3.1. Выбор очертания фермы

Схемы ферм для покрытий зданий имеют различные варианты (Рис.22). Выбор типа ферм зависит от конструктивной схемы здания, конструкции кровли, технико-экономических показателей и др. Эти требования определяют габариты фермы, очертание верхнего пояса, способ водоотвода, уклон кровли и т.д.

При рулонных кровлях применяются малоуклонные фермы (уклон i = 1/8-1/12) и фермы с уклоном за счет строительного подъема (уклон 1.5%) (рис.22а, б).

При устройстве холодных кровель из асбестоцементных, стальных или алюминиевых листов применяют фермы с большим уклоном (рис.22в, г).

Для зданий многопролетных с наружным отводом воды используют односкатные фермы (рис.22д, е).

Рис. 22 Схемы ферм покрытий.

Очертание ферм зависит от назначения сооружения, от принятой конструкции сопряжения с примыкающими элементами, от типа кровли, от типа сопряжения с колоннами.

Фермы треугольного очертания: фермы стропильные, консольные свесы, мачты, башни (рис. 22г.). Треугольное очертание применяется при значительном уклоне кровли. Острый опорный узел допускает только шарнирное сопряжение. Стержни имеют значительные длины, что требует их подбор по предельной гибкости (повышенный расход материала).

Фермы трапецеидального очертания со слабым уклоном верхнего пояса - фермы стропильные (рис.22а). Высота фермы в опорной части позволяет выполнить жесткое сопряжение с колонной. Решетки не имеют длинных стержней.

Фермы полигонального очертания применяются в качестве тяжелых ферм (мосты) (рис. 22в), для производственных зданий не применяются.

Фермы с параллельными поясами - стропильные и подстропильные фермы (рис.22б). Такой тип ферм имеет минимальное количество типов узлов, стержни решетки одинаковой длины,

Рис 22. Типы очертания ферм.

а - трапецеидальная; б - с параллельными поясами; в - полигональная; г – треугольная.

3.2. Системы решеток ферм

Решетка фермы работает на поперечную силу. Системы решеток, применяемые в фермах, приведены на рис. 23. Тип решетки зависит от назначения фермы, конструктивных требований, от схемы приложения нагрузок (для избегания местного изгиба пояса, нагрузки передаются в узлы), очертания поясов и т.п. Для обеспечения рациональной работы решетки угол наклона раскоса к поясу должен составлять 40÷50⁰.

Решетка влияет:

• на вес фермы;

• на трудоемкость изготовления;

• на внешний вид.

Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузок.

Треугольная система решетки

Применяется для ферм с параллельными поясами, трапецеидального очертания. Такой тип решетки имеет минимальное количество узлов, минимальную суммарную длину решетки (рис. 23а),

Рис.23. Треугольные системы решеток

а – треугольная; б, г – треугольная со стойками; в – треугольная со стойками и подвесами.

Треугольная решетка со стойками и подвесами

Дополнительные стойки и подвесы применяются при организации узловой передачи силы, для уменьшения расчетной длины поясов (рис.23б,в,г).

Раскосная система решетки

Раскосная решетка применяется при малой высоте ферм, при значительных усилиях на стойках. Проектируют решетку по принципу длинные раскосы растянуты, короткие стойки сжаты. Раскосная решетка более трудоемкая, повышенный расход материалов (рис. 24).

Рис 24. Раскосная система решетки.

1 - длинные раскосы работают на растяжение, 2 - короткие стойки работают на сжатие.

Специальные системы решеток

Шпренгельная решетка

Шпренгельная решетка применяется для организации узловой передачи силы (рис. 25а,б), когда на кровле требуются дополнительные прогоны. В высоких башнях шпренгельная решетка уменьшает расчетную длину элементов (рис 25в).

Крестовая решетка

При знакопеременной нагрузке на ферму более рациональной является крестовая решетка из гибких раскосов (рис. 25г), которые под действием сжимающей нагрузки теряют устойчивость и работают только на растяжение. К таким фермам относятся горизонтальные связевые фермы покрытий производственных зданий, вертикальные фермы башен, мачт и высоких зданий. Крестовая решетка хорошо воспринимает знакопеременные усилия (ветровую нагрузку). При одном направлении нагрузки работают растянутые раскосы и сжатые стойки, сжатые раскосы теряют устойчивость и нагрузку не воспринимают. При другом направлении нагрузки усилия в раскосах меняют знак.