31. Общая характеристика стальных ферм, их очертания, системы решеток, типы сечений стержней, схемы опирания.

Фермами называют решетчатые конструкции, составленные, как правило, из прямолинейных элементов и сохраняющие геометрическую неизменяемость даже после замены жестких узлов шарнирными. Фермы классифицируются по нескольким признакам:

-конструктивному решению, -очертанию поясов, -типу решетки, -статической схеме, -типу поперечных сечений.

По коструктивному признаку фермы делятся на легкие и тяжелые. К тяжелым фермам относятся решетчатые конструкции, работающие в тяжелых и особых условиях, например: фермы мостов, ангаров, кранов. Часто эти сооружения воспринимают динамические нагрузки, поэтому их проектируют клепаными или с узлами на высокопрочных болтах.Наиболее распространенными в строительстве являются легкие фермы, конструкцию которых будем рассматривать ниже.

По очертанию поясов фермы делятся на трапециевидные, треугольные, параболические или сегментные,полигональные, фермы с параллельными поясами.

По типу решетки фермы подразделяются на треугольные, треугольные с дополнительными стойками,треугольные со шпрен-гелями, ромбические, крестовые.

Расчетная схема ферм может быть статически определимой и статически неопределимой, что обусловливает выбор конструкции опорного узла, которые бывают шарнирными и жесткими.

По типу поперечных сечений различают фермы из одиночных или двух симметрично расположенных уголков, труб, гнутосварных профилей, двутавров, тавров, швеллеров. Фермы разделяются также на стропильные и подстропильные. Системы решеток

 Решетка фермы должна передавать наиболее коротким образом поперечную силу на опору и соответствовать схеме приложенной нагрузки. Нагрузка должна прикладываться к ферме в узлах. Внеузловая нагрузка резко увеличивает вес поясов и, следовательно, вес фермы. Основными элементами решетки являются раскосы (наклонные к оси фермы элементы), стойки (перпендикулярные к оси сжатые элементы), подвески (перпендикулярные к оси растянутые элементы). Для компактности узлов угол между раскосами и поясом должен быть 30¸50° [8].

Раскосы – более длинные элементы решетки, их следует делать преимущественно растянутыми. Однако при опирании фермы на колонну опорный раскос часто делается восходящим, чтобы понизить место передачи нагрузки на колонну и сократить ее расчетную длину.Наиболее выгодна треугольная система решетки (см. рис. 14.1, а и 14.5, а), она наиболее коротким путем передает нагрузку на опоры. Но при этом очень велико расстояние между местами приложения нагрузки (панель d), что приводит к утяжелению надферменных конструкций. Для сокращения расстояния между загруженными узлами вводятся стойки, подвески (см. рис. 14.1, б и в, 14.5, б и в, рис. 14.6) или стойки и подвески – в зависимости от места приложения нагрузки к ферме.

32. Древесина как конструкционный материал, работа древесины под нагрузкой. Понятие об анизотропии древесины.

Первым основным преимуществом древесины по сравнению с другими конструкционными материалами является постоянное возобновление ее запасов. Это характерно для нашей Родины, значительная часть которой покрыта лесами. Советский Союз обладает необозримой зеленой фабрикой, на территории которой ежедневно, ежечасно благодатные силы природы создают чудесный материал, необходимый в различных отраслях народного хозяйства. При создании других конструкционных материалов (стали, бетона, пластмассы и др.) расходуется большое количество исходного сырья, запасы которого не возобновляются, а постоянно иссякают. Кроме того, при создании большинства конструкционных материалов требуются большие затраты энергии, дефицит которой ощущается уже сейчас во многих странах. Вторым преимуществом древесины является малая плотность и относительно высокие удельная прочность и жесткость. В соответствующей таблице описываются эти показатели для древесины и основных конструкционных материалов. Третьим преимуществом древесины по сравнению с другими конструкционными материалами является более легкая обрабатываемость.

Решающую роль при выборе древесины для изготовления многих изделий, конструкций играют также ее малая тепло- и электропроводность, высокая звукоизоляционность, биологическая совместимость, высокие акустические свойства, эстетичность, химическая стойкость и т. д. Особое внимание заслуживает использование древесины в сочетании с другими конструкционными материалами. В этом случае можно использовать положительные свойства древесины и компенсировать ее недостатки. Применение различных материалов (древесины, металла, пластмасс, железобетона) в комплексе обеспечивает наиболее эффективное использование свойств, присущих каждому из них. Таким образом, роль древесины как конструкционного материала должна постоянно возрастать. Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). По характеру действия сил различают нагрузки статические, динамические, вибрационные и долговременные. Статическими называют нагрузки, возрастающие медленно и плавно. Динамические, или ударные, нагрузки действуют на тело мгновенно и в полную силу. Вибрационными называют нагрузки, у которых меняются и величина, и направление. Долговременные нагрузки действуют в течение очень продолжительного времени. Под воздействием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частицами и изменяется форма. Из-за сопротивления древесины внешним нагрузкам в древесине возникают внутренние силы; если эти силы отнести к единице площади сечения, то получим напряжение

АНИЗОТРОПИЯ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ (от греч. anisos — неравный и tropos — направление), неодинаковость физич. свойств древесины и древесных материалов в разных направлениях. Анизотропия древесины растущего дерева обусловлена в осн. её волокнистой структурой. Сердцевинные лучи (см. Древесина) с вытянутыми по радиусам ствола осями клеток несколько уменьшают различие меха-нич. и др. свойств древесины вдоль и поперёк волокон. Древесина с малым содержанием сердцевинных лучей (хвойные породы, особенно ель, сосна) имеет большее различие в свойствах вдоль и поперёк волокон по сравнению с древесиной листе, пород. Анизотропия древесины должна быть учтена при её использовании в конструкциях. При прессовании, модификации увеличивается прочность в направлениях, не совпадающих с направлением волокон. Для повышения прочности изделий из древесины её иногда перерабатывают в шпон. Путём соответствующего наложения и склеивания листов шпона получают менее анизотропные материалы — фанеру, древесные слоистые пластики. Анизотропны и др. физич. свойства древесины, напр. усушка, разбухание, тепловое расширение, теплопроводность, электрич. проводимость.