Стропильные фермы из металлоконструкций

СТАТЬЯ

ГЛАВА V.Стропильные фермы.

I. РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ.
А. Общие положения.

Чаще всего применяются статически определимые раскосные фермы. Наиболее часто встречаются стропильные фермы, схемы которых приведены в таблицах 24 до 27. Если необходимо применить другую форму крыши, то следует обратить внимание на простое и наиболее целесообразное расположение элементов фермы.

При проектировании стропильной фермы сначала определяем контуры крыши и узлы верхнего пояса. Уклон верхнего пояса и расположение его узлов или, соответственно, взаимные расстояния между прогонами определяются в зависимости от материала кровли.

В таблице 23 показаны для различного вида кровельного материала угол наклона крыши а и расстояние между прогонами с.

После решения вопроса о верхнем поясе стропильной фермы следует вычертить нижний пояс и опорные части. Для получения лучшего внешнего вида, нижнему поясу придают некоторый подъем к середине, для чего достаточным является подъем в !/ю высоты крыши. Рамные стропильные фермы тяжелее соответствующих им решетчатых ферм на 20 до 30%, поэтому их надлежит применять только при ограниченной высоте постройки или когда желательно получить менее сложную по внешнему виду конструкцию.

Таблица 23. Наклон крыши а и расстояние между прогонами с (фиг. 49).

Кровля . Отношение h : s Наклон крыши • а Расстояние между прогонами в jui
Черепица ……….. 1:1,5 до 1: : 3 34° до 19° 3 000 до 4 000
Кровля из волнистого железа . . 1:3 „ 1: : 6 19° , 10° 2 000 „ 3 000
Толевая кровля …….. 1:5 . 1: : 7,5 12° „ 8° 2 500 . 4 000
Цеентные плиты……. 1:5 „ 1 : 10 12° „ 6° 1500 „ 2 200
Бетонная кровля …….. 1:5 „ 1: : 10 12° „ 6° 1500 „ 2 200
Стеклянная кровля……. 1:1 : 1,5 45° . 34° 1000 „ 2 500

После того, как определена схема стропильной фермы, дальнейший расчет следует вести в следующей последовательности:
1)    Определение нагрузки на 1,0 кв. м горизонтальной проекции.
2)    Определение нагрузки в узлах.
3)    Определение опорных реакций.
4)    Определение усилий в элементах.
5)    Определение поперечных сечений элементов и проверка наличных напряжений и прочности на продольный изгиб.

В. Определение нагрузки.

Стропильные фермы должны передавать на поддерживающие их опоры свой собственный вес и давление прогонов. Нагрузка прогонов состоит из веса кровли, собственного веса прогонов, а также и давления ветра и снега. К такой нагрузке могут присоединиться еще и другие нагрузки. Так, например, в отдельных случаях, главным образом на заводах, прогоны используются для несения особо подвешенных нагрузок. Нагрузка от собственного веса прогонов и стропильных ферм, кровли и снега направлена вертикально вниз, в то время как давление ветра действует нормально к плоскости крыши.

Сначала определяется нагрузка на 1,0 кв. м горизонтальной проекции. Для этого пользуются данными о нагрузке, приведенными в первой главе:

Бес кровли ……….стр. 5

Собственный вес прогон……по    таб.    норм.    проф.

Собственный вес стропил…..\    4

Давление снега ……… 8

Давление ветра………. 8 — 9

Вес кровли показан на 1 кв. ль площади крыши. Вес кровли на 1 кв. м горизонтальной проекции получается путем деления веса, отнесенного к 1,0 кв. ль плоскости крыши, на cos угла наклона крыши или непосредственно из таблицы 2 (стр. 5) первой главы.

