5.Определение нагрузок на ферму

Определение расчетных нагрузок

На ферму действует несколько временных нагрузок, поэтому усилия в стержнях фермы следует определять отдельно для каждого вида нагрузки: 1)от постоянной нагрузки. 2)от временной нагрузки от подвесного подъемно-транспортного оборудования. 3) от кратковременной атмосферной нагрузки ( снег, ветер ). Расчетная нагрузка на узел стропильной фермы определяется по грузовой площади (а x b). Расчетная постоянная нагрузка, действующая на узел:

Расчетная нагрузка от снега на узел фермы:

Определение усилий в стержнях фермы

При расчете легких ферм предполагается: 1)идеальные шарниры в узлах фермы; 2)оси стержней прямолинейны; 3)оси стержней располагаются в одной плоскости и пересекаются в центре узла. При приложении узловой нагрузки стержни фермы работают на центральное растяжение или центральное сжатие. Напряжения, найденные по этим усилиям называют основными. В связи с фактической жесткостью узлов в стержнях возникают дополнительные напряжения от узловых моментов. При отклонении высоты сечения стержня к его длине h/l < 1/10 они малы и ими пренебрегают. При h/l > 1/10 необходимо учитывать узловые моменты. Усилия в узлах фермы определяются любым методом строительной механики. Если на ферму действует внеузловая нагрузка, то напряжения от момента являются основными и ими нельзя пренебречь. При расцентровке стержней в узле: Если на ферму действует внеузловая нагрузка: При неравномерно распределенной нагрузке момент в пролете крайней панели:

Момент в промежуточной панели: Момент в узле:

6. Обеспечение общей устойчивости ферм в составе покрытия, связи по фермам

Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо при­соединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить связями с другой фермой, в результате чего образуется пространственный устой­чивый брус. Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани его были геометрически неизменяемы в своей плоскости. Грани блока образуются двумя вертикальными плос­костями спаренных ферм, двумя перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по обоим поясам ферм, и не менее чем двумя вертикальными плоскостями поперечных связей (обычно в торцах ферм). Поскольку этот пространственный брус в поперечном сечении замкнут и обычно достаточно широк, он обладает очень большой жест­костью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в изгибаемых системах невозможна. Конструкции мостов, кранов, ба­шен, мачт, шпилей, укосин и др. представляют собой аналогичные пространственные брусья, состоящие из сквозных ферм. В покрытиях зданий решение усложняется вследствие большого ко­личества поставленных рядом плоских стропильных ферм. Такие фер­мы, связанные между собой только одними прогонами, не образуют не­изменяемой устойчивой системы, так как они имеют свободную длину из своей плоскости, равную пролету, и легко могут потерять устойчи­вость. В этом случае устойчивость как в целом, так и отдельных элементов плоских ферм обеспечивается тем, что в конструк­ции покрытия создается несколько пространственных устойчивых бло­ков из двух соседних ферм, скрепленных как связями в плоскости верх­него, а иногда и нижнего пояса, так и вертикальными поперечными свя­зями между стойками ферм, которые могут заменить связи по нижнему или верхнему пояс. К этим жестким блокам прочие фермы прикрепляются горизонтальными элементами, препятствующими гори­зонтальному перемещению поясов ферм и обеспечивающими их устой­чивость (обычно прогонами, расположенными в узлах ферм). Чтобы про­гон мог закрепить узел фермы в горизонтальном направлении, он сам должен быть прикреплен к неподвижной точке — узлу горизонтальных связей.

7. Расчетная длина определяется: . Сжатые стержни рассчитываются на устойчивость, т.к. заранее направление устойчивости определить нельзя, то расчет устойчивости производится в плоскости и из плоскости фермы, и соответственно необходимо определить расчетные длины стержней в этих направлениях. В момент потери устойчивости сжатый стержень выпучивается и поворачивается вокруг центров соответствующих узлов. Узлы заставляют поворачиваться и изгибаться остальные стержни примыкающие к ним. Примыкающие стержни сопротивляются изгибу и повороту узла и препятствуют потере устойчивости данного стержня. Наибольшее сопротивление повороту узла оказывают растянутые стержни. Слабое сопротивление повороту узла оказывают сжатые стержни. Чем больше растянутых стержней примыкает к узлу, чем больше их погонная жесткость, тем сильнее защемлен сжатый стержень, тем меньшего его расчетная длина. Степень защемления оценивается соотношением: , где r – погонный момент инерции рассматриваемого стержня в плоскости фермы; - сумма погонных моментов инерции растянутых стержней, примыкающих к рассматриваемому стержню с обоих его концов.

Схема деформации стержней при потере устойчивости сжатым стержнем:

1-стержнь, теряющий устойчивость.

Сжатый пояс слабо защемлен в узлах, поэтому его расчетная длина в плоскости фермы равна расстоянию между узлами. Расчетные длины стержней решетки из плоскости фермы принимаются равными расстоянию между центрами узлов, т.к. фасонки являются достаточно гибкими и их можно считать листовыми шарнирами. Расчетная длина сжатого пояса в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы, равняется расстоянию между закреплениями в этом направлении. При кровле по прогонам расчетная длина пояса из плоскости фермы равна расстоянию между прогонами, закрепленными от смещения в горизонтальном направлении. Если по верхнему поясу уложены жесткие металлические или железобетонные панели, приваренные или прикрепленные к поясу на болтах, то ширина этих панелей определяет расчетную длину пояса.