Плоские сквозные деревянные конструкции.

Сквозные системы ферм, арок, рам состоят из отдельных стержней, соединенных между собой в узлах и работающих, в основном, на продольные усилия. Соединение стержней поясов в узлах и присоединение решетки к узлам можно считать шарнирным.

Пояса стропильных ферм могут подвергаться изгибу от местной нагрузки, расположенной на панелях поясов, от внецентренного крепления элементов в узлах, а также от прогиба конструкции при наличии неразрезных поясов.

Наиболее распространены статически определимые фермы, прочность которых определяется прочностью наиболее слабого стержня. Разрушение такого стержня может вызвать общее разрушение конструкции, вследствие чего при изготовлении ферм повышаются требования к отбору материала и к качеству производства работ для каждого стержня в соответствии с его назначением.

Особенно высокие требования должны предъявляться к изготовлению деревянных растянутых элементов и соединений. Для уменьшения трудностей, связанных с отбором высококачественного леса на растянутые деревянные элементы, последние заменяют металлическими или стеклопластиковыми, оставляя деревянными лишь сжатые и сжато-изгибаемые элементы. Металлические пояса выполняют из круглой стали или из уголков. Металлодеревянные фермы в настоящее время получили широкое распространение. При почти равной стоимости они проще, менее трудоемки в изготовлении и надежнее в работе, чем деревянные. В этом отношении перспективны также деревопластмассовые фермы, но они только разрабатываются.

Проверяют несущую способность ферм, нагружая их пробной нагрузкой вплоть до разрушения. При небольшом числе ферм можно ограничиться приложением только нормативной нагрузки и измерением соответствующего ей прогиба фермы в середине пролета; при этом прогиб не должен превышать 1/500 l.

Статическая работа ферм в значительной мере зависит от их очертания, влияющего на распределение и величину усилий в элементах конструкций. В табл. 15 представлены различные виды ферм. Фермы по очертанию разделяют на сегментные (схемы 1...3), треугольные (схемы 7, 12), прямоугольные или с параллельными поясами, многоугольные (схемы 9, 10, 11, 13, 14), рыбообразные (схемы 17, 18), трапециевидные (схемы 6, 8).

Наиболее выгодно в отношении статической работы такое очертание верхнего пояса, которое совпадает с кривой давления от максимальной нагрузки или близко к ней. При преобладающей равномерной нагрузке таким очертанием является сегментное или вписанное в сегмент многоугольное.

В сегментных и во вписанных в сегмент многоугольных фермах усилия в панелях поясов при полном загружении мало отличаются одно от другого, а усилия в элементах решетки имеют незначительную величину. Максимальные усилия в решетке от односторонней временной нагрузки также невелики, что позволяет упрощать конструкции узлов ферм.

Самыми невыгодными по распределению усилий в элементах являются фермы, очертания которых значительно отличаются от кривой давления. Из стропильных ферм к ним относятся треугольные и прямоугольные фермы.

В треугольных фермах усилия в поясах резко уменьшаются от опоры к середине пролета, а усилия в решетке возрастают. Нисходящие раскосы таких ферм сжаты, а восходящие — растянуты.

В прямоугольных фермах усилия в поясах резко возрастают от опоры к середине пролета, а в решетке уменьшаются. Восходящие раскосы таких конструкций при равномерной нагрузке всегда сжаты, а нисходящие — растянуты.

Трапециевидные фермы по распределению в них усилий занимают промежуточное положение между треугольными и прямоугольными. Обычно пятиугольные фермы имеют малый угол наклона верхнего пояса к горизонту, что типично для покрытий с рулонными кровлями. При этом наиболее нагруженная панель находится возле середины пролета. Восходящие раскосы пятиугольных ферм сжаты, а нисходящие — растянуты; в средних панелях при односторонней нагрузке могут меняться знаки усилий в раскосах. Стойки сжаты, так как воспринимают местную нагрузку верхнего пояса, а подвески растянуты (они при подвесном потолке передают от него нагрузку в узлы верхнего пояса).

В трехшарнирных арочных системах (схема 16) каждая полуарка воспринимает находящуюся на ней местную нагрузку g и продольное сжимающее арочное усилие, приложенное к опорным узлам полуарки. В связи с этим нижний пояс полуарки может быть сжатым или растянутым в зависимости от его очертания и от положения временной нагрузки на покрытии. Верхний пояс в сегментных полуарках всегда сжат, а появление сжатия в нижнем поясе заставляет устанавливать для его устойчивости из плоскости системы связи жесткости.

Рамные конструкции зданий с ригелем шарнирно соединенным со стойками, являются статически неопределимыми системами. Неизменяемость системы вызвана защемлением стоек рам в фундаментах. Обе ветви решетчатых стоек могут быть сжатыми и в этом случае должны быть раскреплены связями жесткости.

Трехшарнирные рамы (схема 19) имеют большие усилия в элементах по сравнению с трехшарнирными арками. Сжатые участки внутренних поясов рам требуют пространственного раскрепления связями жесткости. Раскрепляются в первую очередь карнизные узлы, в которых сходятся наиболее сжатые элементы.

45. Основы проектирования деревянных ферм.

Верхний пояс ферм принимается прямоугольным брусчатым или клееным из горизонтальных слоев. Нижний пояс ферм выполняется из профильной или круглой стали, в треугольной ферме на врубках – из бруса. Решетка выполняется из цельных или дощатоклееных элементов и стали и должна иметь минимальное число элементов. Фермы различают: · по форме (рис. 6.28; 6.29): 1. Треугольные. Целесообразно применять в бесчердачных и чердачных покрытиях, когда материал кровли требует больших уклонов. Нижний пояс в зависимости от нагрузок и пролета изготавливают из круглой или профилированной стали. Решетка состоит из небольшого числа элементов и узлов, причем, чем их меньше, тем экономичнее ферма. 2. Прямоугольные (с параллельными поясами). 3. Трапециевидные фермы имеют небольшой уклон верхнего пояса, поэтому их применяют при малых уклонах крыши. Решетки ферм изготавливают с растянутыми и сжатыми опорными раскосами, чаще с растянутыми. 4. Сегментные (верхний пояс очерчен по дуге окружности). Благодаря криволинейному очертанию верхнего пояса эти фермы имеют малонагруженную решетку, что упрощает конструкцию их узлов, а также небольшие изгибающие моменты в верхнем поясе. 5. Многоугольные (верхний пояс – ломаный, вписывающийся в дугу окружности). · по типу решетки: 1. фермы с раскосной решеткой (с постоянными восходящими или нисходящими направлениями раскосов). 2. фермы с треугольной решеткой (с переменным направлением раскосов). Схему решетки надо выбирать так, чтобы более короткие стержни работали на сжатие, а длинные – на растяжение. Усилия в элем-х ферм опред-ся путем построения диаграммы усилий (Максвелла-Кремоны),считая одну опору неподвижной а вторую подвижной. При пролетах бол.30м устройство 1 подвиж. опоры обяз. Для выяснения наиболее невыгод. схемы загружения эл-в решетки – постоян. нагрузкой загружают всю ферму, временной либо всю или половину. Фермы расчит-ют на усилия возникающие при транспортировке и монтаже в зав-ти от принятых способов крепления ферм при подъеме и кантовке. Во избежание прогиба нижнего пояса, фермам придают строительный подъем . Он осуществ. путем излома оси нижнего пояса вверх в одной или 2 точках, где стыки.

.

46. Клееные сегментные фермы, их конструирование и расчет.

В современном строительстве применяют главным образом металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом и с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали.

1.Расчет клееных сегментных ферм начинают с определения ориентировочно сечения верхнего и пояса, задавшись которым проверяют напряжения по формулам и . 2. Далее определяют продольные усилия в элементах ферм от узловой расчетной нагрузки. Криволинейный верхний пояс заменяют при этом прямолинейным — узлы верхнего пояса соединяют прямыми линиями — хордами, исходя при этом "из предположения шарнирности узлов. Комбинированием полученных усилий определяют максимальные расчетные продольные усилия.

Верхний пояс работает как сжато-изгибаемый стержень.M = M₀-N_f0.

M₀ – изгибающий момент в панели пояса от внешней нагрузки. N-сжимающее усилие в панели верхнего пояса; – стрела кривизны панели верхнего пояса; ;

В случае разрезного верхнего пояса, загруженного равномерно распределенной нагрузкой. М = (q2/8)— Nf,

Основные схемы:

а) трехпанельная (l=12-18м)

б) четырехпанельная (l=18-24м)

в) пятипанельная (l=24-30м)

г) шестипанельная (l=30-36м)

3. Далее подбираются сечения раскосов (одинак. для всех) на сжатие по устойч. или растяж. по ослабленному болтами сеч. стойки прин. такого же сеч. как и раскосы. 4. Опред. диаметр и кол. болтов, крепящих стальные планки к элем. реш.,прин. одинак. кол-во по наибол. усилию. 5. Расчит-ся стальные планки, крепящ-е раскосы к поясам, на растяжение по ослабленному сечению и на устойчивость.6.Расчит-ся эл-ты опорного узла(упорн. плита, крепление нижнего пояса и щек башмака и опорная плита). 7. Расч. стальной башмак. 8. Опред-ся величина строит-го подъема. 9. Провер-ся ферма на монтажную нагрузку во время подъема в соотв. с креплением захватн-х приспособ-й.