Деревянные фермы на лобовых врубках
Учебная литература.
1. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Г.Г. Карлсена, Москва, Стройиздат, - 1975 г.
2. Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. /М.М. Гаппоев и др. – М.; Издательство АСВ, 2004 г.;
3. Деревянные конструкции. Примеры расчета и конструирования: учебное пособие / под ред. Д.К. Арленинова. – М.; Издательство АСВ, 2006 г.;
4. Деревянные конструкции. Учебное пособие / А.В. Калугин. – М.; Издательство АСВ, 2008 г.
Сквозными несущими деревянными конструкциями называются такие, в которых пояса соединены друг с другом не сплошной стенкой, например склеенной из досок или фанерой (как в сплошных конструкциях), а решеткой, состоящей из отдельных стержней-раскосов и стоек. Основным видом сквозных конструкций в покрытиях являются фермы.
ДЕРЕВЯННЫЕ ФЕРМЫ
Общие сведения
Фермойназывается стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после условной замены ее жестких узлов шарнирами. Фермы относятся к классу сквозных конструкций, в которых пояса соединены между собой не сплошной стенкой, как у балок, а решеткой, состоящей из отдельных стержней — раскосов и стоек. Фермы применяются в покрытиях производственных и гражданских зданий в тех случаях, когда балки сплошного сечения оказываются экономически невыгодными. Применение решетки уменьшает расход материала на конструкции, но увеличивает трудоемкость изготовления, так как появляются узлы — места соединения решетки с поясами. Схемы наиболее распространенных деревянных ферм показаны на рис. 9.1.
|
|
|
Классическими примерами успешной длительной эксплуатации деревянных ферм служат фермы Колонного зала Дома союзов, фермы покрытия Московского манежа (см. рис. 1.2, фермы Манежа сгорели во время пожара в 2004 году, восстановлены в 2005 году). В г. Перми до настоящего времени эксплуатируется много зданий с деревянными фермами в покрытиях, построенных еще в ХУШ-Х1Х веках (см. рис. 1.4, 1.5), а также здания постройки середины XX века. В современном строительстве в покрытиях производственных зданий применяются (рис. 9.2-9.5):
- металлодеревянные фермы типа МДФ (серия 1.863-2, вып. 1, 2);
-безраскосные фермы (металлодеревянные арки типа АМД, серия
1.860-6, вып. 1);
- сегментные металлодеревянные фермы (серия 1.263-1, вып. 1, 2);
- дощатые треугольные фермы с фанерными накладками в узлах;
- дощатые фермы с узловыми соединениями на МЗП типа «Гэнг-Нейл».
Классификация ферм:
- по конструктивной схеме различают: балочные фермы (основной
тип) и распорные — арочные (рис. 9.6);
- по очертанию верхнего пояса: треугольные фермы, фермы с параллельными поясами, трапециевидные, многоугольные, сегментные
(см. рис. 9.1);
|
|
|
- по материалу, из цельной древесины (из круглого леса, брусьев, досок), из клееной древесины, металлодеревянные, фермы из фанерных труб, стеклопластикодеревянные фермы;
по типу узловых соединений: на лобовых врубках, на стальных цилиндрических нагелях, на клеестальных шайбах, на зубчатых шипах
на клею, на современных видах соединений типа Грейм»,«Гэнг-Нейл» (см. рис. 4.2, а, б).
На рис. 9.6-9.11 показаны примеры применения деревянных ферм в покрытиях различных зданий и сооружений.
Основные положения по проектированию ферм
Деревянные фермы применяются, как правило, в статически определимых системах, как в отношении опорных закреплений, так и схемы решетки. Несущая способность статически определимых ферм зависит от прочности и устойчивости любого стержня, разрушение которого может вызвать потерю устойчивости и разрушение всей конструкции, вследствие этого к качеству материалов для изготовления ферм предъявляются повышенные требования. Фермы проектируют с минимально возможным числом узлов. В современном строительстве применяются следующие типы ферм:
- трапециевидные и сегментные — под рулонную кровлю;
|
|
|
- треугольные — под кровлю из волнистых асбестоцементных листов, стальную, черепичную и другие подобные кровли с уклонами 1/3,1/4.
Пролеты ферм составляют: 9...21 м (45м) для треугольных и 12...30 м — для сегментных ферм. Шаг дощатых ферм в малоэтажном домостроении назначают от 0,5 до 2 м, шаг брусчатых и металлодеревянных ферм в покрытиях зданий — от 2 до 6 м. Высота треугольных ферм в середине пролета между осями поясов назначается 1/5 пролета — при деревянном нижнем поясе и 1/6 - при металлическом нижнем поясе. Для сегментных ферм высота h = 1/6 l .. 1/8 l. В треугольных и трапециевидных брусчатых фермах стыки верхнего пояса конструируют в узлах или вблизи узлов простым лобовым упором. Стыки нижнего пояса устраивают в середине длины панели или в центральном узле и перекрывают парными накладками на нагелях. Наиболее рациональна треугольная решетка. Элементы решетки ферм центрируются в узлах.
Нижним поясам ферм при изготовлении придается строительный подъем f стр = 1/200 пролета. При определении усилий в элементах фермы искажение геометрического очертания ферм строительным подъемом не учитывается.
