Металлические фермы в Москве и Московской области

Преимущества металлических ферм

Металлические фермы обладают высокой прочностью и износостойкостью. С помощью металлических ферм можно перекрыть пролёт практически любой длины, самое главное, выполнить правильно расчёт нагрузок, изготовить ферму в соответствии со всеми нормативами и произвести грамотный монтаж.

КОМПАНИЯ «АНГАР-СТРОЙ» ЗАНИМАЕТСЯ ПРОДАЖЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФЕРМ В МОСКВЕ.

 

ЗАКАЖИТЕ РАСЧЕТ

Узнай стоимость своего ангара

Металлические фермы из профильной трубы — это экономичные в производстве и высокопрочные изделия. При изготовлении металлических ферм, часто применяют биметалл и косынку для соединения металлических изделий.

Сборка ферм осуществляется с помощью сварки и клёпки.

Среди преимуществ металлических ферм так же необходимо отметить:

1. Высокий срок службы.
2. Малый вес, относительно аналогичных конструкций.
3. Способность выдерживать очень высокие нагрузки.
4. Высокая износостойкость.
5. Надёжные узлы, позволяющие выдерживать большие нагрузки.

По формам, металлические фермы различаются на:

• прямые арочные фермы
• односкатные арочные фермы
• двускатные арочные фермы

По контурам, металлические фермы различаются на:

•  Фермы с параллельным поясом.

Считаются лучшим решением для мягкой кровли. Металлическая опора для данного контура простая и её элементы практически совпадают. Размеры решётки совпадают со стержнями, что обеспечивает лёгкий монтаж конструкции.

• Односкатные металлические фермы.

Односкатные фермы имеют наклон в одну сторону. Угол наклона для односкатных ферм, обычно составляет 20-30 градусов. Такая конструкция требует небольшого расхода материала и является доступной по цене.

• Металлические фермы с полигональным контуром.

Данный тип ферм является самым сложным в производстве и монтаже, самым дорогим по стоимости, но он так же является самым надёжным, выдерживающим очень большой вес.

• Металлические фермы с треугольным контуром.

Двускатная ферма с треугольным контуром.

Двускатная усиленная ферма с треугольным контуром.

Односкатная ферма с треугольным контуром.

Треугольные фермы, используются, когда нужны большие углы наклона. При использовании ферм с треугольным контуром остаётся большое количество отходов после монтажа.

• Сегментные фермы.

Данный тип ферм требует меньше материала, чем фермы с треугольным контуром за счёт того, что верхний пояс имеет форму дуги, изгибающие моменты сводятся к минимуму и уменьшаются усилия в раскосах.

• Трапецеидальная ферма.

Металлические фермы с трапецеидальным контуром, имеют более простые узлы, по сравнению с полигональными фермами, но применение таких ферм, позволяет создать очень жёсткий рамный узел, который повышает прочность всего каркаса.

Назначение генеральных размеров ферм

Вернуться на страницу «Фермы металлические»

Назначение генеральных размеров ферм

Длина фермы определяется ее пролетом, который устанавливают в зависимости от компоновочных и технологических требований. При опирании ферм сверху на опоры конструктивная длина, может быть определена по приближенной формуле:

где l₀ — расстояние между внутренними гранями опор; a — ширина опор.

Для средних пролетов неразрезных ферм, расчетные пролеты подсчитываются по осям опор.

Если ферма опирается сбоку на колонны, то ее конструктивная длина и расчетный пролет берут такими, как расстояние между внутренними гранями колонн.

Оптимальная высота фермы h, которая соответствует наименьшей массе или стоимости конструкции зависит от пролета l, очертания поясов, типа решетки и количества панелей n. Очевидно, что с увеличением высоты фермы снижается масса (стоимость) поясов, так как действующие в них усилия обратно пропорциональны высоте (N_n=M/h, где М – балочныйизгибающий момент в соответствующем сечении; h — высота фермы), иповышаются расходы материала на элементы решетки(Увеличиваются длины раскосов и стоек). Для ферм спараллельными поясами и трапецеидальных оптимальная высота при определяется так:

Из анализа значений h_opt, найденных по приведенным формулам, следует, что наибольшая высота соответствует треугольной решетке, а наименьшая (примерно на 40% меньше, чем при треугольной) — раскосной. При этом

Однако на практике высота ферм берется несколько ниже оптимальной, что связано с требованиями, установленными по условиям транспортировки металлических конструкций на открытом подвижном составе. Высота выходных марок (Элементов заводского изготовления, которые представляют собой части конструкции, из которых на строительной площадке она собирается до проектных размеров) не должна превышать высоты монтажного габарита железнодорожной платформы — 3800 мм.

По этим же соображениям лимитируются и длины выходных марок — не более 13,5 м, а при использовании спецплатформы — не больше 18 м.

Следует заметить, что при оптимизации приведенных затрат на ферму, оптимальная высота значительно снижается по сравнению с

h_opt, которая соответствует минимуму массы конструкции, и достигает примерно 1/8 — 1/10 пролета.

При проектировании покрытий производственных зданий, для сокращения числа типоразмеров ферм, их деталей и примыкающих к ним элементов (связей, прогонов, колонн) проведена унификация конструктивных решений покрытий. Такая унификация базируется на модульной координации размеров в строительстве, регламентирующая при основном модуле М = 100 мм принимать пролеты ферм кратными увеличенным модулям — 60 М и 30 М. При соответствующем технико-экономическом обосновании возможные отступления от требований модульности, если этого требуют условия, сформулированные техническим заданием на конкретный объект или при этом достигается определенная экономия материала. Однако и в этих случаях проводится унификация размеров, поперечных сечений и конструктивных решений узлов.

