Металлические конструкции, фермы

Фермами называют решётчатые металлические конструкции, состоящие из стержней, соединённых между собой в узлах. Плоская ферма, опирающаяся на неподвижную и подвижную опоры, по статической схеме представляет собой балочную конструкцию. Балочные разрезные системы просты в монтаже и изготовлении, характеризуются отсутствием сложных узлов, однако металлоёмки. Если пролёт балок 40м, то разрезные конструкции негабаритны и их сборка происходит при монтаже.

Неразрезные фермы применяют для двух и более пролётов. Они отличаются экономичным расходом стали, большей жёсткостью, позволяющей уменьшить их высоту, однако усложнены для монтажа.

Конструкции могут быть также арочными, рамными или же иметь комбинированную систему, а также плоскими или пространственными. Плоские фермы отличаются тем, что оси всех стержней находятся в одной плоскости. Также применимы и пространственные фермы, оси элементов которых лежат в разных плоскостях.

Выбор балочной, арочной или рамной конструкции зависит от назначения сооружения, его архитектурного решения, а также величины пролёта. Балочные фермы больших пролётов в соответствии со значительными усилиями в поясах проектируются обычно двустенчатыми, что значительно увеличивает боковую жёсткость ферм и облегчает их монтаж.

Арочные конструкции по затрате металла выгоднее балочных, благодаря наличию распора, который значительно уменьшает изгибающие моменты, а следовательно, и усилия в элементах. Однако при малых и средних пролётах (примерно до 25-30 м) арочные фермы всё же обычно оказываются менее выгодными, чем балочные фермы. Это объясняется, во-первых, большей трудоёмкостью их изготовления. Во-вторых, тем, что при небольших пролётах усилия в элементах арки невелики и сечения элементов приходится подбирать с излишними запасами, учитывая нормативную гибкость, опасность коррозии очень тонких элементов.

Арки больших пролётов всегда экономичнее балочных ферм и широко применяются в покрытиях выставочных павильонов, рынков, стадионов и пр. Хотя распор арки уменьшает усилия в элементах, он создаёт дополнительные воздействия на опоры арки, что приводит к увеличению их размеров и фундаментов. При опирании арок на стены устраивают затяжки, воспринимающие распор и позволяющие уменьшить толщину стен.

Рамные фермы по расходу стали более экономичны, отличаются меньшими габаритами, но достаточно сложны в монтаже. Их целесообразно применять для большепролетных сооружений. Для башен, навесов и опор ЛЭП используются консольные фермы.

По очертанию поясов различают фермы треугольные, трапециевидные, полигональные и с параллельными поясами. Экономичность систем определяется очертанием поясов. Полигональные фермы находят применение в покрытиях больших пролётов (50-100 м), а также в пролётах строения мостов. Для лёгких ферм это очертание нецелесообразно, так как усложнение узлов не оправдывается экономией стали.

Фермы с параллельными поясами применяются обычно при плоских крышах, а также для подстропильных ферм. Равная длина элементов решётки, повторяемость деталей, идентичная схема узлов благоприятствуют индустриализации их изготовления. Они применяются в качестве покрытия производственных сооружений.

Основные типы стропильных ферм — треугольные и трапециевидные. Выбор типа стропильной фермы зависит от пролёта, нагрузки и типа кровли. При стальной листовой, черепичной или асбестоцементной кровли, требующей значительных уклонов верхних поясов ферм (20, 30 и больше градусов), наиболее удобны треугольные фермы. Они наиболее целесообразны для консольных систем и для балочных при перемещённой нагрузке в середину пролета. Недостаток проявляется в повышенном расходе стали. Однако их могут использовать для стропильных систем, если есть необходимость обеспечить большой уклон кровли.

При рубероидных кровлях, укладываемых по железобетонным плиткам и имеющих уклон 1:10, более рациональна трапециевидная схема. Фермы трапециевидные имеют некоторые конструктивные преимущества, благодаря упрощению узлов. Более того, использование таких ферм позволяет обеспечить жёсткий рамный узел, что, безусловно, повышает жёсткость сооружения.

При больших пролётах и нагрузках (к примеру, при подвесных потолках) треугольные фермы с небольшим уклоном верхнего пояса (около 20 градусов) применять не следует, так как усилия в крайних панелях поясов получаются значительными, а конструкция острых опорных узлов оказывается сложной. В таких случаях следует применять фермы с опорными стойками.

Добавить комментарий: