Трапецієвидні ферми, їх конструкція та розрахунок

У відповідності зі своїм загальним обрисом трапецієподібні метало-дерев'яні ферми мають невеликий ухил (1/10 - 1/12) верхнього поясу і призначені для рулонних покрівель. Ферми, як правило, двосхилі, прольотом 18-24 м. Практично однакова відстань між стисненим І розтягнутим поясами забезпечує більш рівномірне значення зусиль І панелях між вузлами обох поясів, за винятком приопорних панелей, що спрощує конструювання вузлів, оскільки кріплення вузлових елементів розраховується на різницю зусиль у суміжних панелях. Висота ферми призначається з умови необхідних зусиль у поясах і деформативності конструкції.

Решітка звичайна, трикутна зі стійками проектується у двох варіантах: або із стисненими висхідними, або розтягнутими спадними опорними розкосами (рис. 9.15.). У цих фермах приопорних елементи решітки мають значні зусилля, внаслідок чого, вузли приопорних стержнів не уніфікуються з іншими вузлами решітки. Висхідні приопорних розкоси проектуються дерев'яними, а низхідні - зі сталі. При проектуванні ферм схема решітки приймається на стадії розрахунку, виходячи з зусиль і можливості простого і надійного рішення вузлів приопорних розкосів і уніфікації інших елементів решітки та їх вузлів.

Верхній пояс від опори до конькового вузла приймається або з клеєної деревини, або з складених по висоті брусів на нагельних пластинах (пропозиція Ю.В. Піскунова). При використанні брусів в якості верхнього поясу рекомендується схема решітки з висхідним стисненим приопорних розкосі, т.к. при цьому просто вирішуються вузли цього раскоса.

Двогілковий нижній пояс виконується зі сталевих стрижнів уголкового профілю, рознесених на ширину верхнього поясу і елементів решітки. Куточки з'єднані між собою між вузлами на планках. Кріплення елементів решітки до нижнього поясу аналогічно як у многокутних та сегментні ферм. Можливе рішення за допомогою косинок, приварюваних до нижнього поясу, до яких на болтах кріпляться дерев'яні розкоси

Для зменшення розрахункових згинальних моментів у верхньому поясі нормальна сила в ньому прикладена з ексцентриситетом, що дає момент зворотного знаку по відношенню до моменту від поперечного навантаження

а) з висхідним опорним розкосими, б) з низхідним розкосими; в) модифікація трапецієподібної ферми

 

Порядок розрахунку ферм такий же, як і порядок розрахунку плоских несучих дерев'яних конструкцій:

· статичний розрахунок;

· підбір перерізу елементів ферми;

· розрахунок вузлів.

Розрахунком ферм передує збір навантажень. Навантаження, які діють на ферму, складаються з постійних (від власної маси ферми та огороджуючих конструкцій покриття) і тимчасової (найчастіше тільки від снігу).

Статичний розрахунок ферми зводиться до визначення зусиль від зовнішніх навантажень в елементах ферми. Для всіх стрижнів визначається значення поздовжньої сили N, а для верхнього пояса ще й згинальний момент M.

Визначення зусиль в стержнях можна виробляти графічно або аналітично. При цьому в схемах сегментних ферм криволінійні осі панелей верхнього поясу на ділянках між сусідніми вузлами замінюють хордами, стягивающими ці дуги.

Зусилля визначають окремо:

1) для випадку завантаження сніговий рівномірно розподіленим навантаженням на половині прольоту;

2) для випадку завантаження сніговим навантаженням на всьому прольоті;

3) для випадку завантажена постійним навантаженням (власна вага ферми і вага огороджувальних конструкцій покриття) на всьому прольоті ферми.

Доцільно спочатку визначити зусилля від одиничної навантаження, а потім, помноживши на величини фактичних навантажень, отримати справжнє значення зусиль у стержнях.

При обчисленні зусиль в середніх розкосі враховують два випадки: коли розкіс стиснутий і коли розтягнутий.

Розрахункові зусилля в стержнях визначаються при наступних двох комбінаціях навантажень:

1) Рівномірно розподілене постійне навантаження на всьому прольоті, тимчасова (сніг) - на половині прольоту ферми.

2) Рівномірно розподілене постійна і тимчасова навантаження на всьому прольоті ферми.

Підбір перерізів елементів ферми.

Ширина перерізу елементів ферми визначається за граничним значенням гнучкості. Для елементів ферм встановлено такі граничні значення гнучкості (λ пр):

- Для верхнього пояса λ пр = 120;

- Для елементів решітки λ пр = 150;

- Для нижнього поясу зі сталі λ пр = 400.

Після підбору перерізів елементів ферми, виконують перевірку їх міцності.