Metāla kopnes ir galvenā inženierzinātnes iezīme augošajā inženierzinātņu attīstībā. Garas laiduma konstrukcijas ar vieglu svaru ir galvenais iemesls, kāpēc būvniecības nozarē pieaug pieprasījums pēc kopnēm. Tā kā metāls tiek izmantots, kā celtniecības materiāls, pateicoties tā augstajai stiprībai un salīdzinoši zemo masu, kopnes ieņēma nozīmīgu lomu civilajās struktūrās līdzās metāla rūpniecības attīstībai.

Metāla kopnes ir kā triangulāru komponentu kopums, lai izveidotu stabilu struktūru. Triangulācija matemātiski nodrošina stabilu konfigurāciju. Metāla jumti, tilti, un vidēja izmēra torņi, konstrukcijas karkasi izmanto šāda veida kopnes kā to neatņemamu struktūras elementu.

Metāla kopņu priekšrocības:

• Viena no galvenajām metāla kopņu priekšrocībām ir to augstā stiprības un svara attiecība. Tas ne tikai nodrošina produktu ar spēcīgākām īpašībām, bet arī to, ka tas spēj izturēt lielu vēju un sniega slodzi.
• Atšķirībā no kokmateriāliem, kas nevar būt viendabīgi to dabiskās augšanas vides dēļ, metāla kopnes pilnībā pakļaujas formai. Tās ir iepriekš izgatavotas rūpnīcās ar stingru kvalitātes kontroli. Tās tiek būvētas tieši tā, kā projektēts, ar minūšu variācijām – ja tādas ir. Tas nav iespējams ar kokmateriāliem, kuru īpašības laika gaitā var mainīties, īpaši, reaģējot uz temperatūras svārstībām un relatīvo mitrumu.
• Metāls ir neticami izturīgs. Tas ne tikai spēj izturēt augstas slodzes situācijas, bet arī prasa ļoti minimālu apkopi. Metālam piemīt arī liela atsperība, tāpēc var rasties būtiskas deformācijas – lielākā daļa no tām būtu acīmredzamas un norādītu uz remontdarbu nepieciešamību – pirms jumta sistēma neiztur slodzi. Tērauda un metāla jumta sistēmas ir ieteicamas arī teritorijās, kur ir stiprs vējš un/vai vētru iespējamība.
• Metāls ir pilnībā kaitēkļu rezistents. Kokmateriālu kopnes ir uzņēmīgas pret kaitēkļiem, kas ir nopietns drauds teritorijās, kurās ir nosliece uz termītu un citām koksnes garozas kaitēkļu invāzijām. Lai gan koksni var apstrādāt, lai palielinātu kaitēkļu rezistenci, apstrāde pēc būtības ir toksiska.
• Ugunsdrošie pārklājumi padara metāla konstrukcijas praktiski neiznīcināmas uguns iedarbes kontekstā. Tas ir svarīgi jebkurai apdzīvotai konstrukcijai.
• Tērauda un metāla ēkas atbilst uzticamām “zaļās” celtniecības sertifikācijas programmām, piemēram, LEED. Viens no galvenajiem iemesliem ir tas, ka metāla kopnes ir izgatavotas, izmantojot līdz 90% otrreizēji pārstrādātu materiālu un 100% no tiem ir pārstrādājami to kalpošanas termiņa beigās. Šis faktors apvienojumā ar to, ka metāla kopnes ir izturīgas un reti ir jānomaina, padara tās par ļoti ekoloģisku celtniecības produktu.

Kopņu shēmas

a)  –  paralēljoslu kopnes; б)  –  trapecoidālā kopne; b)  –  trīsstūra kopne.

Kopņu režģu sistēmas

a)  –  sistēma ar papildstatiem;

б)  –  trīsstūra;

b)  –  atgāžņu sistēma;

г)  –  krusta sistēma;

д)  –  retinata sistēma.

Kopņu stieņu šķērsgriezumi

Kopņu mezgli no pāriem leņkprofiliem

a),  б)  –  kopņu mezgli; b)  –  balsta mezgls.

Kopņu metinātas montāžas mezgli no pāriem leņkprofiliem

a)  –  augšējās joslas sadursavienojums;

б)  –  apakšējās joslas sadursavienojums.

