Фермы на металлических зубчатых пластинах (МЗП)

Фермы на МЗП изготавливают из сосновых или еловых досок 1-го или 2-го сортов, толщиной 40-44…60мм. Доски не строгают, если разностолщинность их не превышает 1,5мм. Высота ферм принимается не менее 1/6 пролета. Длина пролетов до 18м у 5 угольных ферм и до 12м у 3х угольных. Обязателен строительный подъем 1/200 пролета. Фермы имеют небольшую несущую способность, поэтому устанавливают с небольшим шагом не более 1,5м. эти фермы отличаются небольшим собственны весом (2,5-3 коэф собственного веса) при монтаже на земле целесообразно применять в пространственные блоки со связями и прогонами по 3-4 фермы и монтировать блочным методом.

Металлические зубчатые пластины изготавливают высштамповыванием зубьев в тонкой листовой стали. Существует 2 типоразмеров: МЗП-1,2 и МЗП-2. Длина пластинок до 34-40см, ширина от 80-140мм (у тонких), 200мм для толстых. Высота зубьев 16 и 25,5мм соответственно. МЗП-2 при толщине досок 60мм и МЗП-1,2 при более тонки.

Пластинки устанавливают с обоих сторон симметрично одного типоразмера. Пластинки допускает устанавливать только при помощи специального гидравлического пресса со строго горизонтальным перемещением траверс.

В соединениях вдоль торцов и кромок зубья отщипляют древесину, поэтому зона соединения шириной до 10мм в каждую строну от торцов и кромок в расчете не учитывают.

А_min=50см² – ферма пролетом 12м.

А_min=75см² – ферма пролетом 18м.

Это площадь рабочей зоны соединяющая по одну сторону от стыка за вычетом отщипленной древесины.

Пластинки защищают оцинковкой от коррозией. Фермы с открытыми пластинками относят к 5 группе огнестойкости. Для повышения огнестойкости до 4 группы прибивают поверх пластинок пластинок доски, толщиной не менее 20мм.

При раскрое досок их отпиливают так, чтобы во всех узлах они плотно прилегали к соседним. Особо важно это в сжатых стыках и при работе их на поперечную силу. В сжатых стыках пластинки устанавливают конструктивно, при работе на поперечную силу, так и на растяжение по расчету.

Пластинки как и гвозди нагели, относятся к податливым связям.

Расчет.

Усилие в фермах определяют в предположении неразрезности их поясов, элементы решетки к поясам прикреплены шарнирно. Пояса проверяют на сжатие с изгибом и растяжение с изгибом (верхний и нижний) из-за малой толщины досок и ограниченной ширины по сортам (ширина доски до 200мм). Расстояние между узлами по условиям предельной гибкости не превышает 2м. Раскосы и стойки подбирают на растяжение и устойчивость на центральное сжатие. Пластинки рассчитывают по прочности металла на растяжение, срез и совместное действие растяжения и среза. Площадь пластинок подбирается по условия работы зубьев на смятие и изгиб.

1.Несущая способность соединений по изгибу зубьев и смятия древесины определяется по формуле: N≤N_c=2RA_p.

N_c – несущая способность соединения.

А_р – площадь пластин по одну сторону от стыка за вычетом от зоны шириной 1см у торцов и кромок и площади за пределом зоны рационального расположения пластины.

Если сила работает вдоль волокон вся пластинка находится в зоне рационального расположения за вычетом 1см.

R – расчетное сопротивление пластинки зависит от угла β между направлением волокон и действующим усилием.

В опорных узлах ферм несущая способность дополняют умножением на коэф η, зависящий от угла наклона к горизонту верхнего пояса.

N≤N_cη=2RA_p.

2.Несущая способность пластинки при растяжении проверяется по формуле N≤N_р=2bR_р

b – это размер пластинки в направлении перпендикулярном действию растягивающих усилий; R_р – расчетное сопротивление зависящее от угла α между продольной осью пластины и действующим усилием.

3.Несущая способность пластинки при срезе.

l _ср – длина среза без учета ослабления, R_ср – расчетное сопротивление зависящее от угла γ между продольной осью пластины и направлением действующих усилий.

Несущая способность МЗП при совместном действии среза и растяжении

Шпренгельные системы

Шпренгельными называются стержневые системы, состоящие из способных самостоятельно работать дере­вянных конструкций, которые, кроме того, содержат до­полнительные элементы, предназначенные.для уменьше­ния изгибающих моментов основных элементов, загру­женных внеузловой нагрузкой. Шпренгельные системы статически неопределимы.

Верхний пояс шпренгельных систем выполняют из клееных деревянных блоков, брусьев или бревен. Ниж­ний пояс изготовляют из круглой стали или стальных профилей. Как правило, узлы нижнего пояса шпренгель­ных систем располагаются ниже отметки опорных узлов. Вследствие этого их нижние промежуточные узлы явля­ются неустойчивыми и для устранения возможного вы­хода их из плоскости фермы осуществляют попарное закрепление конструкций вертикальными связями. Связи крепят к стойкам шпренгельных систем. Решетка шпрен­гельных систем обычно состоит из вертикально постав­ленных деревянных стоек.

Расчет шпренгельиых систем. Усилия в стержнях си­стемы вычисляют общими методами строительной механики. Сложные шпренгельные системы рассчитывают на ЭВМ.

Рассмотрим расчет шпренгельной балки при двух возможных схемах ее работы: а) просадки на средней опоре нет и верхний пояс представляет собой неразрезную балку; в этом случае имеет место макси­мальный отрицательный момент на средней опоре; б) просадка средней опоры такова, что изгибающий мо­мент на ней равен нулю, а верхний пояс представляет собой две однопролетные балки; в этом случае имеется максимальный положительный момент в пролете.

Расчет системы как неразрезной балки.

Для уменьшения расчетного изгибающего момента нормальную силу N нередко на крайних опорах прикла­дывают с эксцентриситетом е. Тогда изгибающий момент на средней опоре при равномерно распределенной на­грузке будет:

M_Б=-ql²/8+Ne/2.

Сжимающая нормальная сила в верхнем поясе N=1,25ql/2tgβ,

Растягивающее усилие в нижнем поясе подпружиненной цепи U=1,25ql/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке (с учетом неразрезности верхнего пояса) V=l,25ql. Проверку сечения верх­него пояса проводят по формуле для сжато-изгибаемых стержней

, М_Д=М/ξ

Расчетную гибкость стержня для определения коэф­фициента ξ подсчитывают по полной длине l.

Расчетный момент в середине пролета l при равно­мерно распределенной нагрузке qи при наличии эксцен­триситета е будет:

M = (ql²/8)—Ne.

Сжимающая сила в верхнем поясе N= ql/2tgβ

Растягивающее усилие в нижнем поясе - подпружной цепи U= ql²/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке V=ql.

Сечение верхнего пояса проверяют так же, как и в предыдущем случае, по формуле для сжато-изгибаемых стержней. Расчетную гибкость для определения коэффи­циента I подсчитывают по длине.

Как видно из приведенных выражений, максимальные нормальные силы в верхнем поясе, нижнем поясе и стой­ке получаются при работе верхнего пояса как неразрезной балки, т.е. при отсутствии просадки среднего узла. Изгибающий момент cледует рассчитывать для обоих рассмотренных случаев.

Для обеспечения надлежащей плотности соединений элементов шпренгельных систем осуществляют натяже­ние нижнего пояса, называемого подпружной цепью, ко­торое достигается с помощью гаек в опорных узлах, или натяжной муфты, либо опусканием подпружной цепи вдоль стойки с помощью специальной серьги. Такое устройство не требует больших усилий

для натяжения цепи и удобно для подтягивания ее во время эксплуатации.

Простейшими шпренгельными системами перекрыва­ют пролеты 9—15 м, сложными шпренгельными систе­мами—до 40 м.

При эксплуатации деревянных конструкций встреча­ется необходимость их усиления. Одним из возможных способов усиления деревянных балок и треугольных рас­порных систем является превращение их в шпренгельные системы.

Кроме шпренгельных систем в строительстве приме­няют треугольные фермы шпренгельного типа, по форме схожие со шпренгельными системами. Однако в отличие от шпренгельных систем в фермах шпренгельного типа все узлы решают шарнирно и они являются статически определимыми.

Решетчатые стойки

Решетчатые стойки применяют для Придания зда­нию поперечной устойчивости, а также в конструкциях торцовых стен. Решетчатые стойки состоят из двух вет­вей, каждая из которых крепится к фундаменту анкер­ными болтами. Стойки воспринимают вертикальные (вес конструкций покрытия, кровли и т. д.) и горизонтальные (от давления ветра и сил торможения крановой тележ­ки) нагрузки.

В капитальных зданиях и сооружениях обычно при­меняют решетчатые стойки с параллельными ветвями или при наличии мостового крана сту­пенчатого очертания с размещением их внутри здания. Ранее применялись решетчатые стойки треугольного очертания, которые располагались в виде контрфорсов снаружи здания. Отношение расстояния между центрами ветвей в основании решетчатой стойки к ее высоте рекомендуется применять в пределах 1/5-1/8.

Каждая ветвь решетчатой стойки может состоять из одного или двух брусьев, составленных в направлении, нормальном к плоскости стойки. При одиночном сечении ветви применяют двойную решетку, охватывающую вет­ви с обеих сторон. Узлы стоек конструируют обычно с внецентренным присоединением элементов решетки к ветвям на болтах. Стойки закрепляют в. фундаменты с помощью металлических анкеров из полосовой или круг­лой стали. Конструкция решетчатой стойки высотой 9, 24 м.

Стойки рассчитывают на вертикальную и горизон­тальную нагрузки; При расчете на вертикальную нагруз­ку можно считать (пренебрегая продольными деформа­циями ветвей стойки), что нагрузка, приложенная к од­ной ветви, передается непосредственно этой ветвью на фундамент, не вызывая усилий во второй ветви стойки.

Две стойки, связанные поверху несущей конструкци­ей кровельного покрытия, образуют поперечную раму здания. В деревянных рамах связь ригелей со стойкой, как правило, принимается шарнир­ной, вследствие чего вертикальная нагрузка, изгибающая ригель, не вызывает в стойках изгибающих моментов. Вследствие этого, при расчете на горизонтальную нагруз­ку следует учитывать взаимную связь стоек с ригелемрешая в общем случае однажды статически неопредели­мую раму, состоящую из двух закрепленных в основа­нии стоек, связанных поверху шарнирно присоединен­ным ригелем.

При определении усилий в элементах решетчатой стойки от действия горизонтальных нагрузок ее рассмат­ривают как консольную ферму, защемленную в фунда­менте. Учитывая значительное расстояние между осями ветвей и обычно одинаковое их сечение, расчет можно вести по формуле

где F_ht - площадь нетто сечения одной ветви стойки; N - усилие в нижнем сечении одной ветви- стойки от вертикальной нагрузки; N_M=M/h_o - сжимающее усилие от горизонтальных нагрузок, вызы­вающих изгибающий момент М у основания стойки.

Расчетную длину стойки при определении ее гибко­сти и коэффициента ξ принимают равной удвоенной дей­ствительной длине (как для консоли).

Податливость связей, соединяющих решетку с ветвя­ми стоек, учитывают введением при вычислении коэффи­циента ξ приведенной гибкости λ_пр, считая гибкость отдельной ветви λ₁=0. Число срезов связей п_с (болтов, гвоздей) на 1 м длины стойки определяют делением числа срезов в узле на длину панели стойки.

Устойчивость отдельной ветви стойки проверяют по формуле:

где φ₁ — коэффициент продольного изгиба, определяемый по расчет­ной длине l ₁ равной расстоянию между узлами стойки; F_бр — пло­щадь брутто сечения ветви; W_бр — момент сопротивления брутто се­чения ветви; М_д=М/ξ — изгибающий момент в стойке, определяемый по деформированной схеме; М — изгибающий момент у основания стойки.

Расчет элементов стойки из плоскости рамы произ­водят без учета изгибающего момента М, отдельно для каждой ветви стойки по расчетной длине, равной рас­стоянию между пространственными связями, раскрепля­ющими ветви. Если сечение ветви составное, то расчет ведут как для составного центрально-сжатого стержня. Усилия в элементах решетки определяют.как в ферме с последующим делением на коэффициент £, Анкеры рас­считывают по максимальному растягивающему усилию в ветвях стойки при действии постоянной вертикальной минимально возможной и максимальной горизонтальной нагрузок.