Лекция 3 плоские сквозные балочные конструкции

Содержание: Общая характеристика и классификация ферм. Основные принципы проектирования ферм. Особенности расчета деревянных ферм.

1. Общая характеристика и классификация ферм

Фермы - это плоские сквозные балочные конструкции, со­стоящие из поясов и соединяющих их элементов решетки.

Деревянные фермы являются основными несущими конст­рукциями покрытий зданий различного назначения, имеющих малые и средние пролеты до 36 м.

По производственному признаку различают фермы заводс­кого изготовления, выполняемые механизированным способом, и фермы построечного изготовления, выполняемые непосред­ственно на месте возведения с применением средств малой ме­ханизации.

По виду основного материала фермы делятся на:

• цельнодеревянные фермы, в которых из стали выполняются лишь детали и неосновные элементы. Недостаток этих ферм – ограниченность сортамента пиломатериала;

• метало–деревянные фермы, в которых растянутые элементы выполняются из стали, а сжатые – из древесины.

Статическая работа ферм в значительной мере зависит от их очертания, влияющего на распределение и величину усилий в элементах конструкции.

По очертанию фермы могут быть: с параллельными пояса­ми, треугольные, пятиугольные или трапециевидные, сегмент­ные, многоугольные, серповидные и линзовидные.

Опыт проектирования показал, что предпочтительнее фер­мы, у которых верхние пояса имеют очертания, близкие к параболическому, соответствующему кривой давления в арке при равномерно распределенной нагрузке. К таким фермам отно­сятся сегментные и близкие к ним по очертанию многоуголь­ные фермы. В этих фермах усилия в соседних панелях верхнего и нижнего поясов при полном загружении мало отличаются друг от

Треугольные Трапецивидные Сегментные Серповидные

друга, а элементы решетки являются слабо нагруженными, что значительно упрощает решение узлов сопряжения.

В треугольных фермах усилия в поясах резко уменьшаются от опоры к середине пролета, а усилия в решетке наоборот воз­растают. В фермах с параллельными поясами картина распреде­ления усилий обратная. Такое распределение усилий в элемен­тах конструкции приводит к недогруженности многих ее эле­ментов и в особенности верхних и нижних поясов.

Трапециевидные фермы по распределению усилий занима­ют промежуточное место между треугольными фермами и фер­мами с параллельными поясами.

Выбор той или иной схемы сквозных ферм для покрытий зданий различного назначения должен быть обоснован прежде всего технико-экономическими показателями, которые устанав­ливаются как по затратам материалов, так и по количеству отхо­дов, которые составляют для различных типов ферм от 5 до 40% от общего расхода материалов. Большое значение имеет также трудоемкость изготовления несущих конструкций. Кроме ука­занного, при выборе схемы фермы необходим учет условий экс­плуатации и затрат на остальные части покрытия (прогоны, на­стилы), а также связи. Учет вспомогательных конструкций не­обходим для выбора оптимального шага ферм и очертания вер­хнего пояса, выбора расстояния между прогонами, так как зат­раты материалов на них больше, чем на основные конструкции.

Основным достоинством ферм является рациональное ис­пользование древесины и металла. В элементах решетки и по­ясов возникают, главным образом, продольные усилия, несу­щая способность материалов используется в полной мере. В свя­зи с этим фермы по расходу материала более экономичны, чем арки и рамы.

Транспортировка ферм также не вызывает особых затрудне­ний, так как эти конструкции сборно-разборные. И в этом от­ношении фермы экономичнее, чем распорные конструкции.

В качестве основного недостатка ферм можно отметить от­носительно высокую трудоемкость изготовления и сборки в связи с большим количеством узлов и элементов.

Кроме того, в качестве недостатка следует отметить мень­шую, чем у арок и рам, степень огнестойкости и устойчивости к воздействию химически агрессивных сред.