8.10. Розрахунок кроквяних ферм

8.10.1. Навантаження на ферми та визначення вузлових сил

На ферми діють навантаження, характер та інтенсивність яких залежить в основному від призначення та умов експлуатації конструкції. Кроквяні ферми сприймають постійні навантаження від власної маси конструктивних елементів, які вони підтримують, тривалі навантаження від технологічного обладнання, а також короткочасні – снігу, вітру, підвісного транспорту. Навантаження від вітру враховують при похилих покрівлях, ухил яких перевищує 30⁰. Якщо ухил верхнього пояса ферми перевищує 5%, то навантаження від маси покрівлі необхідно звести до навантаження на 1 м² горизонтальної поверхні

,

де – характеристичне навантаження на 1 м² похилої поверхні; – кут нахилу верхнього пояса до горизонталі.

Більшість із діючих на кроквяні ферми навантажень є, як правило, рівномірно розподіленими, або такими, що зводяться до них. Тому дуже зручно спочатку обчислити значення навантажень на 1 м² вантажної площі, а потім перейти до зосереджених вузлових сил.

При рівних панелях верхнього пояса вантажна площа для середніх вузлів ; для крайніх вузлів , де – довжина панелі верхнього пояса; – відстань між фермами (крок ферм).

Зосереджені сили в вузлах ферми обчислюють за формулами

,

де – крок ферм; – довжина панелі пояса ферми, до якого прикладене навантаження; – характеристичні навантаження на 1 м² горизонтальної проекції покриття; – коефіцієнт надійності за розрахунковим граничним навантаженням.

Рис. 8.22. Визначення вузлових сил на ферму: 1 – верхній пояс;

2 – вантажна площа проміжного вузла; 3 – вантажна площа

крайнього вузла

8.10.2. Визначення розрахункових зусиль в стержнях ферми

Поздовжні зусилля в стержнях кроквяних ферм визначають методами будівельної механіки, вважаючи з’єднання стержнів у вузлах шарнірними. Найбільш поширений графічний метод – побудова діаграми Максвелла-Кремони. Причому для кожного виду навантаження доцільно будувати окрему діаграму. Для симетричних ферм, які зазнають симетричних навантажень, достатньо побудувати діаграму та визначити зусилля для половини прольоту конструкції.

У фермах з паралельними поясами при невеликій кількості елементів менш трудомістким може бути аналітичний метод обчислення зусиль шляхом вирізання вузлів чи за допомогою моментних точок.

Найбільші зусилля від рухомого навантаження визначають за лініями впливу.

На основі визначених зусиль від різних типів навантаження складається загальна таблиця розрахункових (найбільших) зусиль для кожного стержня ферми від можливих комбінацій навантажень. Для деяких сполучень навантажень у елементах решітки можуть виникати зусилля різних знаків, що неодмінно слід врахувати при розрахунках.

При позавузловому опиранні прогонів чи плит покриття у верхньому поясі ферми, крім стиску, може виникати місцевий згинальний момент. У такому випадку верхній пояс ферми розглядається як нерозрізна балка на пружно-податливих опорах, якими є вузли ферми. Оскільки розвантажувальний вплив опорних моментів на момент у середині панелі незначний, то в крайній від опори панелі момент від місцевого навантаження , прикладеного посередині панелі, можна визначити як у розрізній балці . В інших панелях розвантажувальний вплив враховується коефіцієнтом 0,9 і момент обчислюється як , де – довжина панелі верхнього пояса ферми.