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

    Как срастить доски по длине – Сращивание досок по длине своими руками. Соединение досок между собой по ширине и длине. Основные требования к рабочему процессу

    Содержание Как срастить две доски по длине — MOREREMONTAОсновные требования к рабочему процессуВарианты проведения работСоединение по ширинеСоединение по длинеВыводКак правильно соединять доски по длине вставной планкойИспользование фанерыСоединение встык по длинеКак правильно соединять доски по длине вставной планкойИспользование фанерыСращивание древесины по длине и толщине: автоматическая линия, ручные способыТехнологические особенности сращиванияОсновные виды дефектовВыбор схемы сращивания в зависимости […]
    Читать далее

    Фундамент облицовка – Как правильно сделать отделку цоколя дома, выбор материалов и инструментов, способы монтажа

    Содержание инструкция от выбора материалов до монтажа, особенностиТак ли необходима отделкаОсобенности облицовкиПроведение подготовительных работВыбор материалов для работыОтделка камнями горных породУстановка искусственно изготовленных камнейШтукатуркаСайдинговые панелиРабота с кирпичомПокрытие декоративной плиткойПрофнастилОтделка поверхности панелямиПрофлистМонтажные работыкак усилить и чем облицеватьФундамент под металлообрабатывающий станокУстройство фундамента из блоков ФБСЗаливка фундамента под домХарактеристики ленточного фундаментаУстранение трещин в стенах фундаментаКак армировать ростверкНеобходимость устройства опалубкиКак […]
    Читать далее

    Правила установки вытяжки в частном доме: правила монтажа, схема, фото и видео

    Содержание как установить своими руками, как выбрать. устройство через стену, как сделать, фото, видеоВиды вытяжекПодвесные вытяжкиВстраиваемые вытяжкиКаминные вытяжкиПристенные вытяжкиОстровные вытяжкиФильтрующие вытяжкиВыводящие вытяжкиКакую выбрать вытяжку (видео)Монтаж вытяжкиКак установить вытяжку своими руками (видео-инструкция)Подключение вытяжкиКак правильно установить вытяжкуВыбор вытяжкиЧто нужно знать перед началом установкиПодготовительные мероприятия и необходимое оборудованиеОбщие правила установки вытяжкиПоследовательность установки всего оборудованиятехнические требования и обзор правил […]
    Читать далее

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Search for: