Фермы и распорные конструкции- основы конструирования и положения их расчета

Конструкция ферм

Многоугольные брусчатые фермы относятся к металлодеревянным сборным конструкциям заводского изго­товления (рис. VII.8). В этих фермах верхний пояс пред­ставляет собой многоугольник, вписанный в окружность или описанный около нее. Отношение высоты фермы к пролету принимают таким же, как в сегментных фермах. т.е. от 1/6 до 1/7. Нижний пояс делают, как правило, ме­таллическим из профильной стали. Решетку принимаю! треугольной со стойками. Длина панели верхнего поясг значительно меньше, чем в клееных сегментных фермах так как несущая способность панели ограничена раз­мерами сечения бруса и его длиной.

Как видно из этих схем, брус верхнего пояса пе­рекрывает две панели и является двухпролетной нераз­резной балкой, за исключением опорных панелей, имею­щих вдвое меньшую длину.

Решение узлов в многоугольных фермах во многом аналогично решению узлов в сегментных кле­еных фермах. Раскосы и стойки решетки имеют по кон­цам металлические пластинки — наконечники, прикреп­ленные болтами к деревянному элементу и выполненные из полосовой стали, за исключением верхнего наконечни­ка стойки, который делают из уголка. Применение здесь уголка необходимо потому, что в отличие от средней пла­стинки-наконечника стойки, которая зажата между пла­стинками раскосов в нижнем узле (что обеспечивает ей дополнительную устойчивость из плоскости), в верхнем узле пластинка — наконечник стопки была бы свободна в отношении продольного изгиба из плоскости и потому должна быть заменена наконечником из жесткого про­филя. В целях унификации пластинки-наконечники для всех раскосов и низа стойки имеют одну и ту же длину и одинаковую разбивку отверстий для болтов. Наконеч­ники— уголки для верха стойки также все одинаковы.

В узлы верхнего пояса, там, где находится его стык, закладывают металлические вкладыши. В центре проходит узловой болт, на который при сборке надевают пластннки-наконечники.

Аналогично с сегментными фермами узловой вкладыш имеет клиновидную форму в соответствии с переломом верхнего пояса в месте узла. Стойки к верхнему поясу (стойки сжаты) присоединяют также с помощью пласти­нок, но так как пояс в этом месте не имеет стыка, то уз­ловые пластинки-наконечники надевают на болт, встав­ляемый в проушины

пластинки, которая передает усилия от стойки на верхний пояс. Пластинку-наконечник заранее скрепляют с брусом верхнего пояса расчетным количеством гвоздей или болтов. Стыки верх­него пояса перекрывают жесткими деревянными наклад­ками на болтах.

Конструкция узлов нижнего пояса несколько отлича­ется от таковой в сегментных фермах. Учитывая, что здесь длина элементов решетки и расчетные усилия в них меньше, можно допустить внецентренное (с небольшим эксцентриситетом) прикрепление элементов решетки в узлах к нижнему поясу, как это показано на рис. VII.8, что упрощает решение узла. Стык нижнего пояса вы­полняют в любом удобном месте. Он перекрывается или уголками, или пластинками из полосовой стали. Опор­ный узел может быть решен так же, как в сегментных фермах.

Расчет ферм. Нормальные усилия в элементах многоугольных ферм определяют обычным образом. Многоугольные фермы близки по очертанию сегментным, и расчетные усилия в раскосах и стойках получаются небольшими при загру-жении снеговой нагрузкой всего пролета.

Верхний пояс в многоугольных фермах выполняют из брусьев, длина которых вдвое превышает длину панели. Таким образом, брус верхнего пояса представляет собой двухпролетную балку со средней опорой на стойке ре­шетки. Если нагрузка приложена не только в узлах, но и между ними (обычный случай), то на средней опоре возникает изгибающий момент, значение которого зави­сит от просадки опоры, т.е. от просадки бруса верхнего пояса на стойке. Значение этой просадки в общем слу­чае не известно — оно зависит от точности сборки фер­мы, качества древесины и пр. Поэтому в расчете рассматривают два крайних случая: 1) средняя опора не имеет

просадки, и брус верхнего пояса представляет собой двухпролетную неразрезную балку; 2) средняя опора имеет такую просадку, что изгибающий момент на средней опоре равен нулю, и брус верхнего пояса представляет собой, следовательно, разрезную балку с пролетом, рав­ным длине панели.

Для уменьшения расчетных изгибающих моментов от межузловой нагрузки в верхнем поясе искусственно соз­дают изгибающий момент обратного знака, для чего в промежуточных узлах верхнего пояса фермы применяют внецентренное стыкование брусьев, осуществляя упор только нижних частей поперечного сечения брусьев. Тот же прием применяют и в опорных, узлах. С учетом ска­занного верхний пояс, являющийся в любом варианте сжато-изгибаемым стержнем, рассчитывают следующим образом.

1. Расчет ведут как двухпролетной неразрезной бал­ки. Момент на средней опоре при равномерно распреде­ленной нагрузке

где / — проекция длины панелей.

Нормальная сила N приложена на крайней опоре с эксцентриситетом е, тогда

Момент на средней опоре

так как эпюра моментов проходит через фокусную точ­ку, находящуюся на расстоянии 1/3/ от средней опоры. Расчетный момент на средней опоре.

Внецентренное приложение силы N уменьшило рас­четный момент. Положительный момент в половине дли­ны панели.

Расчетным моментом обычно является момент на сред­ней опоре. Проверка сечения:

Коэффициент t, определяют при гибкости верхнего пояса,., подсчитанной по полной длине панели, что идет в запас прочности, так как при неразрезном верхнем по­ясе возможно определение гибкости по длине между ну­левыми точками эпюры моментов.

2. Рассчитывают как разрезную балку с пролетом, равным длине панели. Момент посередине длины панели от поперечной нагрузки при равномерно распределенной нагрузке где / — проекция длины панели.

Момент от эксцентричного приложения нормальной силы MN = Ne, Расчетный момент

Проверку сечения производят так же, как в предыду­щем случае, причем гибкость определяют по полной дли­не панели,

Нижний пояс. Раскосы прикрепляют с небольшим эксцентриситетом, равным расстоянию от центра узлово­го болта до оси уголка пояса (см. рис. VII.8). Изгибаю­щий момент в нижнем поясе при этом равен произведе­нию разности усилий в соседних панелях нижнего пояса на значение эксцентриситета. Разность усилий опреде­ляют при временной нагрузке (снеговой) на всем проле­те, на левой и правой половинах фермы. Для всех трех случаев подсчитывают изгибающий момент и растягива­ющее усилие и проверяют напряжение в нижнем поясе по формуле сложного сопротивления как для растянуто-изгибаемого стального стержня, рассчитываемого согла­сно СНиП 11-23-81 «Стальные конструкции. Нормы про­ектирования».

Решетка. Сжатые элементы решетки проверяют на продольный изгиб так же, как в сегментных фермах, а растянутые — на растяжение по площади нетто с учетом

ослаблений.