Фермы металлические чертежи

Что такое ферма и ее назначение
Из чего изготавливают фермы для навеса
Как сделать расчеты фермы правильно
Особенности расчета ферм для навеса из поликарбоната
Несколько советов относительно монтажа своими руками

Перед возведением фермы для навеса своими руками необходимо произвести точные расчеты.

Варим ферму из проф трубы

Также для монтажа потребуется умение работать со сварочным аппаратом. Даже малейшая ошибка может завершиться разрушением конструкции при высокой ветровой и снеговой нагрузке.

Что такое ферма и ее назначение

Сфера применения навесов достаточно обширна:

  1. Строительство стоянок для автотранспорта открытого типа, которые являются своеобразной альтернативой капитальным гаражным постройкам.
  2. Устройство козырьков торговых предприятий, остановок для общественного транспорта и рекламных баннеров.
  3. Возведение веранд и беседок на приусадебных территориях. Также имеется возможность сэкономить на строительстве дачного домика – создается надежная кровля, имеющая прочные стойки.

Надежность навесов обеспечивается за счет монтажа металлических конструкций, прочно и надежно связывающих лаги с опорными столбами. Они при условии, что соблюдены рекомендации, как правильно варить ферму для навеса, способны прослужить длительное время. Перед началом строительных работ нужно определиться с материалами.

Если позволяет финансовое положение, но отсутствует свободное время, желание и возможность, можно приобрести готовые фермы для навеса. Когда нужно сэкономить на возведении конструкции, строительство выполняют самостоятельно.

Из чего изготавливают фермы для навеса

Лучше всего с задачей создания надежной фермы способна справиться металлическая трубная продукция с сечением прямоугольной или квадратной формы, которая обладает рядом преимуществ:

  1. Обеспечение высокой прочности по причине наличия ребер жесткости. Если изделия с круглым сечением согнуть можно без проблем в домашних условиях, то с профильными трубами в этом случае возникнут проблемы.
  2. Доступная стоимость за счет относительно несложной производственной технологии. Оптимальным выбором считаются горячекатаные изделия.
  3. Удобная форма сечений. Процесс, как сделать ферму для навеса своими руками из труб с плоскими стенками, более простой в реализации по сравнению с трубной продукцией круглого диаметра. Эта особенность касается как использования для соединения болтов, так и сварочного оборудования.

При выборе материала ориентируются на определенные правила:

  • если ширина проектируемого навеса до 450 сантиметров, тогда трубная продукция должна иметь сечение 40х20 миллиметров при 2-миллиметровой толщине стенок;
  • когда ширина конструкции 450 –550 сантиметров, требуются трубы сечением 40х40 миллиметров, имеющие толщину стенок, равную 2 миллиметрам;
  • если ширина навеса превышает 550 сантиметров, используемые изделия должны иметь размер сечения 60х30 или 40х40 миллиметров и толщину стенок 2 –3 миллиметра.

Также для сооружения конструкции можно использовать пиломатериалы. Правда, деревянные фермы для навеса в последние годы устанавливают крайне редко, но они имеют преимущества, которые заключаются в простоте изготовления и доступной цене.

Опорные конструкции, для изготовления которых используется натуральная древесина, состоят из элементов, образующих жесткие треугольные системы. Рекомендуемая высота для деревянных ферм — не меньше 20% от длины пролета.

Как сделать расчеты фермы правильно

До того, как делать фермы для навеса собственноручно, нужно сделать соответствующие расчеты. При отсутствии опыта проведения таких вычислений, нужно проконсультироваться со специалистом в этой сфере. Если этого не сделать, цена допущенной ошибки может превысить стоимость услуг профессионала. Также можно воспользоваться специализированной компьютерной программой, имеющейся в интернете в свободном доступе.

При проведении расчетов, которые выполняются прежде, как сделать ферму для навеса, нужно выполнить ряд действий:

  1. Выбрать тип конструкции, которая может быть одно- или двухскатной, арочной или прямой. В этом случае необходимо учитывать функциональность будущего навеса, личные пожелания и используемые для его сооружения материалы.
  2. Затем определяют габариты постройки. При этом нужно помнить, что при увеличении высоты навеса, его несущая способность возрастает. В таком случае следует дополнительно установить несколько ребер жесткости, усиливающих прочность конструкции.
  3. Если пролет превышает 35,9 метра, определяют изгиб погашения, который имеет обратную направленность от воздействий на возводимый объект.
  4. Потом высчитывают размеры панелей фермы с учетом удаленности друг от друга элементов, выполняющих передачу нагрузок.
  5. На заключительном этапе выясняют удаленность одного узла от другого. Как правило, этот параметр равен ширине панелей.

Можно воспользоваться расчетом готовых проектов. Для этого в них подставляют собственные значения.

Особенности расчета ферм для навеса из поликарбоната

Каркас для навеса из поликарбоната должен выдерживать большие нагрузки. Если данная конструкция является не пристройкой к зданию, а отдельным сооружением, то проведение расчетов будет более сложным, поэтому лучшим решением станет обращение за помощью к инженеру, имеющему опыт подобной работы.

Уличная кровля состоит из следующих основных элементов – лаг, столбиков, ферм и материала покрытия. Именно их и следует рассчитать. При обустройстве конструкции арочного типа без фермы для навеса из поликарбоната не обойтись. Лучшим материалом при этом будут профильные трубы.

При проведении расчета фермы большое значение имеет количество материала и размер уклона. Например, для навесной односкатной конструкции с минимальной величиной наклона ската применяют ферму неправильной формы. Чем больше радиус строения арки, тем меньше вероятность того, что снег задержится на поверхности поликарбонатного навеса. В этом случае у фермы будет высокая несущая способность.

Несколько советов относительно монтажа своими руками

Сварка перед болтовыми соединениями имеет ряд значительных преимуществ:

  • отсутствие утяжеления конструкции болтами;
  • устойчивость к деформациям;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • меньшая стоимость проведения работ;
  • равномерное распределение веса металла;
  • быстрое возведение фермы.

Единственным случаем, когда следует отдать предпочтение болтам – это применение оцинкованных труб, поскольку сварка разрушает слой цинка, в результате чего возможно появление коррозии.

СТРОПИЛЬНЫЕ ФЕРМЫ

Рис. 2.1. Геометрические схемы стропильных ферм: а – треугольные; б – четырехугольные; в – пятиугольные (трапециевидные); г – многоугольные (полигональные); д – сегментные

Рис.2.2. Основные типы решёток стропильных ферм.

Треугольные: а – основная схема; б – с дополнительными стойками; в – со стойками и подвесками. Раскосные: г – с восходящими раскосами; д – с нисходящими раскосами. Специальные: е – шпренгельная; ж – крестовая; з – ромбическая; и – полуромбическая

Рис. 2.3. Основные типы сечений стержней стальных ферм

Рис. 2.4. Геометрические схемы и габаритные размеры стропильных ферм

Рис. 2.5. Типовые стропильные и подстропильные железобетонные фермы: а – сегментного очертания с треугольной решеткой; б – сегментного очертания безраскосные; в – сегментные безраскосные малоуклонные (i=1/20) со стойкой

над верхним поясом; г – ферма с параллельными поясами и раскосной решеткой; д – треугольные фермы; е – подстропильная ферма

Рис. 2.6. Схемы типовых стальных стропильных ферм: а – трапециевидные двухскатные; б – с параллельными поясами под плоскую кровлю; в – треуголь-ные; г – трапециевидные односкатные; д – с параллельными поясами под двухскатную пологую кровлю; е – треугольные под двухскатную кровлю; треугольную под крутую кровлю; ж – подстропильные; з – фермы из холодногнутых прямоугольных профилей

Рис. 2.7. Типовые дерево-металлические фермы:

а – сегментные клеёные; б – многоугольные брусчатые; в – треугольные клеёные; г – треугольные брусчатые

Рис. 2.7. (продолжение) Типовые дерево-металлические фермы:

е — трапециевидные; ж — шпренгельные системы

АРКИ

Рис.3.1. Разновидность арок по статической схеме:

а – трехшарнирная; б – двухшарнирная; в – безшарнирная

Рис.

Варим ферму из проф трубы

3.2. Основные разновидности очертаний арок: а – параболическая;

б – круговая; в – стрельчатая; г – трехшарнирная; д – эллиптическая;

е – ползучая

Рис. 3.3. Основные способы восприятия распора арок: а – грунтовым основани-ем (отпор грунта + трение подошвы фундамента); б – грунтовым основанием и затяжкой (отпор грунта + усилие в затяжке); в – затяжкой; г – примыкающими сооружениями

Рис. 3.4. Сквозные стальные арки: а – д – трехшарнирные; е – з – двухшар-нирные; и, к – бесшарнирные; а, е, з, к – постоянной высоты; и – переменной высоты; б – сегментная; в – рыбовидная; г, д — серповидные

Рис. 3.5. Сечения поясов металлических арок:

а – в – сплошностенчатых; г – ж – сквозных

Рис. 3.6. Железобетонные арки:

а – сборная железобетонная арка с затяжкой; б – монолитная арка с затяжкой; в – параболическая трехшарнирная сквозная арка

Рис. 3.7. Сплошностенчатые арки из пакетов клееных досок. Трехшарнирные пологие: а – треугольная; б – круговая; в – параболическая; г – двухшарнирная пологая, серповидная. Трехшарнирные подъемистые: д – треугольная; е – с ломаными полуарками; ж – с круговыми полуарками

Рис. 3.8. Габаритные размеры арок.

Сплошностенчатые металлические, железобетонные, деревянные:

а – серповидная; б – трехшарнирная; в – двухшарнирная.

Сквозные металлические: г – круговая двухшарнирная с параллельными поясами; д – трехшарнирная криволинейного очертания; е – трехшарнирная с вертикальными опорами

СВОДЫ

Рис. 4.1. Основные формы сводчатых покрытий: а – цилиндрический свод;

б – бочарный свод; в – свод двоякой кривизны; г – сомкнутый свод

Рис. 4.2. Основные типы цилиндрических сводов: а – гладкий; б – волнистый; в, г – складчатые; д, е – сетчатые; ж – двоякоскладчатый; з, и – структурные

Фермы для навеса: особенности расчёта и монтажа

Главная / Проектирование стальных конструкций / Фермы / Типы ферм. Определение генеральных размеров. Шаг ферм

Фермы различаются как по очертанию поясов, так и по виду решетки. По очертанию поясов фермы бывают с параллельными поясами, трапецоидальные, полигональные и треугольного очертания.

Выбор очертания поясов зависит от назначения ферм, от материала кровли, от системы водоотвода, а также и от экономических соображений. В промышленных сооружениях при рулонной кровле наибольшее распространение получили стропильные фермы полигонального очертания.

Типы ферм

Неизменяемость фермы при любой нагрузке достигается устройством решетки, образующей систему треугольников. Решетку фермы называют раскосной, если она образована непpepывным зигзагом раскосов и стоек, причем все раскосы одной половины фермы направлены в одну сторону. Решетку называют треугольной, если зигзаг образован одними раскосами, направленными попеременно в разные стороны.

Чаще всего применяют треугольную решетку с дополнительными стойками, поскольку общая длина ее зигзага и число узлов меньше, чем у раскосной решетки, а дополнительные стойки уменьшают панель фермы. В этой системе стойки не нужны для создания неизменяемости фермы.

Генеральными размерами фермы являются ее пролет и высота. Оптимальная высота в середине пролета полигональной фермы определяется условиями минимума веса, требуемой жесткости (прогибом), а также возможностью рациональной транспортировки.

Минимум веса таких ферм получается примерно при равенстве веса поясов и веса решетки (с фасонками), что имеет место при отношении высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8. Такая высота ферм вполне удовлетворяет требуемой жесткости (прогибы получаются меньше 1/250 l)

Для перевозки по железной дороге требуется габарит конструкции: по вертикали — не более 3,8 м; по горизонтали — 3,2 м.

Пролеты стропильных ферм промышленных цехов в целях стандартизации унифицированы и, как правило, принимаются до 18 м кратными 3 м, а для больших пролетов — кратными 6 м, т. е. 18, 24, 30 и 36 м. Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании. В целях экономии металла малые пролеты (до 18 — 24 м) рекомендуется перекрывать железобетонными несущими конструкциями.

Для упрощения изготовления и проектирования унифицированные фермы должны иметь стандартную геометрическую схему для разных пролетов. Пример унифицированных схем стропильных ферм промышленных зданий показан на фигуре. Длина панели в унифицированных фермах принята равной 3 м.

Унифицированные схемы стропильных ферм

Унифицированные схемы стропильных ферм промышленных зданий:
а — двускатные фермы; б — односкатные фермы.

Высоту h0 на опоре фермы рационально принимать одинаковой для ферм различных пролетов. Это позволяет стандартизировать детали креплений, что способствует удешевлению изготовления конструкций.

Наивыгоднейший угол наклона раскосов к нижнему поясу в треугольной решетке составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).

Направление первого опорного раскоса, определяющее всю систему решетки, может быть восходящим (как показано на фигуре) или нисходящим. И то и другое решение имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Как сделать фермы для навеса своими руками – выбор материала, расчет

В практике проектирования промышленных зданий для стропильных ферм чаще применяется восходящий опорный раскос.

При таком решении надежнее обеспечивается жесткость цеха при работе фермы как ригеля рамы; конструктивно лучше решаются опорный узел и расположение связей; в случае опирания ферм на железобетонные колонны такая схема фермы с расположением опорного узла внизу является наиболее естественной.

Нисходящий раскос со своей стороны имеет монтажное преимущество, заключающееся в том, что опорная точка располагается выше центра тяжести фермы.

Фермы с дополнительными шпренгелями

В беспрогонных покрытиях крупнопанельные железобетонные плиты шириной 1,5 м опираются своими ребрами не только в узлах, но и в середине панели, вызывая в верхнем поясе фермы дополнительный изгибающий момент; в результате сечение верхнего пояса увеличивается.

В некоторых случаях для ликвидации указанного момента целесообразно введение в решетку дополнительных шпренгелей, работающих на местную нагрузку и устраняющих таким образом изгиб пояса.

Устройство шпренгельной решетки несколько уменьшает вес фермы (на 4 — 6%), но зато почти удваивает число стержней и узлов, что увеличивает трудоемкость изготовления. Чем больше пролет и больше нагрузка, тем менее рационально устройство дополнительных шпренгелей.

Фермы треугольного очертания употребляются только при крутых крышах. В этом случае следует стремиться к такому очертанию верхнего пояса, чтобы усилия в нем в середине пролета и у опоры были примерно равны. Для этого необходимо на опоре иметь небольшую стойку с высотой h0 = 0,2 h, что при крутых кровлях приводит к увеличению высоты фермы и конструктивно неудобному опорному узлу.

Поэтому более рационально перенести опору в верхний узел фермы. Решетка в таких фермах обычно принимается раскосной, поскольку при треугольной решетке восходящие раскосы составляли бы слишком острый угол с верхним поясом и требовали бы для своего прикрепления больших фасонок.

Фермы треугольного очертания

При встречающихся иногда очень крутых крышах (i = 1 : 1) применяются усложненные шпренгельные треугольные фермы, иногда с приподнятым нижним поясом. Этот тип ферм позволяет иметь по верхнему поясу небольшую панель, соответствующую материалу кровли. Такие фермы, разбитые на три отправочных элемента, легко транспортируются к месту монтажа.

Расстояние между фермами (шаг ферм) устанавливается при решении схемы сооружения в целом с учетом унификации строительных конструкций и частей сооружений, позволяющей проводить типизацию и стандартизацию отдельных деталей.

В результате проведенных изысканий по определению оптимального шага ферм в практике проектирования получил наибольшее распространение унифицированный шаг, равный 6 м.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Поиск Лекций

Расчет прямоугольной фермы

 
 