Если обозначить через G нагрузку на 1,0 кв. м горизонтальной проекции, е — расстояние между стропильными фермами в м и b расстояние между прогонами, измеренное в горизонтальной плоскости, то нагрузка на отдельный
Р=в-е-Ь.
Для дальнейшего освещения вопроса об определении нагрузки узлов служит приведенный на стр. 82 и далее цифровой пример расчета.
Тут следует, однако, обратить внимание еще на следующие положения:
a)Если точка пересечения осей поясов, ограничивающих внутренние элементы решетки, расположена внутри ее пролета или непосредственно на опорах (фиг. 50), то решающей для всех поясных и заполняющих ферму элементов является полная нагрузка от снега. Если же эта точка находится вне пролета (фиг. 51), то наибольшие усилия получаются для поясных элементов при полной снеговой нагрузке, а для внутренних элементов при односторонней нагрузке снегом. В том случае, когда точка пересечения поясов находится за пределами пролета (фиг. 51), никогда не следует упускать проверить стропильную ферму наравне с напряжениями при полной нагрузке также и на напряжение при односторонней нагрузке. Часто получается, что раскосы, подвергающиеся при полной нагрузке незначительным растягивающим усилиям, подвергаются при односторонней нагрузке сжатию. Для таких стержней опасность продольного изгиба довольно велика, потому что в большинстве случаев дело касается длинных подвергающихся продольному изгибу стержней и весьма незначительных моментов инерций. Тут потребуется поэтому особая предусмотрительность.

b)При уклонах крыши менее 25° обычно достаточно учесть давление ветра путем некоторого увеличения вертикальной нагрузки, что же касается горизонтальной, составляющей давления ветра, то ею возможно пренебречь.

с) При определении нагрузки стропильных ферм обычно допускается неточность, заключающаяся в том, что вес кровли и давление снега но отношению к уздам принимаются действующими вертикально вниз. На самом же деле, следовало бы в соответствии с расчетом прогонов разложить нагрузку на составляющие нормально, к прогону и в направлении уклона крыши, при чем вертикальное боковое усилие на сдвиг всей крыши должно бы было быть приложено к коньку стропильной фермы. На фиг. 52 показана неправильная, а на фиг. 53— правильная нагрузка стропильной фермы. Для того, чтобы определить разницу получающихся усилий в стержнях, тут же рядом начерчены диаграммы сил. В предположении правильной нагрузки, элементы верхнего пояса 1 до 3 подвергаются несколько большим усилиям, чем при неправильных предположениях. В иных случаях для всех стержней усилия остаются одни и те же. Так как ошибка невелика, то в общем представляется возможным пренебречь этой неточностью при определении нагрузки узлов.

С. Статически определимые стропильные фермы.

1. Общие положения.

Ферма с тремя опорными неизвестными является статически определимой, если соблюдено условие 2 к = s + 3. Тут k обозначает число узлов и s — число элементов фермы (ср. раздел G1 настоящей главы).

Нагрузка принимается всегда приложенной в узлах. Если нагрузка приложена между узлами, то она передается через соответствующий сгержень на ближайшие узлы. Стержень действует одновременно в качестве составной части фермы и в качестве простой балки и подвергается, кроме продольного усилия, также и изгибающему моменту 1).
2. Определение опорных давлений.
После того как определены нагрузки узлов стропильных ферм, определяются опорные давления. Простая стропильная ферма имеет одну неподвижную и другую подвижную опоры. Для неподвижной опоры А известна точка приложения опорного давления; неизвестными для нее являются направление и величина силы. Для подвижной опоры В известна точка приложения и направления давления и неизвестна его величина.

Таким образом, мы имеем три опорные неизвестные. Для их определения мы исходим из следующих соображений.

Действие совокупности всех приложенных к ферме сил должно быть таково, чтобы ферма сохранила состояние равновесия и чтобы не было вызвано ни сдвига, ни поворота ее. Таким образом, должны быть соблюдены следующие условия:

1)    Сумма всех вертикальных сил должна равняться

V=0

2)    Сумма всех горизонтальных сил должна равняться

H=0

3)    Сумма статических моментов всех сил относительно любой точки должна равняться

M=0

При помощи этих трех условий равновесия представляется возможным во всех случаях исчислить три неизвестные опорные величины. Любая косо направленная нагрузка при этом разлагается на горизонтальную и вертикальную составляющие.

Графическое определение опорных давлений производится при, помощи многоугольника сил и веревочного многоугольника. Равнодействующая всех внешних сил должна пересекаться в одной и той же точке как с опорным давлением подвижной опоры, так и с искомым направлением опорного давления неподвижной опоры (фиг. 55).

При вертикальной нагрузке (собственный вес и снег) опорные моменты лучше всего определяются путем аналитическим, при косой нагрузке (ветер) наиболее целесообразным является графическое определение при помощи многоугольника сил и веревочного многоугольника.

Если нашли ошибку то выделите 2-3 слова и нажмите Ctrl+Enter

Отправить ответ

avatar

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: