Клеёные фермы: разновидности, особенности расчета, конструирование. Особенности проектирования и расчёта

№26 Клеёные фермы: разновидности, особенности расчета, конструирование.

Большие размеры элементов клееных ферм определяют интустриальность конструкций. Наиболее распространены в строительстве металлодеревянные фермы, верхние пояса которых делают разрезными или неразрезными, прямолинейного или криволинейного очертания.

Технико-экономические показатели ферм определяются прежде всего расходом древесины  и металла, трудоёмкостью изготовления конструкций, и её стоимостью. На расход древесины и металла существенное влияние оказывает очертание верхнего пояса . Наименьший расход древесины в сегментных фермах. В фермах с параллельными поясами и треугольных усилия в стержнях меняются по длине пролёта.

Особенности проектирования и расчёта

Высоту ферм назначают из условий жёсткости и принимают в пределах h\l=1\5…1\7. При таких же соотношениях высоты и пролёта фермы рассчитывают в предположении шарнирности узлов без проверки прогиба.

Элементы верхнего пояса проектируют в виде клееных пакетов длиной 5..24 м. и более. При этом опираются панели или прогоны не только в узлах, но и между ними. Верхний пояс сегментных ферм предпочтительнее делать не разрезным на весь пролёт или его половину. В фермах треугольного и трапецеидального очертания он должен быть неразрезным от опоры до конька; в фермах с параллельными поясами пролётом до 30 м. весь верхний пояс рекомендуется делать неразрезным.

Оси элементов ферм должны центрироваться в узлах. Эксцентричное приложение продольной силы допускается только в исключительных случаях для уменьшения расчётного изгибающего момента. В величину эксцентриситета е определяют по ф-ле: е=М\N*ξ     (1)

, где М-изгибающий момент в середине панели верхнего пояса; N-продольное усилие в этой же панели; ξ -коэф. для сжато-изогнутого стержня, принимаемый в первом приближении 0,8.

Величина эксцентриситета, из (1), не должна превышать 1\4 высоты сечения верхнего пояса. Плоскость упора верхнего пояса в нижний должна быть нормальной к равнодействующей продольной и поперечной сил.

Внецентренное присоединение элементов решётки к поясам допускается в фермах со слабонапряжённой решёткой, с узловыми соединениями на нагелях или связях другого вида, не требующих увеличенных габаритов узла.

При изготовлении фермам придают строительный подъём, равный 1\200 пролёта и не менее величины прогиба. В фермах с подвесным потолком строительный подъём не обязателен, однако должна предусматриваться возможность подтяжки потолка путём устройства зазора между нижней гранью нижнего пояса и верхом конструкции подвесного потолка не менее 15-20 см.

Разрезные и неразрезные пояса ферм рассчитывают на прочность и устойчивость по деформированной схеме с учётом податливости узловых соединений. При этом осевые усилия в элементах и перемещения в узлах ферм с неразрезными поясами определяют в предположении шарнирности узлов, а изгибающие моменты в неразрезных поясах- как в многопролётных балках на упруго оседающих опорах.

При неразрезном верхнем поясе и расположении нагрузки от покрытия по его длине расчётная длина сжатого пояса lр  в плоскости ферм принимается: в крайней (опорной) панели 0,8lп , в средних панелях 0,65lп.

При внецентренном опирании прямоугольного верхнего пояса необходима проверка на скалывание по левому шву (по СНиП), с учётом местной концентрации скалывающих напряжений с введением коэффициента kск (зависит от с\h) : Q*S’бр\ lбр*bрасч ≤Rск , где Q-расчётная поперечная сила, S’бр-статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, lбр –момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси; bрасч – расчётная ширина сечения элемента, Rск –расчётное сопротивление скалыванию при изгибе.

Изгибающий момент по середине длины панели сегментной фермы определяют по ф-ле M=Mо-N*fк ,где Mо-изгибающий момент от равномерно распределённой нагрузки для свободнолежащей балки на 2-х опорах пролетом, равным горизонтальной проекции длины панели;

N-продольное усилие панели;

fк=lк ²\8R-стрела подъёма(выгиба) панели; lк-длина хорды между центрами узлов панели; R- радиус кривизны верхнего пояса фермы.

Для сигментной фермы R=l ²+4*h²/ 8* h, где l и h соответственно пролёт и высота фермы по середине.

При расчёте неразрезной фермы верхний пояс рассматривается как многопролётная неразрезная балка.

При внецентренном прикреплении элементов решётки с незначительными усилиями в узлах возникают изгибающие моменты, обязательно учитываемые расчётом при подборе сечения поясов. Для нижнего пояса изгибающий момент определяют по ф-ле Мэкс=ΔUe=D1e1+D2e2 гдеΔU-разность усилий в смежных панелях нижнего пояса, D -усилия в раскосах,e-соответствующие эксцентриситеты.

Изгибающий момент распределяется поровну между смежными панелями пояса, т.к. элементы решётки имеют небольшую жёсткость защемления. При внецентренном прикреплении решётки в коньковом узле верхнего пояса с восходящими раскосами узловой расчётный момент принимается при действии односторонней нагрузки.