Особенности расчета ферм
Схемы приложения нагрузок на фермы показаны на рис. 9.2-9.4. Основными нагрузками при расчете ферм являются постоянные нагрузки
|
|
|
| |
|
|
|
|
Рис. 9.1. Деревянные фермы:
а — брусчатая на лобовых врубках; б — дощатая на МЗП типа «Гэнг-Нейл»;
в — металлодеревянная типа МДФ; г — безраскосная ферма (металлодеревянная арка типа
АМД); д — брусчатая с верхним поясом из балок Деревягина; е — трапециевидная брусчатая;
ж — сегментная металлодеревянная с клееным верхним поясом; з — сегментная дощатая
Безраскосная металлодеревянная ферма (название по серии 1.860-6, вып. 1 — арка АМД):
а — схема приложения нагрузок; б — общий вид фермы под расчетную нагрузку 12 кН/м
Сегментная металлодеревянная ферма с клееным деревянным верхним поясом:
(собственный вес покрытия и ферм, вес подвесного потолка) и временные (снеговая на всем пролете, снеговая на половине пролета). Ветровая нагрузка при расчете ферм не учитывается. Для упрощения расчета собственный вес ферм считается приложенным к верхнему поясу. В покрытиях с подвесным потолком половина собственного веса ферм относится к верхнему поясу, а половина — к нижнему. В фермах с подвесным потолком учитывается дополнительная полезная нормативная нагрузка на потолке — 0,7 кПа. К деревянным фермам не рекомендуется подвешивать технологическое оборудование.
Статический расчет ферм обычно ведется по стандартным программам на ПЭВМ. При аналитическом статическом расчете все жесткие узлы ферм условно заменяются идеальными шарнирами. Нагрузка считается приложенной в узлах ферм. Определение опорных реакций производится в предположении, что одна опора неподвижная, а другая подвижная. Практически обе опоры конструируются неподвижными, и только при пролетах ферм более 30м одна из опор делается подвижной.
Расчетный изгибающий момент в опасном сечении верхнего пояса треугольных ферм при внеузловой нагрузке от покрытия определяется по формулам (рис. 9.12):
- при неразрезном верхнем поясе
M расч = - ql п 2 / 8 + 0,5 Ne (9.1)
- при разрезном верхнем поясе
M расч = ql п 2 / 8 – Ne ср (9.2)
Конструктивный расчет элементов ферм ведется по известным формулам расчета растянутых, сжатых и сжато-изгибаемых элементов. Расчетную длину сжатых элементов решетки принимают равной расстоянию между центрами узлов. Для разрезного верхнего пояса расчетная длина равна длине панели верхнего пояса. При неразрезном верхнем поясе расчетная длина для крайних панелей равна 0,8 длины панели, а для средних панелей — 0,65 длины панели. При расчете на устойчивость из плоскости расчетную длину верхнего пояса принимают равной расстоянию между распорками (связевыми фермами).
Передачу сжимающих усилий в верхнем поясе треугольных ферм при внеузловой нагрузке от покрытия рекомендуется обеспечивать с эксцентриситетом, создающим разгружающий момент, величина которого не должна превышать 25 % балочного момента. Если эксцентриситеты на концах элемента разные, то в расчет вводится среднее значение эксцентриситета. При расчете узлов необходимо также учитывать местную концентрацию скалывающих напряжений (подробнее см. п. 5.29 [8]).
Деревянные фермы на лобовых врубках
Общие сведения
Фермы на лобовых врубках — один из самых старых и надежных видов деревянных ферм. Основной тип — треугольная ферма с нисходящими сжатыми раскосами и растянутыми стойками-тяжами из круглой стали (рис. 9.13). Фермы изготавливаются из бревен или брусьев. Для нижнего пояса используется древесина 1-го сорта. Ширина сечения поясов и решетки принимается одинаковой, а высота определяется расчетом.
Опорный узел решается лобовой врубкой с одним или двумя зубьями (см. рис. 4.3, 4.4) либо лобовым упором на металлических натяжных хомутах (см. рис. 4.5,4.6), передающих усилие от вкладыша, в который упирается верхний пояс, на накладки, соединенные с нижним поясом при помощи болтов и нагелей. Последнее решение более надежно, чем врубка, так как исключена работа на скалывание «хвоста» фермы.
Коньковый узел выполняется простым лобовым упором и перекрывается парными деревянными накладками на болтах и нагелях. Узлы примыкания раскосов к поясам выполняются при помощи лобовых врубок с одним зубом и дополнительно крепятся болтами или скобами для предотвращения случайного выхода из плоскости. Исключение составляет средний узел нижнего пояса, где сходятся два раскоса, которые упираются в специальную бобышку со скошенными торцами. Введение такой бобышки позволяет уменьшить ослабление нижнего пояса врезками. Эти узлы ферм показаны на рис. 9.13-9.17.
Стыки верхнего пояса ферм осуществляются, как правило, в узлах лобовым упором и перекрываются парными накладками на болтах. Стыки нижнего пояса ферм пролетом до 12 м устраивают в центральном узле (см. рис. 9.15), а в фермах пролетом свыше 12 м — в местах перелома нижнего пояса для образования строительного подъема. Стыки нижнего пояса также перекрываются парными накладками на нагелях. Высота накладок равна высоте пояса, толщина деревянных накладок принимается равной 0,5 толщины нижнего пояса, толщина стальных накладок — 6... 10 мм.
Узлы треугольных металлодеревянных ферм на лобовых врубках:
а — схема фермы; 6 — коньковый и промежуточные узлы фермы
Для снижения напряжений в ослабленных врубками сечениях поясов ферм из брусьев центрирование в опорных и промежуточных узлах производится по центру ослабленного сечения поясов. Подвесной потолок крепится только к узлам нижнего пояса (узел 4 на рис. 9.13).
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 47; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!