 |
Из1) Плоские сквозные конструкции, фермы
|
|
|
|
Сквозными несущими деревянными конструкциями называются такие, в которых пояса соединены друг с другом не сплошной стенкой из досок или фанеры (как в плоских сплошных конструкциях), а решеткой, состоящей из отдельных стержней – раскосов и стоек.
Применение решетки вместо сплошной стенки уменьшает расход материала на конструкцию, особенно при больших пролетах. В то же время сквозные конструкции имеют большое количество узлов в местах соединения решетки с поясами, что значительно усложняет изготовление таких конструкций. Поэтому выбор типа конструкций - сплошной или сквозной производится на основе технико-экономических данных с учетом назначения помещения.
Сквозные конструкции бывают:
1) балочные (фермы);
2) распорные (арки и рамы);
3) решетчатые стойки.
ферма
сквозная арка
рама с подкосами
решетчатая стойка
О сквозных распорных конструкциях и о решетчатых стойках говорилось в предыдущих лекциях.Сегодня мы займемся изучением основного вида сквозных конструкций - ферм. Фермы применяют, как правило, в статически определимых схемах в отношении как опорных закреплений, так и решения решетки.
В зависимости от конструктивных особенностей, связанных с методом изготовления, фермы подразделяют на фермы заводского (из клееных элементов) и построечного изготовления (из цельных элементов)
Наибольшее распространение в строительстве получили фермы заводского изготовления. К ним относятся металлодеревянные фермы, верхний пояс и сжатые стержни решетки которых выполнены из клееной древесины, а нижний пояс и растянутые стержни решетки - из стали.
Преимущества клееной древесины позволяют применять в случае необходимости, например, в условиях агрессивных сред, не только стальной, но и деревянный нижний пояс.
|
|
|
По очертанию фермы подразделяются на:
ü треугольные;
ü прямоугольные;
ü трапециевидные;
ü многоугольные(чаще 5тиугольные);
ü сегментные;
ü шпренгельные.
остальные картинки в презентации 18 Н и 18 дополнительная!!!!!!!!!!!!!
Рисунок 1 – Треугольная металлодеревянная ферма
Рисунок 2 – Пятиугольная металлодеревянная ферма
Рисунок 3 – Сегментная металлодеревянная ферма
С целью уменьшения величины изгибающего момента передача сжимающего усилия в узлах верхнего пояса из прямолинейных элементов осуществляется с эксцентриситетом, как в арках. Первую панель нижнего пояса, в котором отсутствуют усилия, может быть деревянной, а опорный нисходящий раскос, воспринимающий большое растягивающее усилие - стальным, как и среднюю панель нижнего пояса. Трапециевидная односкатная ферма имеет аналогичное конструктивное решение.
Могут применяться так же фермы с параллельными поясами.
Треугольные клееные фермы могут иметь верхний пояс из двух клееных панелей разной длины, более длинной и мощной является первая от опоры панель. Из клееной древесины выполняются также два раскоса. Нижний пояс и растянутый тяж принимаются стальными. Панели верхнего пояса в узлах стыкуют с эксцентриситетом.
Сегментные клееные фермы компонуются с таким расчетом, чтобы дуга верхнего пояса была из криволинейных элементов одинаковой длинны. Все узлы, включая узлы верхнего пояса, центрируют по осям элементов. Верхний пояс такой фермы может быть разрезным или неразрезным. Благодаря криволинейному очертанию верхнего пояса создается обратный выгиб по отношению к оси изгиба пояса под действием внешней нагрузки, поэтому эта ферма имеет мало нагруженную решетку, что упрощает конструкцию ее элементов и узлов.
классификация по материалу:
|
|
|
1) лесоматериал
2) клееная древесина
3) сталь
4) ж\б
5) полимерные материалы
классификация по средствам соединения:
Соединение деревянных элементов по длине называется сращиванием, по ширине – сплачиванием, под углом – связыванием, прикрепление к опорам – анкерованием.
При изготовлении узлов и стыков деревянных соединений изготавливают всевозможные гнезда, отверстия и врезки, что уменьшает сечения и ослабляет деревянные конструкции. Разрушение деревянных конструкций, как правило, начинается с соединений. От правильности выбора вида соединения его расчета и изготовления, зависит прочность и надежность конструкции в целом.
При соединении сжатых элементов усилия сжатия передаются непосредственно от одного элемента другому. Это наиболее простой вид соединений, в котором не требуются рабочие связи. В соединении изгибаемых элементов уже необходимы рабочие связи – это более сложный вид соединений. Наиболее сложные узлы и стыки у соединений растянутых элементов. Здесь наиболее часто применяются металлические связи.
Существует, примерно, 40-50 различных типов соединений деревянных элементов (рис. 1), которые по характеру работы разделяются на две группы:
- Соединения без расчетных связей. В узлах присутствуют только конструктивные связи обеспечивающие пространственную и геометрическую неподвижность соединения. К этому типу соединений, например, относятся упоры и врубки работающие на сжатие.
- Соединения с расчетными связями. Работающими на сжатие (шпонками, колодками). Работающими на изгиб (нагелями, болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками). Работающими на растяжение (болтами, гвоздями, винтами, хомутами, тяжами). Работающими на сдвиг (клеевыми швами).
|
рис. 1. Примеры соединений деревянных элементов (сращивание, сплачивание, связывание)
Так как в различных типах соединений могут присутствовать одинаковые виды связей целесообразно рассматривать соединения по следующей классификации:
- Без специальных связей.
- С деревянными связями.
- С металлическими связями.
- С клеевыми связями.
Главные требования предъявляемые ко всем соединениям деревянных элементов: обеспечение в узлах и стыках вязкости, дробности и плотности.
|
|
|
При работе древесины на сжатие, растяжение, растягивание и сдвиг в ней, в отличие от металлических соединений, не происходит пластических перераспределений напряжения, а наоборот, присутствует хрупкое разрушение: скалывание вдоль и поперек волокон. Нейтрализация скалывания обеспечивается, прежде всего, работой соединения на смятие древесины, это называется вязкостью соединения. Для наращивания вязкости, соединение «дробят»: увеличивают насколько возможно количество связей, за счет которых напряжения смятия передаются более равномерно. Для устранения «рыхлых» деформаций, соединение делают плотным. Иными словами, например, врубка одного деревянного элемента в другой, должна иметь достаточную площадь для передачи нагрузки, эта площадь для предотвращения скалывания, должна быть раздроблена на несколько площадей, а все соединение должно быть без зазоров, т.е. плотным.
- Характер очертания внешнего контура
- Параллельные пояса
- Ломаные пояса
- Полигональные пояса
- Треугольные пояса
- Тип решётки
- Треугольная
- Раскосная
- Полураскосная
- Ромбическая
- Тип опирания
- Балочный
- Арочный
- Консольный
- Балочно-консольный
Ферма – стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после условной замены её жестких узлов шарнирами.
Фермы относятся к классу сквозных конструкций, в которых пояса соединены между собой не сплошной стенкой, как у балок, а решеткой, состоящей из отдельных стержней – раскосов и стоек.
Фермы применяются в покрытиях производственных и гражданских зданий в тех случаях, когда балки сплошного сечения оказываются экономически невыгодными.
Классическими примерами успешной длительной эксплуатации деревянных ферм служат фермы дома Благородных собраний, фермы покрытия Московского манежа в Москве. В г. Перми до настоящего времени эксплуатируется много зданий с деревянными фермами в покрытиях, построенных ещё в XVIII-XIX веках, а также здания постройки середины XX века.
В современном строительстве в покрытиях производственных зданий применяются:
|
|
|
ü металлодеревянные фермы типа ФМД (серия 1.863-2)
ü безраскосные фермы (металлодеревянные арки типа АМД, серия 1.860-6)
ü сегментные металлодеревянные фермы (серия 1.263-1)
дощатые треугольные фермы
Классификация
По конструктивной схеме:
• балочные фермы (основной тип)
• распорные фермы – арочные
По очертанию верхнего пояса:
• треугольные фермы
• фермы с параллельными поясами
По материалу:
• из цельной древесины из круглого леса, брусьев, досок)
• из клееной древесины
• металлодеревянные
• фермы из фанерных труб
• стеклопластикодеревянные фермы
По типу узловых соединений:
• на лобовых врубках
• на стальных цилиндрических нагелях
• на зубчатых шипах на клею
• на клеестальных шайбах
3. Основные положения по
проектированию
• Деревянные фермы применяются, как правило, в статически определимых системах. Несущая способность зависит от прочности и устойчивости любого стержня, вследствие этого к качеству материалов для изготовления ферм предъявляются повышенные требования.
• Фермы проектируют с минимально возможным числом узлов.
• Нижним поясам ферм при изготовлении придается строительный подъем 1/200 пролета. При определении усилий в элементах фермы искажение геометрического очертания ферм строительным подъемом не учитывается.
Особенности расчета
• Основными нагрузками являются постоянные нагрузки (собственный вес покрытия и ферм) и временные (снеговая на всем пролете, снеговая на половине пролета). Ветровая не учитывается!
• Для упрощения расчета собственный вес ферм считается приложенным к верхнему поясу.
• К деревянным фермам не рекомендуется подвешивать технологическое оборудование.
• Статический расчет обычно ведется по стандартным программам ПЭВМ.
Из 5 в 3 тоже самое)
Верхний пояс сегментных клееных ферм очерчен по дуге и разбит на панели крупных размеров. Применяют главным образом металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом и с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали. Пролеты клееных сегментных ферм могут достигать 36 м.
Примеры компоновки верхнего пояса из 4-х, 2-х и 1-ой отправочной марки.
Стыки гнутоклееных блоков выполняют непосредственным упором торцов или через сварные вкладыши в узлах, закрепленных от выхода из плоскости фермы.
Конструкция узлов верхнего пояса различна при разрезном и неразрезном поясе.
В обоих случаях к концам раскосов прикрепляют на болтах металлические пластинки-наконечники, имеющие в свободном конце отверстие для узлового болта. Усилия от раскосов через пластинки-наконечники воспринимаются узловым болтом, который передает их равнодействующую или на металлический вкладыш, а через него на верхний пояс, или на деревянные или металлические боковые накладки и непосредственно на верхний пояс. Наконечники раскосов из полосовой стали между панелями верхнего пояса и парными накладками из дерева помещаются в специально выбранных пазах в накладках.
|
|
|
Фермы пролетом до 24 м включительно желательно полностью изготовлять на заводе и доставлять на место установки в готовом виде. Элементы решетки сегментных ферм изготовляют либо из брусьев, либо из клееной древесины. В отношении решетки сегментные фермы являются выгодной конструкцией, так как в ней применяется треугольная решетка и в узлах сходится не более двух элементов, которые центрируют в этих узлах.
Некоторые возможные варианты конструктивного решения промежуточных узлов нижнего пояса.
Опорные узлы сегментных клееных ферм имеют следующие два основных варианта.
В первом варианте нижний торец клееного верхнего пояса обрезают так, чтобы создать горизонтальную плоскость для опирания фермы и вертикальную - для упора в сварной элемент, состоящий из упорного элемента и боковых фасонок, к которым приваривают стальные элементы нижнего пояса.
Во втором варианте торец клееного верхнего пояса упирается в упорный элемент (упорная пластина из стального листа, усиленного ребрами жесткости, или швеллер) сварного башмака. Боковые фасонки передают усилия на опорную плиту. К ним снаружи или внутри приваривают элементы нижнего пояса.
Из 3 стр 252)
|
|
|
