описанных
выше установок. Принятая схема передачи нагрузки через один-
надцать узлов верхнего пояса трехшарнирной йрки соответство-
вала расчетной схеме. В отличие от предыдущих установок, где
испытываемые фермы освобождались от нагрузок при помощи
продольной балки и талей, разгрузка арки производилась при по-
мощи винтовых домкратов на козлах.
95

3. Порядок испытания прутковых ферм и трехшарнирных
арок с затяжками
Каждая прутковая ферма с дополнительной решеткой из тре-
угольных шпренгелей (рис. 13) подвергалась двум последователь-
ным циклам испытания. Первый цикл испытания с выдержкой
ферм подо нагрузкой имел целью установление величин остаточ-
ных деформаций испытываемых конструкций и заключался в ис-
пытании ферм до расчетной нагрузки с последующей полной раз-
грузкой; при этом, под расчетной нагрузкой каждая ферма нахо-
дилась в течение 16 час.
Второй цикл состоял в загружении до' разрушения ферм.
Платформы загружались шлакобетонными камнями, имевшими
средний вес 22,6 кг. При помощи небольшой добавки груза был
установлен вес рычагов и платформ, создающий 50% расчетной
нагрузки. В связи с этим начальная нагрузка (первый этап загру-
жения) была принята равной 50% расчетной нагрузки; в каждом
последующем этапе загружения нагрузка увеличивалась на 25%
в обоих циклах испытания.
Пр.и испытании первой фермы на расчетную нагрузку было
взято три отсчета по приборам." Первый отсчет был сделан сейчас
же после загружения, второй — через 6 час. и третий — через
16 час.
Испытание прутковой раскосной ферм.ы с дополнительным
средним поясом-тягой подразделялось на три последовательных
цикл<а. Первый цикл состоял в испытании каждой фермы на одно-
стороннюю нагрузку. При этом испытании первый этап загруже-
ния соответствовал 50% симметричной расчетной нагрузки, в по-
следующие этапы загружения добавлялась односторонняя на-
грузка— 50, 100, 150 и 200% от расчетной. Зятем была, произ-
ведена полная разгрузка 'ферм. Второй цикл имел целью испыта-
ние каждой фермы на симметричную нагрузку с последователь-
ным ее увеличением до 200% расчетной нагрузки; по окончании
этого испытания была произведена полная разгрузка ферм. Тре-
тий цикл заключался в испытании каждой фермы на симметрич-
ную нагрузку до разрушения.
Загружение платформ производилось также шлакобетонными
камнями весом 22,6 кг. Вес рычагов и платформ с небольшой до-
бавкой груза создавал 50% расчетной нагрузки.
В первых двух циклах испытаний отсчеты на приборах бра-
лись при отсутствии нагрузки, а затем при всех этапах загруже-
ния. В третьем цикле испытания отсчеты по тензометрам брались
последний раз при 200% расчетной нагрузки, после чего тензо-
метры были сняты, но прогибомеры оставлены.
Испытание трехшарнирной арки с затяжкой, состоящей из
двух прогонов (полуарок) пролетом 12 м, производилось тремя
циклами. Первый цикл имел целью испытание прутковой трех-
шарнирной арки с затяжкой на одностороннюю нагрузку. Второй
96

цикл заключался в испытании конструкции на симметричную на-
грузку с этапами загружен-ия 50 и 100% расчетной нагрузки, за-
тем арка была полностью разгружена. Третий цикл состоял в» -ис-
пытании арки на симметричную нагрузку до разрушения. При
этом арка последовательно загружалась 50, 100, 125, 150, 175,
200, 225% расчетной нагрузки. Перед загружением арки удвоен-
ной расчетной нагрузкой приборы были сняты, за исключением,
прогибомера, измеряющего удлинение затяжки.
Испытание прутковой трехшарнирной арки с затяжкой, со-
стоящей из двух прутковых раскосных ферм (полуарок) с до<пол-
нительными средними поясами-тягами пролетом 21,4 м, состояло
из четырех циклов. Первый цикл заключался в испытании на
одностороннюю расчетную нагрузку. Во время этого испытания
арка последовательно загружалась 100% расчетной симметрич-
ной нагрузки и 50 и 100% односторонней временной нагрузки,
затем производилась полная разгрузка. Второй цикл состоял в ис-
пытании арки на симметричную расчетную нагрузку с выдерж-
кой конструкции под этой нагрузкой в течение часа; после этого
производилась полная разгрузка (арки. Третий цикл имел целью
испытание арки на постоянную расчетную симметричную на-
грузку плюс ;150% временной расчетной симметричной нагрузки
с выдержкой конструкции под этой нагрузкой в течение часа;
после этого была произведена полная разгрузка арки. Чет-
вертый цикл заключался -в испытании арки до начала ^разруше-
ния.
Платформы загружались круглыми стальными стержнями.
Последовательные этапы загружения в последнем цикле испыта-
ния были следующие: 100% постоянной симметричной расчетной
нагрузки; 50, 10Q, 150, 200, 250, 300% расчетной симметричной
временной нагрузки, что примерно соответствовало 50, 75, 100,
125, 150, 175, 200% полной расчетной симметричной нагрузки,
учитывая, что постоянная и временная нагрузки были почт*1
равны.
4. Обработка экспериментальных данных
и составление графиков
Материалы, полученные пр«и испытаниях, состояли из записей
показаний тензометров и прогибомеров. Местные деформации эле-
ментов испытывавшихся прутковых 'конструкций замерялись тен-
зометрами, а прогибомеры использовались для измерения общих
деформаций (вертикальных прогибов) конструкций. Обработка
показаний прогибомеров сводилась к определению осадок опор-
ных столбов и вычислению действительных вертикальных проги-
бов испытывавшихся прутковых конструкций с учетом этих оса-
док.
При обработке материалов испытаний прутковых конструкций
модуль упругости стали был принят равным 2 100 000 кг/см2.
7-481
97

На графиках напряжений дано сопоставление эксперимен-
тальных и теоретических напряжений по этапам за-лружений
прутковых конструкций.
По оси абсцисс отлажены величины экспериментальных на-
пряжений, отвечающие испытательным нагрузкам по этапам за-
гружения. По оси ординат откладывалась испытательная нагрузка
в процентном отношении к расчетной, а на многих графиках —
и по своей абсолютной величине; на некоторых графиках рядом
с величиной испытательной нагрузки указывалась (в скобках)
величина теоретического напряжения, соответствующая этой на-
грузке. Графики напряжений строились отдельно для симметрич-
ной и для несимметричной нагрузок и представляли собою пучки
экспериментальных кривых, построенных, как правило, для двух
ветвей верхних и нижних поясов, а также для двух ветвей стоек.
Для двух испытывавшихся конструкций графики построены для
двух ветвей р;аскосов. Каждая кривая экспериментальных напря-
жений дает среднее напряжение ветви. Среднее опытное напря-
жение подсчитано: для ветв.и, состоящей из круглого стержня,
как полусумма двух фибровых напряжений; для ветви, состоя-
щей из швеллера, как Уз суммы трех фибровых напряжений.
Кривые средних экспериментальных напряжений отдельных
ветвей (либо одиночных стержней) наносились сплошными
линиями, эатем пунктиром давались кривые средних экспери-
ментальных напряжений элементов. Наконец, проводились
линии теоретических напряжений элементов, которые при сим-
метричных нагрузках являются прямыми. При односторонних на-
грузках каждая линия теоретических напряжений имеет один пе-
релом в точке перехода от двусторонней нагрузки (вес рычагов и
платформ, составлявший при большинстве испытаний 50% рас-
четной симметричной нагрузки) к односторонней. При испытаниях
прутковой трехшарнирной арки с затяжкой пролетом 21,4 м линии
теоретических напряжений при односторонних натруэках пред-
ставляют собой прям.ые линии на всем своем протяжении.
Графики прогибов строились в одних случаях для узлов ниж-
них поясов прутковых ферм, в других случаях — для узлов верх-
них поясов. Большинство графиков прогибов строилось для двух
циклов испытаний на симметричную нагрузку. На графиках про-
гибов для первых замкнутых циклов испытаний, когда прут-
ковые фермы испытывались на расчетную нагрузку, нано-
сились линии «обратного хода», позволяющие получить на
графиках остаточные прогибы ферм после их полного осво-
бождения от нагрузок. Для прутковой трехшарнирной арки
с затяжкой пролетом 21,4 м такие графики с остаточными
прогибами построены для двух замкнутых циклов испыта-
ний— для испытания до постоянной плюс 50% временной
расчетной на-грузок и для испытаний до полной расчетной на-
грузки.
98

Г. АНАЛИЗ РАБОТЫ ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИИ
ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК
Для более полного выявления картины действительной работы
прутковых конструкций необходимо произвести совместное рас-
смотрение и оценку местных и суммарных деформаций, получен-
ных в результате испытаний и представленных на графиках на-
пряжений и графиках прогибов. При анализе работы отдельных
элементов прутковых конструкций необходимо обращать особое
внимание на совместность работы» составных элементов и вели-
чину отклонения средних экспериментальных напряжений от
теоретических.
При рассмотрении суммарных деформаций конструкций для)
юаждой испытывавшейся прутковой конструкции определялась
действительная жесткость конструкции при расчетной нагрузке
с определением величин конструктивных поправок к теоретиче-
ским прогибам (отношения экспериментальных прогибов к теоре-
тическим), а также величины остаточных прогибов. Особо отме-
чался момент появления местной и общей текучести, что имело
целью определение фактического коэффициента запаса прочности
конструкции.
1. Прутковая ферма с дополнительной решеткой
из треугольных шпренгелей (пролетом 12 м)
а) Работа отдельных элементов конструкции
(местные деформации)
Графики напряжений элементов нижнего пояса (рис. 48, а и б)
указывают на то, что в обоих циклах испытаний составные стер-
жни нижнего пояса работали совместно. Экспериментальные на-
пряжения в элементах нижнего пояса совпали или были близки
к теоретическим напряжениям.. Графики напряжений раскосов
(рис. 48, в и г) указывают на недостаточную совместность и не-
равномерность работы составных стержней.
Средние экспериментальные напряжения в двух различных
раскосах, расположенных в центральной части решетки, по абсо-
лютной величине были невелики, но различны (100 кг/см2 и
332 кг/см2). Экспериментальные напряжения во время всего
второго цикла испытания были в одном из этих раскосов меньше
(на 136 кг/см2), а в другом — больше (на 80 кг/см2) теоретиче-
ских напряжений. Составные стержни раскоса (второго от опоры)
работали совместно вплоть до 75% расчетной нагрузки; после
125% расчетной нагрузки один из стержней раскоса выключился
из работы полностью. Экспериментальные напряжения в этом
раскосе были так же, как и в двух предыдущих раскосах, по абсо-
лютной величине небольшими (при расчетной нагрузке равнялись
352 кг/см2) и были меньше расчетного напряжения на 98 кг/см2.
7*
99

Рис. 48. Графики напряжений при симметричном загружении прутковой
Обозначения: экспериментальное напряжение стержня;

фермы с дополнительной решеткой из треугольных шпренгелей
экспериментальное напряжение элемента; — теоретическое напряжение

Неравномерная работа раскосов и отсутствие совместной работы
отдельных их ветвей объясняется тем, что при малых усилиях
отдельные стержни составного элемента работают неодинаково -и
в них происходит перераспределение напряжений до того мо-
мента, поюа составной элемент и, следовательно, его стержни не
заработают на полную мощность.
б) Работа конструкции в целом (суммарные вертикальные
деформации фермы)
Рассмотрим суммарные вертикальные деформации прутковой
фермы, которые показаны на графиках и эпюрах прогибов кон-
струкции (рис. 49 и 50).
Графики и эпюры прогибов показывают, что суммарные экспе-
риментальные прогибы узлов нижнего пояса прутковой фермы
в обоих циклах испытаний и при всех этапах загружения были
значительно больше теоретических, и что ферма после полной ее
разгрузки в обоих циклах испытаний получила значительные
остаточные прогибы.
Ниже приводим табл. 8 экспериментальных и теоретических
прогибов, конструктивных поправок и остаточных прогибов прут-
ковой фермы при расчетной нагрузке.
Таблица 8
№ узлов нижнего
пояса
3
8
Среднее для № 3
и 8
4
7
Среднее для № 4
и 7
5
Экспериментальные
прогибы в мм
в I цикле
15,60
14,20
14,90
20,20
18,80
19,50
22,80
во II цикле
12,90
13,40
13,15
19,60
17,70
18,65
22,90
Теорети-
ческие про-
гибы в мм
10,40
10,40
10,40
16,80
16,80
16,80
18,30
Конструктивные
поправки
для
I цикла
1,50
1,36
1,43
1,20
1,12
1,16
1,25
для
II цикла
1.24
1,28
1,26
1,17
1,05
Ы1
1,25
Остаточные
прогибы
в мм
2,60
1,40
1,50
1,50
1,90
1,90
2,40
Из даниых табл. 8 видно, что конструктивные поправки к тео-
ретическим прогибам больше у крайних узлов нижнего пояса
(№ 3 и 8), чем у узлов, расположенных ближе к середине фермы
(№ 4 и 7). Это указывает на недостаток геометрической схемы
прутковой фермы, заключающийся в отклонении очертания ниж-
него пояса от параболы. Конструктивные поправки к теоретиче-
ским прогибам у рассматриваемой прутковой фермы значительно
больше единицы. Известно, что у обычных сварных ферм кон-
структивные поправки меньше единицы. Кроме того, при
102

Рис. 49, а, б. Графики прогибов прутковой фермы с дополни-
тельной решеткой из треугольных шпренгелей при испытании
а—на полную расчетную нагрузку; б—на удвоенную расчетную на-
грузку
Обозначения: экспериментальные прогибы;
теоретические прогибы

Рис. 49. Графики прогибов прутковой фермы с дополнительной
0—на полную расчетную нагрузку; г—на удвоенную расчетную нагрузку; д—на
Обозначения: экспериментальные прогибы; теоре

решеткой из треугольных шпренгелей при испытании
полную расчетную нагрузку; е—на удвоенную расчетную нагрузку
тические прогибы

Рис. 50. Эпюры прогибов 'Прутковой фермы с дополнительной
решеткой из треугольных шпренгелей
«-50%; 0-75%; 0-100%; г—125%; d—150%; е-175% расчетной нагрузки
испытании на расчетную нагрузку эти фермы после полной раз-
грузки не получают остаточных прогибов. Испытывавшаяся прут-
ковая ферма после испытания на расчетную нагрузку получила
значительные остаточные прогибы.
Таким образом, подвергавшаяся испытанию прутковая ферма
обладает значительно меньшей жесткостью, чем обычные -сварные
фермы.
в) Коэффициент запаса прочности конструкции
Из рассмотрения графиков видно, что уже при 175% расчет-
ной нагрузки напряжения в элементах нижнего пояса достигали
106

2 185 и 2 470 кг/см2; таким образом, предел текучести (1 900 кг/см2
для стали Ст. Ос) был превзойден при указанной нагрузке. Экс-
периментальные прогибы, которые, начиная с первого этапа за-
гружения, превосходили теоретические, после 125% расчетной
нагрузки и при последующих этапах загружения все больше и
больше отклонялись от теоретических; при 175% расчетной на-
грузки максимальный экспериментальный прогиб был больше
максимального теоретического прогиба в 1,29 раза.
Несмотря на то, что при 200% расчетной нагрузки явных при-
знаков разрушения ферм, не было обнаружено, можно считать,
учитывая наличие значительных интенсивно возрастающих без
дальнейшего увеличения нагрузки прогибов, что ферма достигла
стадии разрушения при 200% расчетной нагрузки, поскольку
в стержнях нижнего' пояса был значительно превзойден предел
текучести.
Коэффициент запаса прочности конструкции может быть опре-
делен путем деления максимальной экспериментальной нагрузки
на расчетную нагрузку
Вместе с тем, учитывая, что начало текучести стержней ниж-
него пояса наступило' после приложения 150% расчетной на-
грузки, причем нарастание деформации после этой нагрузки не
прекращалось, можно считать, что минимальный коэффициент
запаса прочности конструкции равен примерно 1,5—1,7.
Анализ испытывавшейся первой прутковой фермы с дополни-
тельной решеткой из треугольных шпренгелей не приводится. Это
оказалось возможным сделать потому, что характерные моменты,
отмеченные при анализе графиков напряжений и прогибов второй
фермы, также имели место и у первой фермы. Следует к этому до-
бавить, что первая ферма, помимо недостаточной вертикальной
жесткости, имела малую боковую устойчивость. Кроме того, испы-
танием установлено, что три стержня нижнего составного пояса
данной фермы не работали совместно.
Результаты испытания прутковых ферм с дополнительной ре-
шеткой из треугольных шпренгелей позволяют сделать следующие
выводы.
1) Наличие значительных по абсолютной величине конструк-
тивных поправок не только1 в первом, но и во втором цикле испы-
таний первой прутковой фермы, незначительное уменьшение по
величине конструктивных поправок к теоретическим прогибам
всех узлов нижнего пояса (кроме узла № 3 второй фермы во
втором цикле испытаний), наконец, наличие значительных оста-
точных прогибов у обеих прутковых ферм свидетельствуют о том,
что отсутствие фасонок (планок) являются главной причиной по-
вышенной деформативности (малой вертикальной жесткости)
прутковых ферм.
107

2) Наступившее при 150% расчетной нагрузки начало выпу-
чивания из плоскости первой фермы отдельных парных раскосов,
не имевших соединительных планок и близко расположенных друг
к другу, а также разрушение этой фермы от потери устойчивости
решетки и конструкции в целом, наконец, недостаточная боковая
жесткость также и второй прутковой фермы указывают на то, что
главной причиной этих недостатков является отсутствие соедини-
тельных планок; наличие этих планок позволило 'бы раздвинуть
парные элементы верхнего и нижнего поясов и решетки и тем
самым обеспечить боковую жесткость и устойчивость отдельных
элементов и всей прутковой конструкции в целом.
3) Указанные серьезные недостатки испытыв&вшихоя прутко-
вых ферм можно устранить путем введения фа-санок и соедини-
тельных планок, а также раздвижки парных элементов поясов и
решетки фермы.
Испытания и опыт применения жестких и устойчивых прутко-
вых ферм значительных пролетов (16 и 21,4 м), разработанных
автором, выявили действительные причины незначительной устой-
чивости прутковых ферм, позволили устранить их недостатки и
сделали возможным широкое распространение прутковых ферм
больших пролетов под кровли с неупругим покрытием.
4) Прутковые фермы можно конструировать из элементов,
состоящих из одного или двух круглых стальных стержней. Эле-
менты прутковых ферм, состоящие из трех составных круглых
стержней, работают неудовлетворительно.
2. Прутковая двускатная раскосная ферма с дополнительным
средним поясом-тягой (пролетом 16 м)
Конструкция испытывавшейея прутковой раскосной фермы по-
казана на рис. 1.1. Эта прутковая раскосная ферма была рассчи-
тана на одностороннюю нагрузку на половине пролета (100 кг/м2)
плюс Постоянную нагрузку по всему пролету (85 кг/м2) и на сим-
метричную нагрузку (185 кг/м2).
а) Работа отдельных элементов конструкции
(местные деформации)
Рассмотрим графики напряжений при одностороннем загруже-
нии (рис. 51).
Графики напряжений элементов нижнего пояса свидетель-
ствуют о весьма четкой работе элементов нижнего пояса фермы.
Два составных стержня этих элементов работали равномерно, что
видно 'Из графиков, на которых кривые средних эксперименталь-
ных напряжений элементов нижнего пояса подобны кривым теоре-
тических напряжений. Однако средние опытные напряжения
меньше теоретических на 15—20%.
108

Из графика напряжений элементов стоики (видно, что средние
опытные напряжения либо совпадали, либо незначительно' отли-
чались от теоретических напряжений.
Средний пояс-тяга испытывал напряжения разных знаков и
работал неравномерно: в крайней правой панели при 100% одно-
сторонней нагрузки напряжение составляло 277 кг/см2, при 200%
равнялось 479 кг/см2\ в левой панели при 100% односторонней
нагрузки усилие в среднем поясе было растягивающим и весьма
небольшим (напряжение равнялось + 33 кг/см2); при 150% одно-
сторонней нагрузки усилие изменило знак и напряжение состав-
ляло— 97 кг/см2; ори 200% односторонней нагрузки усилие снова
стало растягивающим и напряжение было равно*-f- 170 кг/см2.
Такое колебание напряжений в среднем поясе (с изменением
знака усилий) объясняется тем, что при каждом этапе загруже-
ния с увеличением усилий в элементах фермы, сжатые стойки
стремятся изогнуться в плоскости фермы, чему препятствует
средний пояс. При этом, в одной из панелей, расположенной
с одной стороны от стойки, должно возникать сжимающее усилие,
в другой — растягивающее.
Один -из раскосов имел при испытании растягивающие напря-
жения значительно меньшие теоретических. Другой перекрестный
раскос испытывал сравнительно' небольшие сжимающие усилия.
Так, например, восходящий центральный раскос при 100% одно-
сторонней нагрузки имел растягивающее напряжение, рав-
ное + 380 кг /см2, при теоретическом напряжении равном
+ 1 040 кг/см2; нисходящий центральный раскос при этой же
нагрузке имел сжимающее напряжение — 230 кг/см2. Наличие
усилий разных знаков в перекрестных раскосах является законо-
мерным, так же как и небольшое по абсолютной величине сжи-
мающее усилие в одном из этих раскосов.
Уменьшение экспериментальных растягивающих напряжений
в центральном раскосе по сравнению с теоретическими объяс-
няется тем, что перекрестные раскосы в местах пересечения сва-
рены и средний пояс приварен к раскосам в местах их пересе-
чения.
Учитывая возникновение в верхнем поясе незначительных
усилий, определение экспериментальных напряжений в нем не
производилось ни при одностороннем, ни при симметричном за-
гружении.
Рассмотрим, графики напряжений при симметричном загруже-
нии (рис. 52).
Нижний пояс прутковой раскосной фермы работал четко' как
при одностороннем, так и при симметричном загружении. Средние
экспериментальные напряжения каждого из двух стержней ниж-
него пояса незначительно отличались друг от дру^а, что свиде-
тельствует об их совместной работе. Средние напряжения стерж-
ней были меньше теоретических на 12—20%. Кривые средних
напряжений обоих стержней средней панели нижнего пояса почти
109

Рис. 51. Графики напряжений при несимметричном загружении
Обозначения: экспериментальные средние напряжения стержня;
— . — . — .— теоретические средние

прутковой раскосной фермы со средним поясом-тягой
экспериментальные средние напряжения элемента;
напряжения элемента

Рис. 52. Графики напряжений при симметричном загружени*:
Обозначения: экспериментальные фибровые напряжения стержня;
— . — . — . — . — теоретические средние

прутковой раскосной фермы со средним поясом-тягой
экспериментальные средние напряжения элемента;
напряжения элемента

Рис. 52, д, е. Графики напряжений при симметричном загружении
прутковой раскосной фермы со средним поясом-тягой
Обозначения: экспериментальные фибровые напряжения;
экспериментальные средние напряжения элемента;
'— . — . — . — . — теоретические средние напряжения элемента

не отличались друг от друга, а кривые фибровых напряжений,
в особенности одного из стержней, имеют вид близко расположен-
ных плавных кривых.
Стойки работали при испытании в полном соответствии с тео-
ретическими расчетами. Средние и фибровые напряжения одного
из стержней центральной стойки во все время испытания равня-
лись нулю, что соответствовало расчету. Средний и фибровые
опытные напряжения другого стержня равнялись нулю вплоть до
100% расчетной нагрузки, а затем средние напряжения этого
стержня были также близки нулю. Средние напряжения обоих
стержней (Крайней левой стойки (во 'время всего испытания незна-
чительно отличались друг от друга и были несколько меньше
теоретических напряжений.
Экспериментальные напряжения в центральном восходящем
раскосе значительно^ отличались от теоретических: растягиваю-
щие средние напряжения были меньше растягивающих теорети-
ческих напряжений на 320 кг/см2 при 100% расчетной нагрузки и
на 550 кг/см2 при 200% расчетной симметричной нагрузки. В нис-
ходящем центральном раскосе во время испытания были незначи-
тельные сжимающие напряжения, близкие нулю при 100% рас-
четной симметричной нагрузки.
Средний пояс-тяга испытывал, в особенности в крайней панели,
сравнительно большие растягивающие напряжения. Так, напри-
мер, при .100 и 175% расчетной симметричной нагрузки средние
напряжения в крайней панели среднего пояса-тяги состав-
ляли +656 кг/см2. В то же самое ©ремя крайняя панель нижнего
пояса была недонапряжена на 12%. Из рассмотрения графиков
напряжений можно сделать заключение, что средний пояс воспри-
нимал часть усилий нижнего пояса фермы и в дополнение к 'влия-
нию сварки раскосов в местах их пересечения на снижение на-
пряжений в раскосах в свою очередь оказывал некоторое влияние
на это снижение.
б) Работа конструкции в целом (суммарные вертикальны*;
деформации фермы)
Рассмотрим суммарные вертикальные деформации прутковой
раскосной фермы, показанные на эпюрах прогибов этой фермы
(рис. 53). Эпюра прогибов прутковой фермы при симметричной
нагрузке показывает, что при, 50 и 100% расчетной симметричной
нагрузки линии экспериментальных и теоретических прогибов
прутковой конструкции близки друг другу; при этом по середине
пролета экспериментальные прогибы несколько меньше теорети-
ческих. При 175 и 200% расчетной симметричной нагрузки экспе-
риментальные прогибы во всех трех узлах нижнего пояса фермы,
где были установлены прогибомеры, были меньше теоретических.
При 225% расчетной нагрузки экспериментальные прогибы во
всех трех узлах нижнего пояса сильно возросли, значительно
s*
115

Си

опережая увеличение нагрузки. При односторонней нагрузке
экспериментальные прогибы были либо меньше, либо совпадали
с теоретическими прогибами, -а по середине пролета несколько
превосходили последние.
Табл. 9 содержит значения экспериментальных и теоретиче-
ских прогибов и конструктивных поправок к теоретическим про-
гибам среднего узла нижнего пояса прутковой раскосной фермы
при различных нагрузках.
Таблица 9
Симметричная нагруз-
ка в % к расчетной
50
100
175
200
Экспериментальные
прогибы в мм
8,5
19,0
31,5
38,0
Теоретические
прогибы в мм
10,0
20,0
35,0
40,0
Конструктивные
поправки
0,85
0,95
0,90
0,95
Данные табл. 9 указывают на наличие значительной верти-
кальной жесткости прутковой раскосной фермы пролетом 16 м.
Таким образом, значения экспериментальных прогибов по
середине пролета фермы при испытании на симметричную на-
грузку составили:
при 100о/0 расчетной нагрузки /= 1,90 см = —— /;
842
. 2000/0 и ш /=з,80 . = JLl;
. 2250/0 . , /=10,20 . =fL/.
в) Коэффициент запаса прочности конструкции
Из рассмотрения приведенных выше графиков напряжений
видно, что, несмотря на наличие значительной жесткости прутко-
вой фермы в целом, при 200% расчетной симметричной нагрузки
в элементах нижнего- пояса напряжения превзошли предел теку-
чести. Общая текучесть фермы наступила при 225% расчетной
нагрузки. Следует отметить, что при этой нагрузке началось плав-
ное искривление верхнего пояоа, продолжавшееся одновременно
со значительным нарастанием вертикальных прогибов узлов ниж-
него пояса вплоть до 275% расчетной симметричной нагрузки.
До 300% расчетной симметричной нагрузки довести прутковую
раскосную ферму не удалось. Вертикальные прогибы фермы были
настолько велики, что платформы с грузом сели на землю после
того, когда начался этап загружения от 275 до 300% расчетной
симметричной нагрузки.
Определяя коэффициент запаса прочности прутковой раскос-
ной фермы путем деления минимальной и максимальной величин
И?

предела текучести стали на фактическое напряжение, которое
испытывали элементы нижнего пояса при 200% расчетной сим-
метричной нагрузки, получим:
is 9 0 1 Я1 •
^мин '2 428 А»01»
^макс= *№ 2 428 = '
Результаты испытания стальной прутковой двускатной раскос-
ной фермы позволяют сделать следующие выводы.
1) Прутковая раскосная ферма с дополнительным средним
поясом-тягой и перекрестными раскосами является улучшенной
прутковой конструкцией большого пролета, обладающей доста-
точной прочностью, жесткостью и устойчивостью; при этом кон-
структивные поправки к теоретическим прогибам узлов нижнего
пояса не достилают единицы, что характерно для хороших ферм
из прокатных профилей.
2) Вместе с тем экспериментальное проектирование этих прут-
ковых конструкций показало, что решение подобного типа прутко-
вых ферм возможно для пролетов не более 21 м. Это делает не-
обходимым изыскание новых типов рациональных прутковых кон-
струкций, пригодных для перекрытия промышленных и граждан-
ских зданий пролетами от 21 до 30 м.
3) Устойчивость прутковой раскосной фер1мы при экспери-
ментальной нагрузке, превышающей 275% расчетной нагрузки,
при которой был значительно превзойден предел текучести в ниж-
нем поясе и прогибы фермы измерялись десятками сантиметров,
а верхний пояс «плавно, но сильно изогнулся, объясняется боль-
шой жесткостью конструкции в целом и решетки в частности.
В решетке при указанной нагрузке на ферму напряжения не до-
стигли критических, что указывает на возможность дальнейшего
облегчения прутковой конструкции при одновременном увеличе-
нии ее пролета. В свою очередь выявившаяся исключительная
надежность узловых соединений и наличие незначительных уси-
лий в элементах решетки позволяют упростить конструкцию
узлов прутковой фермы.
3. Прутковая трехшарнирная арка с затяжкой, состоящая из двух
прутковых прогонов (полуарок) пролетом 12 .>/
а) Работа отдельных элементов конструкции
(местные деформации)
Графики напряжений при симметричной нагрузке (рис. 54)
указывают на нормальную работу элементов верхнего и нижнего
поясов, а также решетки полуарки (представляющей собой прут-
ковый прогон с параллельными поясами) «вплоть до нагрузки,
118

Рис. 54, а, б. Графики напряжений при симметричном загружении
прутковой трехшарнирной арки, состоящей из двух прутковых прогонов
Обозначения: экспериментальные средние напряжения стержня;
экспериментальные средние напряжения элемента;
— . — . — . — . — теоретические средние напряжения элемента

Рис. 54, в. Графики напряжений при симметричном загружении
прутковой трехшарнирной арки, состоящей из двух
прутковых прогонов
Обозначения: экспериментальные средние напряжения стержня;
экспериментальные средние напряжения элемента г
— • — • — ■ — . — теоретические средние напряжения элемента
равной 175% расчетной. Затяжка арки работала также вполне
удовлетворительно. Следует отметить, что ветки верхнего и ниж-
него поясов полуарки работали совместно. Экспериментальные
напряжения в обоих поясах полуарки при первом и втором цик-
лах испытаний не превышали теоретических. Экспериментальные
напряжения в затяжке, а также в решетке полуарок в обоих
циклах испытаний были больше теоретических.
б) Работа конструкции в целом (суммарные
вертикальные деформации фермы)
В табл. 10 приведены величины теоретических и эксперимен-
тальных прогибов (от симметричной нагрузки) трехшарнирной
арки с затяжкой. Результаты испытаний, приведенные в табл. 10,
показывают, что рассматриваемая прутковая конструкция обла-
дает недостаточной жесткостью в -плоскости арки. Действительно,
нельзя признать нормальным то обстоятельство, что конструктив-
ные поправки прогибов прутковой трехшарнирной арки значи-
тельно больше единицы при всех этапах загружения, а пр,и рас-
четной нагрузке достигают 1,42 и 1,36. Чрезмерно большими
являются также конструктивные поправки к теоретическому удли-
нению затяжки: при 50% расчетной нагрузки 2,01, при 100%
расчетной нагрузки— 1,62.
120

Граф,ики и эпюры прогибов (рис. 55 и 56) наглядно показы-
вают, что экспериментальные прогибы значительно' превышают
теоретические при обоих циклах испытаний и при всех этапах за-
труднения. Кроме того, графики прогибов свидетельствуют о на-
.личии значительных остаточных деформаций (4,75 мм ж> сере-
дине пролета, 2,97 и 4Д8 мм в четвертях пролета); остаточное
удлинение затяжки составило! 3,8 мм. Столь значительные оста-
точные деформации не могут быть объяснены только обмятием
в коньковом шарнирном узле. Остаточные прогибы и недостаточ-
ная жесткость прутковой конструкции являются следствием от-
сутствия фасонок ,и планок, а также в известной мере небольшой
высоты прутковых прогонов (полуарок). На величину остаточных
деформаций влияет также сложная конструкция затяжки, имею-
щей ряд шарнирных соединений на валиках.
Таблица 10
Нагрузка
В°/о К
расчетной
50
100
150
175
О)
т
X П
793
1596
2 394
2 783
Прогибы в се-
редине проле-
та в мм
я
н <и
<и я
о и
<U О/
7,15
14,30
21,45
25,00
с *
5 я <о
11,60
20.30
22,30
40,70
Конструктивная
поправка
1,62
1,42
1,51
1,62
Прогибы в чет-
верти пролета
в мм
я
Н й)
<и я
о о
а) а>
8,45
16,9
25,35
29,5
S = <u
ы а> 2
m S я
11,90
23,00
37,20
46,10
Конструктивная
поправка
1,41
1,36
j 1,47
1,56
Удлинение за-
тяжки в мм
я
Н 0)
<у я
О CJ
Н 3*
3,45
6,90
10,35
12,15
я л
О.Ч
<D rt
И Й „,
о Я 4)
* 2 3
<r> S я
6,96
11,18
17,96
22,92
впая 1
о. га
2,01
1,62
из
1,88
в) Коэффициент запаса прочности конструкции
Приборы были сняты после выдержки конструкции в течение
часа под симметричной нагрузкой, равной 175% расчетной. При
этой загрузке напряжение в затяжке составило 2 445 кг/см2.
Предполагая, что затяжка изготовлена из стали Ст. 3, определяем
коэффициент запаса прочности конструкции
^мин=^^^2А\5 = Ь58;
К 1 7Ч2400 1 79
^макс— '2445 — b/z"
Результаты испытания Прутковой трехшарнирной арки с за-
тяжкой позволяют сделать следующие выводы.
1) Прутковая трехшарнирная арка с затяжкой, состоящая из
двух прутковых прогонов (полуарок) пролетом 12 м, обладает
недостаточной 'вертикальной жесткостью, поскольку конструктив-
ные поправки к теоретическим прогибам при расчетной нагрузке
равны 1,42 и 1,36, а остаточные прогибы — 4,75, 2,97 и 4,18 мм.
2) Конструкция прутковой арки не может быть признана
удовлетворительной вследствие чрезвычайной сложности
121

Рис. 55. Графики прогибов прутковой трехшарнирной
Обозначения: экспериментальные прогибы;