Рисунок 293.1. Общая предварительная схема арочной галереи. В целом, если изготовление ферм планируется из одного-двух типоразмеров профиля, то расчет такой прямоугольной фермы много времени не займет. Сосредоточенными нагрузками для данных прямоугольных ферм будут опорные реакции для рассчитывавшихся ранее арочных ферм. Эти нагрузки Q будут приложены в узлах фермы, как показано на рисунке 554.1.б). Общая геометрия фермы показана на рисунке 554.1.а): Рисунок 554.1. Общая геометрия и расчетные схемы для прямоугольной фермы. Для упрощения расчетов длины всех пролетов между узлами в верхнем поясе приняты одинаковыми. Определение усилий в стержнях фермы Расчет ферм будет производиться методом сечений, основные положения которого изложены отдельно. Когда мы рассчитывали арочные фермы, то выяснили, что опорные реакции у этих ферм могут быть разными в зависимости от рассматриваемого варианта снеговой нагрузки. Для дальнейших расчетов примем максимально возможное значение опорных реакций, тогда нагрузки на ферму от арочных ферм будут Q = 796.1 кг. Кроме того на ферму будет действовать равномерно распределенная нагрузка от собственного веса фермы, к тому же изначально нам не известная, а это означает, что ферму следует дополнительно рассчитать на эту нагрузку. Однако с учетом того, что собственный вес фермы будет относительно небольшой, то для упрощения расчетов эту распределенную нагрузку от собственного веса можно условно привести к сосредоточенным в узлах фермы. Например, если ферма будет весить около 28 кг, то дополнительные сосредоточенные нагрузки составят 28/7 = 4 кг, тогда расчетные нагрузки составят: Q = 796.1 + 4 ≈ 800 кг Так как у нас симметричная ферма, к которой одинаковые нагрузки также приложены симметрично, то опорные реакции будут равны между собой и составят: VA = VB = 7Q/2 = 7·800/2 = 2800 кгс Значение горизонтальной составляющей опорной реакции на опоре А будет равно нулю, так как горизонтальных нагрузок в нашей расчетной схеме нет, поэтому горизонтальная составляющая реакции на опоре А показана на рисунке 554.1.в) бледно фиолетовым цветом. Также на рисунке 554.1.в) показаны сечения, по которым можно рассчитать усилия во всех стержнях фермы с учетом симметричности фермы и нагрузок. Далее будет рассматриваться расчет только по 4 сечениям. Маркировка, показанная на рисунке 554.1.г) означает, что у фермы есть: Стержни нижнего пояса: 1-а, 1-в, 1-д, 1-ж; Стержни верхнего пояса: 3-б, 3-г, 3-е; Стойка: 2-а; Раскосы: а-б, б-в, в-г, г-д, д-е, е-ж. При необходимости для маркировки стержней, симметричных указанным, можно использовать апостроф ‘. Если стоит задача рассчитать все стержни фермы, то лучше составить таблицу, в которую вносятся все стержни фермы. Затем в эту таблицу будут внесены результаты расчетов, в частности значения сжимающих или растягивающих напряжений. Во всех сечениях, показанных на рисунке 554.1, силы N направлены так, что вызывают растяжения в рассматриваемых стержнях. Если по результатам расчетов усилие в рассматриваемом стержне будет отрицательным, то это означает, что в этом стержне будут действовать сжимающие нормальные напряжения. Приступим к рассмотрению сечений. сечение II-II (рис. 554.1.е) Составим уравнение моментов относительно узла 3, это позволит определить усилие в стержне 3-б: М3 = VAl- Ql+ N3-бh = 0; N3-бh =Ql- VAl; где l — плечо действия силы Q и опорной реакции VA, равное расстоянию от узла 1 до узла 3 по горизонтали, согласно принятой нами расчетной схемы l = 0.525 м; h- плечо действия силы N3-a, равное высоте фермы, в данном случае h = 0.4м. Это означает, что в действительности общая высота фермы с учетом сечений верхнего и нижнего пояса будет немного больше, так как в данном случае высота — это расстояние между нейтральными осями верхнего и нижнего поясов. Тогда: N3-б =(Ql- VAl)/h = ((800 — 2800)0.525)/0.4 = — 2625 кг Чтобы определить напряжения в стержне а-б составим уравнение моментов относительно узла 1: М1 = Nа-бh’ + N3-бh = 0; Na-б = 2625·0.4/0.318 = 3300.4 кг В данном случае h’ — плечо приложения силы Nа-б — это высота прямоугольного треугольника. Плечо было определено следующим образом, сначала вычисляется значение угла а между стержнями 1-а и а-б. tga = 0.4/0.525 = 0.762 где 0.4 и 0.525 — длины стержней — катетов прямоугольного треугольника. a = 37.3° тогда h’ = 0.525sina = 0.525·0.606 = 0.318 м Усилия в стержне 1-а будут равны нулю, в чем легко убедиться,составив уравнение моментов относительно узла 2: М2 =- N1-а·0.4 = 0; Проверим правильность вычислений, составив уравнения проекций сил на основные оси: ΣQy = — Q1 +VA — Na-бsin37.3о = -800 +2800 — 3300.4·0.606 = 0.004 кг ΣQx = N3-б + N1-a-бсos37.3o = -2625 + 3300.4·0.795 = 0.38 кг Небольшая погрешность в вычислениях набежала из-за того, что вычисления ведутся с точностью до одного знака после запятой, а в значениях тригонометрических функций указываются только 3-4 знака после запятой. Но в данном случае большая точность и не нужна.