В унифицированных схемах ферм с параллельными поясами приняты единые размеры панелей, равны 3000 мм, и пролеты 18, 24, 30 и 36 м. Высота ферм принята по внешним граням элементов 3150 мм. При проектировании зданий с пролетами 18 и 24 м, в которых по условиям эксплуатации не требуется повышенная высота пространства между поясами ферм, высота ферм из парных уголков может быть уменьшена до 2550 мм. Другие высоты принимаются в фермах с безфасоночными узлами, в которых отдельные элементы проектируют из труб (h = 2900 мм между осями поясов) и замкнутых гнутосварных профилей (h = 2000 мм между внешними гранями поясов).

Унифицированные фермы имеют треугольную решетку с дополнительными стойками. При этом опорный раскос проектируют восходящим для унификации узловых соединений ферм с опорами. При опирании кровли через 1500 мм для предотвращения местного изгиба панелей поясов применяют шпренгельных решетку.

Фермы пролетами 18 м выполняют с горизонтальными нижними поясами, верхние имеют уклон 1,5%. При пролетах 24, 30 и 36 м фермы проектируют с параллельными поясами, уклон которых составляет 1,5%. Для удобства транспортировки фермы изготавливают в виде отдельных изобретатель марок длиной 12-15 м с последующим объединением их в монтажных стыках.

Для предотвращения больших прогибов ферм, которые нарушают внешний вид покрытия, а в отдельных случаях и условия нормальной эксплуатации (например, при подвеске кранов), фермы изготавливают со строительным подъемом, то есть с обратным изгибом. При действии внешних нагрузок строительный подъем погашается и ферма принимает проектное положение.

Практически строительный подъем задается по упрощенной кривой, траектория которой при пролетах ферм 36 м и более равна прогиба от постоянного и длительного временного загружения.

Для ферм с параллельными поясами, строительный подъем устраивают независимо от пролета, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета.

 

MK — Глава 9. ФЕРМЫ

1. Очертание ферм

2. Генеральные размеры ферм

3. Системы решеток ферм и их характеристика

4. Панели ферм

5. Устойчивость ферм. Связи

1. Очертание ферм

Выбор очертания ферм является первым этапом их проектирования. Очертание ферм в первую очередь зависит от назначения сооружения. Оно должно отвечать принятой конструкции сопряжений с примыкающими элементами.

Так, очертание стропильной фермы производственного здания зависит от назначения цеха, типа кровли, типа и размера фонаря, от типа соединения ферм с колоннами (шарнирное или жесткое) и т. п.

Вместе с тем очертание ферм должно соответствовать их статической схеме, а также виду нагрузок, определяющему эпюру изгибающих моментов. Например, выступающие консоли рационально проектировать треугольными, с одним скатом; однопролетныё фермы с равномерной нагрузкой - полигонального очертания.

Фермы треугольного очертания.

Треугольное очертание придается стропильным фермам, консольным навесам, а также мачтам и башням.

Стропильные фермы треугольного очертания применяют, как правило, при значительном уклоне кровли, вызываемом или условиями эксплуатации здания, или типом кровельного материала. Стропильные фермы треугольного очертания имеют ряд конструктивных недостатков. Острый опорный узел сложен, допускает лишь шарнирное сопряжение фермы с колоннами, при котором снижается поперечная жесткость одноэтажного производственного здания в целом. Стержни решетки в средней части ферм получаются чрезмерно длинными, и их сечение приходится подбирать по предельной гибкости, что вызывает перерасход металла. Треугольное очертание в стропильных фермах не соответствует параболическому очертанию эпюры моментов.

Однако в ряде случаев треугольные фермы приходится применять, несмотря на заведомо нерациональное с точки зрения распределения усилий очертание, исходя из общих требований компоновки и назначения сооружения. Примером могут служить треугольные фермы шедовых покрытий, применяемые в зданиях, где необходим большой и равномерный приток дневного света с одной стороны.

Фермы трапецеидального очертания со слабо вспарушенным верхним поясом пришли на смену треугольным фермам благодаря появлению кровельных материалов, не требующих больших уклонов кровли.

Трапецеидальное очертание балочных ферм лучше соответствует эпюре изгибающих моментов и имеет конструктивные преимущества. В сопряжении с колоннами позволяет устраивать жесткие рамные узлы, что повышает жесткость здания. Решетка таких ферм не имеет длинных стержней в середине пролета.

Фермы полигонального очертания наиболее приемлемы для конструирования тяжелых ферм больших пролетов, так как очертания фермы соответствуют эпюре изгибающих моментов, что дает значительную экономию стали. Дополнительные конструктивные затруднения из-за переломов пояса в тяжелых фермах не так ощутимы, ибо пояса в таких фермах из условий транспортирования приходится стыковать в каждом узле.

Для легких ферм полигональное очертание нерационально, так как получающиеся в этом случае конструктивные усложнения не окупаются незначительной экономией стали.

Фермы с параллельными поясами имеют существенные конструктивные преимущества. Равные длины стержней поясов и решетки, одинаковая схема узлов и минимальное количество стыков поясов обеспечивают в таких фермах наибольшую повторяемость деталей и возможность унификации конструктивных схем, что способствует индустриализации их изготовления. Эти фермы благодаря распространению кровель с рулонным покрытием стали основным типом в покрытиях зданий.

2. Генеральные размеры ферм

Определение пролета ферм. Пролет или длина ферм в большинстве случаев определяются эксплуатационными требованиями и общекомпоновочным решением сооружения и не могут быть рекомендованы по усмотрению конструктора.

Пролеты стропильных ферм, мостовых кранов, гидротехнических затворов и т. п. определяются технологической или архитектурной схемой сооружения и уточняются в зависимости от типа сопряжений с соседними элементами.

Так, при свободном опирании ферм покрытий на опоры (колонны) сверху расчетный пролет фермы l0 (расстояние между осями опорных частей) в качестве первого приближения может быть принят равным:

для разрезных ферм - расстоянию между внутренними четвертями ширины опор, т. е.

При примыкании ферм к металлическим колоннам сбоку расчетный пролет фермы принимается равным расстоянию между колоннами в свету на отметке примыкания ферм.

В случаях, когда пролет конструкции не диктуется технологическими требованиями (например, эстакады, поддерживающие трубопроводы и т. п.), он должен назначаться на основе экономических соображений с тем, чтобы суммарная стоимость ферм и опор была наименьшей.

Определение высоты треугольных ферм. В треугольных фермах высота является функцией пролета и уклона кровли, которые зависят от материала кровли. Обычно треугольные фермы проектируют под кровли, требующие значительных уклонов (25-45°), что дает высоту ферм h=(1/4?1/2) l.

Высота треугольных ферм, как правило, бывает выше требуемой из условия наименьшей массы фермы, поэтому по расходу стали треугольные фермы неэкономичны. Высоту фермы посередине пролета можно уменьшить, придав нижнему поясу приподнятое очертание. Опорный узел при этом не должен быть слишком острым.

Определение оптимальной высоты трапецеидальных ферм и ферм с параллельными поясами. Если нет конструктивных ограничений, высота ферм может быть принята из условия наименьшего веса фермы, т. е. по экономическим соображениям. Вес фермы складывается из веса поясов и веса решетки. Вес поясов уменьшается с увеличением высоты фермы, так как усилие в поясах обратно пропорционально высоте NП=M/h.

Обычно для ферм с параллельными поясами или близких к ним ферм трапецеидального очертания высоту принимают несколько меньше, чем это следует по формулам (9.9), т. е. 1/7 — 1/9 пролета, причем для легких ферм принимают меньшие значения, для тяжелых — большие. Для самых легких ферм (прутковые прогоны) применяют еще меньшие высоты. Отклонение от оптимальной высоты вызывается требованиями транспортировки, монтажа, унификации, целесообразностью уменьшения объема здания и другими соображениями. Фермы, перевозимые целиком по железной дороге, или их отправочные элементы по условиям провозного габарита не должны превышать по высоте 3,85 м между крайними точками выступающих элементов. В фермах трапецеидального очертания помимо высоты посередине пролета необходимо установить высоту на опоре. Высота опорной стойки стропильных ферм зависит от высоты фермы в пролете и уклона кровли. Обычно при уклонах 1/12-1/8 она получается в пределах от 1/15 до 1/10 пролета, что конструктивно вполне приемлемо.

Определение высоты ферм us условий жесткости. Наименьшая возможная высота фермы определяется допустимым прогибом. В обычных кровельных покрытиях жесткость ферм значительно превосходит требования, предъявляемые условиями эксплуатации. В конструкциях, работающих на подвижную нагрузку (стропильные фермы при подвесном транспорте, фермы подкрановых эстакад, мостовых кранов и т. д.), требования жесткости часто являются настолько высокими (f/l=1/750-1/1000), что они определяют высоту ферм. Иногда бывает необходимо установить высоту ферм из условия жесткости при изготовлении их из высокопрочной стали или алюминиевых сплавов.

Построение этой диаграммы целесообразно в тех случаях, когда нужно получить линию прогиба нижнего или верхнего пояса фермы.

По формуле Мора можно получить для ферм с параллельными поясами при среднем значении аргументов формулу отношения наименьшей высоты к пролету, аналогичную соответствующей формуле (7.20) для сплошных балок в функции предельного относительного прогиба фермы:

в которой второй член в скобках выражает влияние решетки.

3. Системы решеток ферм и их характеристика

От системы решетки зависят вес фермы, трудоемкость ее изготовления, внешний вид. Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузок, поскольку нагрузки во избежание местного изгиба 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, 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 часто добавляются дополнительные стойки, а иногда и подвески, позволяющие уменьшать, когда это необходимо, расстояния между узлами фермы. Дополнительные стойки целесообразны также для уменьшения расчетной длины сжатого пояса. Дополнительные стойки и подвески получаются весьма легкими, так как они работают только на местную нагрузку и не участвуют в передаче на опору поперечной силы.

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

В фермах треугольного очертания также возможна треугольная система решетки. 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 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. Поэтому в. треугольных фермах более приемлемы нисходящие раскосы; 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 раскоской решетки больше ив ней больше узлов. Путь усилия от узла, к которому приложена нагрузка, до опоры в раскоской решетке длиннее, он идет через все стержни решетки и узлы.

Специальные системы решеток. При большой высоте ферм (примерно 4-5 м) и рациональном угле наклона раскосов (примерно 35-45°) панели 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. Устройство шпренгельной решетки более трудоемко и иногда требует дополнительного расхода металла; однако такая решетка дает возможность получить рациональное расстояние между элементами поперечной конструкции при рациональном угле наклона раскосов, а также уменьшить расчетную длину сжатых стержней. Так, применение шпренгельной решетки в высоких башнях уменьшает расчетную длину сжатых поясов и тем самым позволяет снизить общий вес конструкции. В стропильных фермах шпренгельная решетка позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, удобное для поддержания элементов кровли (2-3 м), или же создать промежуточный узел для опирания крупнопанельного настила.

Шпренгельную решетку особого вида имеет треугольная ферма. Эта система применяется при крутых кровлях и сравнительно больших для треугольных ферм пролетах . 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. 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 разработаны стропильные фермы с поясами из тавров и крестовой решеткой из одиночных уголков. Такие фермы экономичнее по расходу металла и стоимости по сравнению с типовыми фермами со стержнями из парных уголков.