Kopņu mezgli no liekti metinātiem slēgtiem profiliem

a)  – balsta mezgls;

б)  –  starpmezgls;

b)  –  vertikālo saišu piestiprinājuma mezgls.

a)  –  augšējās joslas sadursavienojums;

б)  –  apakšējās joslas sadursavienojums.

Kopņu mezgli no dubult-T profiliem

a)  –  balsta mezgls (Variants 1); б)  –  balsta mezgls (Variants 2); b)  –  starpmezgls (Variants 1); г)  –  starpmezgls (Variants 2); д)  –  augšējās joslas sadursavienojums; e)  – . apakšējās joslas sadursavienojums.

Cauruļkopņu mezgli

a) un b)  –  bezfasonlapu mezgli; c)  – mezgļi bez fasonlapām; d)  – mezgls ar cilindriskas formas ieliktni; e)  – balstmezgli.

Slodžu aprēķins

Pastāvīgā slodze

Neliela augstuma metāla konstrukcijās rīģeļus visbiežāk projektē kā režģotas konstrukcijas (kopnes), vai no pilnsieniņas dubult-T profiliem.

Pastāvīgo slodzi rada nesošo un norobežojošo konstrukciju masa. Slodzi uz rīģeli G, kPa parasti pieņem vienmērīgi izkliedētu un nosaka tabulas formā. Pie tam jumta konstrukciju jāveido atbilstoši projekta uzdevumam, t.i. apkurināmai vai neapkurināmai ēkai; pastāvīgās slodzes drošuma faktors γ_G = 1,35. Pastāvīgo slodzi uz rīģeli izsauc ari piekarceltņi, t.i., celtņu un aprīkojuma pašsvars.

Vēja slodzes

Vēja iedarbi pieņemts apzīmēt ar „+” zīmi, ja spiediens vērsts uz virsmu, ar zīmi, ja versts pretējā virziena, t.s. sūces spiediens.

Vēja slodzi (tās statisko komponenti) aprēķina pēc EC 1. Šī slodze ir atkarīga no vairākiem faktoriem – vēja ātruma, virziena pret virsmu, būves augstuma u.c. Slodzes raksturvērtība, ja šī slodze darbojas uz būves ārējo virsmu joslas z_e intervālā:

kur

– spiediens pie vēja vidējā ātrumā;

c_e(z_e) – vēja iedarbes koeficients, kas ir atkarīgs no apvidus kategorijas un būves augstuma;

c_pe – vēja spiediena koeficients, kas ir atkarīgs no virsmas laukuma izmēriem un būves formas.

Koeficientu c_e(z_e) nosacīti līdzenā apvidū var noteikt, vadoties pēc teritorijas kategorijas un izmantojot grafikus.

Teritorijas kategorijas:

Vienkāršotā situācijā vēja spiediena koeficientus c_pe uz slēgta tipa ēkas ārējām virsmām var pieņemt:

• Uz sienu vēja pusē c_pe1=+0,8;
• Uz sienu aizvēja pusē c_pe4 = -0,3;
• Uz jumta virsmu vēja pusē c_pe2 = -0,6;
• Uz jumta virsmu aizvēja pusē c_pe3 = -0,3.

Sniega slodze

Sniega slodzi uz jumta nosaka saskaņā ar EC 1:

kur

s_k – sniega slodzes raksturvērtība, attiecinot to uz horizontālu laukuma vienību, kPa;

c_e, c_t – attiecīgi ekspozīcijas un termiskās ietekmes koeficients, kas ievērtē sniega segas veidošanās apstākļus, kā arī termisko ietekmi uz sniega segas veidošanos. Ja nav speciālu norādījumu, var pieņemt c_e= c_t =1;

µ – sniega slodzes formas koeficients, kuru nosaka jumta konfigurācija, izmēri, slīpums. Lēzenu jumtu gadījumā ( 0° ≤ α < 30° ) var pieņemt µ= 0,8; ja slīpums ir 30°… 60°, µ = 0,8 (60 – α) / 30; ja α ≥ 60°, µ = 0.

Sniega slodzes uz zemes virsmas raksturvērtība s_k ar varbūtību 0,02 (reizi 50 gados), kN/m²:

Aprēķinot konstrukcijas nestspējas robežstāvoklī (NRS), slodzes kombinē, ietverot pastāvīgo iedarbi, dominējošo mainīgo iedarbi un pārējās mainīgās iedarbes, kuru vērtības reizinātas ar kombinācijas koeficientu. Piemēram, ja mainīgās ir tikai klimatiskās slodzes (no sniega, vēja), iespējamās kombinācijas:

Ja kombinācijās jāietver arī celtņu slodzes, jāievēro sekojošais:

• parciālie faktori nelabvēlīgā situācijā γ_Q = 1,35;
• labvēlīgā situācijā γ_Q = 1,0;
• kombinācijas koeficienti ψ_oQ = 1,0.

Iekšējie spēki rīģelī

Rīģeļa (kopnes) aprēķināšanai jāpieņem ģeometriskā aprēķina shēma, slodzes pielikšanas shēma (izkliedēta vai koncentrēta mezglu punktos), stieņu šķērsgriezuma tips u.c. izejas dati. Vēja slodzi lēzenu jumtu gadījumā var ignorēt, turklāt tā ir labvēlīga (augšupvērsta). Aprēķinu apkopošanai ieteicams sastādīt tabulu. Summējot simetriski izvietoto stieņu piepūles, var viegli pāriet uz slogojumu visā laidumā. Lai iegūtu faktiskās stieņu piepūles, atliek attiecīgos rezultātus no slodzes F = 1 palielināt F_G, F_S vai Q reizes. Nobeigumā izskaitļo stieņu piepūles, kombinējot slodzes. Šeit atrod tādu pastāvīgās slodzes un mainīgo slodžu kombināciju, kas dod maksimālo piepūli stienī. Tā kā mainīgā (sniega, celtņu) slodze var atrasties gan kreisajā, gan labajā puslaidumā, īpaša vērība jāveltī atgāžņiem, kuros mainīgā slodze var izsaukt piepūles zīmes maiņu, t.i., stieptais kopnes stienis mainīgās slodzes ietekmē var būt arī spiests. Visbeidzot apkopo rezultātus, ievērojot, ka simetriski izvietoto kopnes stieņu piepūlēm jābūt skaitliski vienādām.

Kopnes stieņu piepūļu aprēķins:

Neliela augstuma ēku projektēšana

Salīdzinoši neliela augstuma bezceltņa ēkās (līdz 12 m) šķērsrāmja kolonnas (rāmja status) projektē, izmantojot velmētus pilnsieniņas dubult-T vai cauruļveida tērauda profilus, bet rīģeļus projektē kā režģotas konstrukcijas (kopnes), vai no pilnsieniņas dubult-T profiliem. Šādās ēkās režģotos rīģeļus un kolonnas mēdz savienot ar šarnīrveida sajūgumu, bet kolonnu balstmezglus veido stingus. Pilnsieniņas rīģeļus un kolonnas parasti sajūdz stingi, t.i., pēc portālrāmja shēmas, bet balstmezglus projektē šarnīrveida.

Ēku tērauda karkasa elementi: a – elementi plānā; b – šķērsrāmju tipi; c – garenkonstrukcijas:

Ēkās ar tilta celtņiem rīģeļus visbiežāk projektē kā režģotas konstrukcijas, bet kolonnas – atkarībā no celtņu celtspējas.

Kopnes aprēķins un konstruēšana

Tērauda cauruļveida profilu priekšrocības

Ja salīdzina tērauda profilus ar dažādu šķērsgriezumu, slēgtie cauruļveida profili (turpmāk – cauruļprofili) ir efektīvāki spiedē un vērpē. Īpaši efektīvi ir apaļa šķērsgriezuma cauruļprofili (AC profili), kuros materiāla sadale pret centrālajām asīm ir optimāla, t.i., šķērsgriezumā nevar izdalīt „vājās” un „stiprās” asis. Šeit gan jāatzīmē, ka AC profilu savstarpējos savienojumos nepieciešama īpaša (profilēta) kontaktvirsmu sagatavošana. Tas ievērojami palielina izgatavošanas izmaksas.

Taisnstūra šķērsgriezuma cauruļprofili (TC profili), lai gan ir mazāk efektīvi, salīdzinājumā ar AC profiliem, praktiski ir ievērojami ērtāki. Savstarpējos TC profilu savienojumus izpilda uz plakanām kontaktvirsmām, tāpēc šos profilus ļoti plaši pielieto kolonnu un kopņu konstruēšanai.

Tērauda konstrukciju izgatavošanas izmaksas nosaka galvenokārt laika patēriņš (darbaspēka stundas). Šis laika patēriņš slēgto profilu cauļprofilu konstrukcijām nereti ir mazāks, kā citu (vaļējo) profilu konstrukcijām. Arī transportēšanas un montāžas izmaksas cauruļprofilu kopnēm ir zemākas, kā vaļējo profilu kopnēm. Tas izskaidrojams ar lielāku atsevišķo elementu stingumu, lielāku sāniskās izkļaušanās pretestību un, visbeidzot, ar mazāku masu. Ievērojamas priekšrocības cauruļprofilu konstrukcijām ir arī no virsmu pretkorozijas apstrādes viedokļa. Piemēram, kvadrātveida šķērsgriezuma caurules ārējās virsmas laukums ir tikai 2/3 no tāda paša izmēra dubult-T profila virsmas laukuma. Savienojumi mezglos var tikt risināti dažādi – ar atstarpi starp režģa stieņiem, ar daļēju pārlaidumu, un pilnīgu pārlaidumu.

Cauruļveida profilu kopņu aprēķina pamati

Kopņu konstruktīvās formas

Izplatītākās kopņu konstruktīvās formas:

a – Vorena kopne; b – Prata kopne (arī ar paralēlām joslām); c – Finka kopne; d – kopnes modelēšana aprēķinu precizēšanai (1 – asu krustpunkti, ja mezglus risina ar pārlaidumu; 2 – asu krustpunkti, ja mezglus risina ar atstarpi).

 Vorena kopnes tiek uzskatītas par visekonomiskākajām, jo šeit izpaužas cauruļprofilu priekšrocības garajiem spiestās joslas stieņiem. Salīdzinājumā ar Prata kopnēm, šajās kopnēs ir apmēram divas reizes mazāks režģa stieņu skaits (tātad – arī savienojumu skaits). Ja nepieciešams, Vorena kopni var veidot, saskaņojot mezglu izvietojumu ar slodžu pielikšanas vietām. Vajadzības gadījumā režģi var papildināt ar vertikāliem statņiem, lai samazinātu garo joslas stieņu aprēķina garumu un izslēgtu lieces momentus no starpmezglu slodzes.

Kopņu konstruktīvo augstumu nosaka saistībā ar laidumu, slodzēm, izlieci u.c. faktoriem. Ir zināms, ka palielinot kopnes augstumu, samazinās iekšējie spēki kopnes joslās, bet palielinās režģa stieņu garums un iekšējie spēki. Par racionālu attiecību laidums/augstums tiek uzskatīts skaitlis intervālā starp 10 un 15. Ja vērtē visas konstrukcijas kopējās izmaksas, ieteicams pieņemt šo attiecību tuvāk lielumam 15.

Kopņu analīze

Aprēķinā bieži pieņem, ka visos mezglu punktos kopnes shēmā ievietotas pilnas locīklas. Bez tam, uzskata, ka ekscentritāte ir pieļaujama, ja tā iekļaujas intervālā

līdz ar ko savienojumus var aprēķināt, ignorējot momentus. Ja ekscentritāte pārsniedz šo intervālu, palielinās momentu ietekme, kas jāņem vērā gan joslu šķērsgriezuma izvēlē, gan joslu un režģa stieņu savienojumu pārbaudēs.

Lieces momentu ietekmes ievērtēšana TC profilu kopnēs:

Spiesto elementu aprēķina garums

Pieņemot spiestajiem kopnes elementiem aprēķina (efektīvo, kritisko) garumu L_cr = k·L nepieciešams uzdot efektīvā garuma faktoru k. TC kopņu mezglu savienojumiem piemīt ievērojams stingums, tāpēc faktoru k var pieņemt mazāku par 1. Šeit jāpiezīmē, ka minētais mezglu stingums krasi samazinās, ja kopne tiek projektēta, optimizējot pēc minimālās masas. Tomēr praksē optimizācija pēc masas reti atbilst minimālo izmaksu kritērijam, turklāt režģa stieņiem un visai kopnei projektētāji cenšas samazināt izmantoto profilu sortimentu.

Pēc vienkāršotiem noteikumiem, stieņu aprēķina garumus nosaka sekojoši:

a) TC profilu kopņu joslu stieņiem:

– kopnes plaknē k·L = 0,9 L (L – attālums starp joslas mezglu centriem);

– perpendikulāri kopnes plaknei k·L = 0,9 L (L – attālums starp joslas sāniskā balstījuma punktiem);

b) TC vai AC profilu režģa stieņiem:

– abās plaknēs k·L = 0,75 L (L – attālums starp mezglu punktiem).

Dotās k vērtības ir derīgas tikai TC kopņu elementiem, kuri savienojumos piemetināti pa visu šķērsgriezuma perimetru, turklāt stieņu gali netiek placināti.

Pēc empīriskas metodes režģa stieņiem aprēķina garumu nosaka sekojoši (joslās jābūt izmantotiem vienāda platuma TC profiliem):

– AC profilu režģa elementi, kas piemetināti pie joslām

– TC profilu režģa elementi, kas piemetināti pie joslām

kur

L – attālums starp mezglu punktiem (aprēķina shēmā – stieņa garums);

TC profili ietver arī kvadrātveida (KvC) profilus.

Atsevišķos gadījumos efektīvā garuma noteikšanai jāņem vērā arī papildfaktori. Piemēram, kājnieku tiltu kopņu shēmās, arī jumta kopņu shēmās iespējamas ievērojamas augšupvērstas vēja slodzes, kas izsauc spiedes spēkus šo kopņu apakšjoslas stieņos. Tas nozīmē, ka iepriekš minētais par stieņu aprēķina garuma noteikšanu dažkārt jāattiecina arī uz kopņu apakšjoslām, t.i., jāparedz papildelementi sāniskam balstījumam.

Kopnes izliece

Ja kopnes režģis ir pievienots joslām ar pārlaidumu un aprēķina shēmā visos mezglos ievietotas pilnas locīklas, aprēķinātā izliece iznāk palielināta. Labāki rezultāti ir tad, ja joslas pieņem nepārtrauktas, bet režģis ir pievienots joslām ar locīklām mezglos. Vienlaikus, ja režģis pievienots joslām ar atstarpi, pieņēmums par locīklām mezglos (padevīgums savienojumos) dod samazinātu aprēķina izlieci (par 12-15%). Tātad, ja kopnes režģis ir pievienots joslām ar atstarpi, rezultātu, ko iegūst pēc locīklu shēmas, jāpalielina 1,15 reizes.

Vispārējie noteikumi cauruļprofilu kopņu konstruēšanā

a) joslas profila sieniņai jābūt ar pietiekamu biezumu, jo tai jāuzņem slodze no režģa stieņiem. No otras puses, spiestai joslai izdevīgāk pieņemt lielāku šķērsgriezumu ar plānām sieniņām (lielāka izklaušanās pretestība). Tādējādi, galīgais šķērsgriezums jāpieņem kompromisa ceļā;

b) režģa stieņiem labāk pieņemt plānākas sieniņas (izņemot gadījumu, kad savienojums mezglā ir ar pārlaidumu), jo savienojuma efektivitāte aug, palielinoties attiecībai t₀/t_i (joslas sieniņas biezums / režģa sieniņas biezums). Savienojumu efektivitāti var maksimizēt, uzdodot t₀/t_i ≤ 2, no kurienes t_i ≤ 0,5 t₀. Bez tam, piešķirot režģa stieņiem plānāku sieniņu, nepieciešams mazāks metināto šuvju augstums;

c) TC profila šķērsgriezuma platumu režģa elementiem un joslām nav ieteicams pieņemt vienādu, jo tas apgrūtina metināto savienojumu kvalitatīvu izpildi. Labākā risinājumā režģa stieņiem šķērsgriezuma platums ir nedaudz mazāks par joslas stieņu platumu;

d) savienojumi ar atstarpi (K un N tipa mezglos) visumā ir labāki par savienojumiem ar pārlaidumu, jo elementu sagatavošana, uzstādīšana un sametināšana ir vieglāka;

e) pievienojot elementu mezglā ar pārlaidumu, šķērsgriezuma daļai pārlaidumā jābūt vismaz ceturtdaļas platumā, bet ieteicamāk – vismaz pusē no platuma;

f) pievienojot režģa stieņus joslām ar šauru leņķi (mazāku par 30°), ir ļoti apgrūtinoši izpildīt metinātos savienojumus, tāpēc šādi mezglu risinājumi nav ieteicami.

Kopnes projektēšanas kārtība

Vispārējā gadījumā TC profilu kopni projektē sekojošā kārtībā:

a) pieņem kopnes shēmu (laidumu, augstumu, paneļa garumu), saites starp kopnēm, cenšoties piešķirt minimālu savienojumu skaitu;

b) nosaka slodzi, kas darbojas uz kopni. Vienkāršojot aprēķinu, pārnes slodzi uz joslas mezgliem;

c) aprēķina ass spēkus kopnes stieņos, pieņemot, ka mezglos ievietotas pilnas locīklas un stieņu asis mezglā krustojas vienā punktā;

d) nosaka nepieciešamo šķērsgriezumu joslas stieņiem, ievērojot rekomendēto attiecību sieniņas platums / biezums intervālā 15 līdz 25. Spiestās joslas stieņiem efektīvo garumu pieņemt 0,9 L;

e) nosaka nepieciešamo šķērsgriezumu režģa stieņiem, pieņemot sieniņas biezumu mazāku, kā joslu stieņiem. Spiestajiem režģa stieņiem efektīvo garumu sākotnēji pieņem 0,75 L;

f) unificē režģa stieņu šķērsgriezumus, samazinot izmantojamo šķērsgriezumu skaitu (dažreiz – līdz diviem). Izvēloties šķērsgriezumus, ieteicamāk pieņemt vienādus ārējos izmērus, bet variēt ar sieniņas biezumiem;

g) plāno savienojumus, dodot priekšroku savienojumiem ar atstarpi. Sekot prasību izpildei, īpaši – ekscentritāšu ierobežojumiem;

h) ja savienojumu pretestība (efektivitāte) ir nepietiekoša, maina savienojuma konstrukciju, piemēram, savienojumu ar atstarpi aizvieto ar pārlaidumu, vai nomaina elementa šķērsgriezumu ar citu piemērotu šķērsgriezumu. Vēlreiz pārbauda savienojuma pretestību;

i) novērtē momentu ietekmi uz joslu darbību, piemēram, precizējot slodžu novietojumu; novērtē momentus joslās, ja mezglos visi elementi pievienoti ar locīklām, vai tikai režģa stieņi pievienoti ar locīklām. Spiestai joslai nosaka momentus, ko izsauc ekscentritātes mezglā. Beidzot, nosaka joslu pretestību ass spēku un momentu iedarbībai;

j) nosaka kopnes izlieci;

k) aprēķina metinātos savienojumus, novērtē to pretestību.

Metināto savienojumu aprēķina pamatprincipi

Metinātie savienojumi jāizpilda, metinot režģa elementus pie joslām pa pilnu kontaktperimetru ar saduršuvi, stūra šuvi vai ar kombinēto šuvi. Kā izņēmumi ir daži noteikti K un N savienojumi, kur režģa stieņus piemetina ar daļēju pārlaidumu. Stūra šuvju pretestībai jābūt ne zemākai par režģa elementu pretestību. No tā izriet, ka režģa elementu piemetināšanai nepieciešamo minimālo stūra šuves augstumu a var aprēķināt no noteikuma:

Patiesais metinātās šuves garums dažādos mezglu risinājumos var būt neefektīvs; TC profilu kopņu K un N savienojumos pie statiskām slodzēm ieteikts pieņemt:

Īpaša vērība nepieciešama savienojumam, kura elements tiek piemetināts pie joslas K un N veida mezglos ar 100% pārlaidumu. Vispārējā gadījumā “vājāko” režģa elementu (definējot ar t·f_y), jāpievieno “stiprākajam” režģa elementam, neatkarīgi no stieņa piepūles (stiepe, spiede) veida.

