Металеві конструкції

ВИКОРИСТАННЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ ФЕРМ

Сталеві ферми застосовують у покрівлях про­мислових і житлових будівель, ангарів, вокзалів, спортивних споруд, ринків, радіо та телевізійних вежах, щоглах різного призначення, опорах ліній електропередач та інших конструкціях.

За статичними ознаками розрізняють ферми балкового типу — однопролітні, багатопролітні та консольні, аркового і рамного типу, а також вантові.

Залежно від призначення фермам надають різної конструктивної форми — від легких прут­кових конструкцій до важких ферм великих про­льотів, плоских і просторових.

Найширше застосовують у промислових і жит­лових будівлях розрізні балкові ферми, найпрос­тіші для виготовлення та монтажу.

Геометрична схема ферми характеризується обрисом поясів та видом решітки.

За обрисами поясів розрізняють кроквяні фер­ми з паралельними поясами (рис. 6.6, а), тра­пецієподібні (рис. 6.6, б), трикутні (рис. 6.6, в) та сегментні (рис. 6.6, г).

Ферми з паралельними поясами та тра­пецієподібні — найбільш прості за конструктив­ною формою та виготовленням. Ці властивості і визначають їх широке застосування у виробничих та житлових будівлях різного призначення. Не­зважаючи на вищі техніко-економічні показни­ки, їх застосовують переважно при прольотах 18...42 м, оскільки вони мають невелику будівель­ну висоту порівняно з фермами інших обрисів.

Ферми трикутного обрису мають найбільшу висоту, застосовують їх при прольотах не більше 36 м. Застосування їх зумовлене, в першу чергу, використанням дрібнорозмірних покрівельних ма­теріалів — плоских і хвилястих азбестоцементних листів, покрівельної сталі різної конфігурації, че­
репиці, які потребують нахилу покриття в межах 25...45°.

За витратами сталі найбільш економічними є сегментні ферми, проте вони, як і трикутні, мають суттєві недоліки: велику трудомісткість, зумовлену різними довжинами решітки та кри­волінійністю верхнього поясу.

Статична незмінність ферми досягається за­стосуванням решітки, яка утворює систему три­кутників.

Решітка ферми працює на поперечну силу і виконує функції стінки суцільної балки. Від сис­теми решітки залежить власна маса ферми, тру­домісткість її виготовлення та зовнішній вигляд.

Найбільш поширеною є трикутна решітка, ос­кільки її загальна довжина та кількість вузлів менші, ніж у фермах з іншими типами решіток (рис. 6.7, а, б). Раціональний кут нахилу решітки до нижнього поясу становить 45...50". Недоліком трикутної решітки є значна довжина панелей поясів, особливо при великих прольотах ферм.

Розкісну решітку використовують найбільш ефективно в невисоких фермах (рис. 6.7, д, е). Особливість такої решітки полягає в тому, що від напрямку її до опори є можливість регулювати знаки зусиль. Кути нахилу розкісної решітки до нижнього поясу в межах 35...45" є економічнішими і сприятливими для роботи розкосів. У фермах з паралельними поясами та трапецієподібних до­цільно проектувати розкоси спадними від опори, тоді вони будуть розтягнуті, а короткі стояки ре­шітки — стисненими. Для ферм трикутного та сегментного обрису, навпаки, в розкосах решітки спадні елементи стиснені, а вихідні розтягнені. Незважаючи на це, при компонуванні решітки ферми часто проектують зі спадними розкосами, щоб зменшити їх довжину.

Хрестова решітка застосовується в фермах, які працюють на знакозмінне навантаження (рис. 6.7, ж). У цьому випадку розкоси решітки працюють тільки на розтяг. При виникненні в одному з розкосів стиску він відключається, працює другий розкіс, в якому діє розтяг. Різ-

О со

Л - с новидом трикутної решітки є ромбоподібна решітка, особливість якої — висока жорсткість та міцність під дією великих поперечних сил (рис. 6.7, в, г).

У міжповерхових перекриттях, коли простір між верхнім і нижнім поясами використовується з експлуатаційною метою, застосовують безрос - кісні ферми. Недоліком таких ферм є наявність значних згинальних моментів у поясах і стояках, що зумовлює зростання витрат сталі (рис. 6.7, з).

При великій висоті ферм та раціональному куті нахилу розкосів (35...45") панелі верхнього поясу ферми мають великі розміри, які невигідні для розміщення прогонів та плит. У таких пане­лях ферм виникають місцеві згинальні моменти за рахунок позавузлового прикладання наванта­ження. Довжину панелей верхнього поясу можна зменшити шляхом введення в основну решітку ферми спеціальних шпренгелів, що призводить також до зменшення розрахункової довжини роз­косів у площині ферми.

Генеральними розмірами ферми є проліт і ви­сота. Проліт кроквяних ферм виробничих буді­вель, як правило, приймають кратним модулю 6 м, тобто 18, 24, ЗО, 36 та 42 м. Для спрощення виготовлення та проектування уніфіковані типові сталеві ферми мають стандартні геометричні схе­ми для різних прольотів (рис. 6.8). Довжина панелі верхнього поясу в типових фермах дорівнює 3 м.

Оптимальна висота h0pt у середині прольоту трапецієподібної ферми визначається з умови мінімальної власної маси і жорсткості (прогину), а також можливості транспортування. Маса ферм мінімальна, коли маси поясів і решітки (з фа - сонками) рівні між собою, що спостерігається при великих співвідношеннях висоти ферми та про­льоту. Така велика висота кроквяних ферм не­вигідна через умови транспортування і монтажу, оскільки в цьому випадку ферму доводиться пе­ревозити окремими елементами та на місці мон­тажу виконувати поелементно складання, внаслі­док чого зростають витрати часу та вартість.

На практиці висоту ферми в середині прольоту приймають з умови транспортабельності меншою за оптимальну, щоб ферму можна було легко перевозити.

Практично висоту трапецієподібної ферми і ферми з паралельними поясами приймають в ме­жах 1/6—1/12 прольоту ферми. Це дає змогу поділити ферму на дві (іноді на три) відправкові марки, які б відповідали вимогам залізничних га­баритів (найбільший розмір марки за висотою не повинен перевищувати 3,8 м, а за шириною — 3,2 м.) У типових фермах для всіх прольотів від 18 до 36 м висота на опорі прийнята для тра­пецієподібних — 2200 мм, а для ферм з пара­лельними поясами — 3150 мм (рис. 6.8, а, б, г).

Висота трикутних ферм зумовлена нахилом покрівлі, під який вона проектується, і становить 1/2—1/4 прольоту (рис. 6.8, в).