Глава XVIII

РЕШЕТЧАТЫЕ КОНСТРУКЦИИ (ФЕРМЫ)

§ 1. Типы ферм

По назначению фермы разделяют на стропильные, крановые, мостовые и др. Стержни в узлах ферм соединяют сваркой. Фер­ма при расчете на прочность представляет собой многократно статически неопределимую систему.

Многочисленные эксперименты показали, что усилия в стерж­нях реальных ферм близки по величине к усилиям, вычисленным в предположении шарнирности узлов ферм. Обоснованное экспе­риментами допущение, что узлы ферм шарнирны, значительно облегчает проектанту задачу конструирования и расчета. Проек­тирование фермы начинается с выбора рациональной ее системы. Система ферм зависит от их назначения, общей компоновки кон­струкции, требований эксплуатации. Очень часто рациональная система ферм определяется на основе опытного проектирования и сравнения нескольких вариантов. Из ряда вариантов выбирают ту конструкцию, которая отличается наименьшим весом и тру­доемкостью при изготовлении. Рассмотрим некоторые виды ферм.

Для стропильных ферм больших пролетов (рис. 18-1,с) жела­тельны системы, имеющие опорные стойки. Длины панелей этих ферм d составляют 1,5— 3 м, отношение высоты к пролету Л/1= 1/10-5- 1/14.

Примеры крановых ферм приведены на рис. 18-1,6. Длина панели верхнего пояса, по которой перемещается тележка с гру­зом, принимается d=l,5H-2,5 м, отношение высоты к пролету Л//= 1/12--*-1/18. Это отношение определяется требованиями жесткости и компактности конструкции. Чем больше hjl, тем меньше прогибы ферм под нагрузкой, но зато тем значительнее должна быть высота цеха.

Панели мостовых ферм значительно больше, чем крановых и стропильных.

Мостовые фермы должны обладать большой жесткостью, по­этому часто принимают в них отношение ft// = l/5~M/8.

440

Приведенные системы ферм показаны как плоские системы, В действительности конструкции составляются всегда из двух или большего числа ферм, связанных между собой элементами, называемыми связями. Связи, расположенные в горизонтальных плоскостях, называются продольными, в вертикальных — попе­речными.

В настоящее время в СССР проводится большая работа по типизации ферм с учетом величины перекрываемых пролетов,

О/ ^-—tf—mJj.............i^L............Г.ии.—р—...........О lll^fll..............О Q-.nn.nnO ГМ,.......Q——J

						п
>""1	. *

CTS2

Рис. 18-1. Схемы ферм больших пролетов:

а) стропильных; б) крановых; а) схема загруження па­нели пояса сосредоточенной силой

нагрузок, материала. Это позволит применять наиболее рацио­нальные конструкции и организовывать серийное их производ­ство.

§ 2. Определение нагрузок и усилий стержней

В значительном большинстве случаев нагрузки приложены в узлах ферм, т. е. в местах соединения стержней. Это часто имеет место в стропильных и, как правило, в мостовых конструк­циях. Величина полезной нагрузки указывается в техническом

441

задании на проектирование. Определение продольных сил в эле­ментах ферм от нагрузок, приложенных в узлах, производится любым аналитическим, графо-аналитическим или графическим методом строительной механики. Целесообразно отдельно опре­делять величины продольных сил от собственного веса, полезной нагрузки и суммарные расчетные силы.

Допустим, что нагрузки приложены не в узлах ферм, а по длине панели (рис. 18-1, в); тогда их следует разложить по уз­лам и обычным путем от этих нагрузок определять продольные силы в стержнях фермы. Б нагруженных панелях, помимо про­дольных сил, действуют поперечные силы Q и изгибающие мо­менты М, которые определяются при рассмотрении нагруженного пояса фермы в качестве балки. В первом приближении вычис­ляют Q и М в нагруженной панели, как в одиопролетной балке, у которой пролет равен длине панели. Допустим, «что панель (стержень пояса) нагружена сосредоточенной силой Р, прило­женной на ее середине. В этом случае изгибающий момент в двухопорпой балке с шарнирными опорами определится по формуле

М = -_т,

где Р—~ приложенная сила; d — длина панели. Учитывая, что пояс представляет собой балку неразрезную, при расчете часто принимают расчетный момент равным

Расчетная поперечная сила Q

Р

После вычисления величин продольных сил N, моментов М и поперечных сил Q определяют прочность элемента по форму­лам сложного сопротивления (см. «Стойки», гл. XV).

Расчетное напряжение определяют по формуле

где / — момент инерции поперечного сечения пояса относи­тельно горизонтальной оси; F — площадь сечения пояса; Ут*х —расстояние от центра тяжести сечения до крайнего

волокна, в котором напряжение имеет тот же знак, что и сила N. В сжатом поясе производится проверка на продольный изгиб, как указано в гл. XV «Стойки».

442

После определения требуемых поперечных сечений прибли­женным способом иногда производят вторичный расчет пояса с учетом изгибающего момента, вычисленного уточненным мето­дом. При этом пояс рассматривается как многоопорная балка. Точность практических расчетов достаточна при условии рас­смотрения пояса в качестве трехпролетиой неразрезной балки.