Дощатоклееные рамы из прямолинейных элементов с зубчатым соединением ригеля со стойкой.

Рамы склеивают из толстых досок 33мм, сокращается отход пиломатериала на острожку и расход клея. Полурама состоит из двух прямолинейных элементов – стойки и ригеля, имеющих переменные сечения, максимальные в зоне перелома оси. Эти элементы соединяются под необходимым углом зубчатым шипом. Рамы изготавливать проще, не требуются большие производственные площади. Главный недостаток этих рам – работа древесины на сжатие и растяжение в биссектрисном сечении не вдоль волокон, а под углом к ним, поэтому размеры сечения в таких рамах больше чем в гнутоклееных.

Наиболее опасным является биссектрисное сечение по которому ригель соединяется со стойкой.

1. определяем продольную силу N_б в биссектрисном сечении.

т.1. проверка напряжений сжимающих под углом α к волокнам древесины.

т.2. на растяжение.

т.3. на сжатие вдоль оси у.

Коэффициенты условий работы как кривого бруса к₁, к₂, к₃, а так же m_α определяются по пособию по проектированию деревянных конструкций в зависимости от угла наклона ригеля.

=39=Брусчатые и бревенчатые фермы на врубках.

- это конструкции построичного изготовления, могут быть с брусчатыми или бревенчатыми деревянныи элементами. Бревенчатые дешевле и надежнее, брусчатые проще в изготовлении. Применяются при пролетах до 18 м преимущественно в виде треугольных ферм, могут быть также односкатными, трапециевидными и 2-х скатными пятиугольными.

Элементы верхнего пояса состыковываются по длине в сечениях, где изгибающий момент от межузловой нагрузки равен нулю. Аварийные болты в опорных узлах проектируются из условия работы их на растяжение в случае скалывания зуба лобовой врубки. При больших пролетах и нагрузках опорные узлы раньше решались либо двузубой лобовой врубкой, либо на натяжных хомутах. В настоящее время врубки с двойным зубом не рекомендуют.

Усилия в элементах ферм определяют в 2 этапа:

1) продольные силы определяют в предположении шарнирности всех узлов;

2) вычисляют изгибающие моменты в верхнем поясе от межузловой нагрузки.

В конструктивно расчете верхний пояс подбирают по формулам сжато-изгибаемых элементов, остальные – центрально-растянутые или проверки устойчивости. В узлах проверяются лобовые врубки на смятие и скалывание.

в опорных узлах, в прямоугольных сечениях и в круглых,
Эти фермы трудоемки в изготовлении и требуют высокой квалификации персонала, поэтому в настоящее время применяются редко, но в старых постройках встречаются часто. Подвесные потолки под такими фермами устраиваются по прогонам, подвешиваемым строго в узлах нижнего пояса на металлических хомутах.

=40=Треугольные металлодеревянные фермы с брусчатым и клееным верхним поясом.

При индустриальном изготовлении нижние пояса ферм изготавливают из металла. Для строительства в сельской местности ЦНИИСК разработал типовую ферму со складывающимся нижним поясом.

При бо’льших нагрузках возможно изготовление верхнего пояса из балок Деревягина. Для полного использования длины пиломатериала, опорные панели таких ферм делают длиннее коньковых.

Металлодеревянные фермы с дощато-клееным верхним поясом применяют при пролетах от 24 м.

В клееных фермах ширина верхнего пояса не более 17 см, ширина раскосов и деревянных стоек для удобства решения узлов такая же, как для верхнего пояса. В случае устройства подвесных потолков, нижний пояс изготавливают из фасонного проката (жесткий нижний пояс). В этом случае проще решается проблема пространственного крепления каркаса, для этого у торцевых стен устраивают горизонтальную (ветровую) связевую ферму, на которую опирают верхние торцы фахтверковых стоек. При гибких нижних поясах стропильных ферм такое решение не возможно. Выигрыш нижних поясов – относительно более высокая химическая и огнестойкость. В любом случае, для незащищенных нижних поясов предел огнестойкости менее 15 мин. Для защиты от коррозии металл оцинковывается или окрашивается химически стойкими эмалями и огнезащитными покрытиями.

Статический расчет производят в 2 этапа. Продольные силы определяю считая все узлы шарнирными. При определения моментов в верхнем поясе его рассматривают как шпренгельную балку с податливыми промежуточными опорами. Момент вычисляют с учетом разгружающего эффекта от эксцентриситета. В фермах с клееным верхнем поясом он не должен превышать 15% высоты сечения пояса. Это ограничение определяется опасностью скалывания пояса по клеевым швам при уменьшении высоты площадок опирания панелей в узлах. Верхний пояс подбирают по формулам сжато-изгибаемых элементов. Сжатые стойки и раскосы проверяют на устойчивость. Для верхних поясов гибкость не должна превышать 120, а для сжатых раскосов и стоек – 150.