арки, состоящей из двух прутковых прогонов
! теоретические прогибы

Рис. 56. Эпюры прогибов прутковой трехшарнирной арки,
состоящей из двух прутковых прогонов
а_50°/0; 5-100%; в -150%; г-175% расчетной нагрузки
Обозначения: экспериментальные прогибы;
теоретические прогибы
конструкции затяжки и решетки, сжатые круглые стержни кото-
рой усилены для придания им необходимой жесткости путем
приварки к ним уголков; кроме того, имеет место недостаточная
жесткость прутковой арки в целом.
3) Основными причинами недостаточно удовлетворительных
результатов испытания являются сложность конструкции затяжки,
имеющей много шарнир&в, отсутствие фасонок и планок, а также
сравнительно небольшая высота прутковых прогонов (полуарок).
4. Прутковая трехшарнирная арка с затяжкой, состоящая
из двух односкатных раскосных ферм с дополнительным
средним поясом-тягой (пролетом 21,4 м)
а) Работа отдельных элементов конструкции
(местные деформации)
Графики напряжений элементов верхнего лоиса полуарки
при симметричной нагрузке (рис. 57, а и б) указывают на до-
вольно интенсивную работу 'верхнего пояса, причем его ветви
работали совместно и средние экспериментальные напряжения
были очень близки к теоретическим. Графики напряжений элемен-
тов нижнего пояса полуарки (рис. 57, виг) указывают на сов-
местную работу ветвей нижнего' пояса, состоящего из круглых
стальных стержней. Средние экспериментальные напряжения при
124

Рис. 57, а, б. Графики напряжений при симметричном загружении
прутковой трехшарнирной арки, состоящей из двух односкатных
раскосных ферм с дополнительным средним поясом-тягой
Обозначения: экспериментальные средние напряжения стержня;
экспериментальные средние напряжения элемента;
— . — . — . — . — теоретические напряжения элемента

Рис. 57, в, г, д, е. Графики напряжений при симметричном загружении
ных ферм с дополнительным
Обозначения: экспериментальные средние напряжения стержня;
— . — . — . — .— теоретические
126

прутковой трехшарнирной арки, состоящей из двух односкатных раскос-
средним поясом-тягой
экспериментальные средние напряжения элемента;
напряжения элемента

Рис. 57, ж. Графики напряжений при симметричном загружении прутковой
трехшарнирной арки, состоящей из двух односкатных раскосных ферм
с дополнительным средним поясом-тягой
Обозначения: экспериментальные средние напряжения стержня;
экспериментальные средние напряжения элемента;
— . — . — . — .— теоретические напряжения элемента
йсех этапах загружения были меньше теоретических, что указы-
вает на излишний запас прочности нижнею пояса полуарок.
Затяжка, состоящая из двух круглых стальных стержней,
работала с небольшими напряжениями, причем ее стержни рабо-
тали совместно (рис. 57, д). Значительное недонапряжеиие за-
тяжки объясняется там, что диаметр ее стержней подбирался по
сечению нетто (в местах нарезки).
Раскосы работали с весьма небольшими напряжениями, при
этом вместо растягивающих или нулевых напряжений, как это
было предусмотрено расчетом, экспериментальные напряжения
в раскосах были сжимающими (—91, —228, —150, —34/сг/сж2)
при 100% расчетной нагрузки (рис. 57, е и ж, где указаны экспе-
риментальные фибровые напряжения). Это объясняется тем., что
при незначительных усилиях происходит перераспределение на-
пряжений в элементах конструкции до тех пор, пока элементы не
начнут работать -на полную мощность, кроме того, сварка пере-
крестных раскосов между собой и со средним поясом-тягой также
приводила к перераспределению усилий. Следует иметь в виду,
что на графиках рис. 57, г и ж показаны фибровые напряжения!
стержней раскосов, а также и тяги, а не средние напряжения
стержней (элементов).
Круглые стержни составных стоек работали совместно. Сред-
ние экспериментальные напряжения в стойках при всех этапах
128

загружения были либо близки к теоретическим, либо несколько
их превосходили.
Средний пояс-тяга, состоящий из одного тонкого круглого
прута, был поставлен конструктивно с целью уменьшения вдвое
свободных длин сжатых стоек в плоскости полуарок. По показа-
ниям, тензометров, поставленных в двух не смежных панелях
среднего пояса,-при 100% расчетной симметричной нагрузки опре-
делены сжимающие напряжения, равные — 87 и —172 кг/см2.
б) Работа конструкции в целом (суммарные
вертикальные деформации)
Табл. 11 содержит величины теоретических и эксперименталь-
ных прогибов, конструктивных поправок и остаточных прогибов
прутковой трехшарнирной арки при расчетной симметричной
нагрузке.
Таблица 11
Прогибы в четвертях
пролета в мм
теоретиче-
ские
24,0
экспери-
ментальные
19,49
21,70
Конструктив-
ная поправка
0,81
0,91
Прогибы в середине
пролета в мм
теорети-
ческие
20,10
экспери-
ментальные
17,35
Конструктив-
ная поправка
1
0,83
Остаточные прогибы
в мм
в четвер-
тях про-
лета
0,83
1.13
в середине
пролета
0,23
Данные таблицы показывают, что прутковая трехшарнирная
арка значительного пролета обладает достаточной вертикальной
жесткостью. Подобная прутковая конструкция имеет конструк-
тивные поправки к теоретическим прогибам меньше единицы, что
-свойственно хорошим фермам из прокатных профилей.
Весьма незначительные остаточные прогибы составили в сере-
дине пролета -^^ , ia в четвертях пролета 2^щ и -^^
пролета арки. Эти ничтожные остаточные прогибы являются след.
<:твием обмятия, которое неизбежно происходит в шарнирном
коньковом узле арки, осуществленном на болтах.
Графики и зпюры прогибов (рис. 58 и 59) наглядно показы-
вают, что в пределах упругих деформаций при всех этапах загру-
жения экспериментальные напряжения были меньше теорети-
ческих.
в) Коэффициент запаса прочности конструкции
При 200% расчетной симметричной нагрузки был отмечен
прогиб первой панели (от .конька верхнего пояса) в плоскости
полуарки, равный 17 мм, причем переая (от опорного узла)
ланель (верхнего пояса выгнулась из плоскости арки на 12 мм.
'9-481
129

Рис. 58. Графики прогибов прутковой трехшарнирной арки,
состоящей из двух односкатных раскосных ферм с дополнительным
средним поясом-тягой
Обозначения: экспериментальные прогибы;
теоретические прогибы

Рис. 59. Эпюры прогибов прутковой трехшарнирной арки, состоя-
щей из двух односкатных раскосных ферм с дополнительным
средним поясом-тягой
я—при симметричном загружении; б—при несимметричном загружении
Обозначения: экспериментальные прогибы;
теоретические прогибы

В связи с тем, что тензометры были сняты после .150% расчет-
ной симметричной нагрузки (постоянная нагрузка + 200% вре-
менной нагрузки), а оставлены только прогибомеры, определить
коэффициент запаса прочности достаточно точно невозможно.
Однако, поскольку прогибы в двух панелях верхнего пояса полу-
арки имели место при 200% расчетной симметричной нагрузки,
лтожно считать, что начало разрушения конструкции наступило
именно пр,и этой нагрузке. Учитывая, что при этой нагрузке
экспериментальные прогибы стали нарастать непропорционально
приложенной нагрузке, коэффициент запаса прочности конструк-
ции можно принять равным 2,0.
Результаты испытания прутковой трехшарнирной арки с за-
тяжкой позволяют сделать следующие выводы.
1) Сборцая прутковая трехшарнирная арка с затяжкой про-
летом 21,4 ж обладает достаточной прочностью, жесткостью и
устойчивостью. Однако в отличие от прутковой раскосной фермы
прутковая трехшарнирная арка с затяжкой, состоящая из прут-
ковых раскосных полуарок, не обладает длительной упруго-пла-
стической стадией работы.
2) Прутковые арочные конструкции подобного типа могут
быть применены при пролетах до 35 м включительно.
3) Геометрическая схема испытанной прутковой трехшарнир-
ной арки с затяжкой является приемлемой в случае отсутствия
жестких прокатных профилей для стоек. Однако геометрическая
схема испытывавшейся прутковой конструкции несколько ослож-
нена наличием в полуарках среднего пояса-тяги.

