Ферма металлодеревянная – Серия 1.063.9-2 Фермы металлодеревянные треугольные пролетом 9 и 12 м для покрытий одноэтажных зданий межвидового назначения

Презентация на тему: Фермы металлодеревянные

ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1.Общие сведения.

2.Классификация ферм.

3.Основные положения по проектированию ферм.

4.Особенности расчета ферм.

5.Фермы металлодеревянные треугольные клееные пролетом 18 и 21м.

5.1.Общие сведения

5.2.Конструкция и обозначение

6.Ферма металлодеревянная треугольная из цельной древесины пролетами 9; 10,5 и 12м.

6.1.Общие сведения

6.2.Конструкция и обозначение

Подготовила: студентка гр. С05-26 ИГУРЭ СФУ

Наракшина О.С.

2

1. Общие сведения.

Ферма – стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после условной замены её жестких узлов шарнирами.

Фермы относятся к классу сквозных конструкций, в которых пояса

соединены между собой не сплошной стенкой, как у балок, а решеткой, состоящей из отдельных стержней – раскосов и стоек.

Фермы применяются в покрытиях производственных и гражданских зданий в тех случаях, когда балки сплошного сечения оказываются экономически невыгодными.

Классическими примерами успешной длительной эксплуатации деревянных ферм служат фермы дома Благородных собраний, фермы покрытия Московского манежа в Москве. В г. Перми до настоящего времени эксплуатируется много зданий с деревянными фермами в покрытиях, построенных ещё в XVIII-XIX веках, а также здания постройки середины XX века.

В современном строительстве в покрытиях производственных зданий применяются:

металлодеревянные фермы типа ФМД (серия 1.863-2)

безраскосные фермы (металлодеревянные арки типа АМД, серия 1.860-6)

сегментные металлодеревянные фермы (серия 1.263-1)

дощатые треугольные фермы

3

2. Классификация ферм

По конструктивной схеме:

•балочные фермы (основной тип)

•распорные фермы – арочные

По очертанию верхнего пояса:

•треугольные фермы

•фермы с параллельными поясами

По материалу:

•из цельной древесины из круглого леса, брусьев, досок)

•из клееной древесины

•металлодеревянные

•фермы из фанерных труб

•стеклопластикодеревянные фермы

По типу узловых соединений:

•на лобовых врубках

•на стальных цилиндрических нагелях

•на зубчатых шипах на клею

•на клеестальных шайбах

Деревянные фермы применяются, как правило, в статически определимых системах. Несущая способность зависит от прочности и устойчивости любого стержня, вследствие этого к качеству материалов для изготовления ферм предъявляются повышенные требования.

Фермы проектируют с минимально возможным числом узлов.

Нижним поясам ферм при изготовлении придается строительный подъем 1/200 пролета. При определении усилий в элементах фермы искажение геометрического очертания ферм строительным подъемом не учитывается.

4. Особенности расчета ферм

Основными нагрузками являются постоянные нагрузки (собственный вес покрытия и ферм) и временные (снеговая на всем пролете, снеговая

на половине пролета). Ветровая не учитывается!

Для упрощения расчета собственный вес ферм считается приложенным к верхнему поясу.

К деревянным фермам не рекомендуется подвешивать технологическое оборудование.

Статический расчет обычно ведется по стандартным программам ПЭВМ.

5

При аналитическом статическом расчете все жесткие узлы ферм условно заменяются идеальными шарнирами. Нагрузка считается приложенной в узлах ферм. Определение опорных реакций производится в предположении, что одна опора неподвижная, а другая подвижная. Практически обе опоры конструируются неподвижными, и только при пролетах ферм более 30м одна из опор делается подвижной.

6

5. Фермы металлодеревянные клееные треугольные пролетом 18 и 21м для покрытий одноэтажных зданий межвидового назначения

СЕРИЯ 1.063.9-3

5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Фермы металлодеревянные клееные треугольные предназначены для покрытий одноэтажных зданий II и III класса ответственности и могут применяться в зданиях, возводимых в I-IV географических районах по весу снегового покрова и I-III географических районах по скоростному напору ветра, при расчетной температуре наружного воздуха до минус 400С включительно и в условиях систематического воздействия технологических температур до плюс 350С включительно:

— с кровлей из асбестоцементных волнистых листов УВ по ГОСТ 16233-77* или других листовых материалов при уклоне 1:4;

— отапливаемых с сухим, нормальным и влажным режимом помещений при влажности воздуха внутри помещений не более 75%;

— неотапливаемых, возводимых в сухой и нормальных зонах влажности, при постоянной влажности воздуха внутри помещений не более 75%;

— бескрановых;

-бесфонарных;

-без перепада профиля покрытия;

-с неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной степенью воздействия газовых сред;

-с расчетной сейсмичностью не более 6 баллов;

Не допускается применение ферм в отапливаемых зданиях с влажностью внутреннего воздуха ниже 45%.

