Очертания ферм. Типы решеток фермы. Расчетная постоянная нагрузка, действующая на любой узел фермы, страница 2

где - собственный вес фермы, приведенный к 1 м² горизонтальной проекции кровли;  - вес 1 м² кровли;  - угол наклона верхнего пояса к горизонту; В - шаг ферм;  и  - длины примыкающих к узлу панелей пояса;  и  - соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке.

Снеговая  нагрузка  обычно  принимается  в  двух  вариантах:  снег  по  всему  пролету  и  снег  на  половине  пролета  фермы.  Загружение  снегом одной  половины  фермы  может оказаться  невыгодным  для  средних  раскосов.

Расчетную узловую снеговую нагрузку определяют по формуле:

                                       ,                                              (14.3)

где  - вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной проекции кровли, определяется по нормам проектирования с учетом конфигурации кровли, наличия фонарей, перепадов высот здания.

Ветровая нагрузка учитывается только на вертикальные поверхности или наклонные, с углом наклона к горизонту более 30⁰. Так же, как и другие виды нагрузок, она приводится к узловой.

При расчете легких ферм предполагается, что в узлах системы - идеальные шарниры, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке (в центре узла). Стержни такой идеальной системы работают только на осевые усилия. Напряжения, найденные по этим усилиям, называются основными.

На самом деле узлы ферм достаточно жесткие, стержни имеют начальные прогибы, и даже тщательное изготовление не обеспечивает идеальной центровки узлов. В результате в стержнях возникают дополнительные изгибающие моменты даже в тех случаях, когда нагрузка приложена строго к узлам. Однако экспериментально установлено, что дополнительные  напряжения составляют всего 0,10,2 от основных, а фактические напряжения в стержнях на 1020 % меньше основных, вычисленных для идеальной схемы. Это позволяет вполне оправданно использовать шарнирную схему при статическом расчете большинства ферм.

Дополнительные изгибающие моменты в стержнях от жесткости узлов учитываются только в тяжелых фермах при отношении высоты сечения стержня  h  к его длине  более чем  1/10.

Выполнив статический расчет фермы на отдельные виды нагрузок, составляют расчетные сочетания нагрузок (основные и особые), и определяют расчетные усилия для каждого стержня как результат суммирования усилий при невыгоднейшем сочетании.

Типы сечений стержней ферм

Наибольшее распространение получили сечения из парных уголков. Изменяя тип уголков (равнополочные, неравнополочные), по-разному компонуя сечение, можно получить стержни равноустойчивые в плоскости фермы и из плоскости фермы. Вместе с тем такой тип сечения имеет ряд недостатков. В щелях между уголками скапливается пыль, поверхности в них плохо доступны для очистки и окраски и интенсивнее корродируют. Кроме того, каждый стержень состоит из двух уголков, которые необходимо соединять между собой с помощью прокладок, а в узлах - с помощью фасонок, на которые уходит 20 % от общего расхода металла и до 25 % затрат труда при изготовлении.

По этим причинам сечение из парных уголков постепенно заменяется другим, в том числе тавровым. Использование тавров для поясов дает возможность прикреплять элементы решетки из парных или одиночных уголков непосредственно к стенке тавров. В фермах с внеузловой нагрузкой удобно применять для поясов сечения из двутавров, обладающих большой изгибной жесткостью  . В тех случаях, когда необходимо создать значительную боковую жесткость  , можно применять в поясах швеллерные сечения с двумя фасонками.

Перспективными являются фермы из круглых и прямоугольных гнуто-сварных труб, основное достоинство которых - возможность непосредственного сопряжения в узлах с помощью сварки без всяких дополнительных элементов  и повышенная коррозионная стойкость.

Подбор сечений стержней

          1. Сжатые стержни

Работа и расчет стержней, испытывающих осевое (центральное) сжатие, рассмотрены нами в лекции 7. Используя (7.6), получим выражение для требуемой площади сечения стержня

                                       ,                                               (14.4)

где  - коэффициент условия работы, принимается по СНиПу.