Конструкции и расчет сегментных ферм и их узлов.

Сегментные металлодеревянные фермы. Общие сведения.

В качестве примера конструирования ферм, рассмотрим фермы сегментного очертания. Из типовых конструкций ферм сегментные фермы наиболее индустриальные и наименее материалоемкие. Основные усилия распределены по поясам, количество узлов - минимально, решетка - слабо нагружена, однако именно решетка позволяет уменьшить усилия в поясах. В своем крайнем проявлении сегментная ферма превращается в пологую арку с затяжкой.

Пролеты сегментных ферм в типовых решениях 12-36 м. При конструировании, верхний пояс разбивают узлами на 3-6 равных частей. Верхний пояс выполняют клееным, нижний пояс может быть как металлическим (из круглой (реже) или профильной стали), так и деревянным (из клееной древесины), решетку выполняют из клееной древесины. В силу кривизны верхнего пояса в сегментных фермах нет надобности в устройстве специального эксцентриситета в верхнем поясе. Все узлы фермы строго центрируются.

Верхний пояс может быть как разрезным, так и неразрезным в зависимости, например, от условий транспортирования.

Конструкции и расчет сегментных ферм и их узлов.

Сечения поясов и решетки ферм принимают из условий их расчета как центрально-сжатых или центрально-растянутых элементов (элементы решетки и нижний пояс) и как внецентренно-сжатых элементов (верхний пояс) с учетом возможной потери устойчивости как в плоскости, так и из плоскости фермы. В последнем случае предусматривают систему связей в плоскости покрытия и связей поперечных, раскрепляющих фермы по раскосам «попарно». Кроме этого ограничивают значение гибкости элементов. Нормальную силу N определяют в предположении полных шарниров в узлах. При определении коэффициента x для неразрезного пояса принимают расчетную длину L_ef = 0.8 L (между нулевыми точками на эпюре моментов).

Конструкции узлов сегментных ферм в различных вариантах приведены на рис. 19.1.

Рис. 19.1. Узлы сегментных ферм : опорные (а, б, в); верхнего пояса , разрезной и неразрезной (г,д); нижнего пояса (е,ж)

Опорные узлы выполняют в «открытом» или «закрытом» виде. Предпочтительнее первый вариант, обеспечивающий возможность осмотра и проветривание узла. В опорном узле рассчитывают:

· опорную и упорную пластины на изгиб (расчетные схемы показаны на рис.19.1,б). В случае необходимости эти пластины усиливают ребрами жесткости

· общую длину и катет сварных швов, прикрепляющих нижний пояс: L_w = H / ( R_w b k_f)

· опорные части деревянных элементов в случае действия усилия под углом к волокнам (рис.19.1,а) из условия смятия: L_см = N_см / (R_{см, a} b)

Болты (М12-М18) устанавливают конструктивно.

Узлы верхнего пояса (рис. 19.1, г,д) различны в зависимости от того разрезной или неразрезной верхний пояс. Раскосы прикрепляют к поясу при помощи металлических накладок из уголков, в которых часть полки срезана. Накладки прикреплены к раскосам при помощи болтов. В сжатых раскосах ставят болт перед раскосом для уменьшения расчетной длины сжатой пластинки-накладки. В разрезном поясе предусмотрены металлический вкладыш с отверстием для узлового болта, а также боковые накладки для обеспечения неизменяемости положения узла из плоскости фермы. В неразрезном поясе усилие от раскосов передается на узловой болт, далее - на металлические боковые накладки, а от них через болты - на пояс фермы. В узлах верхних поясов рассчитывают :

· количество и диаметр болтов (или винтов -«глухарей»), прикрепляющих накладки к раскосам

· накладки раскосов из условия их устойчивости по наименьшему сечению

· толщину пластинки вкладыша из условия ее изгиба

· количество и диаметр болтов, прикрепляющих боковые накладки к поясу, на восприятие опорной реакции в неразрезном поясе

· толщину металлических боковых накладок из условия их работы на смятие узловым болтом

· диаметр узлового болта из условия его работы на срез равнодействующей силой (от сил в раскосах), а также из условия работы его на изгиб.

Узлы нижнего пояса (рис. 19.1, е,ж) решают по принципам проектирования металлических ферм.