Выбор типа фермы и схемы решетки

Очертание стропильной фермы зависит от назначения, величины пролетов, состава кровли, типа и размеров фонаря, способа соединения фермы с колоннами.

В настоящее время в производственных и гражданских зданиях применяются фермы покрытий (стропильные фермы) следующих типов:

а) трапецеидальные фермы со слабовспарушеным верхним поясом.

Уклон верхнего пояса принимается от 1/8 до 1/12 пролета фермы. Это очертание фермы хорошо соответствует эпюре изгибающих моментов от основных нагрузок. Развитые по высоте опорные сечения позволяют осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение с колоннами. Такие фермы применяются при мягких кровлях.

б) фермы с параллельными поясами

Уклон поясов составляет 1,5%. В последние годы стали широко применяться в производственных зданиях, вытесняя трапецеидальные, благодаря целому ряду преимуществ. Одинаковые длины стержней решетки, одинаковая схема узлов, большая повторяемость деталей – все это способствует высокой индустриализации изготовления. Эти фермы экономичнее трапецеидальных, несмотря на несколько больший расход материала. Благодаря развитому сечению на опоре сопряжение ферм с колоннами может быть как шарнирное, так и жесткое.

в) треугольные

Применяются при металлической и асбестоцементной кровлях; чаще всего в покрытиях неотапливаемых складских помещений. Верхний пояс выполняется с уклоном от 16% до 25%. Опорный узел слабо развит по высоте и допускает только шарнирное опирание на колонны. Такие фермы неэкономичны, так как высота ферм значительно превышает оптимальную, что приводит к увеличению расхода материала, а большое количество разных узлов и элементов увеличивает трудоемкость изготовления.

Решетка ферм работает на поперечную силу и должна соответствовать схеме приложения нагрузок, чтобы избежать возникновения местного изгиба в стержнях поясов. Схема решетки должна решаться таким образом, чтобы длина каждого стержня была минимально возможной, так как от их длины в значительной мере зависит вес фермы.

Углы наклона стержней решетки к поясам должны находиться в пределах 40...50° (углы наклона стержней влияют на их работу и на габариты узловых фасонок). Оптимальный угол наклона раскосов в треугольной решетке – 45°. Опорные раскосы стропильных ферм выполняются, как правило, восходящими, что позволяет организовать жесткое присоединение ферм к колоннам. При шарнирном опирании ферм, опорные раскосы могут быть как нисходящими, так и восходящими.

Шпренгельная решетка применяется при внеузловых нагрузках во избежание появления в элементах верхнего пояса местного изгиба и для уменьшения длин элементов. Следует помнить, что применение шпренгельной решетки значительно увеличивает трудоемкость изготовления и вес фермы. В современных легких стропильных фермах в основном применяется треугольная решетка с дополнительными стойками (и подвесками, в случае приложения сосредоточенных нагрузок в панелях нижнего пояса и для уменьшения длины элементов нижнего пояса в плоскости фермы).

Другие схемы решеток в легких стропильных фермах применяются редко и в настоящих методических указаниях не рассматриваются.

В курсовом проекте следует принимать типовые фермы с параллельными поясами, треугольной решеткой и дополнительными стойками. Опорные раскосы – восходящие.

 

3.2. РАСЧЕТ ФЕРМЫ

3.2.1. Определение нагрузок на ферму

Нагрузка, действующая на ферму, обычно приложена к узлам фермы. При действии узловых нагрузок в элементах фермы возникают только осевые усилия растяжения или сжатия. Если нагрузка приложена вне узлов, то в элементе, кроме осевого усилия, возникает изгибающий момент, который также необходимо учитывать при подборе сечения элемента.

Основными нагрузками на стропильную ферму являются: постоянная нагрузка от веса кровли и несущих конструкций покрытия и переменные кратковременные – нагрузка от снега, давление ветра, нагрузки от подвесного транспорта и др. Постоянная нагрузка принимается равномерно распределенной.

Для статического расчета ригеля все нагрузки (постоянные и переменные) приводят к сосредоточенным силам, приложенным к узлам фермы. Для определения узловых сил от действия равномерно-распределенных нагрузок определяем для каждого узла грузовую площадь и умножаем нагрузку на эту площадь.

Характеристические и предельные значения постоянных нагрузок (g_m) приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Нагрузка	Характеристи-ческая нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надежности по нагрузке	Предельная расчетная нагрузка, кН/м^2
1. Еврорубероид 2. Асфальтовая стяжка (t = 30 мм, ρ = 21 кН/м^3) 3. Утеплитель (h = 100 мм, ρ = 6 кН/м^3) 4. Пароизоляция из одного слоя рубероида 5. Профилированный настил 6. Собственный вес ме-таллоконструкций шатра (стропильных ферм, фонарей и связей)	0,05 0,63   0,6   0,05   0,16 0,49	1,2 1,3   1,2   1,2   1,05 1,05	0,06 0,82   0,72   0,06   0,17 0,51
Итого:
Всего, с учетом коэффи-циента надежности по назначению

 

Предельное расчетное значение постоянной нагрузки на единицу длины фермы:

Предельное расчетное значение снеговой нагрузки на единицу длины фермы:

Узловые нагрузки:

Постоянная:

Снеговая:

– панель верхнего пояса фермы.