Трапециевидная ферма – Виды деревянных ферм. Область применения Основы расчета. Обеспечение пространственной неизменяемости (связи).

3. Расчет трапецоидальной (пятиугольной) фермы

Конструктивное решение. Несущие конструкции покрытия принимаем в виде трапецоидальных ферм, которые могут быть применены при рулонных кровлях. Материал конструкций – клееные брусья для сжатых и сжато-изогнутых элементов ферм и сталь С235 – для растянутых. Схема покрытия представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема покрытия

1 – фермы; 2 – вертикальные связи

Шаг ферм принимаем 6 м, что соответствует шагу колонн и пролету панелей покрытия. Пространственная устойчивость покрытия обеспечивается прикрепляемыми к верхнему поясу панелями покрытия и вертикальными связями по стойкам ферм.

Расчетный пролет фермы

l= 17,7 м. Высоту фермы принимаемh = l/7 = 2,53 м, уклон верхнего поясаI= 0,1. Строительный подъемfстр=l/200 = 0,09 м.

Геометрические размеры элементов фермы без учета строительного подъема (см. рис. 3):

стойки – АБ = 1640 мм, ГЕ = 2290 мм, высота ВЖ = 1930 мм;

раскосы – ДЕ = 3920 мм, АВ = 3390 мм, ВЕ = 3610 мм;

панели верхнего пояса – БВ = 2870 мм, ВГ = ГД = 3020 мм.

Рис. 3. Геометрическая схема фермы

Статический расчет фермы.

Нормативная нагрузка на ферму от панелей покрытия составляетqн= 0,453 кН/м2; расчетная нагрузка от панелей покрытия –q= 0,529 кН/м2, снеговая нагрузка —кН/м2.

Собственный вес фермы находим по формуле:

Расчетная нагрузка на 1 м фермы:

постоянная

снеговая 1,05 1,06,3 кН/м

где f= 1 при среднем периоде повторяемости Т = 50 лет;

суммарная нагрузка q= 3,79+6,3=10,09 кН/м

Узловая нагрузка на ферму:

постоянная G= 3,79 кН/м3 м = 11,37 кН;

снеговая Р = 6,3 кН/м 3 м = 18,9 кН;

полная G+ Р = 11,37 + 18,9 = 30,27 кН.

Поскольку ферма симметричная, находим усилия в стержнях фермы при действии равномерно распределенной односторонней единичной нагрузки на левой половине фермы. Распределенную единичную нагрузку приводим к узловой нагрузке по верхнему поясу фермы. Усилия в стержнях можно определить графическим или аналитическим путем, используя методики, основанные на законах строительной механики.

В данном случае усилия определены при помощи ЭВМ. Статический расчет плоской системы, состоящей из стержневых элементов (см. рис. 4), выполнен с помощью программного комплекса «ЛИРА – Windows8.2». В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие перемещения узлов: Х – линейное по оси Х,Z– линейное по осиZ,UY– угловое вокруг осиY.

Рис. 4. Расчетная схема фермы при загружении единичной нагрузкой

В таблице 2 представлены усилия в элементах фермы. В первой графе указывается индексация усилий. В последующих графах указываются: в первой строке шапки – номер элемента и номер сечения в этом элементе, для которого печатаются усилия; во второй и третьей строке – обозначения узлов.