Согласно СНиП II-2-80 фермы могут применяться в покрытиях зданий III- IV степени огнестойкости.

5.2 КОНСТРУКЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ

5.2.1. Фермы запроектированы треугольного очертания с 8 верхним поясом из двух шарнирно соединённых в коньке металлодеревянных шпренгельных ферм, установленных с уклоном 1:4 к горизонту и нижним поясом в виде стальной затяжки, воспринимающей распор.

5.2.2.Деревянные элементы ферм выполняются клееными из слоёв древесины сосны или ели сорта 2 сечением 33х135 мм после острожки .

5.2.3.Нижний пояс фермы состоит из двух ветвей, выполненных из стержневой арматурной стали класса АIII по ГОСТ 5781-82*, соединенных в

опорных узлах упорными столиками. В середине длины нижний пояс имеет монтажный стык, позволяющий уменьшить вдвое транспортную длину элемента и в определённых пределах регулировать длину пояса при монтаже ферм.

5.2.4. Металлический шпренгель верхнего пояса выполняется из двух, последовательно соединенных полосовой сталью, стержней из арматурной стали класса АIII по ГОСТ 5781-82*, с приваренными на концах гайками для крепления шпренгеля в опорном и коньковом узлах ферм.

5.2.5.На концах деревянных элементов верхнего пояса ферм одеты металлические башмаки, служащие для фиксированной передачи усилий на торцы элемента.

5.2.6.Фермы опираются на колонны через опорные столики. Высота опорного узла фермы, с учетом высоты опорного столика, кратная 300 мм, позволяет принять типовое решение карнизного узла здания.

ФМД 21- 1050

ФМД 21-

10

11

12

Металлодеревянная ферма

• Вид работы:
  Контрольная работа
• Предмет:
  Строительство
• Язык:
  Русский , Формат файла: MS Word 174,56 Кб

Металлодеревянная ферма

1.      Определение
общих размеров фермы

Принимаем высоту фермы равной: h=L/5 при L=20 м, h=4 м

Строительный подъем:

Угол наклона верхнего
пояса с учетом строительного подъема:

 по таблице Брадиса

Длина одного ската
верхнего пояса:

м

Примем половину верхнего
пояса равной АС/2=10,82/2=5,4 м высоту примем с учетом строительной высоты
равной h=4.08 м

Длина элементов фермы:

м

м

м

Длину

из
конструктивных соображений примем равной 8.5 м

Геометрическая схема фермы

2.      Расчет обрешетки

Нагрузка на поверхность кровли, кг/

.

Грузовая площадь на 1 обрешетку:

Шаг между прогонами в проекции, на плоскость:

см

Нагрузка на 1 п.м.
прогона:

Прогон рассчитываем на
косой изгиб. Разложим нагрузку на

составляющие по осям:

Изгибающие моменты:

;

 принимаем
сечение bxh=8х12 см

;

Условие прочности:

Расчетное сопротивление

 тогда

 Условие
выполняется.

Проверка жесткости:

Принимаем сечение bxh=7,5х15 см

Проверяем

Окончательно принимаем
сечение bxh=7,5х15 см

3.      Статический
расчет фермы

Собственный вес стропильной фермы с
прогонами

Расчетная погонная
нагрузка на 1 п.м. горизонтальной проекции верхней проекции фермы с учетом
собственного веса фермы:

Единичную нагрузку в
расчет не берем, тогда 250 кг-130 кг=120 кг

Ширина груз. на узел
пощади равна а=5,4*0,93=5 м

Определение опорных
реакций: А=2650*2=5300 кг

Определение усилий в стержнях
стропильной фермы

4.      Подбор сечений
элементов

Верхний пояс выполним на пластичных
нагелях. Верхнем поясе действует продольное сжимающее усилие

=11500 кг. Кроме того верхний пояс подвергается местному изгибу от
поперечной нагрузки:

 вызываюший
в панели положительный момент

с
цельюуменьшения т

 узлы
фермы A, B, Cзапроектируем с внецентренным опиранием элементов, вызывающим по
концам отрицательные моменты т

 равные
на q*e. Для приближенного определения
сечения верхнего пояса вычисляем величину расчетного момента в середине панели
по формуле:

 т*м

изгибающий момент от местной
нагрузки в середине панели верхнего пояса. L=540 длина панели верхнего пояса.
Задаемся шириной сечения b=15 см площадь сечения F=15h; Момент сопротивления сечения W

По прочности сечения верхнего пояса
на сложное сопротивление сжатию и изгибу

 находим h

Упростим выражение:

находим
корни уравнения

выбираем наибольшее
значение по модулю h=21.7 см

Здесь ε=0,8
– приближенная величина коэф. Учитывающий дополнительный изгибающий момент от
продольного усилия при деформации пояса.

По условию размещения
необходимого количества пластинок на половине длины верхней панели, опирающейся
в коньковом узле одним нижним брусом

 где находим h

Упростим выражение:

h=24.5
примем высоту сечения по ГОСТу 25 см

;

;

-коэф.

Учитывающий увеличение
сдвигающей силы по швам брусьев вследствие опирание брусьев на концах неполным
сечением, при передачи силы N
на концах пояса одному крайнему брусу принимается равным 0.4

здесь

 где

 ширина принятой
верхнего пояса фермы.

В данном случае решающим является
условие размещение пластинок. В соответствии с этим заданием сечением верхнего
пояса из двух брусьев 18х13 см. Окончательную проверку верхнего пояса начнем с
определения минимальных размеров площадок смятия в узлах А, В, С. Минимальная
длина горизонтальной площадки смятия в опорном узле равна:

-расчетное сопротивление
сосны смятию поперек волокон.

Высота торцовой площадки
в опорном узле

 где

–
растягивающее усилие в панели A-D, α=20®угол между верхними нижним поясом.

Минимальная длина
вертикальной площадью смятия в коньковом узле

 где

–
растягивающее усилие в панели D-D’

Минимальная длина
наклонной площадки смятия в коньковом узле под шайбой узла

 где

–
растягивающее усилие в панели С-D

Минимальная высота
площадки смятия в промежуточном узле верхнего пояса равна

При конструировании узлов А, В, С
уровняем эксцентриситеты

,

,

Приравнивая напряжения в сечении
пояса посередине и по концам панели, получим величину эксцентриситета eиз уравнения:

 отсюда

см

По конструктивным
соображениям принимаем величину е=70 мм, что обеспечивает достаточную высоту
площадки смятия

 на
нижнем торце пояса при этом оси элементов АDи
DCпересекаются с осью верхнего пояса в точках

 и

 минимальные
размеры площадок смятия в этом случае являются обеспеченными. Геометрические
характеристики принятого сечения верхнего пояса

момент сопротивление

 Гибкость
пояса в плоскости фермы

 Производим
проверку сечения верхнего пояса в середине панели AB
при полном загружении фермы снегом как внецентренно сжатого стержня

Где

кг*см
расчетный изгибающий момент

– коэф. условий работы
на изгиб составной балки с размерами не менее 15 см

Строительный выгиб панели верхнего
пояса назначаем из величины наибольшего прогиба пояса, определяемого от
воздействия расчетной поперечной нагрузки и продольных сил. Прогиб пояса в
середине нижней панели от расчетной поперечной нагрузки и разгружающих опорных
моментов с учетом составности сечения определяется по формуле:

 где

 –
прогиб поперечной расчетной нагрузки;

 – прогиб от опорных
разгружающих моментов;

;

 прогиб
принятого сечения не проходит по требованию. Подбираем сечение из двух брусьев
по 15х15 см. Тогда

;

;

;

 требование
удовлетворяется. Принимаем

;

–
момент инерции сечения пояса

 поправочный коэф. к
моменту инерции поперечного сечения составной балки от 4 м и более

 – изгибающий момент
сечения пояса на опорах от расчетной продольной силы.

Расчет пластичных
нагелей. Принимаем стандартные пластичные нагели толщиной

см
и длиной

см
нагели ставим с минимальным шагом

=9*1,2=11 см Несущая
способность одного нагеля

 ширина принятого
сечения. Необходимое количество пластинок в одной панели:

 где

 0.8
– коэф. учитывающий отсутствие пластинок на среднем участке панели протяжением
0.2*Lab

;

 для
панели AB, для панели CB

Для панели АВ:

Для панели ВС:

Ставим во всех панелях
на 0.4 длины количество пластинок с нормальным шагом s=11
см

<19.14 шт. принимаем
19 шт.

-расстояние между
крайними пластинками на одной половине панели за вычетом свободных от пластинок
участков в середине и по краям блока

Растянутые стальные
элементы

Все растянутые элементы
фермы выполняется из круглой стали марки ВСт3пс6-1. Диаметр сечения элемента ADпо прочности на растяжение определяем по формуле:

 где R=2350 кг/см2 расчетное сопротивление стали.

Диаметр сечения петли
приваренной на концах стержня AD

 m-коэф. учитывающий снижение расчетного сопротивления для тяжей,
состоящих из нескольких ветвей.

Таким же образом сделаем
расчет по остальным.

В коньковом узле крепление тяжа DC делаем при помощи
коротыша большого диаметра. Диаметра коротыша по резьбе определяем из уравнения

см где коэф. 0.8
учитывает понижение расчетного сопротивления стали растяжению в нарезной части
тяжей.

5.      Конструирование
узлов фермы

Стойка BD

Сечение стойки находим из условия
смятия в месте примыкания ее к верхнему поясу. Размер сечения стойки в
плоскости фермы.

 принимаем сечение 15х5
см с площадью F=75см2. Длина стойки BD=187
см. Гибкость

 Проверяем
стойку на продольный изгиб в плоскости фермы. Находим

Опорный узел А

Нижний пояс
присоединяется к опорному узлу хомутом из круглой стали, прикрепленный гайками
к траверсе.

Хомут рассчитывается из
условия прочности на растяжения. Требуемая площадь сечения по резьбе.

где 2-количество ветвей
в хомуте.

Принимаем диаметр хомута
3,6 см

Траверса держит два
конца хомута. Траверсу подберем из швеллера №8 Расчетный пролет:

Максимальный изгибающий
момент

Площадь сечение швеллера

 Под
швеллером ставим лист сечением 10х110 мм

 Расстояние центра
тяжести сечения от листа

Момент инерции сечения

Минимальный момент сопротивления:

Проверяем траверсу на
изгиб:

Узел D

Для прикрепления
элементов служат две фасонки из листовой стали δ=8
мм с отверстиями для валиков. Пролет валиков

Момент в наиболее
нагруженном валике:

Требуемы диаметр по
изгибу

Проверяем диаметр валика
на срез:

на смятие фасонки

Наименьшая высота фасонки
в месте ослабления отверстиями из условия прочности на растяжения:

 принимаем h=2*1.5*d=3*3.4=11 см

Коньковый узел

Усилие растянутого
раскоса передается на верхний пояс через гайку с квадратной шайбой под углом 20
градусов

Необходимая площадь
смятия:

Сторона квадратной шайбы
с учетом отверстия в ней

Определим толщину шайбу
из условия ее прочности на изгиб при диаметре раскоса d=1.5
см учитывая, что вписанная окружность гайки имеет

 Изгибающий
момент в шайбе

Необходимый момент
сопротивления сечения шайбы

Толщина шайбы с учетом
ее ослабления отверстием равна

обрешетка стропильный
ферма шайба

см принимаем шайбу
65х65х15 мм

Литература

1)   Иванов В.А. Куницкий Л.И «Конструкции из дерева и пластмасс»
Киев-1970 изд. «Будивельник» 509 стр.

)    СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» Госстрой СССР 1980 г.

)    СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» Госстрой СССР 1981 г.

Металлодеревянная ферма — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Металлодеревянная ферма

Cтраница 1

Металлодеревянные фермы ( рис. 9.10) представляют собой конструкцию, у которой все элементы, работающие на сжатие, выполнены из дерева, а на растяжение — из стали.  [2]

Металлодеревянные фермы с брусчатыми деревянными элементами, изготовляемые без применения клея в подсобных мастерских строительных организаций, наиболее доступны для широкого применения. Они удовлетворяют всем требованиям современного сборного строительства, просты в изготовлении, сборке и монтаже.  [3]

Деревянные элементы металлодеревянных ферм выполняют из брусьев, бревен или клееных блоков, а металлические — из круглой или профильной стали.  [4]

На рис. 244, в показаны металлодеревянные фермы В. С. Деревя-гина, применяемые для однопролетных промышленных зданий с наружным отводом воды. Все узлы верхнего пояса расположены на равных расстояниях по дуге окружности, вследствие чего длина всех элементов верхнего пояса и углы между ними в узлах одинаковы. Радиус окружности подобран так, что конструктивная высота фермы составляет 1 / 6 пролета.  [5]

Однако в промышленном строительстве чаще применяют металлодеревянные фермы, в которых элементы, работающие только на сжатие, делают деревянными, а работающие на растяжение — из стали.  [6]

Какое конструктивное решение имеют основные типы деревянных и металлодеревянных ферм индустриального изготовления.  [8]

Наиболее распространенным типом несущих деревянных конструкций для покрытий промышленных зданий при пролетах до 30 м являются клееные сегментные металлодеревянные фермы.  [9]

По материалу основного растянутого элемента — нижнего пояса ферм — различают: деревянные фермы — с деревянным нижним поясом и металлодеревянные фермы — со стальным нижним поясом.  [10]

Клееные конструкции применяют в покрытиях, перекрытиях, мостах в качестве балок прямоугольного и двутаврового сечения, а также в виде арок и частей металлодеревянных ферм в виде криволинейных и прямолинейных блоков верхних поясов ферм и элементов решетки, рам и стоек, свай и шпунта, мостовых брусьев, шпал, клеефанерных щитов ( покрытий, стен и перекрытий), а также инвентарной опалубки. Клееные конструкции изготовляют путем склейки из досок ( брусков) или из досок ( брусков) и фанеры.  [11]

Комбинированные конструкции, включающие элементы из различных материалов, весьма разнообразны. К ним относятся: металлодеревянные фермы, в которых растянутые элементы ( нижний пояс, раскосы) выполнены металлическими, а остальные элементы — деревянными; панели стен и покрытий, с каркасами из древесины и обшивкой из стеклопластика; элементы структурных плоских и пространственных покрытий и многие другие разновидности конструкций, в которых рационально сочетаются элементы из различных материалов.  [12]

Здание цеха, размером в плане 120X24 м, одноэтажное, бесчердачное. Стены кирпичные, покрытие тесовое по металлодеревянным фермам, утеплитель из минераловатных плит на битумной связке, водоизоля-ция из трех слоев.  [13]

Стропильные фермы применяют в зданиях, не имеющих внутренних несущих стен или колонн. Их конструкция зависит от материала кровли и ее уклона, величины перекрываемого пролета. Стропильные деревянные и металлодеревянные фермы простейшего вида состоят из двух стропильных ног, соединенных затяжкой, воспринимающей распор.  [14]

Столярно-строителъные изделия — оконные и дверные блоки, перегородки и панели жилых и гражданских зданий — относятся к крупноразмерным изделиям. Изготовляют целые комплекты для сборных деревянных домов — брусковых, каркасно-обшивных и каркасно-щитовых. Их производство осуществляется на специализированных деревообрабатывающих заводах; там же изготовляют балки для перекрытий, щиты для наката и перегородок, арки и части металлодеревянных ферм, сваи, шпунт, мостовые брусья и шпалы.  [15]

Страницы:      1    2

Металлодеревянная ферма

1.Определение общих размеров фермы

Принимаем высоту фермы равной: h=L/5 при L=20 м, h=4 м

Строительный подъем:

Угол наклона верхнего пояса с учетом строительного подъема:

по таблице Брадиса

Длина одного ската верхнего пояса:

м

Примем половину верхнего пояса равной АС/2=10,82/2=5,4 м высоту примем с учетом строительной высоты равной h=4.08 м

Длина элементов фермы:

м

м

м

Длину из конструктивных соображений примем равной 8.5 м

Геометрическая схема фермы

2.Расчет обрешетки

Нагрузка на поверхность кровли, кг/.

№Наименование нагрузкиНормативная нагрузка, кг/м2gfРасчетная нагрузка кг/м2Постоянные нагрузки1Асбестовые волнистые листы141,115,42Прогоны (обрешетка) 1 п.м. 7,5х150hшагом 500 мм ?=500 кг/м35,6 кг/м1,16,18Временная нагрузка1Монтажная нагрузка1001,31302Снеговая нагрузка701,498Итого250

Грузовая площадь на 1 обрешетку:

Шаг между прогонами в проекции, на плоскость:

см

Нагрузка на 1 п.м. прогона:

Прогон рассчитываем на косой изгиб. Разложим нагрузку на

составляющие по осям:

Изгибающие моменты:; принимаем сечение bxh=8х12 см ;

Условие прочности:

Расчетное сопротивление тогда Условие выполняется.

Проверка жесткости:

Принимаем сечение bxh=7,5х15 см

Проверяем

Окончательно принимаем сечение bxh=7,5х15 см

3.Статический расчет фермы

Собственный вес стропильной фермы с прогонами

Расчетная погонная нагрузка на 1 п.м. горизонтальной проекции верхней проекции фермы с учетом собственного веса фермы:

Единичную нагрузку в расчет не берем, тогда 250 кг-130 кг=120 кг

рассчитаем на горизонтальную поверхность

Ширина груз. на узел пощади равна а=5,4*0,93=5 м

Определение опорных реакций: А=2650*2=5300 кг

Определение усилий в стержнях стропильной фермы

Элемент фермыНомер стержняЗнакиУсилия от P=1Усилия в стержнях, кгОбозначение усилияP=2650 кгВерхний пояс1-А—4,34115002-B—3,96104404-С—3,96104405-D-4,3411500Нижний пояс1-F4106003-F2,5868405-F410600Раскосы2-31,539754-31,53975Стойки1-2—0,9224404-5—0,922440Опорные реакции2530025300

4.Подбор сечений элементов

Верхний пояс выполним на пластичных нагелях. Верхнем поясе действует продольное сжимающее усилие =11500 кг. Кроме того верхний пояс подвергается местному изгибу от поперечной нагрузки: вызываюший в панели положительный момент с цельюуменьшения т узлы фермы A, B, Cзапроектируем с внецентренным опиранием элементов, вызывающим по концам отрицательные моменты т равные на q*e. Для приближенного определения сечения верхнего пояса вычисляем величину расчетного момента в середине панели по формуле:

т*м

изгибающий момент от местной нагрузки в середине панели верхнего пояса. L=540 длина панели верхнего пояса. Задаемся шириной сечения b=15 см площадь сечения F=15h; Момент сопротивления сечения W

По прочности сечения верхнего пояса на сложное сопротивление сжатию и изгибу

находим h

Упростим выражение:находим корни уравнения выбираем наибольшее значение по модулю h=21.7 см

Здесь ?=0,8 — приближенная величина коэф. Учитывающий дополнительный изгибающий момент от продольного усилия при деформации пояса.

По условию размещения необходимого количества пластинок на половине длины верхней панели, опирающейся в коньковом узле одним нижним брусом

где находим h

Упростим выражение: h=24.5 примем высоту сечения по ГОСТу 25 см

; ; -коэф.

Учитывающий увеличение сдвигающей силы по швам брусьев вследствие опирание брусьев на концах неполным сечением, при передачи силы N на концах пояса одному крайнему брусу принимается равным 0.4

здесь

где ширина принятой верхнего пояса фермы.

В данном случае решающим является условие размещение пластинок. В соответствии с этим заданием сечением верхнего пояса из двух брусьев 18х13 см. Окончательную проверку верхнего пояса начнем с определения минимальных размеров площадок смятия в узлах А, В, С. Минимальная длина горизонтальной площадки смятия в опорном узле равна:

-расчетное сопротивление сосны смятию поперек волокон.

Высота торцовой площадки в опорном узле

где — растягивающее усилие в панели A-D, ?=20®угол между верхними нижним поясом.

Минимальная длина вертикальной площадью смятия в коньковом узле

где — растягивающее усилие в панели D-D

Минимальная длина наклонной площадки смятия в коньковом узле под шайбой узла

где — растягивающее усилие в панели С-D

Минимальная высота площадки смятия в промежуточном узле верхнего пояса равна

При конструировании узлов А, В, С уровняем эксцентриситеты , ,

Приравнивая напряжения в сечении пояса посередине и по концам панели, получим величину эксцентриситета eиз уравнения:

отсюда см

По конструктивным соображениям принимаем величину е=70 мм, что обеспечивает достаточную высоту площадки смятия на нижнем торце пояса при этом оси элементов АDи DCпересекаются с осью верхнего пояса в точках и минимальные размеры площадок смятия в этом случае являются обеспеченными. Геометрические характеристики принятого сечения верхнего пояса момент сопротивление Гибкость пояса в плоскости фермы Производим проверку сечения верхнего пояса в середине панели AB при полном загружении фермы снегом как внецентренно сжатого стержня

Где кг*см расчетный изгибающий момент — коэф. условий работы на изгиб составной балки с размерами не менее 15 см

Строительный выгиб панели верхнего пояса назначаем из величины наибольшего прогиба пояса, определяемого от воздействия расчетной поперечной нагрузки и продольных сил. Прогиб пояса в середине нижней панели от расчетной поперечной нагрузки и разгружающих опорных моментов с учетом составности сечения определяется по формуле:

где — прогиб поперечной расчетной нагрузки;

— прогиб от опорных разгружающих моментов;; прогиб принятого сечения не проходит по требованию. Подбираем сечение из двух брусьев по 15х15 см. Тогда ; ; ;

требование удовлетворяется. Принимаем

;- момент инерции сечения пояса

поправочный коэф. к моменту инерции поперечного сечения составной балки от 4 м и более

— изгибающий момент сечения пояса на опорах от расчетной продольной силы.

Расчет пластичных нагелей. Принимаем стандартные пластичные нагели толщинойсм и длиной см нагели ставим с минимальным шагом =9*1,2=11 см Несущая способность одного нагеля ширина принятого сечения. Необходимое количество пластинок в одной панели:

где 0.8 — коэф. учитывающий отсутствие пластинок на среднем участке панели протяжением 0.2*Lab

; для панели AB, для панели CB

Для панели АВ:

Для панели ВС:

Ставим во всех панелях на 0.4 длины количество пластинок с нормальным шагом s=11 см

<19.14 шт. принимаем 19 шт.

-расстояние между крайними пластинками на одной половине панели за вычетом свободных от пластинок участков в середине и по краям блока

Растянутые стальные элементы

Все растянутые элементы фермы выполняется из круглой стали марки ВСт3пс6-1. Диаметр сечения элемента ADпо прочности на растяжение определяем по формуле:

где R=2350 кг/см2 расчетное сопротивление стали.

Диаметр сечения петли приваренной на концах стержня AD

m-коэф. учитывающий снижение расчетного сопротивления для тяжей, состоящих из нескольких ветвей.

Таким же образом сделаем расчет по остальным.

Элемент фермыУсилиеddnA-D 2,42D-D 21.6D — A 2.42D-C1.51.2C-D1.51.2

В коньковом узле крепление тяжа DC делаем при помощи коротыша большого диаметра. Диаметра коротыша по резьбе определяем из уравнения

см где коэф. 0.8 учитывает понижение расчетного сопротивления стали растяжению в нарезной части тяжей.

5.Конструирование узлов фермы

Стойка BD

Сечение стойки находим из условия смятия в месте примыкания ее к верхнему поясу. Размер сечения стойки в плоскости фермы.

принимаем сечение 15х5 см с площадью F=75см2. Длина стойки BD=187 см. Гибкость Проверяем стойку на продольный изгиб в плоскости фермы. Находим

Опорный узел А

Нижний пояс присоединяется к опорному узлу хомутом из круглой стали, прикрепленный гайками к траверсе.

Хомут рассчитывается из условия прочности на растяжения. Требуемая площадь сечения по резьбе.

где 2-количество ветвей в хомуте.

Принимаем диаметр хомута 3,6 см

Траверса держит два конца хомута. Траверсу подберем из швеллера №8 Расчетный пролет:

Максимальный изгибающий момент

Площадь сечение швеллера Под швеллером ставим лист сечением 10х110 мм Расстояние центра тяжести сечения от листа

Момент инерции сечения

Минимальный момент сопротивления:

Проверяем траверсу на изгиб:

Узел D

Для прикрепления элементов служат две фасонки из листовой стали ?=8 мм с отверстиями для валиков. Пролет валиков

Момент в наиболее нагруженном валике:

Требуемы диаметр по изгибу

Проверяем диаметр валика на срез:

на смятие фасонки

Наименьшая высота фасонки в месте ослабления отверстиями из условия прочности на растяжения:

принимаем h=2*1.5*d=3*3.4=11 см

Коньковый узел

Усилие растянутого раскоса передается на верхний пояс через гайку с квадратной шайбой под углом 20 градусов

Необходимая площадь смятия:

Сторона квадратной шайбы с учетом отверстия в ней

Определим толщину шайбу из условия ее прочности на изгиб при диаметре раскоса d=1.5 см учитывая, что вписанная окружность гайки имеет Изгибающий момент в шайбе

Необходимый момент сопротивления сечения шайбы

Толщина шайбы с учетом ее ослабления отверстием равна

обрешетка стропильный ферма шайба

см принимаем шайбу 65х65х15 мм

Литература

1)Иванов В.А. Куницкий Л.И «Конструкции из дерева и пластмасс» Киев-1970 изд. «Будивельник» 509 стр.

)СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» Госстрой СССР 1980 г.

)СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» Госстрой СССР 1981 г.

5. Сегментная металлодеревянная ферма. Расчет и конструирование.

Верхний пояс клееных сегментных ферм очерчен по дуге и разбит на панели крупных размеров. В современном строительстве применяют главным образом металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом и с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали. Пролеты клееных ферм рекомендуется принимать до 36 м.

Сегментные фермы можно изготавливать и значительно больших пролетов, а при обеспечении надлежащего контроля за качеством, нижние пояса выполнять клееными, причем очертание нижних поясов может быть не только прямолинейным, но и криволинейным. Далее рассматриваются сегментные фермы с прямолинейным нижним поясом. Отношение высоты ферм к пролету рекомендуется принимать не менее 1/6 в случае прямолинейного клееного и не менее 1/7 в случае металлического нижнего пояса.

Верхний пояс сегментных ферм рекомендуется изготавливать неразрезным на весь пролет, однако в некоторых случаях это невозможно осуществить по условиям транспортирования или заводской технологии. Тогда верхний пояс может быть изготовлен неразрезным на его половину или состоящим из отдельных блоков, соединяемых в узлах. Стыки гнутоклееных блоков выполняют непосредственным упором торцов или через сварные вкладыши в узлах, закрепленных от выхода из плоскости фермы.

В конструктивном отношении верхний пояс представляет собой пакет, склеенный из досок плашмя, имеющий прямоугольное сечение шириной b и высотой h. Поясам сегментных ферм следует придавать строительный подъем, равный 1/200 пролета.

Элементы решетки сегментных ферм изготавливают либо из брусьев, либо из клееной древесины. В сквозных конструкциях наибольшие трудности вызывает решение узлов. Чем меньше элементов сходится в узле, и чем меньше усилия в этих элементах, тем проще конструкция узлов. В этом отношении сегментные фермы являются выгодной конструкцией, так как в ней применяется треугольная решетка и в узлах сходится не более двух элементов, которые центрируют в этих узлах

Расчет сегментных ферм. Особенности расчета ферм с неразрезным верхним поясом

При определении расчетных усилий в элементах сегментных ферм рассматривают следующие сочетания постоянной и временной нагрузок:

— равномерно распределенные по всему пролету постоянная и временная;

— равномерно распределенные по всему пролету постоянная и на половине пролета временная;

— равномерно распределенная по всему пролету постоянная и по закону треугольников временная;

— равномерно распределенная по всему пролету постоянная и распределенная по закону треугольника на половине пролета временная.

Расчет клееных сегментных ферм начинают с определения продольных усилий в элементах ферм от узловой расчетной нагрузки. Криволинейный верхний пояс заменяют при этом прямолинейным — узлы верхнего пояса соединяют прямыми линиями — хордами, исходя при этом «из предположения шарнирности узлов. Комбинированием полученных усилий определяют максимальные расчетные продольные усилия.

Верхний пояс. Вследствие криволинейности верхнего пояса и расположения нагрузки между узлами он работает как сжато-изгибаемый стержень.

Расчетный момент М в панели верхнего пояса исчисляют как сумму моментов от поперечной нагрузки I М_о и момента M_N от продольной силы N, возникающего за счет выгиба панели

M = M₀±M_N.

В случае разрезного верхнего пояса, загруженного равномерно распределенной нагрузкой.

М = (q²/8)— Nf,

Металлические пластинки-наконечники рассчитывают па продольный изгиб. Их расчетную длину принимают равной расстоянию от узлового болта до ближайшего болта в пластинке. Для уменьшения продольного изгиба пластинок-наконечников их стягивают дополнительным болтом, который ставят у торца деревянной части раскоса со стороны пояса.

Узловой болт, на который надевают пластинки-наконечники раскосов, рассчитывают на восприятие силы R, равной равнодействующей усилий сходящихся в узле раскосов. Усилие R надо определять при разных положениях временной нагрузки. В зависимости от конкретного случая может быть принята соответствующая схема работы узлового болта.

Проверке подлежит прочность болта на изгиб, срез, сжатие и сжатие древесным в нагельном гнезде и т.д..

Металлодеревянная ферма

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве несущих конструкций покрытия зданий и сооружений. Технический результат — повышение несущей способности и жесткости ферм. Предлагаемая металлодеревянная ферма имеет деревянный верхний сжатый пояс, деревянную стойку с нижним металлическим закругленным концом. Раскосы и нижний пояс выполнены из двух деревянных брусьев с зазором между ними. В этом зазоре размещены два арматурных напрягаемых стержня. Арматурные напрягаемые стержни огибают нижний металлический закругленный конец деревянной стойки. Одним концом каждый стержень с помощью высаженной головки закреплен в верхнем поясе фермы. Другим концом, имеющим коротыш с резьбой, стержни закреплены в торцах нижнего пояса. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущих конструкций покрытия зданий и сооружений.

Известна металлодеревянная строительная ферма, содержащая деревянные верхний пояс и часть раскосов (см. Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс, Минск: 1973, с.138, рис.64).

Недостатком такой фермы является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является выбранная в качестве прототипа треугольная металлодеревянная ферма, включающая в себя верхний пояс и раскосы деревянные сплошного сечения и металлические нижний пояс и стойку (см. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. Под ред. В.А.Иванова: Будивильник, 1970, с.211, рис.8.1 и 8.2).

Недостатком указанной фермы является большая материалоемкость из-за применения стали с низким расчетным сопротивлением и малая жесткость фермы из своей плоскости, что требует попарного объединения стропильными фермами.

Технический результат — повышение несущей способности и жесткости ферм.

Указанный технический результат достигается тем, что в металлодеревянной ферме нижний пояс и раскосы выполнены из двух деревянных брусьев с зазором между ними. Нижний пояс и раскосы армированы двумя арматурными напрягаемыми стержнями, каждый из которых размещен в зазоре между брусьями. Каждый арматурный напрягаемый стержень огибает нижний металлический закругленный конец деревянной стойки, при этом одним концом через высаженную головку закреплен в верхнем поясе, а другим концом, имеющим коротыш с резьбой, закреплен в торце нижнего пояса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

— на фиг.1 — вид фермы сбоку;

— на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1;

— на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

Металлодеревянная ферма имеет деревянный верхний сжатый пояс 1, деревянную стойку 2 с нижним металлическим закругленным концом 3. Раскосы 4 и нижний пояс 5 выполнены из двух деревянных брусьев с зазором между ними. В этом зазоре размещены по одному арматурному стержню 6 из свариваемой стержневой арматуры класса А-IV и выше. Каждый из двух арматурных стержней 6 огибает нижний металлический закругленный конец 3 деревянной стойки 2. Одним концом каждый стержень с помощью высаженной головки 7 закреплен в верхнем поясе фермы. Другим концом, имеющим коротыш с резьбой 8, стержни закреплены в торцах нижнего пояса.

Металлодеревянная ферма изготавливается по следующей технологии. Деревянные элементы фермы изготавливаются по традиционной технологии. Каждый из напрягаемых арматурных стержней 6 выполнен из высокопрочной стали с высаженной головкой 7 и приваренным коротышом с резьбой 8, проводится через отверстие упорных металлических пластин в верхнем поясе и зазором между брусьями, огибая нижний металлический конец деревянной стойки 2, и напрягается через упорную пластину в торце нижнего пояса закручиванием гайки. Для обеспечения равномерности обжатия фермы завинчивание гаек с обоих концов нижнего пояса производится одновременно. Степень предварительного напряжения контролируется по удлинению тензометром или электротензодатчиками.

Использование преднапряженной высокопрочной стали и деревянных брусьев в раскосах и нижнем поясе повышает несущую способность и жесткость фермы.

Металлодеревянная ферма, включающая в себя деревянные верхний пояс и раскосы, нижний пояс и стойку, отличающаяся тем, что нижний пояс и раскосы, выполненные из двух деревянных брусьев с зазором между ними, армированы двумя арматурными напрягаемыми стержнями, каждый из которых размещен в зазоре, огибает нижний металлический закругленный конец деревянной стойки, при этом одним концом через высаженную головку закреплен в верхнем поясе, а другим концом, имеющим коротыш с резьбой, закреплен в торце нижнего пояса.