28. Фермы. Классификация. Конструирование и расчет.
Деревянные фермы – это сквозные решетчатые конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток. Пояса состоят из одной или нескольких ветвей и могут быть цельного или составного сечения. Решетка состоит из отдельных стержней, раскосов и стоек.
Фермы различают:
• по форме:
1. Треугольные. Целесообразно применять в бесчердачных и чердачных покрытиях, когда материал кровли требует больших уклонов.
2. Прямоугольные (с параллельными поясами).
3. Трапециевидные фермы имеют небольшой уклон верхнего пояса, поэтому их применяют при малых уклонах крыши.
4. Сегментные (верхний пояс очерчен по дуге окружности).
5. Многоугольные (верхний пояс – ломаный, вписывающийся в дугу окружности).
6. Шпренгельные системы – системы, состоящие из способных самостоятельно работать деревянных конструкций, которые, кроме того, содержат дополнительные элементы, предназначенные для уменьшения изгибающих моментов основных эл-ов.
• по типу решетки:
1. Фермы с раскосной решеткой (с постоянными восходящими или нисходящими направлениями раскосов).
2. Фермы с треугольной решеткой (с переменным направлением раскосов).
• по материалу:
1. Деревянные.
2. Комбинированные: нижний пояс – металлический, верхний – из древесины (доски, брусья, клееные пакеты), для решетки (преимущественно для тяжей и подвесок) применяется металл.
Расчет ферм
Расчет ферм с разрезными и неразрезными поясами следует производить по деформированной схеме с учетом податливости узловых соединений.
1. При расчетах надо учитывать следующие случаи загружения:
• ферма нагружена постоянной и временной нагрузкой на всем пролете;
• ферма нагружена постоянной нагрузкой на всем пролете и временной на половине пролета, панель находится на незагруженной половине пролета;
• ферма нагружена постоянной нагрузкой на всем пролете и временной на половине пролета, панель находится на загруженной половине пролета.
2. При геометрическом расчете определяют:
• длины стержней;
• углы наклона к горизонтальной проекции;
3. При статическом расчете определяют усилия в стержнях фермы
от всех нагрузок и их сочетаний.
При расчете неразрезной фермы верхний пояс рассматривается как многопролетная неразрезная балка.
Верхний пояс рассчитывают как сжато-изгибаемый элемент на прочность и устойчивость по обычным формулам расчета сжато изгибаемых элементов:
29. Обеспечение пространственной неизменяемости конструкций. Расчет связевой фермы.
Расчет связевой системы производится на горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Они складываются:
1) из внешних силовых воздействий:
• ветровых;
• сейсмических;
• тормозных усилий кранов;
2) из внутренних усилий в несущих конструкциях, возникающих под воздействием вертикальных нагрузок вследствие отклонения от вертикали при монтаже.
При
расчете связевой системы несущие
конструкции заменяются их силовыми
воздействиями в плоскости связей по
верхним граням конструкций. Для связи
указанное воздействие является внешним
воздействием, которое приближенно
принимается равномерно распределенным.
Интенсивность этой горизонтальной
нагрузки от каждой несущей конструкции
(арки, балки, фермы) определяется по
формуле.
где d f – расчетная равномерно распределенная вертикальная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции несущей конструкции покрытия; kсв – коэффициент, зависящий от вида и геометрических параметров несущей конструкции: для балок постоянного сечения, ферм, пологих арок с f/l ≥ 1/6, kсв = 0,02 ; для покрытий по двускатным балкам kсв = 0,024 ; для покрытий по рамам и аркам с f/ l ≥ 1/3kсв = 0,01.
Нагрузку на каждую поперечную связевую ферму определяют по формуле
где qw – внешняя горизонтальная нагрузка в продольном направлении от ветра, торможения крана и т.д.; n – общее число несущих конструкций (арок, балок) на всю длину здания в рассматриваемом пролете;
t – число связевых ферм (в том числе заменяющих их торцевых стен) на всю длину здания.
Связи рассчитывают как обычные фермы с параллельными поясами. Если контур криволинейный, то пролет фермы равен развертке поясов несущих конструкций.
Если решетка принята деревянной раскосной, то раскосы и стойки решетки ферм рассчитывают на растяжение или сжатие. Если решетка принята перекрестной из стальных тяжей, то сжатые раскосы, восходящие от опор, исключаются.
Пояса связевых ферм, являющиеся одновременно элементами несущих конструкций, рассчитывают на совместное усилие от вертикальной и горизонтальной нагрузок.