Таблица 2 – Усилия в элементах фермы от единичной нагрузки

Усилия в элементах

1-1

Г

Д

1-2

Г

Д

2-1

Д

Г

2-2

Д

Г

3-1

А

Б

3-2

А

Б

4-1

Е

Г

4-2

Е

Г

N

M

Q

-3,2740

00963

-00332

-3,2740

-00039

-00332

-1,9534

00218

-00036

-1,9534

00109

-00036

-48602

-01321

01662

-48602

01405

01662

-99448

00082

-00167

-99448

-00291

-00167

5-1

Е

Г

5-2

Е

Г

6-1

А

Б

6-2

А

Б

7-1

Е

Д

7-2

Е

Д

8-1

Д

Е

8-2

Д

Е

N

M

Q

00152

00397

-00319

00152

-00315

-00319

-00434

00577

-00709

-00434

-00586

-00709

87216

00567

-00078

87216

00261

-00078

-84728

00003

00074

-84728

00296

00074

9-1

А

Е

9-2

А

Е

10-1

Е

Е

10-2

Е

Е

11-1

Е

А

11-2

Е

А

12-1

В

Б

12-2

В

Б

N

M

Q

2,6080

-00517

00287

2,6080

01165

00287

2,5919

00738

-00123

2,5919

-00001

-00123

1,1170

00555

-00146

1,1170

-00300

-00146

-00749

00474

-00360

-00749

-00586

-00360

13-1

Г

В

13-2

Г

В

14-1

В

Г

14-2

В

Г

15-1

Б

В

15-2

Б

В

16-1

А

В

16-2

А

В

N

M

Q

-1,9504

00425

-00055

-1,9504

00263

-00055

-3,2762

00899

-00077

-3,2762

00672

-00077

-01764

-01405

00929

-01764

01327

00929

-3,1100

-00803

00428

-3,1100

00698

00428

17-1

В

Е

17-2

В

Е

18-1

Е

В

18-2

Е

В

19-1

В

А

19-2

В

А

N

M

Q

77943

01126

-00304

77943

00058

-00304

98689

00136

00072

98689

00388

00072

-1,3316

00178

-00129

-1,3316

-00277

-00129

Пользуясь симметрией фермы, определяем усилия в элементах от загружений фермы постоянной и временной нагрузкой. Сочетаниями нагрузок, в соответствии с 2, являются:

а) постоянные и временные нагрузки по всей длине конструкции;

б) постоянные нагрузки по всей длине конструкции и временные – на половине длины.

За расчетное усилие в элементе принимается наибольшее усилие, которое может появиться при эксплуатации от возможного сочетания постоянных и временных нагрузок.

Результаты определения расчетных усилий в стержнях фермы приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Расчетные усилия в стержнях фермы

Элементы фермы

Стержни

Усилия от единичной

нагрузки

Усилия от нагрузок, кН

Расчетные усилия, кН

Обозначение усилия

постоянной

G = 11,37 кН

снеговой

Р = 18,9 кН

слева

справа

полная

слева

справа

Верхний пояс

БВ

-0,017

-0,007

-0,024

-0,273

-0,321

-0,132

-0,726

O1

ВГ

-3,276

-1,950

-5,226

-59,42

-61,916

-36,855

-158,191

O2

ГД

-3,274

-1,953

-5,227

-59,42

-61,879

-36,912

-158,211

O2

Нижний пояс

АЕ

2,608

1,117

3,725

42,353

49,291

21,111

112,755

U1

ЕЕ

2,592

2,592

5,184

58,942

48,989

48,989

156,92

U2

Раскосы

АВ

-3,110

-1,332

-4,442

-50,505

-58,779

-25,175

-134,459

D1

ВЕ

0,779

0,987

1,766

20,079

14,723

18,654

53,453

D2

ЕД

0,872

-0,847

0,025

0,284

16,48

-16,008

16,764

-15,724

D3

Стойки

АБ

-0,486

-0,004

-0,49

-5,571

-9,185

-0,076

-14,832

V1

ГЕ

-0,995

0,001

-0,994

-11,302

-18,805

-0,019

-30,126

V2

Подбор сечения элементов фермы.

Верхний пояс.Верхний пояс принимаем из неразрезного клееного бруса прямоугольного сечения. Опирание концов бруса в узлах выполняем с эксцентриситетоме= 4 см.

Назначаем сечение бруса b h = 754297 мм (для изготовления взяты доски 17040 мм, после фрезерования доски будут иметь размер 15433 мм).

Проверяем сечение на прочность и устойчивость на сжатие с изгибом.

Находим изгибающие моменты в верхнем поясе (рис. 5):

в узлах В и Д:

в узле Г:

по середине панели:

Гибкость пояса в плоскости действия изгибающего момента

Рис. 5. Расчетная схема и эпюра моментов для верхнего пояса

,

где r= 0,28929,7 = 8,58 см.

Площадь сечения Fбр= 15,429,7 = 457,38 см2

С учетом ослабления одним горизонтально – расположенным болтом d= 16 мм, F= 432,74 см2

Момент сопротивления

С учетом ослабления одним горизонтально – расположенным болтом Wнт= 2257,46 см3

Проверяем устойчивость:

Проверку пояса из плоскости фермы не производим, т.к. он закреплен от потери устойчивости панелями покрытия.

