Определение генеральных размеров ферм.

Пролет фермы назначают, исходя из технологических и архитектур­ных требований или на основе экономических соображений, с тем чтобы суммарная стоимость ферм и опор была наименьшей.

Высоту ферм принимают с учетом миниминизации расхода стали, обеспечения необходимой жесткости, возможности транспортировки укруп­ненными элементами. Обычно высоту ферм принимают в пределах ^

пролета. При небольших нагрузках принимают меньшие высоты. Для ферм треугольного очертания высота зависит от требуемого уклона.

Минимальную высоту можно определить с учетом предельного проги­ба. Прогиб конструкции определяют от нормативной нагрузки при коэффи­циенте надежности по нагрузке y_f = 1. Прогиб ферм можно компенсировать

устройством строительного подъема, то есть изготовлением ферм с обрат­ным выгибом, который под нагрузкой погашается и ферма занимает проект­ное положение. В тяжелых фермах, элементы которых транспортируются россыпью, строительный подъем создается за счет изменения длин стержней по сравнению с геометрической схемой. Стержни, испытывающие под на­грузкой сжатие, делаются несколько длиннее схемы, а испытывающие рас­тяжение - короче. Укорочение и удлинение стержней производят на величи­ну той деформации, которую они получат под нагрузкой.В некоторых случаях высоту ферм назначают, исходя из размещения в пределах межферменного пространства технологических коммуникаций и оборудования.Унификация и модулирование геометрических размеров ферм позволя­ет стандартизировать фермы и примыкающие к ним элементы. Это приводит к сокращению числа типоразмеров деталей и дает возможность при массовом изготовлении конструкций применить специализированное оборудование и перейти на поточное производство.В основу типовых ферм положен горизонтальный модуль 3 м, уклон кровли i = 1,5%, высота на опоре 3150 мм по наружным краям поясов, тре­угольная решетка.

У стойчивость ферм. Связи.

Фермы представляют собой плоскую конструкцию, поэтому она не об­ладает пространственной устойчивостью. Для ее обеспечения в системе по­крытия применяются связи, с помощью которых отдельные пары ферм завязываются в блоки, а остальные фермы с помощью связей-растяжек прикрепляются к этим пространственным блокам. Основная задача связей - обеспечение пространственной устойчивости системы ферм покрытия.

Кроме того, поперечные связи b обеспечивают устойчивость сжатого верхнего пояса из плоскости фермы и уменьшают расчетные длины его эле­ментов. Вертикальные связи а обеспечивают устойчивость ферм при монта­же. Горизонтальные поперечные связи по нижнему поясу воспринимают го­ризонтальные ветровые нагрузки, действующие на торец здания. Постановка тех или иных связей зависит от многих факторов.

Расчет ферм.

С татический расчет ферм, то есть определение усилий, производится по правилам строительной механики в предположении шарнирности узлов и прямолинейности всех стержней. Нагрузки, действующие на ферму, приво­дятся к узловым.

g_tr,n кН / м² - собственный вес фермы со связями, отнесенный к единице перекрываемой площади;

g_rn кН / м² - собственный вес кровли, отнесенной к единице перекры­ваемой площади.

г де B_rt - шаг стропильных ферм;

a - угол наклона кровли.

С неговая нагрузка дается нормами на горизонтальную проекцию покры­тия, поэтому узловая нагрузка будет:

где S- расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² поверхности зем­ли;

- коэффициент перехода снеговой нагрузки земли к снеговой нагрузке перекрытия.

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

0,7 – коэффициент для приведения расчетной и нормальной нагрузки.

- коэффициент зависящий от размеров здания.

Значение нагрузки от снега должно определяться с учетом возможного неравномерного распределения снегового покрова около фонарей или пере­падов высот.Давление ветра учитывается только на вертикальные поверхности, а также на поверхности с углом наклона к горизонту более 30°.Если в ферме имеется местная внеузловая нагрузка, то при статическом расчете она распределяется по закону рычага в смежные узлы. При подборе сечения учитывается местный изгиб стержня.Для подбора сечений элементов ферм необходимо получить для каждо­го элемента максимальное возможное усилие. Для разных элементов это мо­гут быть разные комбинации временных нагрузок.Конструктивный расчет производят проверяя устойчивость сжатых стержней как в плоскости, так и из плоскости фермы.

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый по наибольшей гибкости в плоскости или из плоскости фермы.

Местную устойчивость сжатых элементов, выполненных из прокатных сечений, можно считать обеспеченной, так как из условий прокатки толщина полок и стенок профилей больше, чем требуется из условия устойчивости.

При наличии местного изгиба стержень подбирается как внецентренно сжатый:

где - коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии.

Подбор сечения таких элементов производят методом последовательных приближений. Обычно предварительно с некоторым запасом назначают се­чение, исходя из его работы на сжатие, а затем проверяют его.

Растянутые стержни подбираются:

где N - расчетное усилие в стержне,

A_r - площадь сечения за вычетом отверстий.

По требуемой площади, с учетом установленного сортамента профи­лей, компонуют сечение и производят проверку прочности. Ряд стержней легких ферм имеют незначительные усилия, поэтому их сечения подбирают по предельной гибкости. К таким стержням обычно отно­сят дополнительные стойки в треугольной решетке, раскосы в средних пане­лях ферм, элементы связей. Зная расчетную длину стержня и значение пре­дельной гибкости, определяют требуемый радиус инерции и подбирают се­чение, имеющее наименьшую площадь.

В фермах из прокатных и гнутых профилей для удобства комплектова­ния металла принимается обычно не более 5-^6 типоразмеров профилей. Из условия обеспечения качества сварки и повышения коррозионной стойкости толщину замкнутых профилей не следует принимать менее 3 мм, а для угол­ков - менее 4 мм. Для предотвращения повреждения стержней при транспор­тировке и монтаже не рекомендуется применять профили менее 50 мм.