Проектирование сварных конструкций / metallicheskie_konstrukcii / Лекция 16

Лекция 16. Системы решеток и панелей ферм.

16.1. Системы решеток ферм и их характеристика

От системы решетки зависят вес фермы, трудоемкость ее изготовления, внешний вид. Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузок, поскольку нагрузки во избежание местного изгиба пояса передаются, как правило, на ферму в узлах.

- треугольная система решетки. В фермах трапецеидального очертания или с параллельными поясами весьма эффективной является треугольная система решетки (рис. 16.1, а), дающая наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов. В фермах, поддерживающих прогоны кровли или балки настила, к треугольной решетке часто добавляются дополнительные стойки (рис. 16.1, б), которые позволяют уменьшить расстояния между узлами фермы. Дополнительные стойки целесообразны также для уменьшения расчетной длины сжатого пояса. Общим недостатком треугольной системы решетки является наличие сжатых длинных раскосов.

- раскосная система решетки. При ее проектировании нужно стремиться, чтобы наиболее длинные элементы - раскосы - были растянутыми, а стойки - сжатыми. Это требование удовлетворяется при нисходящих раскосах в фермах с параллельными поясами (рис. 16.2, а) и восходящих - в треугольных фермах. Применять раскосные решетки целесообразно при малой высоте ферм, а также тогда, когда по стойкам передаются большие усилия (при большой узловой нагрузке).

Раскосная решетка более трудоемка, чем треугольная, и требует большего расхода материала, так как при равном числе панелей в ферме общая длина раскосной решетки больше и в ней больше узлов.

Рис. 16.3. Специальные системы решеток.

- специальные системы решеток. При большой высоте ферм (примерно 4-5 м) и рациональном угле наклона раскосов (примерно 35-45°) панели могут получаться чрезмерно большими, неудобными для расположения кровельных прогонов и других элементов. Если

1

давления прогонов небольшие, то можно допустить местный изгиб пояса, расположив прогоны на поясе между узлами. Однако при больших давлениях такое решение нерационально. Чтобы уменьшить размер панели, сохранив нормальный угол наклона раскосов, применяют шпренгельную решетку (рис. 16.3, а). Так, применение шпренгельной решетки в высоких башнях уменьшает расчетную длину сжатых поясов (рис. 16.3, б) и тем самым позволяет снизить общий вес конструкции. В стропильных фермах шпренгельная решетка позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, удобное для поддержания элементов кровли (2-3 м), или же создать промежуточный узел для опирания крупнопанельного настила.

-крестовая решетка. В фермах, работающих на двустороннюю нагрузку, как правило, устраивают крестовую решетку (рис. 16.3, г). К таким фермам относятся горизонтальные связевые фермы покрытий производственных зданий, мостов и других конструкций, вертикальные фермы башен, мачт и высоких зданий. Весьма часто крестовую решетку проектируют из гибких стержней. В этом случае под действием нагрузки работают только растянутые раскосы; сжатые же раскосы вследствие своей большой гибкости выключаются из работы и в расчетную схему не входят.

-ромбическая решетка (рис. 16.3, д).

-полураскосная решетка (рис. 16.3, е). Эти системы применяются в мостах, башнях, мачтах, связях для уменьшения расчетной длины стержней и особенно рациональны при работе конструкций на большие поперечные силы.

16.2. Панели ферм

Одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры панелей ферм. Поскольку нагрузка обычно прикладывается к узлам ферм, панели должны соответствовать расстояниям между элементами, передающим нагрузку на ферму. Размеры панелей должны отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Оптимальный угол наклона раскосов в треугольной решетке составляет примерно 45°, в раскосной решетке - 35°. Из конструктивных соображений - рационального очертания фасонки в узле и удобства прикрепления раскосов - желателен угол, близкий к 45°. При малых углах фасонки получаются слишком вытянутыми, при больших - высокими, что делает их громоздкими и неэкономичными.

В стропильных фермах размеры панелей определяются системой кровельного покрытия. Если по стропильным фермам укладывают прогоны, панель, равная расстоянию между прогонами, определяется видом кровельного настила и ее длина изменяется от 1,5 до 4 м. Применяются беспрогонные кровельные покрытия, в которых кровлю в виде профилированного настила, железобетонных панелей или металлических щитов длиной 6-12 м и шириной 1,5-3 м укладывают непосредственно на пояса ферм. Беспрогонные покрытия являются более индустриальными и часто более экономичными по расходу стали. В тех случаях, когда усилия от конструкций покрытия не совпадают с центром узла, верхний пояс испытывает не только сжатие, но и изгиб. В связи с этим пояса получаются более тяжелыми и их рассчитывают как сжато-изогнутые элементы. Для ликвидации изгибающего момента целесообразно в решетку вводить дополнительные шпренгели, которые работают на местную нагрузку и устраняют таким образом изгиб пояса.

При беспрогонном покрытии панель часто принимается равной 3 м. При ширине плит покрытия 1,5 м иногда целесообразно уменьшить с помощью шпренгельной решетки панель до 1,5 м. Можно также, сохранив панель в 3 м, иметь верхний пояс, работающий на местный изгиб. Это решение менее экономично по расходу стали, но проще и применимо при легких кровлях.

2