Как правильно рассчитать фермы для навесов: чертеж и правила сборки

В целом при таких нагрузках, на погрешность до 1 кг можно не обращать внимания. сечение VII-VII (рис. 554.1.д) Для определения усилий в стержне 1-ж составим уравнение моментов относительно узла 8: М8 = -Q(1.05 + 2.1 + 3.15) + 3.15VA — 0.4N1-ж = 0; N1-ж = (-6.3·800 + 3.15·2800)/0.4 = 9450 кг Для определения усилий в стержне 3-е составим уравнение моментов относительно узла 7: М7 = -Q(0.525 + 1.575 + 2.625) + 2.625VA + 0.4N3-е = 0; N3-е = (800·4.725 — 2800·2.625)/0.4 = — 8925 кг (работает на сжатие) Для определения усилий в стержне е-ж составим уравнение моментов относительно узла 9: М9 = -Q(1.575 + 2.625 + 3.675) + 3.675VA + 0.4N3-е + 0.636Nе-ж = 0; Nе-ж = (800·7.875 — 2800·3.675 + 0.4·8925)/0.6363 = — 660 кг Проверим правильность расчетов &#931;Qх = N3-е + N1-ж + Nе-жcos37.3° =- 8925 + 9450 — 660·0.7955 = 0.012 кг Для лучшего представления общей картины проверим еще пару сечений сечение VI-VI (рис. 554.1.ж) Для определения усилий в стержне 1-д составим уравнение моментов относительно узла 6: М6 = -Q(1.05 + 2.1)+ 2.1VA — 0.4N1-д = 0; N1-д = (- 3.15·800 + 2.1·2800)/0.4 = 8400 кг Для определения усилий в стержне д-е составим уравнение моментов относительно узла 5: М5 = 1.575(-Q + VA)+ 0.4N3-е + 0.6363Nд-е = 0; Nд-е = (1.575(800 — 2800) + 0.4·8925)/0.6363 = 660 кг Проверим правильность расчетов, определив проекции сил на ось х: &#931;Qx = N3-е + N1-ж + Nд-еcos37.3° = -8925 + 8400 + 660·0.7955 = 0.06 кг; сечение III-III Усилия в стержне 3-б нам уже известны, поэтому для определения усилий в стержне б-в составим уравнение моментов относительно узла 5: М5 = -1.575Q + 1.575VA — 0.4N3-б + 0.6363Nб-в = 0; Nб-в = (1.575(800 — 2800) + 0.4·2625)/0.6363 = -3300.4 кг Усилие в стержне 1-в будет явно значительно меньше, чем в стержне 1-ж и потому в данном случае оно нас не интересует, так как мы планируем делать нижний пояс из трубы одного сечения. А чтобы определить правильность расчетов в данном случае определим проекции сил на ось у: &#931;Qy = — Q1 +VA + Nб-вsin37.3о = -800 +2800 — 3300.4·0.606 = 0.04 кг Теперь у нас есть все основные данные для дальнейшего расчета Подбор сечения На первый взгляд самым загруженным является стержень нижнего пояса 1-ж, на который действует продольная растягивающая сила N1-ж = 9450 кг. Однако напряжения в сжатом стержне 3-е в результате продольного изгиба могут быть даже больше, поэтому в первую очередь проверим прочность именно этого стержня по следующей формуле: &#963; = N/&#966;F &#8804; R где &#966; — коэффициент продольного изгиба, F — площадь сечения профиля, см, R — расчетное сопротивление материала профиля. Если расчетное сопротивление стали зараннее не известно, то для надежности рекомендуется принимать одно из минимальных R = 2300 кг/см2. Расчет сжатых стержней ничем не отличается от расчета колонн, поэтому далее приводятся только основные этапы расчета без подробных пояснений. по таблице 1 (см. ссылку выше) определяем значение &#956; = 1, это значение будет наиболее оптимальным с учетом рекомендаций нормативных документов, в частности СНиП II-23-81*(1990) "Стальные конструкции", а также того, что основные нагрузки к ферме приложены именно в узлах. Предварительно определим площадь сечения профиля. Для растянутого стержня 1-ж эта площадь