6. Ферми трикутного обрису, їх конструкція та розрахунок

Рис. 53 - Трикутна металодеревяна ферма

Трикутні клеєні ферми можуть мати верхній пояс з двох клеєних панелей різної довжини, довшою і потужною є перша від опори панель. З клеєної деревини виконуються також два розкоси. Нижній пояс і розтягнутий тяж приймаються сталевими. Панелі верхнього поясу у вузлах стикують з ексцентриситетом.

Ферми трикутного обрису з центральних елементів зі сталевим нижнім поясом дозволяють просто організовувати скатну плоску покрівлю. У цих фермах верхній пояс і розкоси роблять із брусів, а центральну розтягнуту стійку - з круглої сталі.

Розрахунок ферм.

Порядок розрахунку ферм такий же, як і порядок розрахунку плоских несучих дерев'яних конструкцій:

1) Статичний розрахунок;

2) підбір перерізу елементів ферми;

3) розрахунок вузлів.

Розрахунку ферм передує збір навантажень. Навантаження, що діють на ферму, складаються з постійного (від власної маси ферми та огороджуючих конструкцій покриття) і тимчасового (найчастіше тільки від снігу).

Статичний розрахунок ферми зводиться до визначення зусиль від зовнішніх навантажень в елементах ферми. Для всіх стержнів визначається значення поздовжньої сили N, а для верхнього поясу ще й згинальний момент M.

Визначення зусиль в стержнях можна робити графічно або аналітично. При цьому в схемах сегментних ферм криволінійні осі панелей верхнього поясу на ділянках між сусідніми вузлами замінюють хордами, що стягують ці дуги.

Зусилля визначають окремо:

1) для випадку завантаження сніговим рівномірно розподіленим навантаженням на половині прольоту;

2) для випадку завантаження сніговим навантаженням на всьому прольоті;

3) для випадку завантаження постійним навантаженням (власна вага ферми і вага огороджувальних конструкцій покриття) на всьому прольоті ферми.

Доцільно спочатку визначити зусилля від одиничного навантаження, а потім, помноживши на величини фактичних навантажень, отримати істинне значення зусиль у стрижнях.

При обчисленні зусиль у середніх розкосах враховують два випадки: коли розкіс стиснутий і коли розтягнутий.

Розрахункові зусилля в стержнях визначаються при наступних двох комбінаціях навантажень:

1) Рівномірно розподілене постійне навантаження на всьому прольоті, тимчасове (сніг) - на половині прольоту ферми.

2) Рівномірно розподілене постійне і тимчасове навантаження на всьому прольоті ферми.

Підбір перерізів елементів ферми.

Ширина перерізу елементів ферми визначається за граничним значенням гнучкості. Для елементів ферм встановлені такі граничні значення гнучкість (λ_гр):

- для верхнього поясу λ_гр=120 ;

- для елементів решітки λ_гр=150 ;

- для нижнього поясу зі сталі λ_гр=400.

Ширину перерізу верхнього поясу і елементів гратки доцільно призначати за значенням радіуса інерції.

, де l – розрахункова довжина стрижня ферми

Висоту перерізу верхнього поясу визначають, користуючись наближеною формулою для моменту опору:

Також момент опору дорівнює:

Звідси по відомим b і W знаходять h.

Після підбору перерізів елементів ферми, виконують перевірку їх міцності.

Стиснуті елементи ферм перевіряють на стійкість за формулою:

φ – коефіцієнт поздовжнього згину, що приймається за СНиП;

R_С – - розрахунковий опір деревини стиску.

Розтягнуті дерев'яні елементи перевіряють на міцність за формулою:

сталеві за формулою:

де m – коефіцієнт умови роботи (якщо пояс складається з двох елементів, то m = 0,85).

У випадку, коли верхній пояс навантажений міжвузловим навантаженням, його перевіряють, як стиснуто - згинаний елемент на міцність за формулою:

Згинальний момент M, викликаний наявністю міжвузлового рівномірно розподіленого навантаження, визначається по формулі:

Значення згинального моменту M_q може бути зменшено за рахунок розвантажувального моменту M_n, що створюється шляхом ексцентричного прикладання поздовжньої стискаючої сили N.

Сумарний згинальний момент в середині прольоту l, у цьому випадку обчислюється за формулою M=M_q-M_n, де M_n=N·e

Для нерозрізного верхнього поясу згинальні моменти в крайній від опори панелі будуть рівні:

- в середині прольоту

- на опорі

Прогини ферм при дотриманні вимог по відношенню стріли підйому і довжини прольоту (f / L) не перевіряють, тому що ці співвідношення забезпечують необхідну жорсткість ферм.

Для запобігання небажаних наслідків, викликаних переміщеннями вузлів і прогинів нижнього поясу, що виникають все ж у процесі експлуатації, ферми проектують з будівельним підйомом (L/200). При обчисленні зусиль будівельний підйом не беруть до уваги.