4.10. Нижние пояса. Выбор материала.
В строительстве применяются 2 типа конструкций:
Цельно-деревянные (все элементы из дерева)
Металло-деревянные ( в которых элементы с большим растягивающим усилием выполнены из металла)
Прочность применяемых в строительстве пиломатериалов на растяжение значительно на прочность на сжатие и большое влияние на эту прочность оказывают пороки древесины. Поэтому при изготовлении растянутого деревянного стержня требуется тщательный отбор пиломатериалов.
На практике это бывает либо затруднено, либо не возможно.
Анализ аварийных деревянных конструкций показывает, что в большинстве случаев разрушение происходит вследствие разрыва растянутых деревянных стержней.
В растянутых элементах, склеенных в виде досок, можно предварительно вырезать места с пороками.
Клееные дощатые пояса будут иметь более высокую надежность.
Если по условию агрессивности среды или пожарной опасности требуется установка деревянных растянутых поясов, то их проектируют металлическими из круглой или профильной стали.
Экономический анализ показывает, что металлодеревянные фермы получаются не дороже цельнодеревянных.
4.11. Верхние пояса сквозных конструкций.
Внецентренно-нормальные силы.
В современных фермах элементы верхних поясов выполнены из пакета досок, соединенных плашмя, имеют значительную длину (размер панелей ферм).
Опирание панелей покрытия или прогонов на верхний пояс деревянных ферм осуществляется не только в узлах, но и между ними (панельная нагрузка). При этом в элементах верхнего пояса возникают значительные изгибающие моменты, что требует увеличения их поперечного сечения. Для того чтобы уменьшить поперечное сечение стремятся уменьшить изгибающий момент в верхнем поясе, создавая момент обратного знака путем приложения нормальной силы с эксцентриситетом.
Для этого в узлах и стыках верхнего пояса упор элементов в узловые детали или друг в друга производятся только нижней частью сечения.
В брусчатых фермах сечения верхнего пояса ограничено сортаментом.
Для уменьшения числа узлов и повышения индустриальности фермы, верхний пояс может быть выполнен из двух брусьев по высоте.
Верхний брус предназначен для передачи местной панельной нагрузки на ближайшие узлы ферм, и он работает на поперечный изгиб с пролетом, равным длине панели.
Нижний брус (верхний пояс фермы) будет работать только на восприятие нормальной сжимающей силы и рассчитывается на продольный изгиб с расчетной длиной равной длине панели верхнего пояса.
Такое решение приводит к некоторому перерасходу пиломатериалов, но уменьшает количество узлов и трудоемкость изготовления фермы.
Отношение h/e принимается более 1/6 для цельно-деревянных ферм и не менее1/7 для металлодеревянных.
В сквозных конструкциях наибольшую сложность представляют собой узлы. Чем меньше элементов сходится в узле, и чем меньше усилия в элементах, тем проще конструкция узлов.
В этом отношении сегментные фермы являются выгодной конструкцией, так как в них применяется треугольная решетка и к поясам крепится не более двух элементов.
Очертание верхнего пояса близко к кривой давления от нагрузки, равномерно распределенной по всему пролету и в результате усилия в элементах решетки сравнительно малы.
Для уменьшения числа сборочных элементов сегментных ферм верхний пояс может выполняться неразрезным.
Неразрезной верхний пояс Разрезной верхний пояс
В обоих случаях к концам каркасов прикрепляют на болтах металлические пластинки наконечники, имеющие в свободном конце отверстие для узлового болта.