Нижний пояс.Сечение пояса проектируем из двух равнобоких уголков. Требуемая площадь сечения:

где Rу– расчетное сопротивление стали С235 для фасонного проката с толщиной до 20 мм.

Принимаем 2 505,F = 2  4,8 = 9,6 см2.

Раскосы. Сечение центрально сжатых опорных раскосов АВ принимаем из клееных брусьевb h = 154165 мм(из досок 17040 мм, после фрезерования – 15433 мм),F= 254,1 см2и проверяем на продольный изгиб при гибкости стержня:

и

Проверка устойчивости раскоса:

Сечение раскосов ДЕ и ДЕ, в которых могут быть знакопеременные усилия, принимаем из клееных брусьевb h= 154132 мм(из досок 15040 мм, после фрезерования – 13433 мм),F= 203,28 см2.

Проверяем сечение на продольный изгиб при

и

Прочность раскоса на растяжение не проверяем, т.к. она очевидна.

Растянутый раскос ВЕ принимаем из двух уголков 50 5,F= 24,8 = 9,6 см2.

Проверка прочности:

Стойкипринимаем из клееных брусьевb h = 99154 мм (из досок 17040 мм, после фрезерования – 15433 мм),F= 152,46 см3.

Проверяем сечение на продольный изгиб при:

и

Конструирование и расчет узловых сопряжений.

Опорный узел(рис. 6). Деревянная стойка и опорный раскос упираются в сварной башмак. Размеры опорной плиты назначаем конструктивно: 150290 мм,F= 435 см2.

Рис. 6. Опорный узел

а – общий вид; б – схема к расчету опорной плиты; в – схема к расчету упора раскоса

Напряжение смятия под опорной плитой:

,

где — опорная реакция фермы.

Толщину опорной плиты определяем из расчета ее на изгиб. Изгибающие моменты в плите (для полосы шириной 1 см):

— в пролете с учетом разгружающего влияния опорной стойки:

;

— на консольном участке:

Требуемую толщину плиты для каждого участка (с учетом пластичности) находим по формуле:

;

— для среднего участка плиты:

;

— для консольного участка:

Толщину плиты принимаем 8 мм, с учетом работы на изгиб на консольном участке полки уголка нижнего пояса толщиной 5 мм.

Наклонную упорную стальную плиту башмака укрепляем ребрами жесткости из полосы 50 6 мм. Размеры упорной плиты принимаем в соответствии с сечением опорного раскоса 154165 мм.

Напряжение под упором раскоса определяется по формуле:

Изгибающие моменты в плите шириной 1 см (рис. 6, в):

— на консольном участке:

;

— на средних участках:

Требуемая толщина плиты (с учетом пластичности):

Принимаем толщину упорной плиты t= 8 мм.

Проверяем прочность плиты на изгиб в перпендикулярном направлении, рассчитывая как балку таврового сечения пролетом 15,4 см, шириной 6 см, с ребром 5 0,6 см (см. 6, в, заштрихованная часть).

Изгибающий момент в заданном направлении:

Требуемый момент сопротивления балки (с учетом пластичности):

Для принятого сечения расстояние от центра тяжести до наиболее удаленного волокна 4,53 см, момент инерции 22,5 см4и момент сопротивления:

, что больше требуемого.

Узел В.Элементы, сходящиеся в узле, соединяются при помощи металлической вставки (см. рис.7). Верхний пояс упирается в стальной лист толщиной 8 мм, усиленный ребрами жесткости. Расчет прочности аналогичен проверке соответствующей детали опорного узла.

Усилие от опорного раскоса передается на узловую вставку посредством двух уголков 50 5. Прочность уголков достаточна, т.к. усилие в опорном раскосе меньше усилия в нижнем поясе, составленном из тех же уголков.

Длину сварных швов, прикрепляющих уголки к фасонкам вставки, назначаем: у пера — 130 мм, у обушка – 120 мм. Катеты швов соответственно 4 и 5 мм. Проверяем прочность швов:

,

где ,;

Усилие опорного раскоса передается с деревянного бруса на уголки также при помощи сварного упора с плитой толщиной t = 8 мм и размером 130146 мм. Проверка прочности плиты аналогична проверке упора в опорном узле.

Опорные ребра упора привариваем к уголкам сварными швами кf= 5 мм. Плита упора приваривается к уголкам также швамикf= 5 мм.

Проверяем прочность швов:

Уголки 50 5 растянутого раскоса привариваем к фасонкам вставки швами длиной у пера 50 мм и у обушка – 80 мм. Катеты швов соответственно 4 и 5 мм.

Проверяем прочность швов:

Конструкции узлов фермы показаны на рис. 7.

Рис. 7. Общий вид фермы и конструкция узлов

studfile.net

58. Сборные трапециевидные фермы со сжатым опорным раскосом.

Трапециевидные металлодеревянные фермы с прямолинейным клееным верхним поясом относятся к индустриальному типу. Верхние пояса из клееных блоков прямоугольного сечения на всю длину от опоры до конька, т. е. неразрезные либо разрезные со стыкованием блоков в каждом узле верхнего пояса. Для нижнего пояса применяют стальные угловые профили.

Решетка ферм треугольная с восходящим опорным раскосом, а стойку располагают либо вертикально, либо перпендикулярно верх­нему поясу. Ввиду значительной длины панелей, приложение нагрузки к верхнему поясу внеузловое, в результате чего в нем возникают усилия сжатия и изгиба. Для уменьшения изгибающего момента в узлах пояса создают эксцентричное приложение осевой силы, подре­зая пояс либо смещая площадки смятия. Этот конструктивный прием вызывает возникновение изгибающего момента с обратным знаком.

Узловые соединения решают с помощью стальных крепеж­ных деталей.

Различие в фермах с нисходящим и восходящим опорным раскосом в том, что данные раскосы выполненяются из разных материалов. В случае сжимающего усилия, как в восходящем раскосе, раскос изготавливается из древесины, при растяжинии – металл или пластик.

59. Своды-оболочки с поверхностью гиперболического параболоида, их конструкция и принцип расчета.

Среди деревянных оболочек с поверхностью двоякой кривизны гиперболические оболочки получили наибольшее распространение. Наиболее часто в покрытии применяют оболочки в фор­ме гиперболического параболоида (гипара) с прямолинейными бортовыми элементами. Покрытия могут состоять из од­ного гипара, двух, трех и более, образуя многосекцион­ные оболочки. Этими конструкциями перекрывают зда­ния с квадратным, прямоугольным, многоугольным и кри­волинейными планами.

Поверхность гипара образуется способа­ми трансформации плоского четырехугольника в простран­ственный смещением по вертикали одного или двух ди­агонально расположенных углов, или скручиванием про­тиволежащих прямолинейных элементов контура отно­сительно один другого (рис. 59, а).

Недостат. гиперб-их обол. — некот. зыбкость и дост. выс. для древ. касс. напряж.

Рис. 59. Гиперболическая оболочка

а — схема образования гипара; б — усилия в оболочке; в — одиночная и сдвоенная гипербол-ие обол.

Деревянные гиперболические оболочки состоят из пролетного строения и бортовых элементов. Сечение оболочки при пролетах до 8—10м состоит из двух слоев шпунтованных досок толщиной 20-25 мм, уложенных параллельно диагоналям. При проле­те 10—12 м сечение оболочки выполняют из трех-четырех слоев досок или брусков. Слои располагаются под углом 45° относительно один другого в различных сочетаниях. Толщину слоя досок или брусков опред-т расчетом и конструк. схемой укладки.

Доски соед-тся на гвоздях, склеив-ем или комбин-о. Фанерные обол. М. сос-ть из фанерных полос, + из ребристых клеефанерных пан. с одной или двумя обшивками.

Как деревянные, так и клеефанерные оболочки могут быть построечного изготовления и сборными, монти­руемыми из отд. частей.

Бортовые элементы гиперболических оболочек изго­товляют из клееной древесины и имеют ширину 50— 200 мм при высоте 150—300 мм. Они могут быть криволинейного очертания или закрученные относительно про­дольной оси; оболочка примыкает к бортовому элементу сверху или снизу и соед-ся с ним гвоздями со склей­кой. Как правило, гипары являются распорными конструкциями. Распор восприн-ся затяжкой или отпором грунта фунд-а. Масса дер-х оболочек сос-т 20—30 кг/м2.