Ромбическая и полу рас косная решетки благодаря двум системам раскосов также обладают большой жесткостью; эти системы применяются в мостах, башнях, мачтах, связях для уменьшения расчетной длины стержней и особенно рациональны при работе конструкций на большие поперечные силы.

4. Панели ферм

Одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры 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 очертания 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 прогоны, 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.

5.

Устойчивость ферм. Связи

Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить связями с другой фермой, в результате чего образуется пространственный устойчивый брус.

Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.

Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм (abb’a’ и dcc’d’), двумя перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по обоим поясам ферм (ebb’с’ и daa’d’), и не менее чем двумя вертикальными плоскостями поперечных связей (обычно в торцах ферм — abed и a’b’c’d’). Поскольку этот пространственный брус в поперечном сечении замкнут и обычно достаточно широк, он обладает очень большой жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в изгибаемых системах невозможна. Конструкции мостов, кранов, башен, мачт, шпилей, укосин и др. представляют собой аналогичные пространственные брусья, состоящие из сквозных ферм.

К этим жестким блокам прочие фермы прикрепляются горизонтальными элементами, препятствующими горизонтальному перемещению поясов ферм и обеспечивающими их устойчивость (обычно прогонами, расположенными в узлах ферм). Чтобы прогон мог закрепить узел фермы в горизонтальном направлении, он сам должен быть прикреплен к неподвижной точке — узлу горизонтальных связей.

Если прогон не прикреплен к диагоналям связей в месте их пересечения, расстояние между закрепленными в горизонтальном направлении точками верхнего пояса фермы равно двум панелям. Это должно учитываться при подборе сечения верхнего пояса ферм.

В беспрогонных покрытиях верхние пояса ферм закрепляют с помощью кровельного настила и специальных элементов (тяжей), прикрепляющих пояса к поперечным горизонтальным связям.

[ | | | ]

Устройство стропильных ферм своими руками

Стропильные фермы являются наиболее широко распространенной и богатой разнообразием форм группой несущих деревянных конструкций. Узловые соединения ферм, будучи предметом особого внимания и долголетней разработки со стороны проектировщиков й изобретателей, насчитывают огромное количество разновидностей. Соединения эти можно разделить на следующие группы:

1. врубки и врезки,
2. болты, хомуты, тяжи и скобы,
3. нагели металлические и деревянные,
4. вкладыши и шпонки,
5. фасонные листы металлические и фанерные в комбинации с другими соединениями,
6. металлические части специальной формы.

Наиболее важными и ценными для практики являются первые четыре группы, соединений. Врубки как один из способов соединения элементов ферм применяются сравнительно редко, обычно в простейших треугольных фермах небольшого пролета из бревен и брусьев. Чаще врубки применяются в комбинации с нагельными и болтовыми соединениями. Гладкие кольцевые шпонки допускаются в настоящее время только в сборяйх фермах при условии механизированного заводского их изготовления. Требование заводского изготовления относится также и к фермам на ножничных врубках.

Двускатные треугольные фермы без решетки

Наиболее простыми фермами, применяемыми при пролетах до 12 м являются двускатные треугольные фермы без решетки (двухпанельные фермы), изготовляемые из досок и применяемые при частой (через 1—1,5 м) расстановке (рис. 7).

Фермы этого типа называются обычно тавровыми балками. Тавровая балка имеет сечение верхнего пояса из двух досок, сечение нижнего пояса из одной доски. Опорные узлы и стыки поясов тавровых балок решаются обычно на гвоздях, но могут также осуществляться на цилиндрических нагелях и зубчатых кольцевых шпонках. Подвеска нижнего пояса в середине пролета делается обычно из полосовой стали.

Тавровые балки могут нести подвесной потолок, но не рекомендуются для этой цели, т. к. получающийся при этом низкий чердак почти недоступен для осмотра.

Разновидностью тавровых балок являются т. н. шпренгельные балки, схема которых является опрокинутой схемой тавровых балок (рис. 8). Шпренгельные балки, конструкция которых схожа с конструкцией тавровых балок, применяются в односкатных покрытиях.

Пояса из составных брусьев

Более мощная конструкция двухпанельных треугольных ферм получается при осуществлении верхнего пояса из составных брусьев, для соединения которых в последнее время предлагаются пластинчатые нагели (пластинки Деревягина).

Фермы этого типа (рис. 9) имеют верхние пояса, составленные из двух или трех брусьев по высоте, и нижние пояса (затяжки) из круглой стали. Неся, как и тавроцые балки, нагрузку непосредственно на верхнем поясе, фермы из составных балок являются довольно мощными и допускают расстановку через 5—6 м. Расчет верхних поясов этих ферм производится как составных сжато изогнутых брусьев.

При расчете учитывается эксцентриситет сжимающей силы, создаваемый в точках опирания составных балок.

Фермы с четырьмя панелями верхнего пояса

При пролетах более 12 м и непосредственном загружении верхних поясов применяются треугольные фермы с четырьмя панелями верхнего пояса (рис. 5).

При узловой загрузке треугольных ферм величина панели колеблется в пределах 2-3 м. Чаще всего ферма имеет 8 панелей и нисходящие раскосы. Пояса и раскосы таких ферм делаются из дерева, стойки могут быть как деревянными, так и стальными (круглые тяжи).

Деревянные вкладыши делаются из сосны или дуба, нагели же могут быть как из стали, так и из дуба (безметальные фермы). Треугольные фермы с восходящими раскосами не имеют преимуществ перед фермами с нисходящими раскосами и потому употребляются сравнительно редко при узловых сопряжениях на кольцевых шпонках (гладких или зубчатых).

Треугольные фермы с переменным направлением раскосов

Большой интерес представляют треугольные фермы с переменным направлением раскосов. Если ферме с углом наклона верхнего пояса около 20° придать схему по рис. 1, то сжатые раскосы будут примыкать к растянутым под углом около 90°.

При условии изготовления этих ферм из воздушно-сухого леса удачной компактной конструкцией узлов является конструкция по рис. 2. Здесь растянутые элементы соединя-ются с поясами зубчатыми кольцевыми шпонками, сжатые — торцовым упором в кромки поясных досок.

Решетка Полонсо

Кроме перечленных решеток в треугольных фермах находит себе применение также и решетка Полонсо, решаемая удачнее всего при узловых сопряжениях на зубчатых кольцевых шпонках. Конструкция фермы с решеткой Полонсо показана на рис. 3.

Сжатые стойки примыкают к поясам простым торцовым упором, раскосы проходят в зазоры поясов. Верхние короткие раскосы имеют сечение, переходящее на длине раскосов с двух досок на три. Нек-рая сложность ферм типа Полонсо является их недостатком. Достоинство этих ферм заключается в возможности их транспортирования в виде отдельных компактных половинок.

Опорные узлы треугольных ферм

Опорные узлы треугольных ферм при возможности назначения конца пояса, выступающего за ось опоры, достаточно длинным решают рационально при помощи вкладышей (рис. 4), присоединяемых к доскам нижнего пояса нагелями или зубчато-кольцевыми шпонками.

При стесненных условиях, когда свес нижнего пояса должен быть минимальным, рациональным опорным узлом является узел по рис. 5 с хомутами из круглой стали.

Фермы с параллельными поясами

Особую группу составляют фермы с параллельными поясами, а также односкатные и двускатные фермы с пологими скатами. Их особенности: наличие сильно напряженных элементов решетки у опор и возможность возникновения знакопеременных усилий в решетке у середины пролета, неизбежно возникающих при нечетном числе панелей в ферме, а иногда при большой временной нагрузке также и в фермах с четным числом панелей.

В конструктивном отношении фермы с параллельными поясами имеют много общего с треугольными фермами и могут иметь восходящее, нисходящее и знакопеременное направление раскосов и узловые сопряжения вышеописанных типов. При нисходящих металлических раскосах (т. н. светопрозрачные фермы) узлы осуществляются по типу рис. 6.

Под гайки тяжей ставятся мощные шайбы с тем, чтобы почти вся торцовая площадка вкладыша воспринимала давление от гайки раскоса. Иногда в панелях с знакопеременной решеткой ставят прямые или обратные раскосы, что не всегда рекомендуется, т. к. это значительно усложняет узловые соединения.

Фермы для поддонов с параллельными хордами — Новости Матери-Земли

Ферма поддонов с параллельными поясами, изготовленная из опор и поддонов малого диаметра.

Паутина вырезаны из поддонов.

Если у вас есть доступ к деревьям небольшого диаметра и деревянным поддонам, и вы живете в районе, не ограниченном строительными нормами, то эта конструкция фермы — хороший недорогой вариант крыши. Небольшие деревья можно быстро возобновить, а поддонов много, и их часто можно получить бесплатно.Фермы для поддонов особенно привлекательны там, где другие источники древесины недоступны. Этот дизайн меня восхищает, потому что постепенное совершенствование экологически безопасного строительства помогает сделать жилье более доступным.

Ферма с параллельными поясами, описанная здесь, аналогична ферме, спроектированной Альфредом фон Бахмайром, который разработал ферму, полностью сделанную из старых деревянных поддонов. Основное отличие заключается в использовании опор небольшого диаметра для верхних и нижних поясов вместо материала поддона. Статью фон Бахмайра можно в The Last Straw Journal, выпуск № 38, Ферма для поддонов: недорогая альтернативная конструкция крыши.

Использование опор полной длины для верхних и нижних поясов (см. Рисунок) упрощает сборку этих ферм — примерно вдвое меньше времени и труда, чем при использовании только поддонов. Использование шестов устраняет неудобный и трудоемкий процесс сборки поясов из коротких деревянных поддонов, и они также более прочные.

Вы можете изготовить индивидуальные фермы в соответствии с вашим проектом. В этом примере мы будем следовать иллюстрации.

Пояса, длинные параллельные элементы сверху и снизу, вырезаны из полюсов, которые сужаются от 4 до 5 дюймов.Пояса фрезерованы S3S (поверхность с тремя плоскими сторонами), а четвертая сторона оставлена ​​как есть (шероховатая). Верхний пояс фрезерован сверху, чтобы создать плоскую поверхность для прогонов, и с двух сторон. Нижний пояс фрезерован снизу для создания плоской поверхности для потолочных материалов и с двух сторон. После фрезерования размеры поясов составляют 2 дюйма в толщину с шириной, сужающейся приблизительно от 3-1 / 2 дюймов до 4-1 / 2 дюймов. Для оптимальной прочности сверните полюса перед фрезерованием. Соберите фермы с помощью кондуктора, чтобы все фермы были одного размера.

Элементы перемычки из дерева поддонов соединяют вместе верхние и нижние пояса. Их толщина составляет примерно 5/8 дюйма, а ширина — 3-1 / 2 дюйма. Вырежьте элементы перемычки из поддонов по шаблону для обеспечения однородности. (См. Серые области на рисунке.) Выберите древесину поддона без трещин. Расположите элементы перемычки под углом 90 градусов друг к другу и чередуйте из стороны в сторону: половина крепится к одной стороне поясов, другая половина — к противоположной стороне поясов. Каждое соединение между элементами перемычки и поясами предварительно просверлено и закреплено четырьмя винтами для настила 2-1 / 4 дюйма и PL400.Это устраняет проблему раскола древесины поддона гвоздями.

Показанная выше ферма имеет ширину 16 дюймов. Этот размер обеспечивает достаточно места для изоляции крыши в условиях экстремально холодного и чрезвычайно жаркого климата: 15 дюймов изоляции и 1 дюйм воздушного пространства сверху. Недорогие и экологически безопасные варианты изоляции включают целлюлозу, рисовую шелуху и перлит.

— целлюлоза 15 дюймов @ R-3,8 = R-57
— Рисовая шелуха 15 дюймов @ R-3 = R-45
— перлит 15 дюймов @ R-2,7 = R-40

Некоторые ключевые особенности этой конструкции фермы:
— Если вы сделаете всю работу самостоятельно, эти фермы практически бесплатны.
— Требуется совсем немного инструментов — ножовка, бензопила, направляющая для бензопилы, дрель, рулетка, пистолет для герметика.
— леса США переполнены небольшими деревьями. Прореживание этих деревьев снижает риск лесных пожаров, улучшает здоровье леса и снижает транспортные расходы.
— Используйте негорючие материалы вокруг печных труб.
— Эти фермы могут быть построены как часть надомного производства для создания местных рабочих мест. Обученный персонал поможет обеспечить более стабильные и качественные фермы.

Мастера-мастера могут самостоятельно рубить древесину вместо того, чтобы покупать ее на лесном складе. Beam Machine — один из примеров недорогой цепной пилы, которая фрезерует прямые кромки на столбах. Эта направляющая за 40 долларов подходит для большинства бензопил и очень проста в использовании. Он направляет пилу, скользя по стержню размером 2 x 4 дюйма, прикрепленному к столбу.

Помимо материала для ферм, древесина малого диаметра может использоваться для изготовления стоек, балок, плит, прогонов, оконных и дверных рам и других строительных компонентов.

Напольные фермы с параллельными хордами — Fine Homebuilding

Сводка: Инженер исследует преимущества ферм перекрытий с параллельными поясами, конструктивного элемента, состоящего из двух поясов из объемной древесины, разделенных открытой деревянной или металлической перемычкой.Другие варианты, такие как деревянные двутавровые балки, также доступны сегодня, но в этой статье подробно рассматривается компонент здания, который все же имеет некоторые преимущества.

Когда-то связанные с коммерческим строительством, структурные фермы становятся все более популярными среди домостроителей. Хотя большинство строителей знакомы с кровельными фермами, меньшее количество строителей осознают, что фермы перекрытий можно довольно эффективно использовать и в жилищном строительстве. Они обладают рядом структурных и экономических преимуществ и могут быть легко включены в дизайн дома без значительного изменения способа строительства застройщика.

Конструктивные преимущества ферм

Традиционно размер комнат в доме во многом определялся ограничениями по длине стандартных деревянных балок. Фермы перекрытия той же глубины, что и балки, могут использоваться на более длинных пролетах, а это означает, что комнаты могут быть больше, с меньшим пространством, закрытым колоннами или ненужными перегородками. Фермы имеют гораздо большее разнообразие глубины, чем деревянные балки, и, следовательно, гораздо более широкий диапазон пролетов и прочности.

Фермы редко коробятся.В случае пола с балками естественное коробление элементов может привести к неровности настила пола. Эту проблему можно несколько уменьшить, удалив деформированные балки перед установкой, но это увеличивает количество древесных отходов.

Еще одно преимущество ферм перекрытия состоит в том, что они позволяют легко проводить трубопроводы, водопровод и электричество между открытыми стенками. В системе перекрытий с балками часто приходится прорезать отверстия в каждой балке, чтобы проложить электрические и водопроводные линии.

Поскольку размеры фермы перекрытия определяет производитель, они доставляются на строительную площадку такой длины, которая соответствует конкретным требованиям проекта.В случае балок материал часто приходится разрезать на месте, чтобы подогнать его под размер, что приводит к потере древесины и увеличивает удобство обращения с материалом. Установка фермы относительно проста, поскольку край фермы имеет ширину 3 1/2 дюйма. Это делает его более устойчивым, когда он опирается на настенные пластины, и его легче прибивать гвоздями.

Проектируется система перекрытия-фермы, тогда как система балок обычно не проектируется. Это означает, что обычно можно выдерживать большие нагрузки на пол и лучше контролировать прогиб. Инженерия также способствует более эффективному использованию материала (прочность vs.вес), что приводит к снижению стоимости квадратного фута.

Экономическое преимущество ферм

Строители, с которыми я работал, которые используют фермы перекрытий, считают, что система перекрытия-фермы является рентабельной. Но точно определить сложно, поскольку затраты на рабочую силу и материалы сильно различаются по всей территории Соединенных Штатов. Как правило, для района Хьюстона материальные затраты составляют около 0,90 доллара на квадратный фут пола (с фермами 24 дюйма в диаметре). Если работа находится далеко от производителя, доставка может значительно увеличить расходы.С другой стороны, система перекрытий из балок стоит около 0,85 доллара за квадратный фут пола. Это означает, что затраты на материал для ферменного перекрытия примерно на 6% выше, чем для балочного перекрытия. Но если учесть время, сэкономленное на установке ферменного перекрытия (до 40%), то окажется, что ферменный пол в целом дешевле примерно на 10%.

Чтобы увидеть больше фотографий, рисунков и деталей, нажмите кнопку «Просмотр PDF» ниже:

Получайте советы, предложения и советы экспертов по строительству дома на свой почтовый ящик

×

Добавить или изменить легкую рамную систему крыши с деревянными фермами

Это диалоговое окно можно использовать для:

1. : определение и добавление в проект сборки «Легкая каркасная деревянная стропильная система крыши» или
2. : изменение или просмотр сборки «легкая каркасная деревянная ферменная крыша», которая была добавлена ​​в проект.
3. определяет конверт для этой сборки.

Описание / Допущения / Ограничения

Требуемые вводы

Деревянные фермы и гвозди Деревянные фермы, изготовленные из массивного бруса размером 38×89 мм или 38×140 мм, скрепленные гвоздями из оцинкованной стали. Расстояние между фермами составляет 600 мм. и перемычка включена на 2000 мм o.c. (типичная кровля жилых помещений) Включены фермы двух типов; параллельный или наклонный пояс Ферма с наклонным поясом предназначена для использования в кровельных конструкциях и имеет уклон 4/12.Ферма с параллельными поясами может использоваться как для перекрытий, так и для крыш. Расчетные пролеты деревянных ферм больше или равны 4,88 м и меньше 14,65 м следующим образом: 6,097 м <= пролет <14,65 м для нагрузок 2,4 кПа 4,88 м <= пролет <11,5 м для нагрузок 3,6 кПа 6,7 м <= пролет <9,14 м для нагрузок 4,8 кПа Диапазон должен быть больше нуля для всех нагрузок. Если введенный диапазон меньше минимального значения, минимальный диапазон равен 4.88 м, 6,097 м или 6,7 м используется для расчета потребности в материалах. Потребности в материалах затем учитываются путем умножения количества требуемых материалов на введенный интервал, разделенный на минимальный интервал. Ширина крыши должна быть больше нуля.

Имя Ширина крыши (м) Пролет (м) Тип фермы (параллельная, скатная) Тип профнастила (Фанера, OSB) Толщина настила (12, 15, 19 мм) Живая нагрузка (2.4, 3,6, 4,8 кПа)

Сейсмическое примечание:

Сейсмические корректировки включают дополнительные гвозди по краям настила и деревянную блокировку на каждом конце фермы, только для параллельных ферм. Скатные фермы не имеют сейсмических поправок.

Описание полей:

Имя:

Введите имя для этой сборки. Все сборки в проекте должны иметь уникальные имена в каждой группе сборок.Названия могут быть буквенно-цифровыми (например, крыша 1).

Ширина крыши:

Введите ширину крыши в метрах или футах. Ширина крыши рассчитывается следующим образом: Общая площадь крыши / поддерживаемый пролет = Ширина крыши. Пользователь должен ввести эту ширину крыши в метрах или футах

Пролет:

Span определяет размер необходимой деревянной фермы. Введите максимальный пролет (в пределах ограничений, указанных выше) вашей сборки в метрах или футах, т. Е .: если сборка состоит из трех повторяющихся рядов 5.0 м, пользователь должен ввести пролет 5,0 м и отрегулировать ширину крыши, чтобы получить желаемую площадь крыши.

* См. Важное примечание ниже относительно значений пролета и ширины.

Живая нагрузка:

Щелкните переключатель, чтобы выбрать динамическую нагрузку, которую должна нести эта система сборки колонн и балок.

• 2,4 кПа (50 фунтов на квадратный фут) представляет собой типичную нагрузку на крышу для типичного помещения офиса / жилого помещения
• 3.6 кПа (75 фунтов на квадратный дюйм) представляет собой типичную нагрузку в механическом / сервисном помещении
• 4,8 кПа (100 фунтов на квадратный фут) будет свидетельствовать о более высоких нагрузках на крышу, например, на площадках для сборки, балконах / антресолях, коридорах, вестибюлях / выходах и складских помещениях.

Тип фермы:

с помощью переключателей выберите тип фермы. Для крыш могут использоваться скатные или параллельные пояса.

Тип настила:

Щелкните переключатель, чтобы выбрать фанеру или материалы для настила OSB.

Толщина настила:

Щелкните переключатель, чтобы выбрать толщину настила для сборки в мм или дюймах.

• 12 мм (1/2 дюйма)
• 15 мм (5/8 дюйма)
• 19 мм (3/4 дюйма)

Единиц:

Здесь вы можете установить единицы измерения «СИ» или «Имперские». Изменение единиц измерения по умолчанию здесь влияет только на текущую сборку, но не переопределяет единицы измерения по умолчанию или настройки единиц измерения для открытых проектов или любых других сборок в открытых проектах.

Площадь крыши (м2 или фут2) Примечание:

Для удобства пользователя общая площадь крыши, рассчитанная приложением (в соответствии с вводом пользователя), отображается в нижнем левом углу диалогового окна.

Кнопка дублирования

Нажмите кнопку «Дублировать», чтобы создать точную копию текущей сборки. Дубликат сборки будет добавлен в текущий проект. Эта кнопка доступна только при редактировании или просмотре сборки, которая уже была сохранена в текущем проекте.

Кнопка удаления

Нажмите кнопку «Удалить», чтобы удалить текущую сборку из текущего проекта. Эта кнопка доступна только при редактировании или просмотре сборки, которая уже была сохранена в текущем проекте.

Кнопка справки:

Нажмите кнопку «Справка», чтобы открыть всплывающее окно справки.

Кнопка ОК

Нажмите кнопку «ОК», чтобы принять и сохранить текущие настройки сборки и закрыть это диалоговое окно.

Кнопка отмены

Нажмите кнопку «Отмена», чтобы отменить текущие настройки сборки и закрыть это диалоговое окно.

Важное примечание:

Для сборок крыши критически важным вводом является пролет. Это должен быть максимальный пролет, которому будет подвергаться сборка, и он определит необходимый размер сборки. Например, в бетонной подвесной крыше перекрытие будет определять, какой толщины должна быть плита.Ширина используется для расчета общей площади сборки и может не соответствовать фактической ширине сборки. На следующем рисунке 1 показан реальный пол в том виде, в каком он спроектирован (желтый пол в сборе), а на рисунке 2 показано, как этот комплект должен быть смоделирован в «Оценщике удара» (красный эквивалентный комплект). Обратите внимание, что ширина эквивалентной сборки была изменена, поэтому общая площадь сборки осталась прежней, а пролет вводится так, чтобы отразить максимальный пролет (между первыми двумя рядами балок).

Рисунок 1

Рисунок 2

Все о ферме, часть 1 — Трибуна пожарной части

Итак, как эти фермы несут нагрузку?

Как мы все знаем из школьной геометрии, простой треугольник устойчив по своей природе и все три стороны равны. Это означает, что любая сила, приложенная к нему, будет передаваться по всем трем сторонам с ограниченным движением или изменением формы. Как упоминалось ранее, верхний пояс испытывает сжатие, а нижний — растяжение, когда система испытывает так называемые гравитационные нагрузки (т.е. живые нагрузки). Динамические нагрузки не следует путать с самой сборкой.

Перераспределение нагрузки

Эффективность конструкции деревянных ферм при воздействии внешних сил, таких как ураганы, землетрясения или пожары, можно объяснить двумя факторами.

Структурное резервирование и перераспределение нагрузки по полу или крыше

Это находится внутри каждой фермы. Когда один из элементов фермы выходит из строя, нагрузка, которую он несет, перераспределяется на остальные элементы фермы.Кроме того, если одна из ферм теряет свою прочность или жесткость, вся сборка — пол или крыша — перераспределяет нагрузки через обшивку и / или распорки на соседние фермы.

Когда одиночный элемент фермы разрезается, структурная целостность фактически нарушается. Однако одно это обычно не вызывает катастрофического коллапса. В большинстве случаев ферма по-прежнему будет нести большую часть нормальной нагрузки, которая была первоначально приложена. Однако разрезанный элемент фермы вызовет явный дефект, который потребует осмотра.Если смотреть на полный крах системы, это зависит от многих факторов. Эти факторы будут включать в себя величину нагрузки, пролет фермы, целостность крыши и пола в условиях пожара или нет.

В следующей части этой серии, состоящей из нескольких частей, мы обсудим другие типы более совершенной конструкции деревянных ферм.

До следующего раза; усердно работать, оставаться в безопасности и жить вдохновленными.

Об авторе

NICHOLAS J.HIGGINS — пожарный с 14-летним стажем работы во всех подразделениях в городе Пискатауэй, штат Нью-Джерси. Ник занимал звания лейтенанта и капитана, а также был избран комиссаром окружного пожарного надзора на 1 срок (3 года) в городе Пискатауэй, штат Нью-Джерси. Он также является инструктором по пожарной безопасности 2-го уровня, сертифицированным штатом Нью-Джерси. Он имеет степень бакалавра наук. Имеет степень бакалавра бухгалтерского учета Университета Кина, занимается корпоративным налогообложением и является основателем / участником веб-сайта Firehouse Tribune.

Исследование эффективных длин элементов сжатия стенки в фермах с параллельными поясами

Южноафриканский институт стальных конструкций выразил озабоченность по поводу установки определение коэффициента полезной длины K, предусмотренного для сжимающих элементов параллельной пояса фермы в Статье 15 SANS 10162-1: 2005 — Расчет по предельным состояниям горячекатаных стальных конструкций.В Упрощенный метод проектирования фермы, указанный в коде, предполагает, что все элементы сжатия контактное соединение, что обеспечивает большую простоту конструкции и сокращает объем кода интерпретация, требуемая дизайнером. В дополнение к этому пункт 15 требует дополнительных снижение сопротивления первых элементов сжатия стенки в 0,85 раза. Однако это подход можно считать излишне консервативным, и в текущей практике проектирования эффективный фактор длины часто уменьшается до менее 1.0. В этом исследовании параллельно исследуется эффективный фактор длины сжатых элементов полотна. поясных ферм посредством исследовательского структурного анализа репрезентативных ферм с использованием Аналитические программы ANGELINE и Prokon, а также путем разработки, создания и тестирования шести репрезентативные фермы с использованием современных методов проектирования. Сравнительное исследование ряда Также включены кодифицированные подходы разных стран к проектированию ферм. Структурный анализ показал, что изгиб в плоскости сжатых элементов стенки был постоянный режим отказа, однако при гораздо большей приложенной нагрузке, чем расчетная нагрузка определено в соответствии с SANS 10162-1: 2005.Вопреки ожидаемому типу отказа, все шесть Испытания, проведенные на представительных фермах, показали наличие упругого выпучивания вне плоскости или сильной оси коробление сжатых элементов стенки, но все же при гораздо большей приложенной нагрузке, чем расчетная нагрузка. Неожиданное изгибание элементов перемычки из-за плоскости жесткость используемых торцевых соединений. Чтобы оставаться верными нынешней практике проектирования, косынки и продольные сварные швы были использованы для соединения элементов стенки с поясами.В жесткость косынок, таким образом, значительно уменьшила эффективную длину перемычки. элементы сжатия в плоскости, но не уменьшили эффективную длину вне плоскости. Несмотря на неожиданное поведение проведенных тестов, определенные выводы все же можно сделать. взяты из результатов. Единичное определение коэффициента эффективной длины для продольного изгиба элементы сжатия полотна слишком консервативны, поэтому рекомендуется коэффициент K 0,8. В в дополнение к этому коэффициент эффективной длины для продольного изгиба сжатых элементов стенки 1.1 рекомендуется для ферм со сварными соединениями. Необходимость сокращения сопротивление 0,85 первых элементов сжатия стенки требует дальнейшего исследования. В наиболее важный вывод, который необходимо сделать, заключается в том, что изгиб при сжатии стенки вне плоскости элементы могут быть доминирующим режимом отказа, который не принимается во внимание в текущих дизайн-практика.