Фермы. Классификация, назначение. Компоновка.

Фермами называют геометрически неизменяемые решетчатые конструкции, работающие преимущественно на изгиб. Жесткость узлов ферм незначительно влияет на работу стержней и поэтому можно рассматривать эти конструкции как шарнирно-стержневые системы. При узловой передаче нагрузки стержни фермы подвергаются только осевым воздействиям растягивающих или сжимающих сил, что позволяет более целесообразно использовать материал, чем в сплошной балке. Фермы особенно выгодны в таких конструкциях, где по условиям жесткости требуется большая высота. Поэтому с увеличением пролета конструкции и уменьшением нагрузок рациональнее применять решетчатые фермы. Фермы условно делят на легкие и тяжелые. Легкие конструируют с помощью одной фасонки или совсем без фасонок, у тяжелых каждый узел образован с помощью двух или более параллельно расположенных фасонных вставок, а стержни, как правило, имеют двухступенчатое сечение, чаще всего Н- или П-образное

Очертание ферм Оно зависит от назначения сооружения, статической схемы фермы, вида нагрузок, действующих на нее, и других факторов. Теоретически наивыгоднейшим будет такое очертание контура фермы, при котором оно соответствует очертанию эпюры моментов. Например, при равномерно распределенной нагрузке и горизонтальном нижнем поясе верхний пояс очерчен по дуге параболы, а при одном сосредоточенном грузе в пролете — в виде треугольной фермы. В этом случае усилия будут возникать только в поясах, в стержнях решетки усилия теоретически равны нулю.

Наиболее часто в легких фермах применяют трапециевидные фермы и фермы с параллельными поясами (двухскатные) .Фермы трапециевидного очертания имеют небольшие уклоны верхнего пояса. Ихстали применять вместо треугольных ферм при использовании рулонных кровельных материалов, не требующих больших уклонов кровли. В настоящее время такие фермы являются основным типом стропильных ферм (ферм покрытий). Трапециевидное очертание ферм достаточно хорошо соответствует эпюре изгибающих моментов от равномерно распределенной нагрузки — контур фермы как бы описан вокруг эпюры. Треугольные фермы (см. рис. 2, в) вследствие весьма больших усилий в поясах всегда значительно тяжелее ферм остальных типов. Примером применения треугольных ферм могут служить шедовые покрытия, используемые в зданиях, где необходим большой и равномерный приток дневного света с одной стороны

Подбор сечений элементов ферм, определение внутренних усилий.

Сечения элементов фермзависят от назначения сооружения, конструкции фермы, узлов, связей, условий эксплуатации и монтажа. Наиболее часто встречающиеся поперечные сечения элементов сварных ферм . Сечения из одиночных уголков применяют при небольших нагрузках. Тавровое сечение из равнобоких уголков используют для элементов решетки. Для сжатых поясов ферм рекомендуется сечение из двух неравнобоких уголков, располагаемых широкими полками в плоскости кровли, что повышает устойчивость пояса из плоскости фермы. Сечения из уголков обычно применяют для легких ферм пролетом до 36 м. Крестовое сечение из двух или четырех уголков применяется в поясах пространственных ферм и в опорных и средних стойках ферм, где крепятся вертикальные связи и требуются повышенная прочность и жесткость в разных плоскостях. Наибольшую жесткость в плоскости кровли дают сечения из швеллеров и двутавров , однако конструкции ферм с такими сечениями очень трудоемки в изготовлении. Наиболее экономичны по затрате металла замкнутые сечения из круглых и прямоугольных труб.

Расчет элементов деревянных конструкций по предельным состояниям.

Расчет сжатых, изгибаемых и растянутых деревянных элементов. Виды нагрузок.

Центральное растяжение.На работу древесины влия­ют различные пороки, случайные эксцентриситеты при приложении внешних нагрузок, а также различные кон­структивные ослабления (врезки, отверстия для связей и крепежных элементов и т.п.). Это ослабляет несущую способность из-за концентрации напряжений, поэтому расчетное сопротивление древесины растяжению прини­мают R_p = 7…10 МПа. Элементы деревянных конструк­ций работают на центральное растяжение в растянутых раскосах и поясах стропильных, подстропильных и связевых ферм.

Центральное сжатие.Потеря несущей способности сжатого деревянного бруса может произойти в резуль­тате потери прочности или устойчивости. Пороки дре­весины меньше влияют на работу деревянных конструк­ции при сжатии, чем при растяжении, поэтому расчетное сопротивление сжатию выше, чем при растяжении. Для коротких центрально сжатых элементов, расчет следует вести только па прочность. Более длинные элементы нужно рассчитывать и на прочность ина устойчивость.

Расчет на смятие выполняется при передаче местных сжимающих нагрузок в месте контакта соединяемых элементов. Работа древесины при смятии зависит от уг­ла между линией действия сминающей силы и направ­лением волокон. Наибольшим сопротивлением древеси­на обладает при смятии вдоль волокон, наименьшим— поперек (за счет сплющивания волокон из-за внутренних пустот).

Внецентренно сжатые и внецентренно растянутые элементы подвергаются одновременному действию сжи­мающей или растягивающей силы и изгибающего мо­мента. Этот вид нагружения возможен при одновремен­ном действии осевых усилий совместно с поперечной нагрузкой, или при внецентренном приложе­нии осевых сил , а также при действии осевых сил, приложенных центрально, и наличии несим­метричных ослаблений. На внецентренное сжатие или растяжение чаще всего работают деревян­ные стойки, столбы и колонны при внецентренной пере­даче усилий, а также элементы решетки стропильных ферм при внеузловой передаче внешних нагрузок.

Расчетное сопротивление древесины. Как определяется, коэффициенты к расчетному сопротивлению.

Как выполнить сбор нагрузок. Постоянных, временных (снеговых к примеру).

Коэффициенты надежности по нагрузкам.