Системы решеток ферм и их характеристика, панели ферм

Решетка ферм работает на поперечную силу, выполняя функции стенки сплошной балки.

От системы решетки зависит вес фермы, трудоемкость ее изготовления нйя, внешний вид. Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузок, поскольку нагрузки во избежание местного из-гиба пояса передаются, как правило, на ферму в узлах.

Треугольная система решетки. В фермах трапецеидального очертания или с параллельными поясами весьма эффективной является треугольная система решетки (рис. 9.4, а), дающая наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов при кратчайшем пути усилия от места приложения нагрузки до опоры. В фермах, поддерживающих прогоны кровли или балки настила, к треугольной решетке час-то добавляются дополнительные стойки (рис. 9.4,6), а иногда и подвески (рис. 9.4, в), позволяющие уменьшать, когда это необходимо, расстояния между узлами фермы. Дополнительные стойки целесообразны также для уменьшения расчетной длины сжатого пояса. Дополнителные стойки и подвески получаются весьма легкими, так как они работают только на местную

нагрузку и не участвуют в передаче на опору поперечной силы.

В фермах треугольного очертания также возможна треугольная система решетки (рис, 9.4,г). Общим недостатком треугольной системы решетки является наличие сжатых длинных раскосов, восходящих в фермах с параллельными поясами и нисходящих в треугольных фермах.,

Раскосная система решетки. При ее проектировании нужно стремиться, чтобы наиболее длинные элементы — раскосы — были растянутыми, а стойки — сжатыми. Это требование удовлетворяется при нисходящих раскосах в фермах с параллельными поясами (рис. 9.5, а) и восходящих — в треугольных фермах. Однако в треугольных фермах восходящие раскосы образуют неудобные для конструирования узлы и имеют

большую длину, так как идут по большей диагонали (рис. 9.5, в). Поэтому в треугольных фермах более приемлемы нисходящие раскосы (рис.9.5,6); хотя они получаются сжатыми, но зато их длина меньше и узлы фермы более компактны. Применять раскосные решетки целесообразно при малой высоте ферм, а также тогда, когда по стойкам передаются большие усилия (при большой узловой нагрузке).

Раскосная решетка более трудоемка, чем треугольная, и требует большего расхода материала, так как при.равном числе панелей в ферме"общая длина раскосной решетки больше и в. ней больше узлов. Путь усилия от узла, к которому приложена нагрузка, до опоры в раскосной решетке длиннее, он идет через все стержни решетки и узлы.

-Специальные системы решеток. При большой высоте ферм (при-мер-йф'4^5 м) и 'рациональном угле наклона раскосов (примерно 35—45°) па'нелй могут получаться чрезмерно большими, неудобными для расположения кровельных прогонов и других элементов. Если давления прогонов небольшие, то можно допустить местный изгиб пояса, расположив прогоны На поясе между узлами.

Однако при больших давлениях такое решение нерационально. Чтобы уменьшить размер панели, сохранив нормальный угол наклона раскосов, применяют шпренгельную решетку (рис. 9.6, а). Устройство шпренгельной решетки более трудоемко и иногда требует дополнитель-ного расхода металла;.однако такая решетка дает возможность полу-чить рациональное расстояние между элементами поперечной конструк-ции при рациональном угле наклона раскосов, а также уменьшить рас-четную длину сжатых стержней.

Так, применение шпренгельной решетки в высоких башнях уменьшает расчетную длину сжатых поясов (рис. 9.6,6) и тем самым позволяет снизить общий вес конструкции.

'-Шпренгельную решетку особого вида имеет треугольная ферма, показанная на рис. 9.6, в. Эта система применяется при крутых кровлях (а = 35-=-45°) и сравнительно больших для треугольных ферм пролетах (/=20-:-24 М). Она может быть расчленена на две полуфермы, связанные затяжкой. Стержни решетки и панели поясов такой системы имеют небольшую длину, конструирование узлов упрощается. Приподнятая затяжка увеличивает полезную высоту помещения. Образующие, систему жесткие полуфермы и затяжка изготовляются на заводе; на место возведения их доставляют в виде трех отправочных элементов.

В фермах, работающих на двустороннюю нагрузку, как правило, устраивают крестовую решетку (рис. 9.6, г). К таким фермам относятся горизонтальные связевые фермы покрытий производственных зданий, мостов и других конструкций, вертикальные фермы башен, мачт и высоких зданий. Весьма часто крестовую решетку проектируют из гибких стержней. В этом случае под действием нагрузки работают только растянутые раскосы; сжатые же раскосы вследствие своей большой гибкости выключаются из работы и в расчетную схему не входят.

С выпуском промышленностью широкополочных тавров с параллельными гранями полок (см. гл. 4) разработаны стропильные фермы с поясами из тавров и крестовой решеткой из одиночных уголков (рис. 9.3, е). Такие фермы экономичнее по расходу металла и стоимости по срав;-нению с типовыми фермами со стержнями из парных уголков.

Ромбическая к полураскосная решетки (рис. 9.6, д и е) благодаря двум системам раскосов также обладают большой жесткостью; эти (с-стемы применяются в мостах, башнях, мачтах, связях для уменьшения расчетной длины стержней и особенно рациональны при работе констр-й на большие поперечные силы

ПАНЕЛИ ФЕРМ

Одновременно с выбором системы решетки устанавливают размер панелей ферм. Поскольку нагрузка обычно прикладывается к узлам ферм, панели должны соответствовать расстояниям между элементами, передающим нагрузку на ферму. Размеры панелей должны отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Оптимальный угол наклона раскосов в треугольной решетке составляет примерно 45°, в раскосной решетке—35°. Из конструктивных соображений — рационального очер-тания фасовки в узле и удобства прикрепления раскосов — желателен угол, близкий к 45°. При малых углах фасонки получаются слишком вытянутыми, при больших — высокими, что делает их громоздкими и неэкономичными.

В стропильных фермах размеры панелей определяются системой кровельного покрытия. Если по стропильным фермам укладывают про-оны, панель, равная расстоянию между прогонами, определяется видом кровельного настила и ее длина изменяется от 1,5 до 4 м. Применяются беспрогонные кровельные покрытия, в которых кровлю в виде профилированного настила, железобетонных панелей или металлических щитов длиной 6—12 м и шириной 1,5—3 м укладывают непосредственно на поясе ферм. Беспрогонные покрытия являются более индустриальными и часто более экономичными по расходу стали.

При беспрогонном покрытии панель часто принимается равной 3— 4 м. При ширине плит 1,5 м иногда целесообразно уменьшить с помощью шпренгельной решетки панель до 1,5 м; можно также, сохранив панель в 3 м, иметь верхний пояс, работающий на местный изгиб. Это решение менее экономично по расходу стали, но проще и применимо при легких кровлях.