Фермы и их проектирование

Классификация и конструирование ферм

Деревянные фермы – основные несущие конструкции зданий различного назначения.

Деревянные фермы – это сквозные решетчатые конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток. Пояса состоят из одной или нескольких ветвей и могут быть цельного или составного сечения. Решетка состоит из отдельных стержней, раскосов и стоек. Применение решетки вместо сплошной стенки уменьшает расход материала. Однако из этого же вытекает и главный недостаток ферм: они содержат большое количество стержней и узлов, а также много узловых соединений элементов решетки между собой и с поясами, требующих специальных средств соединений, что существенно повышает трудоемкость изготовления.

Верхний пояс ферм принимается прямоугольным брусчатым или клееным из горизонтальных слоев. Нижний пояс ферм выполняется из профильной или круглой стали (в треугольной ферме на врубках – брусчатым). Решетка выполняется из цельных или дощатоклееных элементов и стали и должна иметь минимальное число элементов.

Фермы различают:

• по форме (рис. 12.1; 12.2):

Треугольные. Целесообразно применять в бесчердачных и чердачных покрытиях, когда материал кровли требует больших уклонов. Нижний пояс в зависимости от нагрузок и пролета изготавливают из круглой или профилированной стали. Решетка состоит из небольшого числа элементов и узлов, причем чем их меньше, тем экономичнее ферма.

Прямоугольные (с параллельными поясами).

Трапециевидные фермы имеют небольшой уклон верхнего пояса, поэтому их применяют при малых уклонах крыши. Решетки ферм изготавливают с растянутыми и сжатыми опорными раскосами, чаще с растянутыми.

Сегментные (верхний пояс очерчен по дуге окружности). Благодаря криволинейному очертанию верхнего пояса эти фермы имеют мало-нагруженную решетку, что упрощает конструкцию их узлов, а также не-большие изгибающие моменты в верхнем поясе.

Многоугольные (верхний пояс – ломаный, вписывающийся в дугу окружности).

6. Шпренгельные системы – системы, состоящие из способных самостоятельно работать деревянных конструкций, которые, кроме того, содержат дополнительные элементы, предназначенные для уменьшения изгибающих моментов основных элементов (рис. 12.3).

Верхний пояс выполняют из клееных деревянных блоков, брусьев, бревен; нижний – из круглой стали или стальных профилей.

• по типу решетки:

Фермы с раскосной решеткой (с постоянными восходящими или нисходящими направлениями раскосов).

Фермы с треугольной решеткой (с переменным направлением раскосов).

Схему решетки надо выбирать так, чтобы более короткие стержни работали на сжатие, а длинные – на растяжение.

• по материалу:

Деревянные.

Комбинированные: нижний пояс – металлический, верхний – из древесины (доски, брусья, клееные пакеты), для решетки (преимущественно для тяжей и подвесок) применяется металл.

Конструкции узлов деревянных ферм различны. Они являются важнейшими деталями их конструкций, от которых в большей степени зависят их прочность, надежность и долговечность. Типы узловых соединений не-посредственно связаны со схемами их решетки.

Рис. 12.4. Треугольная и пятиугольная металлодеревянные клееные фермы: а – общий вид треугольной фермы; б – то же, пятиугольной; 1 – верхний пояс; 2 – каркас; 3 – стойка; 4 – нижний пояс; 5 – траверса; 6 – опорная плита; 7 – опорная швеллерная шайба; 8 – болт; 9 – металлическая диафрагма, 10 – опорный каркас; 11 – опорная стойка

Рис. 12.5. Конструкции нижних промежуточных узлов ферм: а, б, в – при одинарном сечении пояса; г, д , е, ж, з – при поясах спаеного сечения; 1 – фанерная или тонколистовая стальная накладка; 2 – гвоздь; 3 – сварной тавр; 4 – нагель; 5 – глухарь; 6 – хомут из полосовой стали; 7 – болт; 8 – металлическая полосовая сталь; 9 – планка; 10 – трубчатый элемент; 11 – двусторонняя; 12 – односторонняя зубчатая шпонка

Рис. 12.6. Решение узлов сегментных ферм: а, б, в – опорные узлы; г, д , е – промежуточные узлы верхнего пояса; ж, з – промежуточные узлы нижнего пояса