Сварные фермы. Назначение, нагрузки, классификация
Решетчатые конструкции, работающие на изгиб, называются фермами. Фермы состоят из отдельных стержней, соединяющихся в узлах и образующих геометрически неизменяемую систему. Если ферма в целом работает на изгиб, то в ее конструктивных элементах возникают только продольные усилия сжатия или растяжения. Это позволяет более рационально использовать материал (металл) по сравнению, например, с балками. Фермы более экономичны по расходу металла, однако более трудоемки в изготовлении. Поэтому их применяют для перекрытия больших пролетов при относительно небольших нагрузках.
Ферма включает в себя три основных конструктивных элемента — верхний и нижний пояса и решетку, состоящую, как правило, из раскосов и стоек. Расстояние между узлами решетки фермы называется панелью, а расстояние между ее опорами — пролетом.
Фермы классифицируют по различным признакам: по назначению — фермы мостов, покрытий (стропильные и подстропильные), транспортных эстакад, гидротехнических затворов, грузоподъемных кранов и т.д.; по профилю очертания поясов — фермы с параллельными поясами, полигональные, арочные и треугольные. Очертание поясов фермы определяется назначением фермы и принятой конструктивной схемой всего сооружения.
Чаще всего в фермах применяют наиболее простую в исполнении треугольную решетку. Дополнительные стойки ставят тогда, когда в месте их расположения прикладываются сосредоточенные силы или возникает необходимость в уменьшении длины панели верхнего, сжатого пояса.
В раскосной решетке все раскосы имеют усилие одного знака, а все стойки — противоположного. При восходящем направлении раскосов стойки растянуты, а при нисходящем—сжаты.
В зависимости от усилий в элементах фермы их разделяют на легкие (пролетом до 50 м с наибольшим усилием в поясах Nmaх=5000кН) и тяжелые. По конструктивному решению — на обычные, комбинированные и с предварительным напряжением.
Чаще всего используют в сечениях элементов фермы спаренные уголки. Комбинируя сечения из равнобоких и неравнобоких уголков, соединяя их малыми и большими полками, можно получить сечение, равноустойчивое в обеих плоскостях, которое хорошо работает на продольную силу.
В узлах фермы стержни соединяются при помощи листовых фасонок
Трубчатое сечение элементов ферм весьма рациональное по расходу металла, имеет высокую коррозионную стойкость. Однако трудоемкость изготовления таких узлов выше из-за сложности примыкания отдельных элементов друг к другу я применение их ограничено.
Сварные фермы. Методы определения расчетных усилий в стержнях
Стропильные фермы рассчитываются на следующие виды нагрузок:
1. Постоянные нагрузки от веса кровли и собственного веса несущих конструкций покрытия.
2. Временные нагрузки от снега, ветра и т. д.
3. Прочие нагрузки, которые могут восприниматься фермами (от подъемно-транспортного оборудования и др.).
1. Постоянные нагрузки от веса кровли и собственного веса конструкций стропильных ферм, связей по покрытию принимаются равномерно распределенными. Ферма воспринимает большие сосредоточенные нагрузки (свыше 30—50 кН), то они учитываются по фактическому расположению.
Для определения постоянной нагрузки на 1 м2 покрытия используют формулу
где qф — фактический вес кровельной конструкции на 1 м2; a — угол наклона кровли к горизонту.
Если уклон кровли не превышает 1/8, принимают cos a = 1.
Расчетную погонную нагрузку на ферму определяют по формуле
где В — шаг стропильных ферм.
Узловые силы на ферму определяются умножением (нагрузки на длину панели верхнего пояса d
Нагрузки от снега (нормативная на 1 м2 площади) регламентируются СНиП 2.01.07—85 «Нагрузки и воздействия» и рассчитываются по формуле
где Р0—вес снегового покрова на 1 м2; c — коэффициент, зависящий от конфигурации кровли.
Расчетная нагрузка на 1 м2 кровли определяется по нормативной нагрузке с учетом коэффициента перегрузки n, принимаемого равным 1,4...1,6 в зависимости от отношения нормативного веса покрытия к нормативному весу снегового покрова.
Расчетную погонную нагрузку от снега на ферму находят, умножая нагрузку 1 м2 кровли на шаг ферм В:
При угле наклона кровли a£25° коэффициент с=1 и приa³60° с=0. ............
