Почему не стоит проектировать треугольные фермы?
Нагрузка на покрытие, как правило, равномерна. Эпюра моментов на любой однопролетной конструкции, будет квадратичной параболой:
Мировой опыт проектирования накопил немало различных вариантов очертаний ферм – с параллельными поясами, полигональные, трапециевидными – они перечислены в любом учебнике металлоконструкций, по ним разработаны десятки типовых серий.
Общая черта большинства стальных ферм – пояса в них имеют постоянное сечение. Это удобно в технологическом плане, в плане унификации сечений. Примем это за аксиому. В таком случае, несущая способность сечения фермы на изгиб будет характеризоваться в первую очередь расстоянием между поясами.
Жирной линией на верхних рисунках выделены основные несущие элементы фермы – пояса и опорные раскосы.
На нижних синим цветом показана эпюра несущей способности фермы на изгиб – пропорционально расстоянию между поясами. Чем ближе эта эпюра к эпюре изгибающих моментов, тем более равномерными будут усилия в поясах и тем более рациональным будет использование материала.
Красные заштрихованные области – «излишек» материала – в этих областях пояса имеют низкий коэффициент использования, что выливается, по сути, в перерасход материала и увеличение металлоемкости покрытия.
Теперь рассмотрим «треугольный» вариант:
Выглядит устрашающе, не правда ли? На опорах эпюра M и эпюра несущей способности фермы на изгиб, равны нулю. Вот только при приближении к опорам они стремятся к нулю с разной скоростью. Приходится поднимать синюю линию так, чтобы она не оказалась «ниже» касательной к параболе эпюры моментов.
Именно приопорные панели являются для треугольной фермы решающими и определяющими сечения поясов фермы. Именно они заставляют назначать поясам фермы «завышенные» сечения, что приводит к нерациональному использованию материала на большей части фермы – по сути, мы просто тратим лишний металл и увеличиваем вес и стоимость покрытия.
Про решения с шарнирно-опертым прямоугольным треугольником, я думаю, говорить смысла нет – все итак очевидно.
Да, проблема нерациональности – не единственная. Обычно, начинающий проектировщик подбирает сечения для фермы в SCAD’е, ЛИРе или любом другом программном комплексе (а иногда даже ручным расчетом), открывает автокад, начинает вычерчивать и вдруг сталкивается с опорным узлом. Опорный узел получается… не получается опорный узел, на самом деле. Невозможно привести два мощных пояса в одну точку под острым углом – они начинают накладываться друг на друга еще за полметра от опоры. И именно в этом месте их сечения используются по максимуму.
Из-за больших размеров фермы по центру раскосы и стойки получаются очень длинными, их приходится подбирать по гибкости, а значит в очередной раз использовать материал нерационально. Но эта проблема решается проще всего – можно использовать шпренгельные раскосы, сокращая расчетную длину элементов решетки в плоскости фермы или использовать хитрые системы решеток.
Очень часто «необходимость» треугольной фермы диктуется неграмотностью заказчика, который думает, что на его складе/гараже/ангаре непременно необходимо организовывать уклон в 20-25%.
Довод заказчика «чтоб снег на крыше не лежал» легко оспаривается таблицей Г.1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»:
То есть «не лежать» снег будет только на крыше с уклоном более 60 градусов. На покрытиях с уклоном меньше 30 градусов лежать будет практически весь выпадающий снег, как если бы крыша была плоской, по крайней мере в расчетах. Да, есть коэффициент сноса и он чуточку уменьшит количество расчетного снега, но его учитывать очень часто просто нельзя по п. 10.9 того же СП.
Для стока воды 20 градусов не нужны. И 15 не нужны. Минимальные уклоны кровли для различных покрытий расписаны в таблице 1 СП 17.13330.2011 «Кровли». Там дается цифра в 12 градусов для покрытия из профнастила.
Конечно, зачастую уклон действительно необходим и диктуется в первую очередь архитектурным решением. Не нужно думать, что в этом случае единственное решение – треугольная ферма.
Возможно, в каких-то случаях придется пойти на компромиссы с архитектором и заказчиком – уменьшить высоту потолка, увеличить общую высоту здания, изменить уклон, поставить дополнительные опоры или изменить характер работы конструкций. Но ведь на то мы и инженеры, чтоб находить рациональные выходы?
dwg.ru
Ферма треугольная металлическая — изготовление и монтаж треугольных металлических ферм по низкой цене в Москве
Ферма треугольная металлическая как наиболее легкая конструкция, применяемая для покрытия сооружений и зданий, состоит из нижнего и верхнего поясов, стойки, раскосов, и эффективна при увеличении перекрываемой площади объекта.
Компания «МК Монтеко» производит треугольные металлические фермы как конструкции, обладающие повышенной прочностью и незначительным весом. Этот тип конструкций удобен при монтажных работах.
1 / 5
Типовая треугольная ферма
2 / 5
Материал — профильная трубы 100х60
3 / 5
Фермы имеют наклонные усиливающие элементы
4 / 5
Конструктив прост, а поэтому изделия легко тиражировать
5 / 5
Такие фермы при этом обычно весят не очень много
Фермы металлические треугольные
Фермы металлические треугольные (стальные) типовых серий применяют для крутых крыш и в качестве кровельного материала. Использование таких систем обязательно и на объектах, в которых надо обеспечить с одной стороны равномерный приток света, поэтому ферма треугольная односкатная станет для монтажа на таком объекте наиболее верным техническим решением.
Компания «МК Монтеко» выполнит конструкции любой сложности в соответствии с проектом заказчика или на основании своего разработанного проекта, а также осуществит монтаж конструкции на объекте заказчика.
Типы треугольных ферм
Треугольная ферма с полигональным нижним поясом
Треугольная М-образная ферма
Треугольная М-образная ферма со свесами
Треугольная W-образная ферма
Треугольная односкатная ферма
Треугольная асимметричная ферма
А еще есть вот такие фермы:
Ферма с параллельными поясами
Полигональная ферма
Некоторые выполненные нами проекты в этой области
Фермы металлические
Вернуться в раздел «Металлические конструкции»
Металлические фермы промышленных и гражданских зданий
Металлическая ферма – это стержневая строительная конструкция, которая передает нагрузки от кровли или перекрытия на колонны или стены зданий и сооружений. Ферма состоит из верхнего и нижнего пояса, раскосов и стоек. Раскосы и стойки называют решеткой фермы. Опорный раскос называют шпренгелем.
Более подробно о фермах можно прочитать на странице:
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФЕРМАХ
Проектирование любой фермы начинается с компоновка конструктивной схемы фермы. Подробную информацию о компоновке ферм можно почитать на странице:
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ФЕРМЫ
После выбора общей компоновки, назначают предварительные генеральные размеры ферм. Подробно об этом написано на странице:
НАЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФЕРМ
После того как назначены генеральные размеры фермы, следует назначить сечения ферм. Рекомендации читаем на странице:
ТИПЫ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ФЕРМ
Помимо компоновки фермы, необходимо обеспечить ее устойчивость из плоскости ферм. Как ее обеспечить, читаем на странице:
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФЕРМ
На основе расчетной схемы выполняются все расчеты. Расчетную схему с указанием геометрических размеров и усилий показывают на чертеже. Зачем это нужно? Наверное, так эксперту удобнее проверять, но у него и так есть на руках все расчеты. Вероятно это дань советским традициям, когда использовались типовые серии. Брали расчетную схему из типовой серии, делали ссылку, а самих расчетов не требовалось. Возможно, это нужно проектировщику, который будет разрабатывать КМД.
Смотреть: пример оформления расчетной схемы фермы на чертеже.
Мы подробно рассмотрим следующий вид ферм:
1. Фермы из парных уголков;
2. Ферма с поясами из широкополочных тавров;
3. Фермы типа «Молодечно»;
4. Фермы из круглых труб;
5. Мало-элементные фермы.
Самый выгодный угол наклона раскосов к поясу составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).
Опорный раскос может быть восходящим или нисходящим. Нисходящие раскосы более предпочтительны, т.к. работают на растяжение.
Генеральными размерами фермы — это пролет фермы (т.е. длина фермы) и ее высота. Оптимальное отношение высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8, т.к. при этом отношении металлоемкость фермы будет минимальная.
Фермы эффективны при пролете от 6-8 метров. Использовать фермы меньше пролетом меньше 6 метров не целесообразно, т.к. проще использовать балки.
При назначении высоты фермы, следует учитывать условия транспортировки ферм:
— транспортировка ферм по железной дороге требует габарит конструкции по вертикали — не более 3,8 м по горизонтали — 3,2 м;
Пролеты ферм принимаются кратные 3 м (до 18 м.), а для больших пролетов — кратными 6 м (18, 24, 30, 36 м. и т.д.). Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании.
Типы ферм.
Фермы в зависимости от очертания можно разделить на следующие типы:
— фермы с параллельными поясами;
— фермы с полигональными поясами;
— треугольные фермы. Применяют при крутых крышах.
Выбор типа фермы зависит от архитектуры здания, материала кровли, системы водоотвода и т.д.
Тип решётки
Геометрическая неизменяемость фермы достигается устройством решетки (Система поясов и раскосов).
— треугольная решетка;
— раскосная;
— ромбическая решетка;
— полураскосная.
При проектировании ферм, могут быть полезными следующие типовые серии:
№ п/п | Номер | Наименование | Примечания |
1 | Серия 1.460.2-10/88 | Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков. | Смотреть |
2 | Серия 1.460.2-11 | Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с применением ферм с поясами из широкополочных двутавров. | Смотреть |
3 | Серия 1.460.3-14 | Стальные конструкции покрытий производственных зданий пролетами 18, 24 и 30 м с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно». Чертежи КМ. | Смотреть |
4 | Серия 1.466-2 | Пространственные решетчатые конструкции из труб типа «Кисловодск». Рабочие чертежи. | Смотреть |
5 | Серия 1.263.2-4 | Унифицированные конструкции стальных ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий. | Смотреть |
saitinpro.ru