Приближ-й расчет гипаров выполнится по безмоментной теории. В этом случ. в обол. опред-т норм. и касс. усилия (напряжения). В пологой гиперболической оболочке на квадратном плане (рис. 59, б) при действии равном. распреде­ленной по горизонтальной проекции нагрузки g возника­ют только сдвигающие усилия S постоянной интенсив­ности. Главные растягивающие (параллельно вогнутой диагонали) и главные сжимающие (параллельно выпук­лой диагонали) усилия по интенсивности равны сдвигающим усилиям и направлены к ним под углом 45°. S= N1=-N2 = gl2/8f.

Сдвигающее усилие в бортовом элементе N6 = Sl/cos a,

где а — угол наклона бортового элемента к горизонтальной пло­скости.

Распор в однолепестковом гипаре H = 2Slcos45°.

studfile.net

Глава 5. Фермы

5.1. Общие сведения.

В современном промышленном и гражданском строительстве применяют деревянные фермы – однопролетные балочные. В отдельных случаях находят применение также трехшарнирные арки, составленные из балочных ферм или клееных блоков. Деревянные фермы изготовляют из круглого леса или пиломатериалов — брусьев и досок. Фермы имеют следующие элементы: верхний пояс, нижний пояс, решетку (стойки и раскосы).

Взаимное сопряжение указанных элементов в узлах осуществляют при помощи различных соединений (врубки, нагели, хомуты, шпонки).

Верхний пояс балочных ферм при вертикальной нагрузке, направленной сверху вниз, работает на сжатие, а нижний — на растяжение. Усилия в стойках и раскосах зависят как от направления этих стержней, так и от расположения нагрузок.

Самыми ответственными элементами деревянных ферм являются стержни нижнего растянутого пояса, на работе которых в большой мере сказывается вредное влияние неизбежных в строительной древесине пороков (сучков, косослоя, трещин), поэтому при конструировании, отборе лесоматериалов, изготовлении и наблюдении за фермами во время их эксплуатации, стержням нижнего пояса нужно уделять особое внимание.

С целью наиболее рационального использования достоинств конструктивных материалов, растянутые элементы деревянных ферм часто выполняют из стали. Такие фермы называют металлодеревянными.

По очертанию наружного контура фермы подразделяют на: треугольные, прямоугольные (с параллельными поясами), трапециевидные или полигональные с наклонным (двускатным или односкатным) прямолинейным верхним поясом1, сегментные и многоугольные (рис.5.1).

Рис. 5.1. Схемы деревянных ферм: а – треугольная, б — прямоугольная, в – трапециевидная двускатная, г – трапециевидная односкатная, д – сегментная, е — многоугольная

При равномерной загрузке всей фермы вертикальной нагрузкой, усилия в стержнях решетки прямоугольных и пологих (уклон ~1/10) полигональных ферм возрастают от середины пролета к опорам, а в треугольных от опор к середине. Характер изменения усилий в поясах и решетке треугольных, прямоугольных и полигональных ферм представлен на рис.5.2.

Выбор схемы и типа деревянных ферм.

Экономичность ферм определяется прежде всего расходом древесины и металла, а также трудоемкостью изготовления и монтажа конструкции.

При оценке типов деревянных ферм в отношении расхода древесины необходимо иметь в виду, что стоимость древесины в большой мере зависит от степени обработки и сортамента применяемых лесоматериалов. Так стоимость окантованных брусьев почти в полтора раза, досок в 2 раза и чистообрезных брусьев примерно в 2,5–3 раза выше стоимости круглых лесоматериалов.

Существенное влияние на расход древесины и металла может оказать очертание наружного контура фермы. Теоретически самым выгодным очертанием контура является такое, при котором контур фермы приближается к очертанию эпюры моментов.

Рис. 5.2. Изменение усилий в стержнях фермы:

сжатие

— — — — растяжение

При одних и тех же нагрузках, качестве лесоматериалов, пролетах и высотах ферм наиболее легкими, а, следовательно, и требующими наименьшего расхода древесины, будут сегментные фермы и трехшарнирные арки из них. Простота конструкции и экономичность, обусловленные статическими свойствами сегментных ферм, обеспечивают широкое распространение этих ферм в строительстве.

