Металлические конструкции. Раздел 1. Лекция 12. Фермы

1. Раздел 1 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Доцент, к.т.н. Костюк Елена Геннадиевна

2.

Лекция 12
7.ФЕРМЫ
7.1 Основные элементы стальных ферм
7.2 Классификация ферм
7.3 Покрытия зданий по стальным фермам
7.4 Область применения стальных ферм

3. 7 СТАЛЬНЫЕ ФЕРМЫ

4. 7.1 Основные элементы стальных ферм

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

5.

7.2 Классификация ферм
1. По
очертанию фермы
бывают:
•с
параллельными
поясами,
трапециевидные,
• полигональные,
• треугольные,
• сегментные (см.
схемы на рис. 1).
Высота ферм
hф=1/8 ÷ 1/14L;
уклон i=1/ 2 ÷
1/15.
Треугольные
По очертанию поясов:
а) С параллельными поясами;
б) С ломаными поясами
г) С прямыми не параллельными поясами
Рис.1 - Схемы строительных ферм

6.

2. По способу размещения опор:
а) Балочные фермы, у которых
расстояние между опорами L
значительно больше высоты hф фермы
(рис. 12);
б) Консольные фермы, у
которых расстояние между
опорами L значительно меньше
высоты hф фермы (рис. 13);

7.

3. По типу решетки:
а) С треугольной решеткой, когда
раскосы в соседних панелях наклонены
в разные стороны.
б) С раскосой решеткой, когда
раскосы в соседних панелях наклонены
в одну сторону.
в) С крестовой решеткой.
г) С V-образной решеткой.

8. Сечения элементов ферм

принимаются сплошными:
спаренные или одиночные уголки, тавры;
трубы или гнутосварные замкнутые профили.

9.

Поперечные сечения ферм:
1) плоские
1) коробчатые
1) трёхгранные
При
L > 36м
одну из опор балочной фермы
устанавливают подвижной.

10. 7.3 Покрытия зданий по стальным фермам

В строительстве фермы применяются как
конструкции покрытия (стропильные конструкции).
Схемы покрытия:
балочные несущие конструкции – прогоны
(швеллер, двутавр) и легкий кровельный ковер
(сэндвич-панели, профилированный лист);

11.

Сэндвич-панель настила заводской готовности
Фрагмент крепления балочного покрытия к стропильной ферме

12.

Компоновка покрытия — вертикальные и горизонтальные
связи по покрытию решаются аналогично промышленным
зданиям со стропильными фермами.
а) нормальная компоновка
б) усложнённая компоновка — с подстропильными
фермами:

13.

Балочные схемы покрытий применяются:
—
при любых видах подопорных конструкций — кирпичные или
бетонные стены, колонны (металлические или железобетонные);
— когда подопорные конструкции не могут воспринимать распорных
усилий;
— при строительстве зданий на просадочных или карстовых грунтах и
подрабатываемых территориях.
Следует отметить, что балочные схемы покрытий тяжелее рамных и
арочных, но просты в изготовлении и монтаже.
Расчёт
ферм
выполняют
методами строительной
механики
(аналогично расчёту стропильных ферм промышленных зданий).

14.

Классическая теория расчета ферм базируется на следующих
допущениях:
1. Геометрические оси всех стержней идеально прямые;
2. В узлах геометрические оси стержней сходятся в одной точке;
3. Во все узлы установлены идеальные шарниры, то есть шарниры без
трения;
4. Нагрузки приложены только в узлах в виде сосредоточенных сил;
В реальных фермах эти допущения, как правило, не выполняются, что
вносит ошибку в расчет. Но эти ошибки несущественны и не
учитываются, так как идут в запас надежности.
Ферма
–
это
стержневая
система,
геометрическая
неизменяемость которой обеспечена при шарнирном соединении
концов стержней.

15.

Типы стержней фермы на рисунке 11:
1 Стержни образующие верхние и нижние границы фермы
получили название поясные (1,2,3,4 – стержни верхнего пояса,
5,6,7,8 – стержни нижнего пояса);
2 Наклонные стержни, соединяющие верхний и нижний пояса
называются раскосы (9,10,11,12 – раскосы);
3 Вертикальные стержни, соединяющие верхний и нижний
пояса получили название стойки (13,14,15,16,17 – стойки).
Участки поясов между соседними узлами получили название
панели (a, b, c, d – панели).
Узлы – места соединения концов стержней.
Совокупность стержней, соединяющих верхний и нижний пояса,
получили название решетка (раскосы и стойки в целом образуют
решетку).

16.

Стержни ферм из труб стыкуются без дополнительных элементов
(рис. а), стержни решетки из прокатных элементов соединяются с
поясами при помощи фасонок – соединительных пластин (рис. б).
Фасонка

17.

Прокатное соединение
Наличие соединительных
элементов (фасонок) и
соединений увеличивает
металлоемкость фермы
Трубчатое соединение
Сложная стыковка и обрезка
труб под нужным углом
затрудняет изготовление
фермы

18. 7.4 Область применения стальных ферм

Фермы широко применяются в разных отраслях
промышленности, что связано с универсальностью
неизменяемой системы:
опорные линии электропередач;

19.

Опоры ЛЭП в виде
одушевленных
фигур на лыжных
трассах Адлер-Сочи

20.

мосты и эстакады;

21.

подъемные краны.