В фермах без брусьев ближайшие к стыку прогоны должны раскреплять верхний пояс из плоскости. Для этого к ним снизу прибивают короткие отрезки досок.

=41=Металлодеревянные фермы сегментного очертания

Они применяются при пролетах до 36 м. При пролетах до 24 м верхний пояс целесообразно делать неразрезным на всю длину фермы, а при больших пролетах, по условиям перевозки ферма доставляется по частям, верхний пояс разрезной. Он очерчивается по дуге окружности со стрелой 1/6-1/7 пролета. Сегментные фермы проектируются крупнопанельными с расстоянием между узлами верхнего пояса 6-6,5м.

Очертание этих ферм рационально для равномерно распределенной нагрузки, поэтому решетка их малонапряженная, все раскосы изготавливаются из брусьев. Из-за выгиба верхнего пояса между узлами, в нем создается разгружающий момент от продольной силы, действующей по прямой, соединяющей узлы, поэтому в отличие от многоугольных ферм, решетка делается без стоек. При необходимости перекрытия больших пролетов до 70 м применяют линзообразные фермы из дощато-клееных элементов. Все узлы этих ферм решаются на вклеенных стержнях.

Такие фермы отличаются высокой хим. и огнестойкостью. Нижний пояс металлодеревянных сегментных ферм проектируется из парных уголков с такой же шириной в свету, как и верхний пояс. Ширина верхнего пояса не превышает 17 см. Все узлы верхнего пояса решаются без эксцентриситетов, т.к. из-за выгиба разгружающий момент и без того достаточно большой. Узел нижнего пояса как в многоугольной ферме. Нижний пояс проектируют из панелей одинаковой длины, если верхний пояс разрезной. В фермах с неразрезным верхним поясом для выравнивания моментов в разных панелях, опорные панели делают укороченными так, что длина их проекции составляет 0,6 от длины проекции средних панелей. Статический расчет производится в 2 этапа. На 1м этапе продольные силы определяются при упрощающих предпосылках: все узлы шарнирные и дуги верхнего пояса заменяют хордами. На втором этапе вычисляют изгибающие моменты в панелях верхнего пояса с учетом разгружающего эффекта от из кривизны.

Расчетные усилия в поясах получаются от загружения снеговой нагрузкой по всему пролету. Выбирается наибольшее усилие из 2-х схем загружения. Раскосы выбирают по усилиям, возникающим в центральных, наиболее длинных раскосах от снеговой нагрузки на полпролета. Раскосы проверяют на устойчивость и на растяжение с учетом ослаблений отверстиями для болтов. Сечением задаются исходя из предельной гибкости 150, ширина применяется такой же, как у верхнего пояса, а высота – по гибкости. Условие прочности и устойчивости выполняется с запасом.

В фермах с неразрезным верхним поясом на 2-м этапе статического расчета он рассматривается как многопролетаная опалубка. Моменты вычисляются в пролетах и на опорах. В линзообразных фермах рекомендуется кривизну верхнего и нижнего поясов принимать одинаковой, сечение поясов также одинаковое. Для узловых соединений рекомендуется арматурные стержни диаметром до 25 мм А400. Стержни в опорных узлах рассчитываются на совместное действие сдвига и растяжения. Ширина сечения поясов не превышает 30 см.

=42=Многоугольные металлодеревянные фермы с брусчатым верхним поясом

конструкции ЦНИИСК применяют при пролетах до 30 м при отсутствии базы для изготовления клееных деревянных конструкций. Верхний пояс их вписан в дугу окружности или описан вокруг неё. Высота ферм рекомендуются 1/6-1/7 пролета. Из-за рационального очертания решетка таких ферм малонагруженная, поэтому все раскосы и стойки также изготавливаются из брусьев. Нижний пояс как правило проектируется их 2х уголков или швеллера. Ширину нижнего пояса принимают такую же, как ширина сечения верхнего пояса и раскосов. Для дополнительного уменьшения изгибающих моментов брусьев верхнего пояса, их стыки решают с эксцентриситетом, упором в стальные клиновидные вкладыши.

Расчетные усилия в поясах многоугольных ферм получаются при загружении снегом по всему пролету. Выбирается худшее усилие из двух схем загружения. Расчетные усилия в раскосах получаются при загружении половины пролета по этим же схемам. Рассматривается самый длинный центральный раскос, в котором усилия меняют знак при загружениях снегом половиной и всего пролета. Верхний пояс подбирается на сжатие с прогибом с учетом просадки стойки как шпренгельной балки. К нижнему поясу при сборке фермы в вертикальном положении задается плавно по узлам строительных подъем максимальный в середине пролета 1/200l.