Виды балок и ферм – виды ферм

Содержание

2. Безраспорные плоскостные несущие конструкции покрытий. Балки и фермы. Виды, классификация по материалам и пролетам. Обеспечение пространственной жесткости стальных ферм.

Ж/б балки
– пролеты до 24 м.

Преимущества ж/б
балок:

  1. экономичный расход
    металла

  2. простота монтажа

  3. соответствие
    противопожарным требованиям

Высота балки порядка
0,1 величины пролета.

Балки металлические
применяются по технологическим
требованиям или при повышенной
динамической нагрузке.

— сварные

— клепаные

Деревянные балки.
Прогоны соединяются на расстоянии 1 м.

Фермы – сквозные
стержневые конструкции, состоящие из
верхнего и нижнего пояса и решетки,
вертикальных стоек и наклонных раскосов.

У фермы в отличие
от балки постоянное сечение, изменяется
только высота фермы в зависимости от
пролета.

Стальные фермы –
для пролетов 18, 24, 30, 36 м и шагов 6 и 12 м.

Полигонные и с
параллельными поясами при рулонных
кровлях, треугольные при кровлях из
стальных или асбестоцементных листов.

Для большепролетных
зданий (60 – 100 м) фермы типа:

Конструкции ферм
– сварные из стержней открытого или
закрытого трубчатого профиля.

Стержни открытого
профиля соединяют в узлах ферм приваркой
к плоским стальным листам – фасонкам.
В фермах из труб – бесфасоночное
соединение стержней.

3. Распорные плоскостные конструкции.

Цилиндрические
своды, опертые на фундамент по всей
длине можно рассматривать как разновидность
арки со значительно увеличенной шириной.

Рамы – упругая
распорная конструкция, составленная
из прямоугольных или криволинейных
элементов, жестко соединенных между
собой в узлах их пересечения.

Рамы применяются
для уменьшения высоты ригеля.

Затяжка – стягивает
стойки.

Способы конструктивного
решения рам:

  • Жесткое крепление

  • С двумя шарнирами

  • С тремя шарнирами
    (сечение ригеля уменьшается)

Способы разгрузки
ригеля рамы:

Арки – плоский
изогнутый стержень с неподвижными
опорами по концам.

Очертания арок:

  • Круговое

  • Эллиптическое

  • Стрельчатое

  • Зубчатое

  • Подковообразное

  • Трехлопастное

4. Безраспорные пространственные конструкции покрытий.

Перекрестные
системы – системы балок или ферм с
параллельными поясами, перекрещивающихся
в двух, иногда в трех направлениях.
(ортогональные, неортогональные,
треугольные)

Наличие пересекающихся
элементов позволяет передать нагрузки
от опоры не в одной вертикальной
плоскости, а сразу в двух или трех
вертикальных плоскостях.

Системы бывают по
конструктивным особенностям:

— перекрестно-ребристые.
Покрытие из сборных коробчатых и плоских
элементов.

— перекрестно-стержневые

Плюсы перекрестных
систем:

  • Перекрывают большие
    пролеты без промежуточных опор

  • Снижение строительной
    высоты покрытия

  • Унификация узлов
    и стержневых элементов

  • Сокращение затрат
    на транспорт

  • Возможность сбора
    на земле и подъема крупными блоками

  • Сборность-разборность
    ( при необходимости)

  • Универсальность
    применения

  • Возможность
    образовывать сложные пространственные
    формы покрытий, не только плоские

  • Возможность
    опирания в любых точках пересечения
    ребер

  • Быстрота сборки
    малым количеством рабочей силы

studfiles.net

виды, поперечное сечение, установка. Подстропильная ферма

Основой конструкции при устройстве кровель выступают стропильные и подстропильные элементы. Несущая система кровельного покрытия – это стропильные балки и фермы. Балки подстропильные являются опорой для стропильных элементов. Они применяются при устройстве покрытий в одноэтажных многопролетных промышленных зданиях, в жилых домах при устройстве мансардных этажей.

Виды подстропильных балок и ферм

Надежность всей кровельной системы в полной мере зависит от прочности и основательности несущей стропильной и подстропильной конструкции. На нее оказывается большое количество разнообразных внешних нагрузок.

Балки подстропильные – это изделия из одного цельного элемента, который принимает внешнюю нагрузку, распределяя ее по всей своей длине. В этом случае наибольшие напряжения возникают по концам балки. Применяется она в балочных стропильных системах устройства кровли.

Подстропильная ферма – это сложная составная конструкция, которая собирается из отдельных стержней, жестко соединенных друг с другом. Нагрузки возникают только в узловых соединениях стержней. Используются такие конструкции в кровельных системах со стропильными фермами.

В зависимости от материала изготовления подстропильные конструкции можно разделить на:

  • Железобетонные.
  • Стальные.
  • Деревянные.
  • Армированные деревянные системы.

Железобетонные и стальные балки и фермы наиболее часто используются в строительстве промышленных зданий и сооружений. Деревянные и усиленные арматурой элементы из дерева активно применяются для устройства не только производственных кровель, но и при строительстве крыш в жилых домах.

В промышленном строительстве подстропильными конструкциями перекрывают 12-метровые, 18-метровые, 24-метровые и 30-метровые пролеты между колоннами. При шестиметровом шаге стропильных конструкций подстропильные балочные элементы и фермы служат для них промежуточными опорными элементами.

По виду поперечного сечения балки подразделяются на:

  • Прямоугольные.
  • Тавровые.
  • Двутавровые.
  • Коробчатые балки.

В индивидуальном жилищном строительстве конструкции, предназначенные для опоры стропильной системы, применяются не часто. В основном их используют при устройстве мансардных помещений.

Железобетонные подстропильные балки

Железобетонные изделия применяются для устройства кровельных покрытий с небольшим уклоном, а также скатных крыш. Изготавливаются они на заводах ЖБИ, где сразу применяется предварительное напряжение балок стальной арматурой. Виды используемой арматуры:

  • Стержни с периодическим профилем упрочненные.
  • Проволочные пучки из особо прочной проволоки.
  • Витые проволочные пряди.
  • Струнная арматура.

По форме различают балки подстропильные с параллельными и не параллельными поясами. Их расчет производится исходя из нагрузки, которую оказывает стропильная балка, опирающаяся точечно на середину подстропильного элемента, и нагрузки от веса самой балки, распределяемого по ее длине. Изделия изготавливаются со строповочными отверстиями, предназначенными для монтажа и подъема, иногда вместо них используются монтажные петли.

Устанавливаются в средних рядах сооружений для опоры стропильных балок и ферм, если ширина их шага 6 метров, а ширина установки средних колонн – 12 метров. Установка подстропильных балок производится на колонны, закрепляются они методом сваривания закладных деталей. В середине балок подстропильных и по их концам выполнены специальные опорные площади с закладными листами и анкерными болтами для установки стропильных конструкций.

Имеют тавровое или двутавровое поперечное сечение с нижней полкой и форму трапеции. Нижняя полка усиливается в местах, где предполагается установка стропильных балок.

По длине балки подстропильные в основном бывают 12-метровые, иногда применяются 18-метровые или 24-метровые изделия. Высота по центру составляет 1,5 метра, в местах опор – 0,6 метра. Ширина нижней полки – 0,7 метра. Должна иметь определенные двутавровая балка размеры. ГОСТ 19425-74.

Подстропильная железобетонная ферма

Железобетонные подстропильные фермы применяются при устройстве скатных кровель. Имеют форму трапеции, у которой два пояса: нижний — горизонтального вида и верхний — ломаной конструкции. На данный момент наиболее актуальными являются безраскосые фермы из сборного железобетона.

Для надежности крепления стропильных ферм опорные участки подстропильных элементов усиливаются. Для установки плит покрытия предусмотрены стойки у опор. Стойки и нижний пояс подстропильной фермы изготавливаются с предварительным напряжением. Для производства используется бетон марок 300-500.

Как и в балочном варианте, в подстропильных фермах для крепления к колоннам и опоры предусмотрены закладные металлические элементы.

Стальные подстропильные балки

Стальные системы имеют длину 12 метров, 18 метров, 24 метра, могут производиться длиной 48 метров. Конструкционно они аналогичны применяемым стропильным балкам. Состоят из двух поясов: верхнего и нижнего. Верхний опирается на монтажный столик на колонне и крепится к нему болтами. Нижний пояс балки прикрепляется к колонне посредством горизонтальных планок.

Подстропильная стальная ферма

Изготавливаются с параллельными верхним и нижним поясами. Длина унифицирована и составляет 12 метров, 18 метров, 24 метра. В зависимости от вида стропильной фермы, высота подстропильной конструкции может быть 3,13 метра, 3,27 метра или 3,75 метра.

Крепление к колоннам производится при помощи надопорных стоек, на которые опирают стропильные фермы.

В настоящее время в промышленном строительстве стали применяться облегченные стальные варианты изготовления ферм. Например, трубчатые системы или балки с тонкими стенками. Благодаря такой конструкции фермы получаются более легкие, уменьшается расход стали на их изготовление, сокращается срок их монтажа.

Деревянные подстропильные системы

Конструкции из дерева, предназначенные для опоры на них стропильной системы, обладают достаточно большой прочностью и стойкостью ко многим агрессивным воздействиям. Они долговечны при применении их в сооружениях с нормальными режимами по температуре и влажности. В промышленном строительстве они используются в зданиях, где присутствуют неблагоприятные для железобетона и металла среды.

По конструктивному виду различают подстропильные элементы в виде:

  • Балок.
  • Ферм.
  • Арок.
  • Рам.

Если длина пролетов в здании до 18 метров, то применяется подстропильная балка деревянная. В зданиях, где пролеты достаточно большие – до 30 метров, целесообразнее использование деревянных подстропильных ферм. Арки и рамы из дерева в качестве подстропильных элементов используются не часто.

Деревянная подстропильная балка

В промышленном строительстве чаще всего используются балки, склеенные из досок. Такие конструкции гораздо прочнее и долговечнее, чем цельные изделия, возможно изготовление различных форм подстропильных балок. Изделия из конструкционного клееного бруса получили широкое распространение при устройстве кровельных систем. Цельные круглые бревна могут выдержать более серьезные нагрузки, но они сильно уступают клееному брусу по прочности на изгиб.

Узел стыкования деревянной подстропильной балки можно увидеть на фото ниже.

Поперечное сечение балки бывает прямоугольным или двутавровым. Верхний и нижний пояса подстропильной балки могут быть параллельными, либо двускатный верхний пояс и горизонтальный или ломаный нижний пояс. При длине пролета до 15 метров часто используются двутавровые балки со стенками из досок или фанеры и брусковыми ребрами жесткости.

Деревянная подстропильная ферма

Основными материалами для изготовления подстропильных деревянных ферм являются брусья, доски или бревна. Крепление элементов возможно при помощи металлических метизов, пластин. Большое распространение получили клееные деревянные подстропильные фермы. Пояса их изготавливаются сплошными по ширине. При таком способе изготовления на концах соединительных элементов выполняются нарезные зубчатые шипы и аналогичные им по форме пазы. Клей наносится на всю поверхность стыка, далее детали конструкции прессуются.

Армированные деревянные подстропильные балочные элементы и фермы

Армируются деревянные подстропильные элементы с целью их усиления. В качестве арматуры используются сталь или стеклопластик. Крепится арматурная деталь внутрь деревянной при помощи эпоксидного клея. Иногда используется предварительное напряжение арматуры.

Установка

Установка подстропильных балок и ферм проводится следующим образом. Железобетонные подстропильные балочные элементы и фермы при помощи закладных металлических деталей привариваются непосредственно к оголовкам колонн. Возможно крепление их на болты. Железобетонные консоли или металлические столики на подстропильных изделиях выполняют функцию опорных площадок для несущих стропильных конструкций.

Стальные фермы крепятся к колоннам сбоку к металлическому надколоннику нижним поясом. Его высота составляет 0,7 м. Друг с другом фермы скрепляются верхними поясами. Стропильные фермы опираются на столики подстропильных ферм и на закрепленные на колоннах надколенники.

Деревянные подстропильные балки в устройстве кровель выглядят следующим образом (см. фото).

Установка балок для двускатной крыши

Когда в здании существуют две несущие внутренние стены, стропильная система устанавливается на подстропильные элементы. В этом случае они опираются на лежень, посредством стоек из брусьев, а также внутренние стены. Обычно это две подстропильные балочные конструкции, размещенные вдоль крыши. Применяется такой вариант при высоте от перекрытия до конька крыши от 1,4 метра до 2,5 метра. В этом случае под крышей образуется достаточно свободное пространство, которое можно использовать в качестве мансарды.

Подстропильная балка, или затяжка, может устанавливаться непосредственно на стропилах на расстоянии одной трети высоты от перекрытия до конька. Такой вариант позволяет увеличить объем внутреннего помещения под крышей. Стропильная, подстропильная системы и крыша здесь играют роль внешних стен и покрытия.

Стропильные и подстропильные балки можно увидеть на фото в статье.

В первую очередь, на мауэрлат укладываются крайние подстропильные балки на обе стены дома. При варианте деревянного дома вместо мауэрлата используется верхний венец сруба. Балки должны быть строго параллельными друг другу, проверить это можно, измерив расстояние между их концами по диагонали. Балки ложатся с выступом не менее 0,5 метра за края периметра дома. Если доски по длине меньше, чем требуется для балки, то производится сращивание подстропильных балок.

Затем необходимо натянуть веревки между уложенными балками по обоим краям, и выверить их по уровню. На расстоянии одного метра от крайней устанавливается следующая подстропильная балка. Также ложится доска на противоположной стороне. Обязательно проверяется их горизонтальность. Таким образом укладываются остальные балки подстропильные по всей длине стены.

Чтобы выровнять выступы досок за пределы стен, отмеривается 0,5 метра на каждой крайней балке, протягивается веревка. На средних балках делаются отметки по веревке, лишние концы отпиливаются. Дальше на подстропильную систему устанавливаются несущие стропила.

ГОСТы по подстропильным конструкциям

На изготовление железобетонных подстропильных конструкций распространяется ГОСТ 20372-2015, введенный в действие с 1 января 2017 года. Согласно этому документу, для производства используется тяжелый или легкий конструкционный бетон. Стальные подстропильные фермы производятся согласно ГОСТ 27579-88. Имеет определенные и клееная двутавровая балка размеры. ГОСТ 19425-74.

fb.ru

Несущие конструкции покрытия в промышленных зданиях


Новый сервис — Строительные калькуляторы online


Общие сведения о конструкциях покрытия

В системе конструкций промышленного здания покрытие выполняет одну из главных ролей. Оно определяет долговечность здания в целом, характер внутреннего пространства и нередко внешний облик здания. На покрытие одноэтажного здания приходится 20-30, а иногда 40% стоимости и 30% трудоемкости строительства.

Покрытия промышленных зданий, как правило, устраиваются бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций. Несущие конструкции покрытия устраиваются в виде ферм, балок, арок и рам, которые поддерживают ограждающую часть, придавая ей уклон, соответствующий материалу кровли.

Ограждающая часть покрытий кроме защиты помещений от атмосферных воздействий вместе с несущими конструкциями обеспечивают зданиям пространственную жесткость.

Независимо от типа покрытий, которые могут быть односкатными, многоскатными, плоскими, шедовыми, криволинейными, они должны иметь хорошую гидроизолирующую способность, паро- и теплозащиту, соответствующую назначению здания, быть прочными, пожаробезопасными и каррозионностойкими, индустриальными в возведении, долговечными и надежными в эксплуатации.

Одним из главных требований, предъявляемых к покрытию, являются их малая масса и экономичность.

Вид и материал несущих конструкций покрытия выбирают с учетом:

— ширины пролетов;

— шага опор;

— величины и характера нагрузок на покрытие;

— вида и грузоподъемности внутрицехового подъемно-транспортного оборудования;

— типа кровли.

Кроме того, необходимо учитывать район строительства, систему размещаемых под покрытием коммуникаций и степень агрессивности воздушной среды производства.

Несущими конструкциями плоскостных покрытий, как правило, являются стропильные конструкции (балки и фермы). В случаях, когда шаг колонн превышает шаг стропильных конструкций, в состав элементов покрытия вводят подстропильные конструкции.

Подстропильные конструкции устанавливают на колонны в продольном направлении, а на них опирают стропильные конструкции.

Несущие конструкции плоскостных покрытий выполняются из железобетона, металла, древесины и комбинированными (металлодеревянными и сталежелезобетонными).

В комбинированных несущих конструкциях более полно используются положительные свойства каждого материала.

Так, элементы, работающие на сжатие, выполняют из железобетона и древесины, а элементы, подверженные растяжению,- из металла. В виду этого комбинированные конструкции часто имеют повышенную надежность в работе и большую долговечность.

 

Железобетонные стропильные и подстропильные балки и фермы, описание конструкции, область применения

Стропильные балки применяют при устройстве односкатных, многоскатных и плоских покрытий зданий в пролетах от 6 до 18 м.

Балки односкатных и плоских покрытий имеют прямолинейных верхний пояс, а балки двух- и многоскатных покрытий – ломаный пояс с уклоном скатов 1:12.

Для перекрытия пролетов 6 и 9 м используют балки таврового сечения с высотой на опорах 590 и 890 мм, а пролетов 12 и 18 м – двутаврового и прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм.

Балки прямоугольного сечения с отверстиями просты в изготовлении и облегчают прокладку верхних коммуникаций. Однако на них расходуется больше бетона по сравнению с балками таврового и двутаврового сечений.

Для изготовления балок применяют бетон марок 200-500 и предварительно напряженную арматуру.

На верхних поясах балок предусматривают закладные элементы для крепления прогонов или панелей покрытия, на нижних поясах и стенках – закладные элементы для крепления путей подвесного транспорта, а в опорных частях – стальные листы для крепления балок к колоннам.

Стропильные балки крепят к колоннам с помощью анкеров, выпущенных из колонн.

При высоте балок на опоре не более 900 мм используют безанкерный способ крепления, что позволяет снизить расход стали на узле и трудовые затраты.

 

Стропильные балки двухтаврового сечения для плоских и односкатных покрытий:

а, в – для плоского покрытия, б – для односкатного покрытия

 

 

Строительная балка твухтаврового сечения для двух- и многоскатных покрытий

 

 

Стропильная решетчатая балка для скатных покрытий

 

Подстропильные балки предусматривают в покрытиях с балочными стропильными конструкциями, если их шаг принят 6 м, а шаг колонн 12 м. подстропильные балки имеют трапециевидное очертание и тавровое сечение с полкой внизу.

Длина балок 12 м, высота в пролете 1500 мм, на опоре 600 мм, ширина полки 700 мм.

В местах опирания стропильных балок стенки подстропильных балок утолщены до ширины полки.

Крепят подстропильные балки к колоннам и стропильные к подстропильным сваркой закладных элементов.

 

 

Подстропильная балка

 

Стропильные фермы подразделяют на сегментные, арочные безраскосные, с параллельными поясами и треугольные.

Стропильные фермы обладают лучшими технико-экономическими показателями по сравнению с балками. Их применяют при пролетах 18, 24, 30 м.

Сегментные, арочные, а также фермы с параллельными поясами предназначены для покрытий с рулонной кровлей, треугольные – под кровлю из асбестоцементных и металлических волнистых листов.

Для обеспечения нормального уклона рулонной кровли в крайних сегментных и арочных фермах и прилегающих к ним панелях предусматривают столбики для опирания пенелей покрытия.

Решетка ферм позволяет применять панели шириной 1,5 и 3 м. Фермы укладывают через 6, 12 и 18 м.

Наиболее рациональны сегментовые и арочные фермы, имеющие ломанные и криволинейные верхние пояса.

По сравнению с другими у них меньше усилия в элементах решетки, что позволяет делать решетку более редкой.

Незначительная высота этих ферм на опоре позволяет уменьшить общую высоту здания.

Арочные безраскосные фермы технологичны в изготовлении и позволяют рационально использовать межферменное пространство.

Фермы с параллельными поясами  имеют простое очертание; они взаимозаменяемы со стальными фермами.

Недостатки таких ферм: большая высота на опоре, из-за чего увеличивается высота стен и неполезный объем здания, необходимость в дополнительных связях в покрытии.

 

 

Стропильная сегментовая ферма

 

 

 

Стропильная арочная безкаркасная ферма

 

 

Стропильная ферма с параллельными поясами

 

 

Стропильная треугольная ферма

 

Подстропильные фермы, имеющие длину 12 и 18 м, предназначаются для опирания на них стропильных ферм, шаг которых составляет 6 м.

Стропильные и подстропильные фермы изготавливаются из бетона марки 300-500. Нижние пояса их выполняют предварительно напряженными, армируя пучками из высокопрочной проволоки.

В фермах предусмотрены закладные элементы, аналогичные балкам. Крепят фермы к колоннам, а подстропильные между собой сваркой закладных элементов.

 

 Подстропильная ферма. Опирание стропильной фермы на подстропильную

 

Стальные стропильные и подстропильные балки и фермы, описание конструкции, область применения

Стропильные фермы изготавливают трех основных типов:

— с параллельными поясами;

— полигональные;

— треугольные.

Под рулонные кровли устанавливают первые два типа ферм с уклоном верхнего пояса соответственно 1,5% и 1:8, а под кровли из асбоцементных и металлических листов – треугольные с уклоном 1:3,5.

Унифицированные стальные фермы изготавливают пролетами 18, 24, 30, 36 м. Применяют их при шаге колонн 6, 12 м и более. Высота ферм на опоре с параллельными поясами 2550-3750 мм, полигональных – 2200 и треугольных — 450 мм. Панели верхнего пояса ферм приняты длиной 3 м.

Пояса и решетки ферм выполняют из уголков и соединяют между собой сваркой с помощью фасонок из листовой стали. Рациональна конструкция ферм с поясами из широкополочных двутавров. Эффективность их заключается в экономии стали и меньших трудовых затратах на изготовление.

С колоннами фермы соединяют шарнирно с помощью надопорных стоек двутаврового сечения.

Стойки крепят к колоннам анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам черными болтами.

Треугольные фермы крепят к колоннам аналогично железобетонным.

 

Стальная стропильная ферма с параллельными поясами

 

Стальные полигональные стропильные фермы

 

Стропильная треугольная стальная ферма

 

Подстропильные фермы отличаются наличием параллельных поясов, в остальном они аналогичны стропильным фермам. Изготавливают их длиной 2, 18 и 24 м и высотой 3130, 3270 и 3750 мм (в зависимости от типа стропильных ферм и их пролета). П

одстропильные фермы соединяют с колоннами посредством надопорных стоек, служащих одновременно опорами стропильных ферм.

Перспективными в промышленном строительстве являются покры­тия с фермами из стальных труб, из тонкостенных балок, с рамами из стальных элементов коробчатого профиля и структурные конструкции.

Эти облегченные стальные конструкции, имею­щие полную заводскую готовность и комплектно поставляемые на стройку, отличаются малой материалоемкостью и резко сокращают сро­ки возведения зданий.

Подстропильная стальная ферма

 

Фермы из стальных труб, имеющие обыч­ную конструктивную схему других ферм, устанавливают на пролеты 18, 24 и 30 м.

Замена уголковых профилей трубами позволяет снизить расход стали на 10-35%. Используемые при этом бесфасоночные соединения поясов и решетки значительно уменьшают трудоемкость из­готовления ферм.

 

В фермах из труб нет мест для скопления агрессив­ной пыли.

В тонкостенных стальных балках име­ются пустотелые пояса, гладкие или гофрированные стенки из листа толщиной 3-4 мм. Гофры высотой 35-40 мм имеют шаг 1,5 м. Такие балки наиболее целесообразно применять для сетки колонн 12×18 м.

Балки   из   широкополочных   двутавров    со сквозными стенами укладывают в покрытиях с сетками колонн 6X12 и 6X18 м. Эти балки изготовляют из двутавров путем продольной зигзагообразной резки их стенок и сварки полученных обеих его частей.

Стальные рамы с коробчатыми сечениями эле­ментов применяют в зданиях с пролетами 18 и 24 м и высотой соответственно 6,98 и 8,18 м.

Коробчатое сечение получают из горячекатаных швеллеров и гофрированных листов-стенок толщиной 3-4 мм.

Такие рамы целесообразно применять в одно- и двухпролетных зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 5-8 т или без них при шаге колонн 6м.

 

Несущие конструкции покрытий из дерева, определение, область применения

Несущие конструкции покрытий из дерева имеют высокую прочность и стойкость во многих агрессивных средах, неболь­шую массу, хорошие архитектурно-эстетические качества, просты в массовом заводском производстве, а по долговеч­ности почти не уступают железобетонным и метал­лическим конструкциям.

Применяют их в зда­ниях с нормальным температурно-влажностным режимом, а также в це­хах с агрессивной по от­ношению к другим конст­рукциям средой (тра­вильных, электролизных, красильных, некоторых химических и др.).

В по­крытиях промышленных зданий применяют дере­вянные балки, фермы, арки и рамы.

 

Деревянные балки, фермы, арки, рамы. Описание конструкции, область применения

Деревянные балки используют в зданиях с пролетами от 9 до 18 м. Наиболее индустриальны клееные бал­ки: из досок, с одной или двумя фанерными стенками и др. По очер­танию различают конструкции балок с параллельными поясами, двухскатные с горизонталь­ным или ломаным нижним поясом.

Клееные балки из досок изготовляют прямоугольного или двутав­рового сечения с высотой на опоре 450-1300 мм и уклоном верхнего пояса  1:10. Длина этих балок от 9 до 18 м. На такие балки можно подвешивать краны грузоподъемностью до 3 т.

Балки с перекрестными дощатыми стенками на гвоздях имеют двутавровое сечение и состоят из двух поясов, двойной стенки и ребер жесткости из брусков. Такими балками пере­крывают пролеты от 9 до 15 м.

Клееные балки с фанерными стенками имеют двутавровое или ко­робчатое сечение; применяют их для перекрытия проле­тов до 18 м. Балки могут иметь волнистые фанерные стенки.

В местах стыков фанеры, а также через 1/8-1/10 пролета в балках двутаврового сечения ставят вертикальные ребра жесткос­ти из брусков. Такие балки по сравнению с другими типа­ми менее трудоемки в изго­товлении и на них меньше рас­ходуется древесины.

 

Деревянные балки покрытий:

а — односкатная; б — двухскатная; в — двускатная ломанного очертания

 

Деревянная балка с дощатой перекрестной стенкой

 

Деревянная балка клееная с одной или двумя фанерными стенками

 

Деревянные фермы применяют для перекрытия пролетов от 12 до 24 м. Наи­более распространены деревометаллические фермы, в кото­рых сжатые элементы выпол­няют из древесины, а растя­нутые из стали.

По очертанию фермы разделяют на:

— сегмент­ные;

— многоугольные;

— трапецие­видные;

— треугольные.

Сегментные фермы, имею­щие длину 12-36 м, отлича­ются легкостью, малым чис­лом монтажных элементов и простой конструкцией узлов.

Верхний пояс ферм конструируют из клееных блоков криволинейного очертания, нижний — из стальных тяжей или уголков.

Решетку крепят к поясам болтами с помощью стальных пластинок.

 

Деревометаллическая сегментовая ферма покрытия

 

1 — элементы верхнего пояса; 2 — деревянные накладки; 3- болты;

4 — металлический вкладыш; 5 — узловой болт

 

 

1 — нижний пояс фермы; 2 — фасонки из полосовой стали; 3- монтажные болты;

4 — раскосы фермы

 

Многоугольными фермами перекрывают пролеты от 12 до 30 м.

Верхний пояс фермы собирают из брусьев длиной на две панели.

Треугольную решетку со стойками делают из брусьев, соединяют ее с поясами на болтах.

Усилия в решетках таких ферм срав­нительно невелики, что упрощает конструкцию узлов.

 

 

Деревометаллическая многоугольная ферма покрытия

 

 

1 — деревянная накладка; 2 — металлический вкладыш; 3- узловой болт;

4 — болты; 5 — металлические пластины-наконечники; 6 -раскосы; 7 — верхний пояс фермы

 

1 — металлические пластины; 2 — раскосы фермы; 3- болты;

4 — нижний пояс фермы

 

Из трапециевидных ферм и треугольных ферм лучшими технико-экономическими показа­телями отличается клееная ферма с растянутыми опорными раскосами.

Фермы применяют для перекрытия пролетов 12-30м.

Верхний пояс выполняют из досок, нижний (затяжку) — из уголков. Панели верхнего пояса шарнирно соединены с металлической затяж­кой. В фермах приняты треугольные решетки, усиленные стойками.

 

 

Трапецивидная деревометаллическая ферма покрытия

 

Деревометаллическая треугольная ферма покрытия

 

Верхний пояс ферм может быть клееным или из брусьев. Нижний пояс делают из профильной или круглой стали.

Деревянные арки и рамы применяют реже по сравнению с балка­ми и фермами. Несущие качества и жесткость деревянных конструк­ций можно повысить их армированием. При коэффициенте армирования сечения 0,01-0,04 несущая способность и жесткость деревянных балок повышаются в 1,6-3,2 раза. Кроме того, армированные деревянные конструкции легки, менее деформативны во времени, более надежны в эксплуатации; изготовлять их можно из низкосортной древесины.

Деревянные элементы армируют стальными стержнями или стеклопластиковой арматурой. Соединяют стержни с древесиной эпоксидным клеем.

Армировать дерево более целесообразно внутри, так как арматура скрыта от воздействия среды производства.

Можно применять предварительно напряженные армодеревянные конструкции.

 

 

 

1 — верхний пояс фермы; 2 — металлический вкладыш; 3- деревянные накладки;

4 — болты; 5 — металлический наконечник; 6 — стойка фермы

 

 

 

1 — верхний пояс фермы; 2 — металлический вкладыш; 3- деревянные накладки;

4 — болты; 5 — металлический наконечник; 6 — раскос фермы; 7 — профиль

 

Армодеревянные конструкции, краткое описание

Армодеревянные конструкции (балки, фермы, арки и рамы) из­готовляют прямоугольного, таврового, двутаврового или коробчатого се­чений.

Клееные деревянные конструкции совершеннее конструкций сплош­ного сечения, так как склеивание повышает прочность и долговечность древесины и позволяет создавать разнообразные конструктивные фор­мы.

 

 

Армодеревянные клееные конструкции покрытий

а — балка; б — ферма; в — арка; г — рама

 

Панели-оболочки КЖС, описание конструкции, область применения

Панели-оболочки КЖС (крупноразмерные, железобетон­ные, сводчатые) предназначаются для покрытий промышленных, общественных, сельскохозяйственных и других зданий с пролетами 12, 18 и 24 м, а при необходимости и для покрытий зданий других пролетов.

Применение панелей КЖС предусматривается в покры­тиях однопролетных и многопролетных зданий с фонарями и без фонарей верхнего света, бескрановых, а также оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т или подвесным транспортом, грузоподъемностью до 5 т.

Конструкция панели-оболочки типа КЖС  представляет собой короткий цилиндрический пологий предвари­тельно напряженный свод-оболочку  с двумя ребрами-диафрагмами сегментного очертания.

Высо­ту поперечного сечения панели в середине пролета принимают 1/20-1/15l0 в зависимости от величины нагруз­ки и пролета.

Очертание верхней поверхности   оболоч­ки — по квадратной параболе,    минимальная   толщина 30 мм.

Диафрагмы проектируют облегченными с верти­кальными ребрами жесткости.

Минимальная   толщина стенки диафрагмы в пролете 40 мм,  а вблизи опоры 50 мм. Сопряжение оболочки с диафрагмами выполняют с устройством пологих вутов, уклон 1=1/5.

Основная рабочая напрягаемая арматура распола­гается в нижней утолщенной зоне диафрагм. Эта арма­тура принимается в основном из стержневой сваривае­мой стали (одного или двух вплотную расположенных стержней в каждом ребре).

В опорных узлах панели предусматривают сталь­ные анкерные детали, обеспечивающие надежное за­крепление рабочей арматуры в бетоне, выполняющей роль затяжки сводчатой конструкции.

Оболочку армируют по расчету сетками рулонного типа.

Диафрагмы армируют сварными каркасами только в приопорных зонах, а в средней части стержнями-подвесками, расположен­ными в вертикальных ребрах.

Панели типа КЖС проектируют из бетона    классов    по    прочности на сжатие В25-В50.

Конструкция панелей позволяет устраивать в оболочке технологические отверстия   диаметром 400-1450 мм, а также прямоугольные отверстия для устройства светоаэрационных или зенитных фонарей размером 2,5х6 или 2,5х9 м.

По контуру отверстия оболочку усиливают утолщением с армированием по расчету.

 

 

Панель оболочка КЖС

 

 

 

1 — панель оболочка КЖС; 2 — продольная балка; 3- анкер;

4 — монтажная сварка; 5 — заводская сварка; 6 — листовой шарнир; 7 — закладная деталь балки


Новый сервис — Строительные калькуляторы online


perekos.net

Балки и фермы

Автор: Джеймс Гордон

Глава 10

ЧЕМ ХОРОШИ БАЛКИ,

или о крышах, фермах и мачтах

А свой дом Соломон строил 13 лет и окончил весь дом свой. И построил он дом из дерева Ливанского длиною во 100 локтей, шириной в 50 локтей, а вышиною в 30 локтей, на четырех рядах кедровых столбов; и кедровые бревна положены были на столбах. И настлан был помост из кедра над бревнами на 45 столбах, по пятнадцати в ряд.Третья книга Царств. 7; 1-3


Надежная крыша над головой — одно из первостепенных условий цивилизованного существования, но крыша тяжела, а потому проблема поддержки ее так же стара, как и сама цивилизация. Смотрим ли мы на знаменитое прекрасное сооружение или просто на какое-то здание, всегда поучительно обратить внимание на архитектурное решение крыши, ибо оно определяет не только конструкцию самой крыши, но и вид стен, окон да и весь внешний облик здания.


На самом деле проектирование крыши, по существу, очень схоже с конструированием моста, с той лишь разницей, что стены здания в, отличие от мостовых опор стремятся сделать как можно тоньше, а потому и боковое давление на стены необходимо рассчитывать более тщательно. Как мы видели в гл. 8, если крыша оказывает слишком сильное боковое давление на верхнюю часть стены, на которую она опирается, то линия давления попадает в опасную зону, в результате чего стена может рухнуть.


Многие римские здания, а также все византийские культовые сооружения имели сводчатые или арочные перекрытия, создающие сильное боковое давление. Поэтому поддерживающие их стены обычно имеют очень большую толщину, так что линия давления находится в безопасной зоне. Как уже говорилось, эти толстые стены часто делались монолитными, иногда их облегчали, замуровывая в них пустые винные кувшины. Кроме того, что такие стены были, конечно, весьма устойчивыми, у них имелось и еще одно немаловажное для жаркого климата преимущество — они обеспечивали отличную теплоизоляцию. Зачастую византийская церковь оказывалась единственным прохладным местом в греческом селении. Ослабить толстые стены большими оконными проемами было рискованно, поэтому в римских и византийских зданиях окна обычно малы и расположены довольно высоко от земли.


Средневековые замки тоже часто строились без существенных отклонений от римских традиций, как замок на Корф-Кэстл с монолитными стенами многометровой толщины. Такие стены могли, конечно, выдержать давление сводчатых перекрытий, а по вполне понятным соображениям военного характера защитники замка предпочли бы вовсе обойтись без окон. Ранние норманские или романские церкви не отличаются разнообразием архитектуры и своими толстыми стенами, маленькими круглыми арками и оконцами непосредственно восходят к римскому прототипу. Почти все ранние романские церкви были неплохо построены, и многие из них сохранились и по сей день *. Трудности появились позднее и связаны были в основном с растущей модой на большие и светлые окна.


* Конечно, очень многие норманские церквушки имели простые деревянные крыши, но конструкция их нередко такова, что распирающее давление на стены было почти столь же опасно, как и в случае каменных сводов.


Естественно, что жители жарких стран относятся к окнам иначе, чем северяне, многие из них и поныне предпочитают Жить в сумерках за закрытыми ставнями. Нет сомнения, что устройство небольших, пропускающих мало света окон — средиземноморский обычай, он восходит к Древней Греции, Риму, Византии *. Надо думать, это никак не связано с дефицитом стекла.


* В Помпее, где окна были непропорционально малы, а искусственное освещение наверняка было плохим, стены комнат почти всегда красили — непонятно зачем — в темно-красный или черный цвета.


В Северной Европе даже любившие повоевать рыцари и бароны не желали проводить время в мрачных, лишенных окон замках. Они хотели солнца и света, не по душе им была архитектура по римским образцам. Жажда света породила прямо-таки культ окон, и очень скоро строители, стараясь перещеголять друг друга, создают залы и соборы, окна которых становятся все громадней и красивей. Хотя средневековые мастера могли быть безнадежно далеки от какого-то научного подхода, среди них, без сомнения, были люди с гораздо более яркими творческими началами, чем это обычно принято считать. И мы в большом долгу перед ними за то, что они показали, нам, сколь прекрасными могут быть окна.


Однако эффект от таких окон в значительной мере теряется, если их вставлять в похожие на тоннель отверстия в толстой стене. Попытки же делать большие окна при тонких стенах неизбежно приводили к катастрофам. В основе норманской архитектуры лежит архитектура романская, а она не допускает таких отклонений, ибо по ее законам устойчивость и надежность определяются толщиной стен. Тем не менее это не всегда останавливало строителей, и, наверное, именно позднероманские постройки породили афоризм: «Вопрос не в том, упадет ли, а в том, когда именно?»


Сейчас уже трудно определить, насколько ясно средневековые каменщики понимали смысл происходящего. Вероятнее всего, их понимание сути вещей было путаным и субъективным, иначе они не повторяли бы из поколения в поколение одни и те же ошибки. Однако рано или поздно кто-то понял, что совместить стремление к большим окнам стойкими стенами можно с помощью контрфорсов, которые должны поддерживать стены, подпирая их снаружи и сопротивляясь распирающему давлению крыши *. Контрфорсы как бы увеличивали эффективную толщину стен, выполняя ту же задачу, что и римские кувшины, только по-иному.


* «Я не столп, но контрфорс официальной церкви, поскольку поддерживаю ее извне», — лорд Мельбурн.


Обычные контрфорсы на самом деле представляют собой лишь местные утолщения стен между окнами. Там где имелся только один зал, как в капелле Королевского колледжа в Кембридже (рис. 88 и 89), они были очень эффективны. Но как только понадобились боковые приделы, тут же возникли трудности. Чтобы поддерживать крышу нефа, не затеняя чрезмерно верхних окон, мастера готики ввели аркбутаны (рис. 90).



Рис. 88-89. Контрфорсы капеллы Королевского колледжа в Кембридже.


В этом случае вертикальная часть контрфорса отнесена от стены и удерживается серией арок, которые передают нагрузку, не слишком загораживая свет. Аркбутаны в сочетании с большими окнами обладают огромными декоративными возможностями, особенно при разумном расположении статуй и башенок, вес которых, как, должно быть, понимали строители, помогает контрфорсам в их нелегкой задаче — благополучно провести линию давления вниз через кружевной лес каменной кладки. В конце концов окна стали так велики, что от стен, поддерживающих здание, почти ничего не осталось. Имея дело с узкими полосками каменной кладки, как и с современными мачтами, невозможно обойтись без боковой поддержки. И как устойчивость высокой тонкой мачты обеспечивается весьма изощренной оснасткой корабля, так и устойчивость этих изящных стен целиком зависит от их поддержки арками и контрфорсами.



Рис. 90. Появление боковых приделов потребовало изобретения аркбутанов.


После того как все эти идеи проникли в сознание зодчих, были поняты ими и реализованы, строительство и архитектура достигли совершенно небывалых и впечатляющих высот. Ко времени создания позднеготических построек их архитектура потеряла всякую видимую связь с классическими образцами, от которых она произошла. Трудно найти менее схожие сооружения, чем, скажем, Кентерберийский собор и римская базилика. И все же линия общего развития здесь прослеживается ясно.


Постройки, о которых мы здесь говорили, прекрасны, но все они чрезвычайно дороги, и, конечно, куполообразные своды и арочные перекрытия обычно не годятся для частных домов. Вместо арок гораздо дешевле и проще применять для поддержания кровли какие-нибудь балки. Если над пролетом между стенами положить длинные наклонные балки, или стропила, то они будут передавать вес крыши через свои концы вертикально вниз, не оказывая никакого распирающего давления. В результате нежелательных отклонений линии давления от вертикали не возникнет, стены могут быть достаточно тонкими и отпадает необходимость в контрфорсах (рис. 91).



Рис. 91. Ферма перекрытия. На схеме показано шарнирное опирание (на роликах), чтобы подчеркнуть необходимость избежать распирания стен.


Уже по одной только этой причине балка является одним из важнейших элементов всех строительных конструкций. На самом же деле применение балок и ферм выходит далеко за рамки задач, связанных с крышами зданий; балки и теория изгиба балок сыграли в действительности чрезвычайно важную роль в обеспечении самой возможности технического прогресса. Неожиданно все это оказалось важным и в биологии.


 

Слово «балка» (beam) на староанглийском означает «дерево», оно до сих пор сохранилось в английских названиях отдельных деревьев, например березы и граба (whitebeam, hornbeam). Сегодня балки чаще всего делают из стали и железобетона, однако в прошлом на протяжении столетий при строительстве слово «балка» означало деревянный брус, часто даже целый ствол дерева. Хотя дешевле и проще срубить дерево, чем построить каменную арку или куполообразный свод, раздобыть нужное количество больших деревьев тоже порой было нелегко, больше того, настали времена, когда длинные брусья стали редкостью. Вот тогда и возникла необходимость в поисках способов, которые позволили бы строить крыши из деталей небольшой длины.

Фермы перекрытий

Современному человеку кажется совершенно очевидным, что стропила и перекрытия из коротких брусьев лучше всего делать, как в детском конструкторе, соединяя эти брусья в конструкцию треугольной формы (рис. 92).

Рис. 92. Ферма из коротких деталей.

Мы пришли к решетчатой ферме. Всем нам примелькались подобные конструкции стальных железнодорожных мостов. Любая конструкция такого рода, составленная из треугольников, называется фермой. Как и длинная сплошная балка, правильно сконструированная ферма позволяет экономно перекрывать длинные пролеты, не оказывая опасного бокового давления на поддерживающие ее стены. Применение ферм (и теория ферм), как и применение балок (и теория балок), в современной технике не ограничивается строительством зданий, оно гораздо шире. Фермы используются в конструкциях судов, самолетов, мостов и многих других машин и сооружений. Как мы видели в предыдущей главе, стянутая арка представляет собой еще одну реализацию той же идеи.

Однако в архитектуре ферма, или решетка из балок, внедрялась удивительно медленно. В наиболее простой ферме — в виде деревянных стропил крыши — эта идея может показаться совершенно очевидной, однако нашим предкам потребовалось немало времени для ее освоения. Они ведь никогда не видели железнодорожных мостов и не играли с детским конструктором. Стропила и фермы были, как оказалось, изобретением позднего Рима, хотя вплоть до средневековья никогда по-настоящему не применялись. Архитектуре удавалось обходиться без ферм на протяжении почти всей античной эпохи.

Греческим строителям никогда не приходила в голову сама идея ферм. Великие афинские архитекторы Мнесикл, построивший Пропилеи, и Иктин, создатель Парфенона и храма Аполлона в Бассах, сознательно отвергли использование арок и куполообразных сводов для перекрытий. И все же они оказались не способны придумать стропила или какой-либо достойный их эквивалент. Блеск эллинской архитектуры меркнет, как только нам попадается архитрав. Греческие кровли говорят о некотором недомыслии античных архитекторов.

Обычные каменные балки или перемычки нельзя использовать для надежного перекрытия пролетов длиной более 2,5 м — они могут обвалиться. Сознавая это, древние греки встали перед необходимостью использовать для перекрытий храмов и других зданий деревянные балки, хотя в античной Греции деловая древесина становилась столь же дефицитной, как и в современной.

В тех случаях, когда для храма можно было найти необходимое количество деревянных брусьев во всю длину перекрытия, эти балки укладывали горизонтально прямо на стены и каменные перемычки перистиля. Сверху накладывался достаточный настил, так что получался сплошной потолок над всей площадью здания (рис. 93).

Рис. 93. Крыша древнегреческого храма.

Но крышу, естественно, нужно было сделать водонепроницаемой, для этого над потолком сооружали большой холм из глины, смешанной с соломой и водой. Таким образом, на храм средних размеров наваливали кучу глины весом около 3 тыс. т. Затем весь этот «агротехнический» материал хорошо утрамбовывали и выравнивали, так чтобы холм приобрел треугольную форму с плоским скатом. После этого прямо поверх глины примерно так, как укладывают плитки на садовых дорожках, укладывали черепицу. Надо думать, строители рассчитывали на то, что огромная масса сырой глины высохнет прежде, чем начнет гнить поддерживающий ее потолок. Высыхая и растрескиваясь, глина, должно быть, становилась превосходным убежищем для всякого рода паразитов; но она же обеспечивала и прекрасную термоизоляцию, что особенно ценно в условиях жаркого климата. Однако чаще приходилось довольствоваться короткими бревнами небольшой длины. Царь Соломон, чтобы получить ливанский кедр для своего дворца, заключил даже политическое соглашение с царем Хирамом, и несмотря на это балки на крыше его дворца были длиной лишь по 17 локтей (примерно 7 м). В греческих храмах эти балки были еще короче, чем во дворце Соломона и подпирались снизу рядами к

eplan.house

Балки и фермы. Преимущества и недостатки.

Здравствуйте, наши читатели, коллеги, партнеры.

Ранее, мы говорили уже с Вами о строительных (стропильных) фермах и балках, как несущих и опорных конструкциях.

Сегодня попробуем разобраться, когда, где и какой вид лучше применять при строительстве объекта.

Повторно отметим тот факт, что классификация, как ферм, так и балок весьма обширна. И каждый подвид имеет, как преимущества, так и недостатки. Поэтому, однозначного приоритета в выборе нет. Следовательно, мы не можем однозначно сказать, что строительные балки лучше или хуже строительных ферм, но мы можем определить целесообразность применения той или иной строительной технологий, относительно определенных общих данных.

1 Балки однозначно проще монтировать.

2 Они применяются при необходимости сохранить подвижность конструкции.

3 Также, их целесообразно применять при строительстве малогабаритных объектов.

Из недостатков следует отметить довольно высокую нагрузку самого строения.

Фермы – сложнее в монтировании, но за счет более равномерного распределения нагрузок, требуют меньших затрат материалов, а значит — тем самым облегчают конструкцию и соответственно еще способствуют экономии бюджета.

Однако, фермы больше подходят для возведения крупногабарита, а также – фермы, в основе своей,- статичны и не в состоянии обеспечить подвижность конструкции. Если таковая понадобится.

Использование их при малом габарите, может являться не целесообразным при необходимости ускорения процесса.

Опять же, обращаем Ваше внимание, что решение по поводу реализации того или иного метода выполнения перекрытий принимается, исходя из особенностей и нужд строительного проекта.

То есть – правильно составленного КМ, КМД, АР, КЖ, ППР.

Куда обращаться? Думаю, Вы в курсе…

«Лукаринвест» — Все лучшее в нас, мы отдаем Вам!

Оставайтесь с нами!

07.09.2016 
Просмотров: 4257

kmdrus.ru

Вопрос 42. Фермы. Классификация ферм. Компоновка ферм. Элементы ферм. Типы сечений стержней легких и тяжелых ферм.

  1. Фермы

Фермой
называется геометрически неизменяемая
решетчатая конструкция, работающая на
изгиб, элементы которой шарнирно
соединены в узлах и работают на осевое
растяжение или сжатие при узловом
нагружении.

Допущение
об идеальной шарнирности узлов
противоречит действительной конструкции
фермы, но довольно точно отражают
фактическую работу ее элементов.

Расчет
фермы по шарнирной схеме допускается,
когда отношение высоты сечения к длине
элемента не превышает 1/10 в конструкциях,
эксплуатируемых при t
≥ -40°С, и 1/15 при t < -40°C.

Фермы
по сравнению с балками более экономичны
по затрате металла.

Область
применения ферм весьма обширна. Они
используются в покрытиях зданий и
сооружений для поддержания кровли
(стропильные фермы), радио- и телебашнях,
опорах линий электропередач, конструкциях
пролетных строений мостов, подъемных
кранов и т.д.

    1. Классификация ферм

Фермы
состоят из верхнего и нижнего поясов,
соединенных между собой решеткой из
раскосов и стоек. Расстояние
между узлами решетки фермы называется
панелью; расстояние между ее опорами –
пролетом.
Фасонка
– деталь фермы, выполненная из листа
для соединения стержней фермы в узле.

Разнообразие
областей применения и конструктивных
решений ферм позволяет классифицировать
их по различным признакам:

по
назначению 
– фермы
мостов, покрытий (стропильные и
подстропильные), транспортных эстакад,
грузоподъемных кранов, гидротехнических
затворов и других сооружений.

по
очертанию поясов
:


по
виду статической схемы – фермы разрезные,
неразрезные, консольные
.


по значению наибольших усилий в элементах
фермы

легкие
– пролетом l до 50 м и с усилием в поясах
Nmax
5000 кн,

тяжелые
– с усилием в поясах Nmax
>
5000 кн,

по
конструктивному решению

– обычные, комбинированные и с
предварительным напряжением.

    1. Компоновка ферм

В
задачу компоновки фермы входят определение
ее рациональной схемы с учетом ряда
требований: экономичности по затрате
металла, простоты изготовления,
транспортабельности, требований
унификации и типизации. Эти требования
часто противоречат между собой, поэтому
нужно найти оптимальное решение,
наилучшим образом удовлетворяющее
одновременно комплексу требований.

Масса
фермы зависит от отношения ее высоты к
пролету. Усилия
в поясах фермы возникают главным образом
от изгибающего момента, а в решетке –
от поперечной силы.

Чем
больше высота фермы, тем меньше усилия
в поясах и их масса, но с увеличением
высоты фермы увеличивается длина
элементов решетки и ее масса. Условно
минимального расхода металла отвечает
равенство массы поясов и массы решетки
вместе с фасонками, что достигается при
h≈1/5 L
(в балке масса поясов приблизительно
равна массе стенки).

Столь
большая высота неудобна при транспортировке.
Ферму пришлось бы доставлять на
строительную площадку отдельными
элементами (россыпью) и собирать на
месте монтажа.

Дополнительные
затраты времени и средств при этом не
окупаются экономией металла.

На
практике стремятся к тому, чтобы при
монтаже производилась только укрупнительная
сборка фермы их двух половин (отправочных
марок). Поэтому размеры фермы не должны
выходить за пределы железнодорожного
габарита (по вертикали 3,8 м, по горизонтали
-3,2 м). Наиболее удобными в изготовлении
являются фермы с параллельными поясами.
Одинаковые длины стержней поясов и
решетки, одинаковое решение промежуточных
узлов и минимальное количество поясных
стыков создают условия для максимально
возможной унификации конструктивных
схем и делают такие фермы индустриальными.
Благодаря преимуществам в изготовлении
фермы с параллельными поясами постепенно
вытесняют фермы трапецеидального
очертания.

При
компоновке фермы одновременно с выбором
системы решетки устанавливают размеры
панелей фермы, размеры которых должны
отвечать оптимальному углу наклона
раскосов. Из конструктивных соображений
– рационального очертания фасонки в
узле и удобства крепления раскосов –
желателен угол, близкий к 45°.

Посредством
унификации геометрических схем ферм и
типизации конструктивной формы можно
стандартизировать конструктивные
детали ферм и перейти на массовое их
изготовление с помощью специализированных
станков и приспособлений.

В
настоящее время унифицированы
геометрические схемы стропильных ферм
производственных зданий (18, 24, 30, 36 м),
мостов, радиомачт, радиобашен, опор ЛЭП.

В
основу унификации стропильных ферм с
рулонной кровлей положены модуль пролета
производственных зданий и панель m=3 м,
уклон кровли i=1,5 %, высота ферм на опоре
3150 мм по наружным краям поясов, треугольная
решетка с возможностью добавления
шпренгеля при кровельных плитах шириной
1,5 м.

В
фермах больших пролетов (более 36 м), а
также в фермах из алюминиевых сплавов
или из высокопрочных сталей возникают
большие прогибы.

Провисание
ферм предотвращается устройством
строительного подъема, т.е. изготовлением
ферм с обратным выгибом, который под
действием нагрузки погашается, в
результате чего ферма принимает проектное
положение.

studfiles.net

Фермы. Классификация ферм. Компоновка ферм. Элементы ферм. Типы сечений стержней легких и тяжелых ферм

Фермой называется геометрически неизменяемая решетчатая конструкция, работающая на изгиб, элементы которой шарнирно соединены в узлах и работают на осевое растяжение или сжатие при узловом нагружении.

Допущение об идеальной шарнирности узлов противоречит действительной конструкции фермы, но довольно точно отражают фактическую работу ее элементов.

Расчет фермы по шарнирной схеме допускается, когда отношение высоты сечения к длине элемента не превышает 1/10 в конструкциях, эксплуатируемых при t ≥ -40°С, и 1/15 при t < -40°C.

Фермы по сравнению с балками более экономичны по затрате металла.

Область применения ферм весьма обширна. Они используются в покрытиях зданий и сооружений для поддержания кровли (стропильные фермы), радио- и телебашнях, опорах линий электропередач, конструкциях пролетных строений мостов, подъемных кранов и т.д.

Классификация ферм

Фермы состоят из верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой решеткой из раскосов и стоек. Расстояние между узлами решетки фермы называется панелью; расстояние между ее опорами – пролетом. Фасонка – деталь фермы, выполненная из листа для соединения стержней фермы в узле.

Разнообразие областей применения и конструктивных решений ферм позволяет классифицировать их по различным признакам:

по назначению– фермы мостов, покрытий (стропильные и подстропильные), транспортных эстакад, грузоподъемных кранов, гидротехнических затворов и других сооружений.

по очертанию поясов:

 

— с параллельными поясами

 

 

-трапециидальная

 

 

— арочные

 

 

-треугольные

— с треугольной решеткой

 

 

— с треугольной решеткой и дополнительными стойками

 

 

— с раскосной решеткой.

 

 

Очертание поясов зависит главным образом от назначения фермы и принятой конструктивной схемы сооружения по системе решетки:

Решетки специальных типов:

 

— со шпренгельной решеткой

 

 

— крестовая

 

 

— ромбическая

 

 

— полураскосная.

 

Система решетки зависит от схемы приложения нагрузки и специальных требований к ферме. Наиболее проста треугольная решетка. Дополнительные стойки ставят в тех случаях, когда в месте их расположения прикладываются сосредоточенные силы или когда хотят уменьшить длину панели верхнего сжатого пояса.

Особенностью раскосной решетки является то, что все раскосы имеют усилия одного знака, а стойки – противоположного; при восходящем направлении раскосов стойки растянуты, а при нисходящем – сжаты.

Шпренгельная решетка применяется при более частом приложении сосредоточенных сил к верхнему поясу.

Фермы с крестовой решеткой применяются обычно при двусторонней нагрузке. Крестовые раскосы проектируют их гибких элементов или тяжей; они воспринимают только растягивающие усилия, а при сжатии выключаются из работы. Благодаря этому фермы с крестовой решеткой рассчитываются как статически определимые системы.

Ромбическая и полураскосная решетка обладают повышенной жесткостью и применяются в конструкциях с большими поперечными силами

по виду статической схемы – фермы разрезные, неразрезные, консольные.

— по значению наибольших усилий в элементах фермы

легкие – пролетом l до 50 м и с усилием в поясах Nmax ≤ 5000 кн,

тяжелые – с усилием в поясах Nmax > 5000 кн,

по конструктивному решению – обычные, комбинированные и с предварительным напряжением.

 

Компоновка ферм

В задачу компоновки фермы входят определение ее рациональной схемы с учетом ряда требований: экономичности по затрате металла, простоты изготовления, транспортабельности, требований унификации и типизации. Эти требования часто противоречат между собой, поэтому нужно найти оптимальное решение, наилучшим образом удовлетворяющее одновременно комплексу требований.

Масса фермы зависит от отношения ее высоты к пролету. Усилия в поясах фермы возникают главным образом от изгибающего момента, а в решетке – от поперечной силы.

Чем больше высота фермы, тем меньше усилия в поясах и их масса, но с увеличением высоты фермы увеличивается длина элементов решетки и ее масса. Условно минимального расхода металла отвечает равенство массы поясов и массы решетки вместе с фасонками, что достигается при h≈1/5 L (в балке масса поясов приблизительно равна массе стенки).

Столь большая высота неудобна при транспортировке. Ферму пришлось бы доставлять на строительную площадку отдельными элементами (россыпью) и собирать на месте монтажа.

Дополнительные затраты времени и средств при этом не окупаются экономией металла.

На практике стремятся к тому, чтобы при монтаже производилась только укрупнительная сборка фермы их двух половин (отправочных марок). Поэтому размеры фермы не должны выходить за пределы железнодорожного габарита (по вертикали 3,8 м, по горизонтали -3,2 м). Наиболее удобными в изготовлении являются фермы с параллельными поясами. Одинаковые длины стержней поясов и решетки, одинаковое решение промежуточных узлов и минимальное количество поясных стыков создают условия для максимально возможной унификации конструктивных схем и делают такие фермы индустриальными. Благодаря преимуществам в изготовлении фермы с параллельными поясами постепенно вытесняют фермы трапецеидального очертания.

При компоновке фермы одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры панелей фермы, размеры которых должны отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Из конструктивных соображений – рационального очертания фасонки в узле и удобства крепления раскосов – желателен угол, близкий к 45°.

Посредством унификации геометрических схем ферм и типизации конструктивной формы можно стандартизировать конструктивные детали ферм и перейти на массовое их изготовление с помощью специализированных станков и приспособлений.

В настоящее время унифицированы геометрические схемы стропильных ферм производственных зданий (18, 24, 30, 36 м), мостов, радиомачт, радиобашен, опор ЛЭП.

В основу унификации стропильных ферм с рулонной кровлей положены модуль пролета производственных зданий и панель m=3 м, уклон кровли i=1,5 %, высота ферм на опоре 3150 мм по наружным краям поясов, треугольная решетка с возможностью добавления шпренгеля при кровельных плитах шириной 1,5 м.

В фермах больших пролетов (более 36 м), а также в фермах из алюминиевых сплавов или из высокопрочных сталей возникают большие прогибы.

Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъема, т.е. изготовлением ферм с обратным выгибом, который под действием нагрузки погашается, в результате чего ферма принимает проектное положение.

 

Расчет ферм. Определение нагрузок. Определение усилий в стержнях фермы. Расчетные длины стержней ферм. Обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия. Выбор типа сечения стержней.

 

Расчет ферм выполняют в такой последовательности:

1) определяют нагрузку на ферму;

2) вычисляют узловые нагрузки;

3) определяют расчетные усилия в стержнях фермы методом строительной механики;

4) подбирают сечения стержней;

5) рассчитывают соединения стержней, узлы и детали.

 

megaobuchalka.ru