Многоугольные фермы с ломаным очертанием верхнего пояса также имеют относительно небольшой вес и отличаются простотой узловых сопряжений и экономичностью.

Полигональные фермы с наклоном верхнего пояса в 1/10-1/5 получаются более тяжелыми, чем сегментные фермы, но все же значительно более экономичными, чем фермы прямоугольного и треугольного очертания.

Наиболее тяжелыми из всех типов ферм оказываются треугольные фермы. Вес их почти в 2 раза превосходит вес сегментных и многоугольных ферм. Применение треугольных ферм может быть экономически оправдано при изготовлении их из круглого леса с использованием естественной коничности бревен путем укладки бревен комлевыми концами в сторону увеличения поясных усилий, т.е. к опорам.

Материал кровли определяет крутизну скатов и тем самым влияет на выбор очертания верхнего пояса ферм. Допускаемые углы наклона некоторых видов кровли приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1.

Материал кровли

Употребительные размеры

Кровельных материалов

Вес кровли

В кг/м2

Допускаемый

угол наклона

крыши в град

Рубероид

двухслойный

Рулон длиной 20 м, ши-

риной 1 м

6

3 — 15

Листовая сталь

Листы 71*142 см

7

3 — 15

Волнистый

асбоцемент

Листы 1200*600*6 мм

7

20 и более

Черепица

Фасонные плитки раз-

мерами 400*220 мм, тол-

щиной 9мм

45

35 — 60

Листовая сталь, асбоцементные плиты и тому подобные кровельные материалы применимы лишь при фермах треугольного очертания с достаточным уклоном верхнего пояса. Фермы сегментные и трапециевидные требуют устройства кровли из рулонных материалов.

Материалы.Сортамент лесоматериалов, которыми располагает строительство, их влажность и качество могут существенно повлиять на выбор схемы и типа деревянных ферм.

Бревна и обзольные брусья могут быть рационально использованы в треугольных, прямоугольных, и многоугольных фермах.

Сегментные фермы могут быть выполнены только из пиломатериалов – брусков и досок.

При наличии лесоматериалов пониженного качества и невозможности получения или отбора высококачественных лесоматериалов для ответственных растянутых элементов рекомендуется применять конструкции со стальными растянутыми элементами. В случае использования лесоматериалов повышенной влажности (свыше 25%) и невозможности обеспечить их просушку на строительной площадке следует применять такие виды конструкций, в которых усушка древесины не может вызвать значительных деформаций и перенапряжений, как, например: подкосные системы, фермы на лобовых врубках со стойками в виде тяжей из круглой стали и т.п.

Архитектурно-строительные требования.В зависимости от назначения сооружения к внешнему виду покрытия и к внутреннему оформлению помещений предъявляют те или иные архитектурно-строительные требования, влияющие на выбор схемы несущих конструкций. Форма крыши (односкатная, двускатная с крутыми или пологими скатами, цилиндрическая и т.п.), условия освещения и проветривания помещений (фермы со световыми фонарями и надстройками или без них), тип покрытия (холодное, теплое, чердачное или бесчердачное), шаг колонн и простенков (расстояние между фермами), размеры перекрываемого пролета и другие специфические требования очень часто могут иметь решающее значение при выборе схемы и типа ферм.

Покрытия отапливаемых гражданских зданий преимущественно устраивают с доступным для проветривания чердаком и подвесным утепленным потолком. При наличии подвесного потолка наиболее удачным типом несущих конструкций являются бревенчатые фермы на лобовых врубках со стальными стойками – тяжами.

В бесчердачных решениях деревянные фермы выполняют из чистообрезных пиломатериалов – брусьев или досок.

Условия эксплуатации. Условия эксплуатации могут оказать существенное влияние не только на выбор типа деревянных конструкций, но и на нецелесообразность применения самих деревянных конструкций.

Деревянные конструкции не следует применять в условиях систематического увлажнения и затрудненного проветривания их, например, в цехах с мокрым производством, зданиях бассейнов и др.

Деревянные конструкции нецелесообразно также осуществлять в условиях повышенной пожарной опасности, например, в цехах горячего производства, в помещениях с выделением пламени, искр и т.п.

Геометрические размеры ферм.В большинстве фермы устанавливают на простенках, пилястрах или поддерживающих колоннах. Расстояние между фермами обычно принимают равным 3-6 м.

Пролеты, перекрываемые фермами, бывают от 12 до 30 м. Пролеты до 12 м лучше перекрывать сплошными конструкциями – клееными балками, балками с перекрестной стенкой и др. Пролеты более 24 м преимущественно перекрывают трехшарнирными арками из ферм.

Треугольные фермы целесообразно применять лишь при малых и средних пролетах 10-20 м. Фермы трапециевидные и сегментные применяют при пролетах 12-24м; многоугольные фермы с ломаным очертанием верхнего пояса – при пролетах 12-30м.

Конструктивную высоту фермы – расстояние между осями поясов в середине пролета – назначают из условия жесткости и экономичности ферм. Чем меньше высота ферм, тем больше усилия в поясах, а следовательно, и поперечные сечения поясов, а также деформативность (прогибы) конструкции. Увеличение высоты ферм вызывает значительное удлинение стержней решетки, что связано с увеличением расхода материалов на них. Практика строительства и эксплуатации деревянных ферм установила следующие минимальные высоты ферм, обеспечивающие необходимую их жесткость и экономичность решения: треугольные фермы – 1/5L, прямоугольные, трапециевидные, сегментные и многоугольные фермы – 1/6L, гдеL– расчетный пролет ферм (расстояние между осями опорных узлов).

Пояса ферм по длине обычно делят на равные части, называемые панелями. Число панелей и их длина зависят от пролета и схемы фермы, а также способов соединения узлов. Для снижения трудоемкости работ по изготовлению ферм желательно уменьшать количество узлов, а следовательно, и количество панелей до минимального предела.

Длину панели верхнего пояса в сегментных фермах и трехшарнирных арках из них назначают в пределах от 1,5 до 2,5 м; в треугольных, трапециевидных и многоугольных фермах от 2 до 3 м и в металлодеревянных крупнопанельных фермах с верхним поясом из составных балок системы В.С.Деревягина или клееных блоков – от 3 до 6 м.

studfile.net

Лекция 3 плоские сквозные балочные конструкции

Содержание: Общая характеристика и классификация ферм. Основные принципы проектирования ферм. Особенности расчета деревянных ферм.

1. Общая характеристика и классификация ферм

Фермы — это плоские сквозные балочные конструкции, со­стоящие из поясов и соединяющих их элементов решетки.

Деревянные фермы являются основными несущими конст­рукциями покрытий зданий различного назначения, имеющих малые и средние пролеты до 36 м.

По производственному признаку различают фермы заводс­кого изготовления, выполняемые механизированным способом, и фермы построечного изготовления, выполняемые непосред­ственно на месте возведения с применением средств малой ме­ханизации.

По виду основного материала фермы делятся на:

  • цельнодеревянные фермы, в которых из стали выполняются лишь детали и неосновные элементы. Недостаток этих ферм – ограниченность сортамента пиломатериала;

  • метало–деревянные фермы, в которых растянутые элементы выполняются из стали, а сжатые из древесины.

Статическая работа ферм в значительной мере зависит от их очертания, влияющего на распределение и величину усилий в элементах конструкции.

По очертанию фермы могут быть: с параллельными пояса­ми, треугольные, пятиугольные или трапециевидные, сегмент­ные, многоугольные, серповидные и линзовидные.

Опыт проектирования показал, что предпочтительнее фер­мы, у которых верхние пояса имеют очертания, близкие к параболическому, соответствующему кривой давления в арке при равномерно распределенной нагрузке. К таким фермам отно­сятся сегментные и близкие к ним по очертанию многоуголь­ные фермы. В этих фермах усилия в соседних панелях верхнего и нижнего поясов при полном загружении мало отличаются друг от

Треугольные Трапецивидные Сегментные Серповидные

друга, а элементы решетки являются слабо нагруженными, что значительно упрощает решение узлов сопряжения.

В треугольных фермах усилия в поясах резко уменьшаются от опоры к середине пролета, а усилия в решетке наоборот воз­растают. В фермах с параллельными поясами картина распреде­ления усилий обратная. Такое распределение усилий в элемен­тах конструкции приводит к недогруженности многих ее эле­ментов и в особенности верхних и нижних поясов.

Трапециевидные фермы по распределению усилий занима­ют промежуточное место между треугольными фермами и фер­мами с параллельными поясами.

Выбор той или иной схемы сквозных ферм для покрытий зданий различного назначения должен быть обоснован прежде всего технико-экономическими показателями, которые устанав­ливаются как по затратам материалов, так и по количеству отхо­дов, которые составляют для различных типов ферм от 5 до 40% от общего расхода материалов. Большое значение имеет также трудоемкость изготовления несущих конструкций. Кроме ука­занного, при выборе схемы фермы необходим учет условий экс­плуатации и затрат на остальные части покрытия (прогоны, на­стилы), а также связи. Учет вспомогательных конструкций не­обходим для выбора оптимального шага ферм и очертания вер­хнего пояса, выбора расстояния между прогонами, так как зат­раты материалов на них больше, чем на основные конструкции.

Основным достоинством ферм является рациональное ис­пользование древесины и металла. В элементах решетки и по­ясов возникают, главным образом, продольные усилия, несу­щая способность материалов используется в полной мере. В свя­зи с этим фермы по расходу материала более экономичны, чем арки и рамы.

Транспортировка ферм также не вызывает особых затрудне­ний, так как эти конструкции сборно-разборные. И в этом от­ношении фермы экономичнее, чем распорные конструкции.

В качестве основного недостатка ферм можно отметить от­носительно высокую трудоемкость изготовления и сборки в связи с большим количеством узлов и элементов.

Кроме того, в качестве недостатка следует отметить мень­шую, чем у арок и рам, степень огнестойкости и устойчивости к воздействию химически агрессивных сред.

studfile.net

Related Articles

Громоотвод в частном доме своими руками – Как сделать молниезащиту в частном доме своими руками? советы +фото — все размеры и здания с металлической крышей

Содержание правильная установка громоотвода в частном доме и ее особенностиИз каких узлов состоит молниезащита?Варианты устройства молниеприемникаУстройство токоотводаУстройство заземлителяОбратить внимание!Громоотвод — Построй свой домКто придумал громоотводЧто представляет собой молнияГромоотвод в частном домеИз чего состоит громоотводМолниеприемник громоотводаТокоотвод громоотводаЗаземлитель громоотводаКак сделать громоотвод своими рукамиРекомендую еще почитать:Как сделать громоотвод в частном доме своими рукамиКак устроен громоотводМолниезащита своими рукамиКакие бывают […]
Читать далее

Отделка балкона стеновыми панелями – Как сделать обшивку балкона из пластиковых панелей, пошаговая инструкция

Содержание Внутреняя отделка балкона МДФ панелями своими руками: фото, видео, отзывы.Что такое МДФ панели – плюсы и минусыТак что же такое МДФ?Плюсы МДФМонтаж и демонтаж МДФ-панелейНедостатки МДФЦветовой ряд панелейЧто отделывают с помощью панелей МДФМДФ в миреМДФ в РоссииСтоит или нет покупать МДФВиды стеновых панелей мдфЧем лучше обшить балкон пластиком или мдфДеревянная вагонкаПанели МДФДостоинства плит МДФНедостатки […]
Читать далее

Квартира собчак ксении: Дом Ксении Собчак и Максима Виторгана на Рублевке: фото – Ксения Собчак и Людмила Нарусова купили две квартиры в центре Москвы за 300 миллионов

Содержание «Здесь все помнит отца» // Квартира мэра Собчака. Фотогалерея«Здесь все помнит отца»Квартира мэра Собчака. ФотогалереяНазовет ли Ксения Собчак Шандыбина папой?Ксения Собчак и Ксения Бородина закатили ссору. Все из-за квартиры Константина Богомолова, которую ему подарил Собянин | ПалачСобчак публично поругалась с Бородиной из-за «квартиры от Собянина»«Ксюх, а ты этот коммент пишешь мне из подаренной мэрией […]
Читать далее

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Search for: