Плоскостные сквозные конструкции покрытий (фермы)

A. Контент - анализ.

B. Опрос.

C. Эксперимент.

D. Тестирование.

Фермой называют балочную конструкцию, в которой нормальные усилия воспринимаются поясами, а поперечная сила воспринимается
решеткой. Основными элементами фермы являются:

· верхний пояс;

· нижний пояс;

· элементы решетки – наклонные (раскосы) и вертикальные (стойки).

Предысторией конструктивного решения ферм следует считать готическое направление в архитектуре X-XI в.в. в Северной Европе, когда в покрытиях зданий из тяжелой черепицы, стропильные элементы устанавливались под максимально большим углом к горизонту, чтобы уменьшить в них изгибные напряжения (рис 15.1.).

Рис. 15.1. Разрез по стене готического собора.

Фермы можно считать результатом развития конструкций балок - сплошное тело балки преобразовывается в сквозную (решетчатую) систему.

В фермах рационально распределяется материал за счет концентрации его в поясах и элементах решетки, вследствие чего, по сравнению с балками, требуется значительно меньший объем древесины. В то же время фермам присущи недостатки: наличие большого числа стержней различной длины и необходимость соединения их в узлах, что повышает трудоемкость изготовления и ослабляет сечение в местах креплений.

Верхние пояса ферм работают и рассчитываются на сжатие при узловой нагрузке на верхний пояс и на сжатие с изгибом при внеузловой нагрузке. Верхние пояса выполняют из цельной, клееной древесины или составного постоянного по длине поперечного сечения. Исходя из условия устойчивости плоской формы деформирования, отношение высоты поперечного сечения к ширине не должно быть более 3. Нижние пояса ферм работают на растяжение и поэтому часто выполняются металлическими.

Элементы решетки, в основном, выполняются из древесины, сечением равным по ширине сечению верхнего пояса. В отдельных случаях, нисходящие опорные раскосы или вертикальные элементы в раскосной решетке, работающие на растяжение, изготавливают из металла (рис. 15.2.). Сжатые элементы решетки рассчитывают на продольный изгиб (устойчивость при сжатии), растянутые проверяют на растяжение с учетом имеющихся ослаблений.

Рис. 15.2. Двускатная ферма с опорным растянутым металлическим
раскосом.

Наиболее эффективна треугольная система решетки, обеспечивающая геометрическую неизменяемость системы в плоскости фермы и дающая наименьшую сумму и количество типоразмеров узлов.

Эффективность ферм, их несущая способность, жесткость и надежность во многом зависит от решения узлов соединений элементов решетки с поясами и опорных узлов.

Увеличение количества узлов уменьшает усилия в раскосах, но увеличивает их количество, т.е. материалоемкость ферм. Уменьшение количества узлов ведет к повышению усилий в решетке и к сложности конструирования узлов, т.к. помимо надежности, они должны быть простыми в изготовлении и отвечать требованиям точности сборки фермы.

Оси элементов решетки ферм следует центрировать в узлах с осью поясов. В некоторых видах ферм (многоугольные брусчатые, дощатые) допускается внецентренное крепление решетки.

Для уменьшения изгибающего момента от поперечной нагрузки, в узлах верхнего пояса создают разгружающий момент обратного знака, путем внецентренного приложения нормальной силы. Эксцентриситет не должен превышать ¼ высоты сечения пояса.

Вследствие податливости древесины в узловых соединениях, при разрезных панелях верхнего пояса, фермы рассматриваются как статически определимые стержневые системы с шарнирным соединением в узлах (рис. 15.3.).

Рис. 15.3. Ферма с клееными раскосами и разрезным верхним поясом.

При клееных поясах длиной от опоры до конькового узла стропильных ферм конструкция рассматривается как статически неопределимая система с шарнирным креплением элементов решетки к поясам и неразрезным верхним поясом (рис. 15.4).

Основные схемы ферм в зависимости от геометрии верхнего пояса могут быть треугольного очертания, сегментные, с параллельными поясами, пятиугольные и многоугольные и линзообразные.

Рис. 15.4. Ферма с клееными стойками и неразрезным верхним поясом.

Дата добавления: 2014-01-20