Класифікація ферм за схемою решітки
Решітка, що поділяє ферму на систему трикутників, забезпечує геометричну незмінність її контуру та сприймає, подібно до стінки суцільної балки, поперечну силу, передаючи навантаження від місця прикладання до опори. Решітка повинна відповідати схемі прикладання зосереджених сил, оскільки для запобігання місцевого згину поясу ці сили повинні прикладатися саме у вузлах. Решітка повинна відзначатися простотою та чіткістю передачі зусиль, мінімальними трудомісткістю та масою. Розглянемо можливі схеми решітки та проаналізуємо ефективність їх використання. 1. Трикутна решітка. Трикутна решітка (рис. 8.12) має найменшу сумарну довжину решітки і найменшу кількість вузлів серед усіх решіток, а також найкоротший шлях передачі зусилля від місця прикладання навантаження до опори. Раціональний кут нахилу решітки до горизонту α;=450. Недолік такої решітки – значна довжина панелей поясів lm, особливо при великій висоті ферм. Це вимагає підвищених витрат сталі для забезпечення стійкості стиснутого поясу.
Рис. 8.12. Трикутна решітка
2. Трикутна решітка з додатковими стояками. Для зменшення вдвічі довжини панелі верхнього стиснутого поясу в трикутну решітку додатково вводяться стояки (рис. 8.13). Вони отримуються достатньо легкими, оскільки працюють лише на місцеве навантаження, тобто сприймають лише ту силу, яка прикладається безпосередньо у вузол стояка, і не приймають участі в передачі на опору поперечної сили. Це найбільш розповсюджена решітка. Якщо зосереджене навантаження прикладається і до нижнього поясу (підвісна стеля, підвісне підйомно-транспортне устаткування, тощо), то вводяться в решітку додаткові підвіски, у вузли примикання яких і прикладаються ці сили. Використання підвісок дещо ускладнює решітку, обтяжуючи її, внаслідок чого трикутна решітка може втратити свої переваги.
Рис. 8.13. Трикутна решітка з додатковими стояками
3. Розкісна решітка. Розкісну решітку доцільно використовувати при малій висоті ферм, а також при великих зусиллях в стояках (при великому вузловому навантаженні). Раціональний кут нахилу розкосів до нижнього поясу α;=35…450. Ця решітка більш трудомістка, ніж трикутна. Більша загальна довжина решітки. Більша кількість вузлів. Звідси більші витрати сталі на решітку. Шлях передачі зусилля від вузла прикладання навантаження до опори довший, оскільки він пролягає через всі стержні решітки і вузли, а не лише через розкоси.
Рис. 8.14. Розкісна решітка: а,б – з нисхідними розкосами (до осі симетрії ферми); в,г – з висхідними розкосами
Розкісну решітку необхідно намагатися проектувати так, щоб довгі елементи (розкоси) були розтягнутими, а короткі (стояки) стиснутими. У фермах з паралельними поясами розтягнутими є нисхідні розкоси, а в трикутних – висхідні. Але в трикутних фермах висхідні розкоси утворюють незручні для конструювання вузли і мають більшу довжину, оскільки проходять по більшій діагоналі. А тому в трикутних фермах частіше використовують нисхідні розкоси, хоча вони і стиснуті, проте їх довжина менша і вузли отримуються більш компактними. 4. Спеціальні схеми решіток. а) Шпренгельна решітка. Необхідність в шпренгельній решітці виникає у фермах з великою висотою (4…5 м), коли при дотриманні раціонального кута нахилу розкосів до поясу (α;=35…450) довжина панелей верхнього поясу lm виявляється занадто великою (рис. 8.15,а). Введені додаткові шпренгелі (рис. 8.15,б) зменшують довжину панелей lm з метою вузлового прикладання навантаження або зменшення розрахункової довжини стиснутого поясу в площині ферми.
Рис. 8.15. До проектування шпренгельної решітки: а – вихідна трикутна решітка у фермі великої висоти; б – шпренгельна решітка
б) Хрестова решітка (рис. 8.16). Застосовується у фермах, які працюють на двостороннє навантаження (горизонтальні в’язеві ферми покриття, щогли, тощо).
Перехресні розкоси виконуються з достатньо гнучких стержнів, а тому під дією навантаження працюють лише розтягнуті розкоси, а стиснуті розкоси виключаються з роботи (втрачають стійкість) внаслідок своєї великої гнучкості. Таким чином, хрестова решітка перетворюється в розкісну з розтягнутими нисхідними розкосами (рис.8.17). Одночасно решітка перетворюється зі статично невизначеної в статично визначену. в) Ромбічна решітка (рис. 8.18). г) Напіврозкісна решітка (рис. 8.19). Позитивна властивість ромбічної та напіврозкісної решіток полягає у тому, що використовуючи їх, можна одержати розмір панелі у два і більше разів менший від висоти ферми. Ці решітки також мають значну жорсткість і застосовуються у мостах, вежах, щоглах, в’язях для зменшення розрахункової довжини стержнів і особливо раціональні, коли в конструкціях діють великі поперечні сили.
Рис. 8.17. Схема роботи хрестової решітки на двостороннє навантаження
|
Рис. 8.16. Хрестова решітка
Рис. 8.18. Ромбічна решітка
Рис. 8.19. Напіврозкісна решітка
