31.Фермы применяемые в строительных конструкциях. Очертания ферм.

Наибольшее распространение имеют разрезные балочные фермы (рис. 9.1, а) как самые простые в изготовлении и монтаже. Неразрезные (рис. 9.1,6) и консольные (рис. 9.1, в) систе­мы ферм рациональны при большой собственной массе конструкции, так как в этом случае они могут дать значительную экономию металла. Кроме того, неразрезные фермы можно применять исходя из требова­ний эксплуатации, так как они обладают большей жесткостью и могут иметь меньшую высоту.

Башни и мачты представляют собой вертикальные консольные -си*, стемы ферм (рис. 9.1, е). Соответствующие эксплуатационные или ар­хитектурные требования могут обусловить применение арочных (рис. 9.1, г) или рамных (рис. 9.1,(д) ферм .Промежуточными между фермой и сплошной балкой являются ком­бинированные системы, состоящие из балки, усиленной либо снизу под­вешенной цепью (шпренгельная балка) или сквозной фермой, либо сверху аркой или фермой (рис. 9.1, ж).

Выбор очертания ферм является первым этапом их проектирования. Очертание ферм в первую очередь зависит от назначения сооружения.

Фермы треугольного очертания. Треугольное очертание придается стропильным фермам (рис. 9.2, а, г), консольным навесам (рис. 9.2, б), а также мачтам и башням (рис. 9.2, в).* Стропильные фермы треугольного очертания применяют, как прави­ло, при значительном уклоне кровли, вызываемом или условиями эк­сплуатации здания, или типом кровельного материала. Фермы трапецеидального очертания со слабо вспарушенным верх­ним поясом (рис. 9.3, а) пришли на смену треугольным фермам благо­даря появлению кровельных материалов, не требующих больших укло­нов кровли. Трапецеидальное очертание балочных ферм лучше соответствует эпюре изгибающих моментов и имеет конструктивные преимущества. Фермы полигонального очертания (рис. 9.3,6 и е) наиболее приемлемы для конструирования тяжелых ферм больших пролетов, так как чертания фермы соответствуют эпюре изгибающих моментов, что да-г значительную экономию стали. Фермы с параллельными поясами (рис. 9.3, г. д) имеют существен­ные конструктивные преимущества.

32.Генеральные размеры ферм.

Определение пролета ферм. Пролет или длина ферм в большинстве случаев определяются эксплуатационными требованиями и общеко*мпо-новочным решением сооружения и не могут быть рекомендованы по ус­мотрению конструктора. Определение высоты треугольных ферм. В треугольных фермах (см. рис. 9.2, а) высота является функцией пролета и уклона кровли, которые зависят от материала кровли. Обычно треугольные фермы проектируют под кровли, требующие значительных уклонов (25—45°), что дает вы­соту ферм h« (1/4-=-1/2)/. Высота треугольных ферм, как правило, бывает выше требуемой из условия наименьшей массы фермы, поэтому по расходу стали треуголь­ные фермы неэкономичны. Определение оптимальной высоты трапецеидальных ферм и ферм с параллельными поясами. Если нет конструктивных ограничений, высота ферм может быть принята из условия наименьшего веса фермы, т. е. по экономическим соображениям.

При раскосной решетке в расчет формулы (9.5) должна быть вклю­чена еще масса стоек. В этом случае оптимальное по весу соотноше­ние будет равно: При треугольной решетке с дополнительными стойками они работа­ют только на местную нагрузку. Тогда Таким образом, оптимальная высота ферм по весу в значительной мере зависит от системы решетки; при раскосной решетке она примерно на 40 % меньше, чем при треугольной решетке без стоек, и на 20 % меньше оптимальной высоты ферм с треугольной решеткой с дополни­тельными стойками.

33.Система решеток ферм. Решетка ферм работает на поперечную силу, выполняя функции стенки сплошной балки.

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. 9.4, а) .дающая наименьшую суммар­ную длину решетки «наименьшее число узлов при -кратчайшем пути усилия от места приложения нагрузки до опоры» В фермах, поддержи­вающих прогоны кровли или балки настила, к треугольной рёшетке^час-то добавляются дополнительные стойки (рис. 9.4, б),а иногда^-И подвес­ки (рис.-9.4, в), позволяющие уменьшать, когда это необходимо; расстояния. между узлами фермы. Общим недостатком треугольных систем решетки является наличие сжатых длинных раскосов. Раскосная система решётки: 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. £1.5, а) и восходящих в треугольных, фермах. Однако в треугольных фермах восходящие раскоси Образуют : неудобные для конструирования узлы „и имеют большую длину, так как идут по б^Йшей'диагонали- (рис. 9.5,е). Поэтому в треугольных'фер-мах более приемлемы нисходящие раскосы (рис.'А 9.5,6); хотя они получаются сжатыми, но зато их длина меньше и узлы фермы более компактны.

узлы. Специальные системы решеток. При большой высоте ферм (пример 4—5 м) применяют шпренгельную решетку Ромбическая и полу раскосная решетки (рис. 9.6, д и е)

34-36 Система связей. Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить связями с другой фермой, в результате чего образуется пространственный устойчивый брус (рис. 9.7, а). В покрытиях зданий решение усложняется вследствие большого ко­личества поставленных рядом плоских стропильных ферм. Такие фер­мы, связанные между собой только одними прогонами, не образуют не­изменяемой устойчивой системы, так как они имеют свободную длину из своей плоскости, равную пролету, и легко могут потерять устойчи­вость (рис. 9.8, а). В этом случае устойчивость как в целом, так и отдельных элементов плоских ферм обеспечивается тем, что в конструк­ции покрытия создается несколько пространственных устойчивых бло­ков из двух соседних ферм, скрепленных как связями в плоскости верх­него, а иногда и нижнего пояса, так и вертикальнгми поперечными свя­зями между стойками ферм, которые могут заменить связи по нижнему или верхнему поясу (рис. 9.8, б). К этим жестким блокам прочие фермы прикрепляются горизонтальными элементами, препятствующими гори­зонтальному перемещению поясов ферм и обеспечивающими их устой­чивость (обычно прогонами, расположенными в узлах ферм). Чтобы про­гон мог закрепить узел фермы в горизонтальном направлении, он сам должен быть прикреплен к неподвижной точке — узлу горизонтальных связей.

37 Строительный подом ферм. Назначение. Практическое выполнение. В фермах больших пролетов (более 36 м), а также в фермах из алю­миниевых сплавов или высокопрочных сталей возникают большие про­гибы, Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъ­ема, т. е. изготовлением ферм с обратным выгибом, который под дейст­вием нагрузки погашается, в результате чего фермы принимают проект­ное положение. Строительный подъем принимают равным прогибу от постоянных нагрузок. Теоретическую линию строительного подъема можно получить, если при изготовлении фермы длину каждого стержня / брать с учетом его упругих деформаций, т. е. В растянутых стержнях величину Д/ надо выч тать, в сжатых прибавлять. Под нагрузкой растянутые стержни удлиняются, сжатые укорачиваются, и расчет метрическая схема гермы восстанавлива­ется. На практике строительный подъем задается обычно по какой-либо упрощенной кривой, причем перегибы устрани только в монтажных узлах. Так. в стропильных фермах, имеющих один монтажный стык посередине пролета, строительный подъе задаётся по треугольни­ку (рис. 9.10, а). В тяжелых фермах больших пролётов с монтажиыми стыками в каждом узле строительный подъем: задаётся по многоугольнику, вписанному в окружность (рис. 9.1С.

38,39,42. Определение усилий в стержнях фермы. Подбор сечен я. В зависимости от вида кровли, условий прикрепления, пролета приме­няются фермы различного очертания: треугольного, трапецеидального, с параллельными поясами и полигональные. Нагрузка, действующая на ферму, принимается приложенной к узлам формы. Подбор сечения сжатых стержней начинается с определения требуемой площади Гибкость стержня определяется по формулегде1_ес — расчетная длина стержня, l_et = fi/. Здесь и. — коэффициент при­ведения расчетной длины, зависящей от вида закрепления концов стержня. . В фермах из уголков и тавров для поясов и опорного раскоса ц принимается равным единице, для элементов решетки в плоскости фермы — 0,8, а из плоскости — единице; в фермах из труб и гнутых профилей замкнутого сечения с бесфасоночными узлами для элементов решетки — 0,9 как в плоскости, так и из плоскости фермы; Задавшись гибкостью Я, = 100...80 для поясов и Я= 120...100 для ре­шетки (в легких фермах), можно найти величину <р, площадь по формуле (5.1) и радиусы инерции сечения: стойчивость сжатого стержня проверяется в соответствии с формулой Сечения растянутых стержней фермы подбирают по формуле где а — коэффициент ослабления стержня болтовыми отверстиями, прини­маемый равным 0,85; для сварных ферма = 1.

Скомпоновав по требуемой площади сечения из профилей, имеющихся в сортаментах, проверяют принятое сечение с учетом фактического ослабле­ния сечения отверстиями для болтов.

Подбор сечения стержней, работающих на местный изгиб или внецент-ренное сжатие, выполняется по формуле Коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии ф_е зависит от условной гибкости в плоскости изгиба и приведенного относительного эксцентриситета.