составит: F = N/R = 9450/2300 = 4.11 см2 По сортаменту для прямоугольных профильных труб этому требованию удовлетворяет труба сечением 50х30х3 мм, площадь сечения такой трубы составит F = 4.21 см2, минимальный радиус инерции i = 1.16 см. Проверим, подходит ли эта труба для сжатого верхнего пояса фермы, так как делать пояса из труб разного сечения — дополнительное усложнение технологии, мало оправданное при таких малых объемах работ, всего-то нужно сделать 2 фермы. При радиусе инерции i = 1.14 см, значение коэффициента гибкости составит &#955; = &#956;l/i = 1·105/1.16 = 90.5 &#8776; 90 тогда по таблице 2 коэффициент изгиба &#966; = 0.629 (определяется интерполяцией значений 2050 и 2450) 8925/(0.629·4.21) = 3368 кгс/см2 >> R = 2300 кгс/см2; Как видим, такое значение напряжений значительно больше допустимого. Если для изготовления поясов использовать трубу 50х40х3 мм, имеющую площадь сечения 4.81 см и минимальный радиус инерции i = 1.54 см, то результат расчетов будет следующим: &#955; = 1·105/1.54 = 68.2 &#8776; 68 &#966; = 0.77 8925/(0.77·4.81) = 2409 кгс/см2 > R = 2300 кгс/см2; Как видим и такой трубы для обеспечения прочности не достаточно. Ну а дальше возможны разные варианты, можно для изготовления поясов использовать трубу 50х40х3.5 мм с площадью сечения 5.49 см2, которая явно обеспечит требуемый запас прочности, можно рассматривать и другие варианты, но мы остановимся на этом. Теперь нужно проверить максимально допустимую гибкость для растянутого пояса из плоскости фермы. Согласно СНиП II-23-81* "Стальные конструкции" эта гибкость для растянутых элементов ферм не должна превышать 400. Соответственно трубы при изготовлении нужно располагать так, чтобы 50 — это была ширина трубы, а не высота, тогда при радиусе i = 1.81 см гибкость нижнего пояса составит: &#955; = 1·630/1.81 = 348 Это требование нами соблюдено, можно переходить к расчету раскосов и стоек. Наиболее нагруженным раскосом будет сжатый стержень б-в. Его расчетная длина составит: l = 0.525/cos37.3° = 0,525/0.7954 = 0.66 м или 66 см Для соседнего растянутого раскоса, при заданном расчетном сопротивлении для обеспечения прочности потребуется труба сечением не менее F = N/R = 3300.4/2300 = 1.43 см2 Для сжатого раскоса с учетом возможного продольного изгиба сечение должно быть больше, насколько именно — неизвестно, но мы теперь ученые и потому сразу примем трубу с хорошим запасом по площади сечения. Для начала проверим квадратную трубу 25х25х2.5 мм, имеющую сечение 2.14 см2, радиус инерции i = (1.77/2.14)1/2 = 0.91 см. Тогда: &#955; = 1·66/0.91 = 72.6 &#966; = 0.74 3300.4/(0.74·2.14) = 2084 кгс/см2 < R = 2300 кгс/см2; Данная труба удовлетворяет требованиям и даже с некоторым запасом. Осталось выяснить какова будет примерно общая масса фермы: m = 1.41(0.66·12 + 0.4·2) + 4.31·6.3·2 = 66.6 кг Это в 2 раза больше, чем мы предположили вначале, но в целом общее увеличение нагрузки с учетом собственного веса фермы будет очень незначительным, около 0.6%. Тем не менее поиск оптимального варианта можно продолжать, в данной статье остановимся на том, что есть. Все необходимые условия по прочности и устойчивости нами соблюдены, но при этом никто не запрещает использовать для изготовления ферм профили большего сечения. Осталось рассчитать длины и катеты сварных швов, но это уже отдельная тема.

