24.03M

Category:

Construction

Фермы: конструкция, расчёт и особенности проектирования

1.

Лекция №5 – Фермы
к.т.н. Стоянов Владимир Олегович
Москва 2025

Балочные конструкции. Фермы.
Ферма – это конструкция, состоящая из отдельных стержней, которые соединяются в узлах и
образуют геометрически неизменяемую систему. Проектируются плоскими и пространственными.
Фермы, как и балки, работают на изгиб.
Основными элементами фермы являются верхний и нижний пояс, которые соединяются
между собой решеткой (раскосов и стоек).

13.

14.

1. Сегментная (полигональная) – наиболее экономичная по затратам стали; значительная трудоемкость
при изготовлении
(1/7 1/8)l
l = 36...96 м
2. С параллельными поясами – наиболее простая по конструктивной форме и изготовлению
до 1,5 %
(1/8 1/11)l
l = 18...120 м
/12
і=1/8 1
3. Трапецеидальная
(1/6 1/8)l
l = 24...48 м
4. Треугольная – очень большая длина стержней, возможность только шарнирного опирания
(1/5 1/6)l
l = 18...36 м
=25 45o

15.

Системы решетки ферм:
а – треугольная; б – треугольная с дополнительными стойками; в – раскосная с
восходящим раскосом;
г – раскосная с нисходящим раскосом; д – шпренгельная; е – крестовая; ж –
перекрестная;
з – ромбическая; и – полураскосная

16.

При составлении расчетной схемы принимается допущение, что все стержни
соединены в узлах шарнирно, оси всех стержней прямолинейны, расположены в
одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке.
Стропильные фермы рассчитывают на нагрузки, передающиеся на них в виде
сосредоточенных сил в узлах: постоянную – от веса кровли, конструкций
подвесного потолка, собственного веса фермы со связями и др.; временные – от
снега, а также от ветра, подвесного подъемно-транспортного оборудования (при его
наличии) и других возможных технологических нагрузок.

17.

Балочные конструкции. Фермы.
Пример передачи нагрузки в узлы фермы

18.

Балочные конструкции. Фермы.
Пример передачи нагрузки в узлы фермы

19.

Балочные конструкции. Фермы.
Если нагрузка приложена только в узлах, то все стержни фермы испытывают только осевые усилия
(растяжение или сжатие). Поэтому металл в фермах используется более рационально, чем в балках, и они
экономичнее балок по расходу материала, но более трудоемки в изготовлении, т.к. имеют большее число
деталей.

20.

Особенности конструирования
Оси стержней узла должны сходиться
(пересекаться) в одной точке:

21.

По величине максимальных усилий фермы бывают: легкие (одностенчатые, с
сечениями из простых прокатных профилей) и тяжелые (двустенчатые с
элементами составного сечения ─ при больших пролетах и N > 30т)
Типы сечений стержней легких ферм
а, б – трубчатые; в, г, д, е, ж, к, л – с
использованием прокатных уголков; з –
двутавровое; и – тавровое

22.

Типы сечений стержней тяжелых ферм
а, б, з – из прокатных и составных сварных двутавров; в, г – для
клепанных ферм; д, и – из прокатных швеллеров;
е, ж – из составных сварных швеллеров; к, л – замкнутые прямоугольные
сварные

23.

В фермах под нагрузкой возникает большой прогиб, который ухудшает внешний вид
конструкции и во многих случаях недопустим по условиям эксплуатации.
Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъема, т.е.
изготовление ферм с обратным выгибом, который под действием нагрузки
погашается, в результате чего фермы принимают проектное положение.
Строительный подъем f назначают равным прогибу от постоянной плюс
половина временной
нагрузок. При плоских кровлях и пролетах свыше 36 м строительный подъем
принимают равным
прогибу от суммарной характеристической нагрузки плюс 1/200 пролета.
Строительный подъем обеспечивается путем устройства перегиба в
монтажных узлах фермы.
Схема строительного подъема

24.

При больших пролетах необходимо
предусматривать строительный подъем

25.

Балочные конструкции. Фермы.
Плоская ферма

26.

Балочные конструкции. Фермы.
Легкоатлетический-футбольный комплекс ЦСКА. Пространственные фермы

27.

Балочные конструкции. Фермы.
Легкоатлетический-футбольный комплекс ЦСКА. Пространственные фермы

28.

Балочные конструкции. Фермы.
Легкоатлетический-футбольный комплекс ЦСКА. Пространственные фермы

29.

Балочные конструкции. Фермы.
Легкоатлетический-футбольный комплекс ЦСКА. Пространственные фермы

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

В отличие от классической схемы ферм в сборных
фермах с закладными деталями на вклеенных стержнях для поясов
используются неразрезные элементы.
При больших пролетах они собираются по длине из
нескольких блоков с помощью жестких стыков системы ЦНИИСК. К
поясам элементы решетки закрепляются обычно шарнирно на болтах.
Фактор неразрезности и внеузловые нагрузки вызывают в поясах
кроме осевых усилий значительные изгибающие моменты. Это
заставляет при конструировании поясов
и стыков в фермах использовать принципы, применяемые в сжато- или
растянуто-изгибаемых элементах.
Осевыми обычно остаются только усилия в элементах
решетки.