Общие сведения о фермах. Основные типы современных индустриальных ферм

Общие сведения

В настоящем пособии рассмотрены фермы, относящиеся к плоскостным сквозным конструкциям, в основном применяемым в качестве стропильных систем в покрытиях зданий. Такие конструкции состоят из отдельных стержней, соединенных между собой в узлах и работающих преимущественно на продольные усилия. Величина усилия в элементах фермы существенно зависит от того, насколько далеко друг от друга будут отстоять пояса и каким образом будут располагаться элементы решетки, соединяющие эти пояса. Благодаря этому в процессе проектирования фермы можно добиться рационального использования материала, а следовательно, и существенной экономии в покрытии проектируемого здания.

Элементы решетки в отличие от сплошной стенки плоскостных конструкций балок и рам представляют собой отдельные стержни, что требует значительно меньшего по объему расхода материала. Однако в сквозных системах возникает необходимость устройства узловых соединений, что, в свою очередь, не только требует дополнительных материальных и трудовых затрат, но и ухудшает эстетические и эксплуатационные качества. Естественно, при выборе типа основных несущих пролетных конструкций необходимо иметь всестороннее технико-экономическое обоснование.

Опыт проектирования и строительства последних лет показал, что рациональнее применять сквозные несущие конструкции типа ферм при пролетах свыше 24 м по сравнению с балочными, при этом степень экономической эффективности возрастет, если использовать фермы крупнопанельные с клееным верхним поясом. В этом случае отпадает необходимость устройства большого количества узловых соединений, а применение крупных клееных элементов в качестве верхнего пояса сохраняет преимущества клееных деревянных конструкций в части повышенной эксплуатационной надежности и долговечности.

О рациональном подходе к выбору ферм будет сказано ниже. Считаем уместным отметить терминологию и общепринятые названия элементов ферм, которые будут упоминаться далее по тексту.

На рис. 1.1 показаны основные элементы фермы.

Пояса фермы — элементы, ограничивающие ее контур сверху (верхний пояс) и снизу (нижний пояс).

• — Стойки — вертикальные стержни решетки.
• — Раскосы — наклонные стержни решетки.
• — Стойки, поддерживающие в узлах только элемент нижнего пояса (без раскосов), называют подвесками. Подвески работают только на восприятие нагрузки, подвешенной к узлу нижнего пояса. При отсутствии такой нагрузки усилия в подвесках равны нулю.
• — Расстояние между ближайшими узлами пояса называется длиной панели.

Расстояние между осями опор ферм называется пролетом фермы.

Рис. 1.1. Элементы фермы

Точки, в которых сходятся стержни, называются узлами. Те узлы, на которые ферма опирается, называются опорными. Верхний узел — коньковый, а все другие — промежуточные.

По очертанию поясов различают фермы: треугольные (рис.1.2, а)_у с параллельными поясами (рис. 1.2, б), многоугольные (рис. 1.2, г), трапециевидные (рис. 1.2, в), сегментные (рис. 1.2, д), с криволинейными поясами (рис. 1.2, е).

Системы решеток могут быть простые и сложные. В стропильных фермах, как правило, применяют простую решетку. В зависимости от направления и расположения раскосов различают следующие типы решеток:

• — раскосная, когда раскосы чередуются со стойками (рис.
• 1.2,6);
• — треугольная, когда раскосы чередуются с раскосами другого направления (рис. 1.2, а> е);
• — треугольная со стойками, когда между сходящимися раскосами находится стойка (рис. 1.2, в, г).

Другие типы решеток в деревянных фермах, как правило, не применяются.

По направлению к середине пролета фермы различают раскосы нисходящие и восходящие. Восходящие раскосы испытывают обычно сжатие, а нисходящие — растяжение.

При выборе типа решетки деревянных ферм предпочтение следует отдавать такой, в которой наибольшее количество стержней испытывают сжимающие усилия, поскольку такие стержни более надежно и удобно можно крепить к узлам фермы.

Рис. 1.2. Типы ферм но очертанию поясов и виду решетки:

а — треугольная; 6 — с параллельными поясами; в — трапециевидная; г — многоугольная; д — сегментная; е — с двумя криволинейными поясами

(линзообразная)