Основные положения по проектированию ферм

Деревянные фермы применяются, как правило, в статически определи­мых системах, как в отношении опорных закреплений, так и схемы решетки. Несущая способность статически определимых ферм зависит от прочности и устойчивости любого стержня, разрушение которого может вызвать поте­рю устойчивости и разрушение всей конструкции, вследствие этого к качест­ву материалов для изготовления ферм предъявляются повышенные требова­ния. Фермы проектируют с минимально возможным числом узлов. В совре­менном строительстве применяются следующие типы ферм:

- трапециевидные и сегментные — под рулонную кровлю;

- треугольные — под кровлю из волнистых асбестоцементных листов, стальную, черепичную и другие подобные кровли с уклонами 1/3,1/4.

Пролеты ферм составляют: 9...21 м (45м) для треугольных и 12...30 м — для сегментных ферм. Шаг дощатых ферм в малоэтажном домостроении назначают от 0,5 до 2 м, шаг брусчатых и металлодеревянных ферм в покрытиях зданий — от 2 до 6 м. Высота треугольных ферм в середине пролета между осями поясов назначается 1/5 пролета — при деревянном нижнем поясе и 1/6 - при металлическом нижнем поясе. Для сегментных ферм высота h = 1/6 l.. 1/8 l. В треугольных и трапецие­видных брусчатых фермах стыки верхнего пояса конструируют в узлах или вблизи узлов простым лобовым упором. Стыки нижнего пояса уст­раивают в середине длины панели или в центральном узле и перекрывают парными накладками на нагелях. Наиболее рациональна треугольная ре­шетка. Элементы решетки ферм центрируются в узлах.

Нижним поясам ферм при изготовлении придается строительный подъем        f _стр = 1/200 пролета. При определении усилий в элементах фермы искажение геометрического очертания ферм строительным подъемом не учитывается.

Особенности расчета ферм

Схемы приложения нагрузок на фермы показаны на рис. 9.2-9.4. Ос­новными нагрузками при расчете ферм являются постоянные нагрузки

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9.1. Деревянные фермы:

а — брусчатая на лобовых врубках; б — дощатая на МЗП типа «Гэнг-Нейл»;

в — металлодеревянная типа МДФ; г — безраскосная ферма (металлодеревянная арка типа

АМД); д — брусчатая с верхним поясом из балок Деревягина; е — трапециевидная брусчатая;

ж — сегментная металлодеревянная с клееным верхним поясом; з — сегментная дощатая

 

 

Безраскосная металлодеревянная ферма (название по серии 1.860-6, вып. 1 — арка АМД):

а — схема приложения нагрузок; б — общий вид фермы под расчетную нагрузку 12 кН/м

Сегментная металлодеревянная ферма с клееным деревянным верхним поясом:

 

(собственный вес покрытия и ферм, вес подвесного потолка) и временные (снеговая на всем пролете, снеговая на половине пролета). Ветровая на­грузка при расчете ферм не учитывается. Для упрощения расчета собст­венный вес ферм считается приложенным к верхнему поясу. В покрытиях с подвесным потолком половина собственного веса ферм относится к верхнему поясу, а половина — к нижнему. В фермах с подвесным потол­ком учитывается дополнительная полезная нормативная нагрузка на по­толке — 0,7 кПа. К деревянным фермам не рекомендуется подвешивать технологическое оборудование.

Статический расчет ферм обычно ведется по стандартным програм­мам на ПЭВМ. При аналитическом статическом расчете все жесткие узлы ферм условно заменяются идеальными шарнирами. Нагрузка считается приложенной в узлах ферм. Определение опорных реакций производится в предположении, что одна опора неподвижная, а другая подвижная. Практически обе опоры конструируются неподвижными, и только при пролетах ферм более 30м одна из опор делается подвижной.

Расчетный изгибающий момент в опасном сечении верхнего пояса тре­угольных ферм при внеузловой нагрузке от покрытия определяется по формулам (рис. 9.12):

- при неразрезном верхнем поясе

 

M _расч = - ql _п ² / 8 + 0,5 Ne   (9.1)

- при разрезном верхнем поясе

M _расч =   ql _п ² / 8 – Ne _ср      (9.2)

Конструктивный расчет элементов ферм ведется по известным фор­мулам расчета растянутых, сжатых и сжато-изгибаемых элементов. Расчетную длину сжатых элементов решетки принимают равной расстоянию между центрами узлов. Для разрезного верхнего пояса расчетная длина равна длине панели верхнего пояса. При неразрезном верхнем поясе расчетная длина для крайних панелей равна 0,8 длины па­нели, а для средних панелей — 0,65 длины панели. При расчете на устой­чивость из плоскости расчетную длину верхнего пояса принимают равной расстоянию между распорками (связевыми фермами).

Передачу сжимающих усилий в верхнем поясе треугольных ферм при внеузловой нагрузке от покрытия рекомендуется обеспечивать с эксцен­триситетом, создающим разгружающий момент, величина которого не должна превышать 25 % балочного момента. Если эксцентриситеты на концах элемента разные, то в расчет вводится среднее значение эксцен­триситета. При расчете узлов необходимо также учитывать местную кон­центрацию скалывающих напряжений (подробнее см. п. 5.29 [8]).