Вопрос 25 Металлические фермы. Классификация. Расчет сжатых и растянутых стерженей

В зависимости от расчетно-конструктивной схемы здания фермы мо­гут быть оперты на несущие стены, железобетонные или металлические колонны, а также использованы в качестве решетчатых ригелей попереч­ных рам.

Очертание и конструктивные формы стальных ферм зависят от на­значения сооружения, размера помещения и его формы, вида кровельно­го ограждения, типа и размеров фонаря, конструкции соединения ферм с металлическими или железобетонными колоннами. В целях экономии металла фермы покрытии проектируют так, чтобы их очертание было возможно ближе к очертанию эпюры изгибающих моментов. Поэтому для однопролетных ферм, воспринимающих распределенные по пролету нагрузки, наиболее рациональны фермы пятиугольные двускатные (рис. а б, г) и полигональные (рис. ж). Фермы с параллельными поясами (рис. е) находят применение в покрытиях зданий с плос­кими кровлями, а также в качестве подстропильных и подкрановых кон­струкций. Пятиугольные двускатные фермы с уклонами i=¹/₁₀-¹/₁₂ и фермы с параллельными поясами пригодны под рулонные кровли. Эти фермы применяют чаще других, они экономичнее треугольных, имеют в сравнении с ними конструктивные преимущества, так как позволяют конструировать сопряжения с колоннами по типу жесткого рамного уз­ла, что обеспечивает надлежащую поперечную жесткость здания.

При кровлях, требующих значительных уклонов для отвода атмос­ферных осадков, применяют треугольные фермы (рис. д, е) с по­крытием из стальных или асбестоцементных листов. Если угол наклона верхнего пояса к горизонтали менее 20°, треугольная ферма оказывается нерациональной, так как усилия в крайних панелях поясов получаются очень большими, а конструкция опорных узлов весьма сложной. В атом случае наиболее рациональна ферма с пониженным нижним поясом (рис. з). Если кровля требует особенно большого уклона (черепич­ная кровля), рекомендуется треугольная ферма с приподнятым нижним поясом (рис. е). Высоту треугольных ферм принимают равной ¹/₄-¹/₅ пролета с углом наклона кровли 27-22°. Треугольные фермы имеют повышенный расход металла по сравнению с фермами других очертаний.

Полигональные фермы (рис. ж) рациональны в зданиях боль­ших пролетов (48 м и более).

В фермах пятиугольных и с параллельными поясами из всех систем решеток наиболее рациональна треугольная решетка с дополнительны­ми стойками (рис. а, б). Такая решетка позволяет уменьшить в два раза расчетную длину сжатого пояса (в плоскости фермы), а также об­разует промежуточные опоры для конструкций кровельного ограждения (прогонов или панелей). Наивыгоднейший угол наклона раскосов бли­зок к 45°;

Шпренгельные решетки (б, е, ж.) применяют в фермах значительных пролетов (30-60 м и более), имеющих большую высоту. Устройство такого типа решетки дает возможность устраивать дополни­тельные узлы для опирания прогонов, освобождая верхний пояс от ра­боты на местный изгиб при внеузловом опирании прогонов или ребер настила.

В треугольных фермах проектируют раскосную или треугольную систему решетки; раскосная решетка более рациональна.

Расчет длины в плоскости и из плоскости: 1. Определяем геометрические размеры l. 2. Расчет в плоскости (l_x), для в.п., оп. раск., н.п. l_x =μ·l, где μ=1, для элементов решетки l_x =μ·l, где μ=0,8. 3. Из плоскости в.п., оп. раск., н.п. l_у =l. В.п. (прогонная система) l_у =2·l. 4. Сбор нагрузок от постоянных и временных действий сил, данные записываем в таблицу. 5. Строим диаграмму Максвелла-Кремона и определяем усилия в элементах фермы. 6.Подбор сечения: а) сжатые А_тр=N/φR_y из СНиПа φ=f(λ,R_y), задаемся гибкостью в.п. λ=60-100, элементы раскосной решетки сжатые λ=100-120. По требуемому сечению из сортамента подбираем швеллер, уголок, двутавр и выписываем площадь сечения фактическую, номер и радиусы инерции. Проверяем гибкость λ_x=l_x/i_xф; λ_у=l_у/i_xф (λ_пред≤120)из полученных значений выбираем максимальное. По максимальному значению λ_max из СНиПа φ_min σ=N/ φ_min A_ф≤R_yγ_s. где γ_s=1. 6. б) растянутые элементы А_тр=N/R_y аналогично как и для сжатых, только (λ_пред≤400).