5. Стропильная ферма

5.1. Порядок расчета стропильной фермы

5.1.1. Определение нагрузок на ферму

Стропильные фермы рассчитываются на нагрузки, передающиеся на них в виде сосредоточенных сил в узлах: постоянную – от веса кровли, конструкций подвесного потолка, собственного веса конструкций со связями и др.; временную – от снега, ветра (при уклонах кровли более 30^о), подвесного подъемно-транспортного оборудования (при его наличии) и других возможных технологических нагрузок.

Равномерно распределенная нагрузка подсчитывается сначала на 1 м² площади, затем по грузовой площади находится сосредоточенная сила, действующая на каждый узел.

При возможном загружении фермы снеговой нагрузкой на половине пролета может измениться знак усилия с «плюса» на «минус» в средних малонагруженных элементах решетки. В практических расчетах такие элементы принимаются конструктивно по предельно допустимой гибкости как сжатые (независимо от знака усилия).

При жестком сопряжении ригеля с колонной ферма в составе рамы испытывает воздействие рамных опорных моментов и продольной силы (усилия от распора) N_р, передающейся при восходящем опорном раскосе на нижний пояс фермы.

Значение опорных моментов М_л и М_п принимаются при одной и той же комбинации нагрузок.

Для определения усилий от опорных моментов они заменяется парами горизонтальных сил

Н₁ = М_л / h_о и Н₂ = М_п / h_о,

где h_о – высота фермы на опоре по центрам тяжести поясов.

5.1.2. Определение усилий в стержнях фермы

При работе ферм с элементами из уголков или тавров принимается допущение, что все стержни соединены в узлах шарнирно, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке.

Определив предварительно опорные реакции фермы, усилия в элементах стропильных ферм от неподвижной нагрузки определяются, как правило, графическим методом – путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны или аналитическим методом отдельно для всех загружений. Для симметричного загружения диаграмма усилий строится для половины фермы.

При наличии опорных моментов строится диаграмма усилий от единичного момента М₁, приложенного к левой опоре. Зеркальное отображение этих усилий дает значение усилий в стержнях фермы от единичного момента,

приложенного к правой опоре. Единичный момент заменяется эквивалентной парой сил Н = М₁ / h_о с плечом h_о . Умножая значение усилий в стержнях фермы от единичных моментов соответственно на М_л и М_п, получаем фактические усилия в стержнях.

Усилия от каждого загружения заносятся в табл. 28.

Таблица 28. Расчетные усилия в стержнях фермы, кН (форма таблицы)

Элемент фермы	Обозна-чение стержня	Постоян-ная нагрузка	Сне-говая		Опорные моменты			Расчетное усилие
			ψ = 1,0	ψ = 0,9	Mл = 1	Mп = 1	Mл =… Mп =…	номера загру-жения	значе-ние усилий

Воспользовавшись любой из известных программ, лучше всего расчет ферм выполнить на ЭВМ.

Для подбора сечений элементов ферм необходимо получить для каждого элемента максимально возможное усилие при самом невыгодном сочетании нагрузок.

При приложении нагрузок вне узлов фермы ее пояса рассчитываются на совместное действие продольных усилий и изгибающего момента как неразрезные балки, опирающиеся на узлы ферм. Значение изгибающего момента от сосредоточенной силы F приближенно определяется

М = 0,9Fd / 4,

где коэффициент 0,9 учитывает неразрезность пояса;

d – длина панели.