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
А. ОБОБЩАЮЩИЕ ВЫВОДЫ
Прутковые конструкции, рассчитанные как шарнир но стерж-
невые системы, имеют усилия, которые почти <во всех элементах
не превышают фактических. Хотя прутковые конструкции ра-
ботают как статически неопределимые системы, их можно рассчи-
тывать как статически определимые системы, поскольку усилия,
полученные при этом, незначительно отличаются от усилий, полу-
ченных при расчете ферм, как статически неопределимых систем.
Определение нормальных усилий в элементах прутковых про-
гонов следует производить, рассматривая их как статически опре-
делимые шарнирно-стержневые системы. Верхние пояса прутко-
вых прогонов, испытывающие не только нормальные напряжения,
но также напряжения от местного изгиба, следует рассчитывать
с учетом их неразрезности. Приближенный метод расчета верх-
него пояса, учитывающий момент, возникающий в результате про-
гиба верхнего пояса вместе со всем прогоном и пропорциональный
отношению жесткости пояса к жесткости всего прогона, наиболее
близко отвечает действительной работе верхнего пояса пруткового
прогона.
Правильно запроектированные прутковые прогоны и фермы
как с малым, так и большим отношением высоты к пролету
(—ттп о-I обладают длительной упруго-пластической стадией
работы и их разрушение происходит (при достаточном раскреп-
лении верхнего пояса из плоскости изгиба) вследствие текучести
металла в элементах нижнего пояса при крайне больших про-
гибах.
Все элементы правильно запроектированных прутковых кон-
струкций Должны быть равнопрочными. Сжатые элементы прут-
Кобой конструкции должны иметь гибкость, при которой напряже-
ния достигают критических значений в тот момент, когда напря-
жения в элементах нижнего пояса достигают предела прочности
или приближаются к нему, превзойдя предел текучести; Узловые
соединения нижнего пояса должны быть законетруированы воз-
133

можно более жесткими. Кроме того, верхний пояс прутковых кон-
струкций должен проектироваться из жестких профилей (угол-
ков, швеллеров, тавров), а не из гибких круглых стержней. При
значительной высоте прутковой фермы (Vs пролета и более)
необходимо обратить особое внимание на обеспечение достаточ-
ной устойчивости как отдельных сжатых элементов, так и всей
прутковой конструкции в целом.
Анализ результатов испытаний прутковых ферм в сопоставле-
нии с имеющимися данными о результатах испытаний стропиль-
ных ферм обычных типов позволяет сделать некоторые заслужи-
вающие серьезного внимания выводы. Примиренческое отноше-
ние к вопросу разрушения обычных стальных стропильных ферм
от потери устойчивости наиболее напряженных сжатых раскосов
являются неправильным. Стальные стропильные фермы из жест-
ких прокатных црофилей в ряде случаев при существующей кон-
структивной форме и безусловно при новой оптимальной с точки
зрения экономичности конструктивной форме могут быть запроек-
тированы из равнопрочных элементов так, чтобы они обладали,
так же как и прутковые фермы, (более или менее длительной упру-
го-пластической стадией работы и их разрушение происходило
вследствие текучести металла в элементах нижнего пояса.
Имеющиеся материалы по проектированию, изготовлению и
испытанию прутковых конструкций позволяют подразделить их
на два основных вида: прутковые конструкции небольших проле-
тов (прутковые прогоны) и прутковые конструкции больших про-
летов (прутковые фермы и прутковые трехшарнирные арки с за-
тяжками) .
Прутковые конструкции каждого вида имеют свои отличитель-
ные особенности, что заставляет принимать для них различные
принципы решения. Нельзя рекомендовать для различных типов
и пролетов прутковых конструкций одно и то же отношение вы-
соты к пролету. Устанавливать отношение высоты к пролету
необходимо оптимальным с точки зрения минимального веса прут-
ковой конструкции данного типа и определенного пролета. Кроме
того, высота прутковой конструкции должна назначаться из усло-
вий прогиба (жесткости), а также из условий устойчивости кон-
струкции. Исходя из этих требований, прутковые прогоны про-
летом 6 м следует проектировать высотой, равной Vi2 пролета,
прутковые прогоны пролетом 9 ж — высотой Vis пролета, прутко-
вые фермы с прутковой решеткой пролетом 12—21 м — высотой
Vio—Vs пролета, фермы с перекрестными прутковыми раскосами
пролетом 15—30 м — высотой Vs—Vs пролета. Высота прутковых
трехшарнирных арок с затяжками назначается в зависимости от
материала защитного (водоизоляционного) слоя кровли. Так, на-
пример, при кровле из волнистых асбестоцементных листов угол
наклона кровли покрытия должен быть не менее 22°.
В прутковых конструкциях небольших пролетов допускается
применение гибких круглых стержней для сжатых элементов ре-
134

шетки, тогда как в прутковых конструкциях больших пролетов
сжатые элементы решетки из гибких круглых стержней допу-
скаются только 'При отсутствии жестких прокатных профилей.
Сечения нижних поясов прутковых конструкций небольших проле-
тов должны проектироваться из одиночных жестких прокатных
профилей, расположенных симметрично к плоскости конструк-
ции. Для нижних поясов прутковых конструкций больших проле-
тов могут применяться как круглые стержни, так и жесткие про-
катные профили. Круглые стержни следует применять парными и
раздвинутыми друг от друга на расстояние, при котором гибкость
нижнего пояса из плоскости конструкции не превышает 400.
Прутковые фермы и прутковые трехшарнирные арки с затяж-
ками применяются вместо ответственных сквозных решетчатых
конструкций больших пролетов (15—35 ж), тогда как прутковыми
прогонами заменяются второстепенные сплошноетенчатые кон-
струкции небольших пролетов (6—9 м). Стальные прутковые кон-
струкции больших пролетов могут конкурировать с обычными
фермами не только по весу и стоимости, но также и по трудоем-
кости изготовления и монтажа.
Стальные прутковые конструкции имеют ряд существенных
достоинств, и в первую очередь экономичность, что определяет
необходимость широкого применения конструкций этого вида
ь нашей строительной практике. По сравнению с обычными ши-
роко применяющимися на строительстве стальными фермами
•стальные прутковые конструкции больших пролетов (прутковые
фермы и прутковые трехшарнирные арки с затяжками) дают
25—35% экономии металла и соответственно' сокращают трудо-
емкость изготовления и монтажа. По прочности, жесткости и
устойчивости прутковые конструкции больших пролетов (прутко-
вые фермы) не только не уступают конструкциям из прокатных
профилей, но имеют примерно в 1,5 раза большую несущую спо-
собность.
Стальные прутковые конструкции небольших пролетов (инду-
стриальные прутковые прогоны) дают до 36—45% экономии ме-
талла по сравнению с широко применяющимися на строительстве
обычными сплошными прогонами из прокатных профилей (швел-
леры, двутавровые балки). Трудоемкость изготовления инду-
стриальных прутковых прогонов несколько превышает трудоем-
кость изготовления прокатных прогонов.
Прутковые конструкции больших пролетов заводского изго-
товления должны получить массовое применение в промышлен-
ном строительстве в виде ферм пролетом 15—30 м, а в< ряде слу-
чаев— в виде трехшарнирных арок с затяжками пролетом 18—
35 м. Как правило, прутковые фермы могут быть применены в по-
крытиях многопролетных и однопролетных промышленных зда-
ний с железобетонными колоннами, каменными столбами и сте-
нами, имеющими мостовые краны грузоподъемностью не более
30 т, либо в бескрановых зданиях.
135

Прутковые конструкции небольших пролетов (6—9 м) в виде
индустриальных прутковых протонов получают повсеместное рас-
пространение в 'Промышленном строительстве только при массо-
вом или серийном их изготовлении на заводах.
В целях широкого внедрения в промышленное строительство
прутковых конструкций должны быть разработаны типовые про-
екты унифицированных прутковых конструкций различных проле-
тов и одновременно освоены методы заводского изготовления и
поточно-скоростного монтажа. При разработке типовых проектов
прутковых ферм заводского изготовления следует ориентиро-
ваться на оптимальные высоты, определяемые по графикам
(рис. 25—28), но с учетом экономичности сооружений в целом.
На ближайшие годы может быть рекомендовано широкое при-
менение рациональных типов стальных прутковых конструкций
заводского изготовления, а также внедрение рациональных
типов прутковых конструкций, изготовляемых на строительных
площадках.
В качестве кровли в покрытиях со стальными прутковыми кон-
струкциями следует широко применять наиболее легкие типы теп-
лых кровель: армированные пенобетонные и армированные (Пено-
силикатные плиты, асбестоцементные утепленные лотковые плиты,
разработанные НИИ по строительству совместно с НИИ асбеста,
и полые асбестоцементные плиты, разработанные ЦНИПС.
В качестве гидроизоляционного защитного слоя следует при-
менять:
а) в покрытиях с прутковыми фермами при уклоне кровли
I : 10 — рубероидный ковер;
б) в покрытиях с прутковыми трехшарнирными арками с за-
тяжками при уклоне кровли более 22° — волнистые асбестоце-
ментные плиты.
Стальные прутковые конструкции являются новой, прогрессив-
ной, развивающейся формой легких стальных конструкций покры-
тий промышленных и гражданских зданий.
Круглый профиль части элементов, из которых состоят прут-
ковые конструкции, не является оптимальным, с точки зрения
наименьшего расхода металла, но является экономичным по рас-
ходу металла и рациональным по технологии изготовления в слу-
чае применения для решетки сквозных прогонов, воспринимающей
малые усилия и имеющей небольшие длины элементов. Круглый
профиль чрезвычайно удобен для изготовления из него гнутых
растянутых нижних поясов и позволяет придать конструкциям по-
крытий больших пролетов очертание, оптимальное с точки зрения
минимального расхода металла на решетку и узловые соединения;
благодаря получающейся при параболическом очертании нижнего
пояса фермы наивыгоднейшей и равномерной работе элементов
решетки одновременно с достижением экономичности повышается
несущая способность конструкции в целом.
136

Поскольку современное оборудование заводов металлических
конструкций позволяет гнуть вхолодную на практически необхо-
димые небольшие углы также и жесткие прокатные профили
(уголки, швеллеры), переход на оптимальную форму стальных
большепролетных конструкций, состоящих из обычных жестких
профилей, является актуальной проблемой. Стальные конструк-
ции покрытий больших пролетов новой оптимальной формы, вы-
полненные из жестких, а тем более из тонкостенных профилей,
в недалеком будущем смогут стать наиболее экономичными и
устойчивыми конструкциями, обладающими длительной упруго-
пластической стадией работы.
Б. ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ
ПРУТКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Совершенствование рациональных типов прутковых конструк-
ций заводского изготовления возможно при типизации и унифика-
ции, а также при освоении методов заводского изготовления и
поточно-скоростного монтажа. Дальнейшее развитие и совершен-
ствование прутковых ферм, заводского изготовления должны
прежде всего сводиться к максимальному приспособлению
этих конструкций к современной технологии изготовления,
включая новейшие способы сварки и сборки конструкций из
укрупненных деталей. Усовершенствование прутковых конструк-
ций должно итти не только при освоении существующего оборудо-
вания заводов стальных конструкций, но также параллельно с
созданием специального оборудования и приспособлений для ка-
чественного и скоростного заводского изготовления, поворотных
кондукторов, машин для точечной сварки, пистолетов для электро-
заклепок и др. В качестве перспективной задачи необходимо по-
ставить вопрос о создании легких стальных конструкций покры-
тий промышленных зданий, приспособленных целиком к поточно-
скоростным конвейерным методам заводско-го изготовления. Как
пример ближайшего возможного усовершенствования инду-
стриальных прутковых прогонов, следует указать на возможность
значительного сокращения длины сварных швов, которыми со-
единены угодоии верхнего пояса (что уже сделано в прилагаемых
рабочих чертежах индустриальных прутковых прогонов проле-
том 6 м), переход на электрозаклепочные соединения, наконец,
на применение в верхних поясах тавров, которые должны прока-
тываться в ближайшие годы.
Индустриальные прутковые прогоны должны быть модернизи-
рованы путем перехода на точечную сварку. В качестве одного
из возможных вариантов незначительно измененной конструкции
можно рекомендовать сохранение в основном существующей кон-
струкции индустриального пруткового прогона, за исключением
изменения узловых соединений верхнего пояса и некоторого изме-
нения самой решетки. Верхний пояс может быть выполнен из двух
137

раздвинутых уголков, между которыми заводится прутковая ре-
шетка в виде непрерывной «змейки». Решетка в местах ее соеди-
нения с уголками верхнего пояса может предварительно обжи-
маться на прессе с образованием выступа (ло типу холодно-
сплющенной арматуры) для точечной рельефной сварки. Возмож-
но решение верхнего пояса и его узловых соединений ino аналогии
с решением нижнего поя!са индустриального пруткового прогона
(рис. 60). Верхний пояс может быть принят из одиночного швел-
лера, обращенного перьями в<низ (рис. 61). Опорные узлы могут
быть выполнены -при помощи рельефной и точечной сварки.
В дальнейшем изготовление индустриальных прутковых про-
гонов должно быть автоматизировано.
В области прутковых конструкций больших пролетов следует
указать на необходимость освоения узловых соединений, выпол-
няемых при помощи контактной сварки, и осуществления соеди-
нений ветвей поясов при помощи точечной или контактно-закле-
почной сварки, а также на целесообразность применения стоек из
одного уголка с вырубленными пазами на концах. Наконец, сле-
дует перейти к экспериментальным работам и созданию фермы
с перекрестными прутковыми раскосами и параболическим верх-
ним поясом. При решении этой задачи необходимо решить во-
просы устойчивости этой конструкции, разработать конструктив-
ные детали узлов верхнего пояса с опиранием прогонов и ног
фонаря и дать решения связей (горизонтальных) ino верхнему
поясу и ендов. Вполне вероятно, что в этом случае наиболее
целесообразным будет решение покрытия с прутковыми фермами
без прогонов (с кровлей из крупных железобетонных панелей).
В случае удовлетворительного разрешения этих вопросов бу-
дет создан новый экономичный тип стальной фермы, позволяющий
уменьшить кубатуру строящихся промышленных зданий.
В заключение следует указать на большие перспективы, кото-
рые открываются .при разработке но-вых легких стальных кон-
струкций оптимальной формы из жестких прокатных профилей.
Подобные конструкции будут характерны минимальным весом,
устойчивостью и длительной упруго-пластической стадией работы,
а следовательно, и повышенным коэффициентом несущей спо-
собности.
Одновременно может стать актуальным вопрос о повышении
предела текучести в растянутых элементах решетчатых стальных
конструкций и в первую очередь в нижних поясах. Разрешение
этого вопроса возможно путем применения в растянутых элемен-
тах механически упрочненной круглой стали или низколегирован-
ной стали в виде жестких прокатных профилей.
В результате решения указанных задач можно достигнуть
большей несущей способности стальных решетчатых конструкций
и одновременно дальнейшего облегчения веса, снижения стои-
мости и значительного повышения производительности труда при
их изготовлении и монтаже.
138

Рис. 61. Узлы индустриального пруткового прогона ИПП4-6
Рис. 60. Узлы индустриального пруткового прогона ИПП5-6

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рабочие чертежи индустриальных прутковых прогонов ИПП2-6 и ИПП2-9 i:
1. Детали консольных индустриальных прутковых прогонов даны для
соответствующих прогонов ИПП2-6, рассчитанных на нагрузки 475, 600, 750 и
900 кг/пог. м, а гакже для прогонов ИПП2-9, рассчитанных на нагрузку
525 кг/пог. м. Таким образом, консольный индустриальный прутковый прогон
представляет собой измененный рядовой индустриальный прутковый прогон
только в пределах крайних панелей и опорных узлов.
2. На чертеже деталей консольного прогона указан максимальный допу-
стимый вылет консоли при принятых ее сечениях, указанных спецификацией.
При вылете консоли более 700 мм и до 1 000 мм включительно вертикальная
фасонка принимается толщиной о =10 мм. При вылете консоли до 475 мм
крайняя панель верхнего пояса прогона может не усиливаться.
3. Ендовные индустриальные прутковые прогоны при некоторых решениях
кровли могут иметь верхние пояса из двух уголков, образующих зетовое сече-
ние; при этом сечения этих уголков такие же, какие приняты для уголков
верхних поясов рядовых прогонов типа ИПП2-6 и ИПП2-9 (в случае наличия
одинаковых нагрузок на 'рядовой и ендовный прогоны). В большинстве слу-
чаев в ендовах устанавливаются рядовые индустриальные прутковые прогоны.
4. При выборе ендовного индустриального пруткового прогона необходимо
дополнительно учитывать нагрузку от набетонки в ендовах.
Таблица размеров для консольных прогонов ИПП2-6 и ИПП2-9
Для прогона
ИПП2-6 под нагрузку q —
= 475 кгЫог. м ....
ИПП2-6 под нагрузку q =
= 600 кг/пог. м . . . .
ИПП2-6 под нагрузку # =
= 750 кг/пог. м
ИПП2-6 под нагрузку q =
= 9П0 кг/пог. м
ИПП2-9 под нагрузку q =
= 525 кг/пог. м
№
рисунка
62
62
63
63
64
Вырез
а
45
45
50
50
60
Размер
6
— 167
— 167
— 167
—167
-190
Вы кол
обушка
в
240
240
240
240
220
Лист
г
-120X6
-120X6
-120X6
-120X6
-120X6
Примечания к рабочим чертежам индустриальных прутковых прого-
нов ИПП2-6 и ИПП2-9
1. Все дыры d = 17 мм. \
2. Все сварные швы h = 6 мм > кроме оговоренных.
3. Все обрезы от края 40 мм J
4. Сварку производить электродами марки Э-42.
5. В случае наличия проекта КМ покрытия (включая фермы) отверстия на
опорной фасонке прогона принимаются в соответствии с отверстиями на
шпальных уголках.
6. Материал—„Ст. 3 по группе А (ГОСТ 380-50) мартеновская с дополни-
тельными гарантиями предела текучести и содержания углерода, серы и
фосфора".
*) Типовые рабочие чертежи прутковых прогонов (ПК-01-Ю) утверждены
27/1 1954 г. Государственным комитетом Совета Министров СССР до делам
строительства.
140