Metināto savienojumu elementi:

Savienojumu pretestība

Vairumā gadījumu TC kopņu mezglos ir viens spiestais un viens stieptais režģa elements, kuri piemetināti pie joslas. Tradicionāli K savienojumus attiecina uz Vorena sistēmas kopnēm, bet N savienojumus – Prata sistēmas kopnēm. Abām kopnēm savienojumus var veidot gan ar atstarpi mezglos, gan ar pārlaidumu. Piemēram, plastiskais mezgla robežstāvoklis ir novērojams biežāk savienojumos ar atstarpi pie mazām P vērtībām; spiestā režģa stieņa lokāla izkļaušanās ir biežāk sastopama savienojumos ar pārlaidumu; bīdes sabrukums joslā novērojams savienojumos ar atstarpi, kur režģa elementu platums ir vienāds ar joslas stieņa platumu b ≈ 1 vai pie h₀ < b₀ utt. Iespējami ari kombinēti robežstāvokļu veidi.

Izplatītākie mezglu sabrukšanas veidi (robežstāvokļi):

A – plastiska joslas augšējās sieniņas deformācija;

B -joslas sieniņas atraušana (bīdē) pa režģa stieņa perimetru;

C -režģa stieņa vai metinātās šuves pārraušana;

D – spiestā režģa stieņa lokāla izkļaušanās;

E -joslas plastiska bīdes deformācija atstarpes posmā starp režģa stieņiem;

F -joslas sānu sieniņas lokāla izkļaušanās;

G -spiestās joslas sieniņas lokāla izkļaušanās pie mezgla.

Savienojumu pretestība kopnes mezglos ar AC vai KvC profilu režģi un KvC profila joslām:

Savienojumu pretestība kopnes mezglos ar TC, KvC vai AC profilu režģi un TC profila joslām:

Pastiprinātie savienojumi

Pastiprinājumus mezglos pielieto, ja spēki režģa stieņos pārsniedz savienojumu aprēķina pretestības, bet šo stieņu šķērsgriezumi netiek koriģēti. Lai gan pastiprināšana palielina konstrukcijas izmaksas, pasliktina estētisko izskatu, dažos risinājumos to pielieto. Visbiežāk pastiprināšanai izmanto stinguma plāksnes. Šādas piemetinātas pie joslas plāksnes novērš lokālās deformācijas, līdz ar to arī samazina visas kopnes deformācijas un nodrošina vienmērīgāku spriegumu sadalījumu režģa stieņos. Pastiprinājumu var realizēt, piemetinot horizontālu plāksni zonā, kur jāpievieno režģa stieņi – joslas plastiskās deformēšanās novēršanai, vai arī piemetinot šajā zonā divas vertikālas sānu plāksnes – joslas deformāciju novēršanai bīdē. Stinguma plāksnēm nepieciešamo garumu nosaka pēc formulas:

Stinguma plāksnes, kā likums, jāpiemetina pie joslas ar nepārtrauktu šuvi pa visu perimetru, lai izslēgtu korozijas iespējamību pa kontaktvirsmām.

Pastiprinājumi cauruļkopnes (Prata kopnes) mezglos ar stinguma plāksnēm: a – ar horizontālu plāksni; b – ar vertikālām sānu plāksnēm:

Pastiprinājumi K veida mezglos ar vertikālu plāksni: a, b – pieļaujamie risinājumi; c – nav pieļaujams risinājums:

Izmantotie informācijas avoti:

• Kadišs, F., Roze, A. un Sabulis, P. 1991. Metāla konstrukcijas. Rīga: Zvaigzne.
• Kreilis, J. 2010. Vienstāva ražošanas ēka. Materiāli kursa projekta izstrādāšanai studiju kursā “Metāla konstrukcijas”. Jelgava: LLU.
• Nguyen, N. 20.08.2021. What are the 3 types of steel trusses? Linkedin. Available: https://www.linkedin.com/pulse/what-3-types-steel-trusses-nhung-nguyen
• Roof Rooms and Structures. Advantages Of Using Steel Roof Trusses. Available: https://roofrooms.co.za/2018/11/09/advantages-of-using-steel-roof-trusses/
• Беленя, Е. И., Болдин, В. А., Веденников, Г. С. и др. 1986. Металлические конструкции. Общий курсс. М.: Стройиздат.
• Кузнецов, В. В. 1998. Металлические конструкции. Справочник проектировщика. М.: АСВ.