2.7.1. Расчет ферм

1. План расчета. Для балочных ферм под пологие кровли (i≤¹/₈) может быть принят следующий план рас­чета: а) сбор нагрузок; б) построение диаграммы Кре­моны от узловых нагрузок и определение расчетных уси­лий во всех элементах фермы; в) подбор поперечных се­чений растянутых и сжатых элементов; г) заполнение таблицы усилий, сечений и напряжений в элементах фермы; д) расчет узлов фермы.

Иногда необходимо еще построить диаграммы Кремоны и учесть усилия от опорного момента, ветровой нагрузки, временной нагрузки на половине пролета.

Все расчеты рекомендуется вести в табличной форме.

2. Расчетная схема. При определении усилий считают, что все стержни соединены в узлах шарнирно. В действительности же соединение жесткое, но если соотноше­ние высоты сечения стержня к его длине h/l<¹/₁₅ ,то дополнительные напряжения, вызываемые жесткостью узлов, невелики и их можно не учитывать.

Чтобы работа фермы соответствовала её теоретичес­кой схеме, следует следить за тем, чтобы оси всех эле­ментов пересекались в центре узла.

3. Нагрузки. Постоянная нагрузка состоит из собст­венного веса фермы, связей между фермами, веса выше­лежащих конструкций покрытия, а также веса фонаря и подвесного потолка. К временным нагрузкам относятся вес снега и подвесного подъемно-транспортного обору­дования, а также нагрузки чердачных помещений. При крутых и легких кровлях необходимо учитывать еще вет­ровую нагрузку (положительное давление и отсос)". Если покрытие расположено вблизи интенсивных источников пылевыделения, учитывают и нагрузку от пыли.

Снеговая нагрузка зависит от района строительства. Обычно ее можно принимать распределенной по длине пролета. Но в зданиях с фонарями образуются снеговые мешки, нагрузка от которых является расчетной для плит покрытий, прогонов и стоек фермы, расположенных не­посредственно под мешками.

Сначала определяют постоянную и временную нагрузки на 1 м² покрытия, а затем находят сосредоточен­ную силу, действующую на каждый узел фермы (так на­зываемую узловую нагрузку);

,

где F ^узл_i— узловая нагрузка в узле i; Σq —сумма постоянной и вре­менной расчетной равномерно распределенной нагрузки на 1 м²; d_лсв +d_пр— длина панелей верхнего пояса, примыкающих слева и справа к узлу i; a — шаг ферм; α — угол наклона верхнего пояса (при уклоне i≤¹ /₈ можно принимать cosα =1).

4. Расчетные длины сжатых стержней стропильных ферм. Сжатый элемент фермы может выпучиться как в плоскости, так и из плоскости фермы. Возможная дефор­мация сжатого верхнего пояса в плоскости фермы пока­зана на рис. а), а из плоскости фермы — на рис. б). Расчетная длина сжатого элемента равна расстоянию между точками, оставшимися неподвижными. Из рас­смотрения рис. видно, что для верхнего пояса: а) в плоскости фермы она равна расстоянию между узлами (т. е. длине панели) l^x_ef=d; б) из плоскости фермы — расстоянию между точками пояса, закрепленными от смещения в горизонтальном направлении. Препятствовать такому смещению будут связи между фермами, прогоны, а при беспрогонном покрытии — ребра железобетонных плит (поэтому при отсутствии фо­нарей l^y_ef =d, а под фонарями l^y_ef =2d.

Для опорного раскоса, который можно рассматривать как продолжение верхнего пояса, расчетная длина в плоскости и из плоскости фермы принимается одинаковой и равной его геометрической длине: .

Для остальных стоек и раскосов расчетная длина за­висит от типа сечения и конструкции узла. Для элемен­тов из двух уголков в плоскости фермы l^x_ef=0,8l_геом.,а из

плоскости фермы l^у_ef =l_геом (коэффициент μ= 0,8 учиты­вает некоторое защемление концов сжатого стержня в узловой фасонке). Если в ферме нет фасонок и элементы решетки прикрепляются к поясам впритык (такие узлы применяются в новейших типах ферм с решеткой из круглых или прямоугольных труб), то l^x_{ef =} l^у_ef =0,9 l_геом