Назначение и основные группы ферм

Фермы различного назначения находят самое широкое применение как в гражданском, так и в промышленном строительстве. В гражданских и общественных зданиях фермы в основном применяются при осуществлении перекрытий над различными помещениями, (например: такими, как зрительные залы театров, дворцов культуры и дворцов спорта, над выставочными павильонами, ангарами, крытыми рынками, вокзалами. Фермы используются и в других сооружениях общественного назначения, к которым,, можно отвести радио - телевизионные башни и мачты.

Фермы представляют собой стержневые системы, элементы которых, как правило, работают на сжатие или растяжение (т.е. без изгиба), хотя в целом фермы предназначены для работы именно на изгиб.

Размеры и конструктивные формы современных ферм весьма разнообразны - от легких прутковых ферм - прогонов, поддерживающих кровлю между стропильными фермами, до пролетных тяжелых ферм мостов, несущих значительные нагрузки.

По видам фермы можно разделить на следующие основные группы:

1. Однопролетные фермы (рис.8.1а),

2. Многопролетные неразрезные фермы (рис.8.16),

3. Консольные фермы (рис.8.1в),

4. Рамные и арочные фермы (рис^.1г,д),

5. Висячие фермы с использованием канатов (рис.8.1е),

6. Вертикальные фермы башен и мачт (рис.8.1ж),

7. Комбинированные системы, т.е. балки, усиленные дополнительными ферменными элементами (рис.8.1.з),

8. Вантовые фермы (рис. 8.1.и).

Следует иметь в виду, что ферменные конструкции могут также использоваться в каркасах и перекрытиях общественных здании в качестве различных связей и для придания устойчивости сооружения. Т.е. назначение металлических ферм весьма обширно. Но основным видом ферм, применяемым в гражданском строительстве, являются стропильные фермы зданий, поддерживающие кровлю, и подвесные потолки, основам расчета и проектирования которых посвящается настоящая лекция.

Стропильные фермы и их типы

Основным назначением стропильных ферм гражданских и общественных зданий является поддержание конструкций кровельного покрытия и подвесных потолков (если они имеются), а также восприятие всех действующих на покрытие и потолки нагрузок и а их на стены или колонны здания.

В гражданских и общественных зданиях чаще применяются, так называемые одностенчатые фермы, которые и будут рассмотрены ниже. В этих фермах пояса и элементы выполнены из прокатных профилей и соединяются в узлах при помощи одного листа - фасонки (рис.8.2а).

Тяжелые двухстенчатые фермы используются при больших усилиях, обычно более 2300...3000 кН, т.е. в мостах, в перекрытиях большепролетных авиасборочных цехов, судостроительных эллингов и т. д. Стержни этих ферм чаще всего образовываются из листов, сваренных в соответствующие профили, а соединения в узлах осуществляются уже двумя листами (рис.8.2б). В отдельных случаях такие фермы могут применяться и в общественных зданиях для укрытия залов больших пролетов (например, дворцов спорта). Рассматриваемые стропильные фермы являются плоскими, хотя во многих случаях фермы могут образовывать пространственные системы.

Стропильные фермы состоят из верхнего и нижнего поясов и решетки, т.е. раскосов и стоек, соединяемых в узлах при помощи листов, называемых фасонками (косынками). Расстояния между узлами по верхним и нижним поясам называется панелью d (d_b, - панель верхнего пояса, d_n - панель нижнего пояса) (рис.8.3).

Стропильные фермы в зависимости от очертания верхнего пояса разделяются на следующие типы: 1- с параллельными поясами (рис.8.4.а); 2 - трапециевидные (рнс.8.4.б); 3 - треугольные (рнс.8.4.в.г.); 4 - полигональные (рис.8.4.д), 5 - односкатные (рис.8.4е).

Решетки ферм классифицируются следующим образом: 1 - раскосная с нисходящими (к оси фермы) раскосами (рис.8.5.а), 2 - раскосная с восходящими раскосами (рис.8.5.б), 3 – треугольная (рис.8.5.в), 4 - треугольная с дополнительными стойками (рис.8.5.г). В отдельных случаях могут иметь место специальные виды решеток: крестовая (рис.8.5.д), применяемая обычно для связей, ромбическая (рис.8.5.е) и полураскосная (рис.8.5.ж), чаще используемые в мостах и башнях.