Спецификация на металл Ст. 3 (см. примечание 7)
Отравительная
марка
ИПП2-6 q =
=475 Kzjnoz м.
№ детали
1
2
3
4
5
Сечение
L 45X45X4
L 45X45X4
020
— 150Х 8
—70X10
Длина
в мм
5 980
5 730
1333
310
252
Коли-
чество
2
1
4
2
1
Вес в кг
1 шт.
16,3
15,6
3,3
3,0
1,4
всех
33
16
13
6
1
марки
70
Наплавленного металла
ИПП2-6
0=600 кг/пог. м
L 45X45X5
L 45X45X5
020
—150Х 8
—70ХЮ
Наплавленного металла
5 980
5 730
1333
310
252
2
1
4
2
1
20,2
19.3
3,3
3,0
1,4
40
19
13
6
1
ИПП2-6
q=750 кг \пог.м\
L 50X50X5
L 50X50X5
020
— 150Х 8
—70X10
Наплавленного металла
5 980
5 730
1323
310
252
2
1
4
2
1
22,5
21,6
3,2
3,0
1,4
45
22
13
6
1
ИПП2-6
q=900 кг/пог.м\
L 50X50X6
L 50X50X6
022
-150Х 8
-70X10
Наплавленного металла
5 980
5 730
1320
310
252
2
1
4
2
1
26,7
25,6
3,9
3,0
1,4
53
26
16
6
1
ИПП2-9
g=525 Kzjnoz. м
L 60X60X5
L 60x60x5
022
—155X8
L 65X65X6
L 100X75X8
L 60X60X5
-45X8
Наплавленного металла
8 980
8 764
1454
325
350
160
300
300
2
1
7
2
2
2
2
2
41
40
4,3
3
2
U
1,3
0,9
82
40
30
6
4
3
3
2
ИПП2-6
g=475 Kzjnoz. м
(консольный)
10
11
№ 1, 2, 3, 5 по
-120X6
-150X8
2% на сварные
швы
Рис. 62
955
1690
2
2
5,4
15,9
63 1
"
32
2
141

Продолжение
Отравительная
марка
ИПП2-6
q=600 кг/пог.м
(консольный)
ИПП2-6
#=750 кг\пог. м
(консольный)
ИПП2-6
q=900 кг\пог.м
(консольный)
ИПП2-9
#=525 кг/пог. м
(консольный)
№ детали
10
И
10
11
10
11
10
11
Сечение
№ 1, 2, 3, 5 ПО
-120X6
—150X8
2% на сварные
швы
N° 1, 2, 3, 5 по
-120X6
—150X8
2% на сварные
швы
№ 1, 2, 3, 5, по
—120X6
-150X8
2% на сварные
швы
№ 1, 2, 3, 5, 6,
7, 8 по
1 —140X6
-155X8
2% на сварные
швы
Длина
в мм
Рис. 62
955
1690
Рис. 63
955
1690
1 Рис. 63
955
1690
Рис. 64
955
1690
Коли-
чество
2
2
2
2
2
2
2
2
Вес в кг
1 шт.
5,4
15,9
5,4
15,9
5,4
15,9
16,5
всех
73
11
32
2
81
11
32
3
96
11
32
3
162
13
33
4
марки
118
126
142
212

Рис. 62. Рабочий чертеж индустриального пруткового прогона ИПП2-6 под
нагрузку q = 475 кг/пог. м. и q = 600 кг/пог. м (спецификации см. стр. 141—142)

Рис. 63. Рабочий чертеж индустриального пруткового прогона ИПП2-6 под нагрузку q = 750 кг/пог. м и q = 900 кг/пог. м.
Размеры в скобках относятся к прогону ИПП2-6 под нагрузку q = 900 кг/пог. м (спецификации см. стр. 142)

ЛИТЕРАТУРА
1. А джем ов П. К., Применение швеллера для верхнего пояса прутко-
вых прогонов, Севкавтяжстрой, № 3—2, 1944.
2. Беляев Б. И., Хохлов Б. А., Производство стальных конструкций
в США, сборник «Американское строительство», Нью-Йорк, 1946.
3. Г о л е н к о Г. Г., Статья в сборнике ЦНИПС «Исследования тю сталь-
ным конструкциям», Стройиздат, 1950.
4. Великий П. Ф., Корсун В. А., Трехшарнирные арки из прутковых
прогонов, Севкавтяжстрой, № 5—6, 1945.
5. Веловельский А., Сварные прутковых балки, «Строительная га-
зета», май, № 24, 1940.
6. Г е н ь X., Прутковые фермы, «Строительная газета», № 28, 1940.
7. Г о л е н к о Г. Г., Металлические прутково-шпренгельные прогоны.
Стройиэдат На.р'Комстроя, М. 1942 (Наркомстрой СССР. Техническое управле-
ние. Бюро по изобретательству. РТзобретения и технические усовершенство-
вания).
8. Г о л е н к о Г. Г., Металлический настил покрытий промзданий, Строи-
тельные конструкции промышленных сооружений, М. — Л., 1946.
9. Гудилин Л. Н., Металлические прутковые фермы в жилищном
строительстве, ИТЭИН, М. 1941 (ТЕХСО, 1941', серия 46, № 437/30).
10. Зам ар а ев В. А., Испытание прутковых прогонов на заводе «Крас-
ное Сормово», «Проект и стандарт» № 10, 1937.
И. Инструкция по применению и изготовлению металлических прутковых
прогонов, Стройиздат, 1942 (И-33-41 Наркомстрой).
12. Инструкция по проектированию металлических конструкций. Раздел 2.
Прогоны, М. 1937 (СССР, Главстройпроект. Промстройпроект. Серия 222).
13. Людмирский, Д., Сварные прутково-уголковые балки, «Строитель-
ная газета», июль, № 7, 1940.
14. Металлические прутково-шпренгельные прогоны (предложение Г. Г. Го-
ленко), Стройиздат, М., 1942.
15. Михайлов Б. П., Индустриализация металлического строительства,
Госстройиздат, М. — Л., 1939.
16. П а л и о н н ы й Г. Д., Прутковые прогоны как решение проблемы
рационального металлоперекрытия «Строительная промышленность» № 7, 1936.
17. По крыш ев с кий Я. Д., К вопросу о проектировании и применении
облегченных прутковых конструкций. Магнитострой, № 4, 1946.
18. Попов А. Н., Прутковые прогоны, «Проект и стандарт», № 7, 1933.
19. Рационализация проектирования промышленных зданий, т. I. Метал-
лические конструкции. Расчет, конструирование, примеры, М. — Л., 1934,
Главстройпром. ИННОРС. Комиссия по отбору рационализаторских дости-
жений.
20. СК- Стальные конструкции. Таблицы и графики расчета. Раздел 4.
Расчет сжатых стержней, М. Промстройпроект, 1935 (Главстройпром.
Промстоойпроект. Отдел технических исследований и стандартов. Серия
№ 200):
21. СК. Стальные конструкции. Таблицы и графики расчета. Раздел 9.
Типовые детали. Промстройпроект, М. 1935 (Главстройпром. Пром-
стройпроект. Отдел технических исследований и стандартов. Серия № 200).
22. С т а ф и л е в с к и й С. А., «Новые типы сводчатых покрытий, «Строи-
тельная промышленность» № И, 1940.
23. С т р е л е ц к и й Н. С, Новые идеи и возможности в металлических
промышленных конструкциях, М. — Л., Госстройиздат, 1934.
24. Стрелецкий Н. С, Гениев А. Н.. Основы металлических кон-
струкций, М. — Л., Госстройиздат, 1935.
25. Стр е л ецки й Н. С. и др., Стальные конструкции, Стройиздат, 1952.

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
I. Введение 3
А. Значение прутковых конструкций для строительства —
Б. Причины, задержавшие широкое распространение
прутковых конструкций 9
II. Системы стальных прутковых конструкций 11
A. Прутковые прогоны пролетом 6— 9 м —
Б. Прутковые прогоны пролетом 12 м 18
B. Прутковые фермы 20
Г. Прутковые арки 32
III. Проектирование, изготовление и монтаж стальных прут-
ковых конструкций 38
A. Сравнительный анализ стальных прутковых кон-
струкций —
Б. Проектирование стальных прутковых конструкций 57
B. Изготовление стальных прутковых конструкций . . 68
Г. Монтаж стальных прутковых конструкций 79
IV. Испытания стальных прутковых конструкций ...... .8°
A. Испытания прутковых прогонов 83
Б. Результаты испытаний прутковых решетчатых кон-
струкций, произведенных в ЦНИПС 87
B. Испытания прутковых ферм и трехшарнирных арок
с затяжками 92
Г. Анализ работы прутковых конструкций под дейст-
вием испытательных нагрузок 99
V. Заключение 133
А. Обобщающие выводы —-
Б. Пути дальнейшего совершенствования и развития
прутковых конструкций 137
Приложения 140
Литература 143
Александр Алексеевич Под липе кии
СТАЛЬНЫЕ ПРУТКОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ
* * *
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И АРХИТЕКТУРЕ
Редактор издательства канд. техн. наук Г. И. Бердичевский
Технический редактор А. Т о к е р.
Сдано в набор 22/Ш 1954 г. Подписано к печати 28/VI 1954 г. Т-03080
Бумага 60 X 92VM = 4,62 бум. л. — 9 печ. листов -f V4 п. л. в клейка (8,75 уч.-изд. л.)
Изд. № VI-8910 Тираж 6 000 экз. Заказ 481. Цена 4 руб. 40 коп.
Типография № 2 Государственного издательства литературы
по строительству и архитектуре, Ленинград, Бульвар Профсоюзов, 4