©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Предварительный расчет навеса из профильной трубы, инструкция по изготовлению ферм

Основные конструктивные особенности ферм

Стропильные фермы изготавливаются из дерева, из дерева и металла, из металла, из железобетона. Их форма может быть сегментной, полигональной, трапецеидальной, треугольной и прямоугольной с параллельными поясами (рис. 120). По типу решеток фермы имеют не меньшее разнообразие. Решетки делаются раскосными, крестовыми, ромбическими, треугольными, шпренгельными и другими.

В данном случае нас интересуют деревянные и металлодеревянные треугольные и трапецеидальные фермы. Треугольные фермы устанавливаются на верхний обрез стен здания, а трапецеидальные на здания с дремпельными стенами. И еще нам будет интересны фермы для мансардных крыш.

Для понимания того, как работают фермы рассмотрим три классических варианта их конструкций: американскую (английскую), бельгийскую и французскую ферму. Русская конструкция крыши инженера Шухова принципиально отличается от всех перечисленных и по сути фермой уже не является, это стержневая оболочка. Ее мы рассматривать не будем.

Американская (по другим источникам английская) ферма есть логичное продолжение висячей стропильной системы. В которой стропильные ноги (верхний пояс фермы) упираются верхом друг в друга, а по низу (нижний пояс фермы) связаны затяжкой. Для того, чтобы затяжка не прогибалась она прикреплена к коньку бабкой (вертикальной связью). Для того, чтобы не прогибались стропильные ноги их подпирают раскосами. В этой ферме все логично и понятно. Верхний пояс и раскосы работают на сжатие, нижний пояс и бабки — на растяжение. Количество бабок и раскосов может быть увеличено. Сжатые и растянутые элементы изготавливают из дерева, но в растянутых дерево можно заменить металлом. На рисунке 121 сжатые элементы изображены двойной линией, а растянутые — одинарной.

Французская ферма инженера Полонсо состоит из подпружиненных стропильных ног (шпренгельных балок) аналогичных изображенным на рисунке 59. Для того, чтобы стропильная нога не прогибалась её, подпирают шпренгелем, который снизу зажимают растянутой связью. Ферма получается стыкованием двух стропильных ног и связыванием их на уровне шпренгеля затяжкой. Которую, при необходимости, подвешивают к коньку бабкой предотвращающей прогиб. При необходимости количество шпренгелей может быть увеличено (рис. 122). Другое название ферм Полонсо — растяжные фермы. В них все элементы кроме верхнего пояса и шпренгелей работают на растяжение.

Бельгийская ферма аналог фермы Полонсо, но шпренгели здесь не обязательно стыкуются с верхним поясом под прямым углом. Угол может быть другим, бабка здесь не вертикальная, а наклонная. А подкос может быть, как наклонным, так и вертикальным. Таким образом бельгийская ферма получается противоположностью американской ферме. Бабки (растянутые связи) и подкосы (сжатые связи) поменяли свои места (рис. 123).

Нужно запомнить одно правило. В стропильных фермах верхний пояс сжат, нижний — растянут, нисходящий раскос сжат, восходящий — растянут. Все растянутые элементы можно заменить на металлическую проволоку (полосу или профиль). И, как уже говорилось, на узлы ферм можно передать сосредоточенную нагрузку путем укладки прогонов, на которые можно будет опереть второстепенные стропила или кровлю из крупноразмерных деталей (волнистые асбестоцементный листы, профнастил и др.) Либо обрешетить верхний пояс ферм и тем самым нагрузить их равномерно распределенной нагрузкой. Пример нагружения фермы сосредоточенными силами приходящими в узлы можно посмотреть на рисунке 62 и рисунке 124.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *