 |
Вопрос 3. Фермы, их виды, особенность работы.
|
|
|
|
Вопрос 3. Фермы, их виды, особенность работы.
Ферма – сквозная несущая конструкция, расчетная схема которой представляет собой геометрически неизменяемую систему, состоящую из прямолинейных стержней, расположенных в одной плоскости и соединенных в узлах полными идеальными (без трения) шарнирами.
Это шарнир, который не препятствует взаимному повороту соединяемых элементов, т. е. исключает появление изгибающих моментов в сечениях, примыкающих к шарниру (рис. 89, а). Практически такой шарнир выполнить невозможно, поскольку даже при наличии смазки в нём останутся незначительные силы трения, которые будут препятствовать повороту, а значит, создадут защемление и момент, пусть и ничтожно малый. Близкие к идеальным шарниры применяют для опор пролётных строений мостов (рис. 89, б) и некоторых большепролётных конструкций покрытий. Однако для массового строительства такие шарниры слишком дороги, поэтому там используют более простые решения (см. вопрос 176).
1-верхний пояс; 2- нижний пояс; 3- раскосы; 4- стойки; 5- опорный узел; 6- опорный раскос; 7- опорная стойка; 8- коньковый узел;
- пролет фермы; h - высота фермы
В реальных фермах стержни в узлах соединяются жестко, а не шарнирно.
Ферма, как конструкция, работает на изгиб. Однако при узловой нагрузке в прямолинейных стержнях фермы возникают только продольные усилия N, вызывающие растяжение или сжатие стержней.
Нормальные напряжения (перпендикулярны сечению) воспринимаются поясами, а касательные напряжения – решеткой.
Пояса фермы являются основными силовыми элементами, трансформирующими действие моментов внешних сил в продольные усилия. Решетка обеспечивает восприятие сдвигающих усилий при изгибе, а также удержание поясов в проектном положении, создание узлов как точек приложения сосредоточенных нагрузок, сокращение расчетной длина сжатых элементов.
|
|
|
В стержнях наиболее полно использованы прочностные свойства материала.
1. Работает на изгиб
2. При узловой нагрузке в прямолинейных стержнях возникают только продольные усилия N (сжатие (-) и растяжение (+))
3. Нормальные напряжения воспринимаются поясами (перпендикулярны сеч. )
4. Касательные напряжения и сдвигающие усилия – решеткой.
5. Пояса – основные силовые элементы (Момент внешних сил => продольные усилия)
6. Решетка удерживает пояса в проектном положении
7. Решетка обеспечивает восприятие сдвигающих усилий при изгибе.
8. Узлы – точки приложения сосредоточенных нагрузок.
Виды ферм в строительстве:
§ стропильные
§ подстропильных
§ междуэтажных перекрытий
§ мостовые
§ подкрановые.
Фермы, как и балки, могут быть одно- и многопролетными (неразрезными), а также консольными.
Виды ферм по очертанию поясов:
§ треугольные (с прямым или ломаным нижним поясом)
§ четырехугольные (с параллельными и непараллельными поясами)
§ пятиугольные (трапециевидные), многоугольные (полигональные)
§ сегментные (кругового или параболического очертания)
Специальные типы: у – крестовая; ф – ромбическая; х – полураскосная
Вопрос 4. Основные геометрические параметры ферм, их определение.
Важнейшим геометрическим параметром фермы является ее относительная высота h/l. Чем она больше, тем меньше усилия в поясах, но растет суммарная протяженность элементов решетки. На основе опыта проектирования различных типов ферм наиболее рациональными соотношениями для ферм с параллельными поясами - 1/8…1/12; для полигональных и сегментных – 1/6…1/10; для треугольных –1/4…1/6.
Рекомендуемая длина панели (расстояние между узлами) – 3 м (либо 1, 5 м).
|
|
|
Сжатые элементы фермы имеют большие поперечные сечения, чем растянутые. Их сечение для снижения эффекта продольного изгиба можно развить за счет менее прочного материала, чем основной материал. Пояса ферм при внеузловом приложении внешней нагрузки могут испытывать сложное напряженное состояние, когда кроме продольных усилий возникает местный изгиб.
Теория ферм предполагает наличие в каждом узле идеального шарнира, что дает право считать расчетной длиной каждого элемента расстояние между узлами. Однако учет неразрезности поясов и фактической жесткости узловых соединений позволяет несколько уменьшить их длину при расчете на устойчивость в плоскости фермы. При проверке устойчивости сжатых поясов из плоскости фермы расчетная длина элемента принимается равной расстоянию между узлами, закрепленными от бокового смещения. К конструкции фермы предъявляется также требование общей жесткости, в связи с чем гибкость сжатых и растянутых стержней ограничена и не должна превышать величин, определенных нормами проектирования.
|
|
|
