Металлодеревянные фермы (особенности конструкций и расчета, узлы)

Статический расчет сегментных металлодеревянных ферм ведется по общим правилам строительной механики на два вида загружения:

· постоянная и временная (снеговая) нагрузка по всему пролету;

· постоянная нагрузка по всему пролету и временная (снеговая) на половине пролета.

Снеговая нагрузка принимается по схеме 2 прил. 3 СНиП [1] для сводчатых покрытий, при этом наиболее невыгодное сочетание нагрузок получается обычно при учете односторонней снеговой нагрузки, распределенной по закону треугольника (см. рис. 9.4, а).

Геометрические размеры элементов ферм определяют, заменяя криволинейный верхний пояс прямолинейным, т. е. соединяя узлы верхнего пояса прямыми линиями — хордами.

Конструктивный расчет ферм заключается в подборе сечения поясов, раскосов, конструировании и расчете узлов. Верхний пояс ввиду криволи-нейности и приложения нагрузки между узлами рассчитывается как сжато-изгибаемый элемент по формулам (3.20)-(3.23) главы 3. Расчетный изгибающий момент в панелях верхнего пояса определяется как сумма моментов от поперечной нагрузки и момента от продольной силы, возникающего за счет выгиба панели (рис. 9.21).

При разрезном верхнем поясе момент определяется по формуле:

M_расч = M_q – Nf₀ (9.3)

M_q — изгибающий момент, определенный по балочной схеме,

М_д =qd₁ ² /8;

q —расчетная условно равномерно распределенная (в пределах панели) нагрузка; d₁ —горизонтальная проекция панели между центрами узлов;

N — расчетная сжимающая сила в панели верхнего пояса;

f₀ — стрела подъема (кривизны) панели; f₀ = d² /8R; d — длина панели по хорде; R — радиус кривизны верхнего пояса,

R = (l² + 4f²) /8f l — пролет фермы; f — высота фермы в середине пролета между осями поясов.

При неразрезном верхнем поясе расчетные изгибающие моменты в пролете и на опорах определяются как для неразрезной многопролетной балки с равными пролетами по приближенным формулам:

для опорных (крайних) панелей:

М_пр =qd₁²/14 – 0,69Nf₀; (9.4)

М_оп =-qd₁²/10 + 0,72Nf₀; (9.5)

для средних панелей:

М_пр =qd₁²/24 – 1/3Nf₀; (9.6)

М_оп =-qd₁²/12 + 2/3Nf₀; (9.7)

Моменты от продольных сил определены исходя из предположения, что каждая панель представляет собой однопролетную балку, причем крайние панели считаются шарнирно опертыми с одного конца и жестко закрепленными с другого, а средние панели — с обоими жестко закрепленными концами. При определении гибкости расчетную длину крайних панелей принимают равной 0,8 длины хорды, а средних панелей — 0,65 d.

Сечение нижнего пояса подбирается по формуле для центрально-растянутых стальных элементов по площади нетто, т. е. с учетом ослаблении от отверстий для узловых болтов. При расположении узлового болта с эксцентриситетом относительно оси нижнего пояса нижний пояс проверяется на вне-центренное растяжение с учетом нагрузки от собственного веса.

Сжатые раскосы рассчитываются на продольный изгиб с расчетной длиной, равной длине раскоса между центрами узлов фермы. Растянутые раскосы рассчитываются на растяжение с учетом имеющихся ослаблений. В целях унификации все раскосы принимаются одинакового сечения.

Затем определяется количество глухарей (нагелей), необходимых для крепления пластинок к раскосам; рассматривается наиболее нагруженный элемент. Стальные пластинки проверяются на растяжение по ослабленному сечению и на устойчивость из плоскости, расчетная длина пластинки принимается равной расстоянию от узлового болта до ближайшего к нему болта раскоса. Для уменьшения расчетной длины пластинок ставится дополнительный стяжной болт вне раскоса.

Конструируется и рассчитывается опорный узел фермы:

· выполняется проверка торца верхнего пояса на смятие;

· назначаются размеры опорной плиты из условия опирания и закрепления анкерными болтами;

· определяется необходимая длина сварных швов для крепления уголков нижнего пояса к фасонкам опорного узла.

При необходимости рассчитывается стальной вкладыш в узлах разрезного верхнего пояса и узловой болт. Узловой болт, на который надеваются пластинки раскосов, рассчитывается на изгиб от равнодействующей усилий К.^, возникающих в примыкающих раскосах при односторонней нагрузке.

Момент в узловом болте М=R_б a, где а — плечо приложения силы R_б, а = δ+ 0,5δ₁ (δ — толщина пластинки-наконечника, δ₁ — толщина крайнего ребра узлового вкладыша).

Строительный подъем ферм назначается равным 1/200 пролета.

Выполняется проверка фермы на действие монтажных нагрузок.