Проектирование и расчет стальной фермы покрытия из парных уголков

Конструкции покрытия

Проектирование конструкций покрытия ведется параллельно с разработкой нижележащих этажей.

Решить вопросы с покрытием бывает намного сложнее, чем запроектировать остальные части здания. Для многопролетных зданий покрытие является самой сложной частью системы, так как проектировщику надо обеспечить надежность и устойчивость, материалоемкость, прочность при больших габаритах конструкций.

В гражданских и общественных зданиях со стандартными пролетами в 6-9 метров достаточно использовать обычные плиты перекрытий, сборные или монолитные железобетонные. Но их мощности недостаточно для того, чтобы создать пролет в 20 или 30 метров.

В этом случае в качестве конструкции покрытия используются:

• стальные или железобетонные фермы;
• стальные или железобетонные балки;
• пространственные конструкции (оболочки, купола и прочие);
• вантовые конструкции.

Каждое из решений имеет свои конструктивные особенности. К примеру, вантовые конструкции очень легкие, гибкие, но они не могут обеспечить геометрическую неизменяемость конструкции кровли. В промышленной здании под действием вибрационных нагрузок они не смогут использоваться. Стальные и железобетонные фермы напротив имеют широкое применение, они достаточно материалоемки (сравнительно аналогичных вариантов по прочности, имеющих сплошное сечение), но их вес в любом случае превышает легкие ванты и для установки требуется грузоподъемное оборудование.

Пространственные конструкции – это конструкции, которые расположены в двух или трех плоскостях. Они делятся на безраспорные (сплошные и сквозные) и распорные (сплошностенчатые и решетчатые).

Различные структурные плиты и пространственные элементы позволяют собрать нужный объем из одинаковых элементов, они также отличаются материалоемкостью.

Методика расчета и модель будущего покрытия зависят от самого объекта, в большинстве многопролетных зданий мы можем увидеть изящные конструкции из стальных, деревянных или железобетонных ферм.

Рисунок 1. Стальная ферма, которая используется в качестве конструкции покрытия в промышленном здании

Проектирование и расчет стальной фермы покрытия из парных уголков

Стальные фермы используются во многих объектах, как в зданиях, так и в сооружениях, в мостах, опорах линий электропередач, объектах связи.

Конструкции стальных ферм очень разнообразны, что позволяет создать не только прочную систему, но и эстетичную конструкцию, которая станет важной частью интерьера.

Проектирование и расчет состоят из следующих этапов:

• компоновка стропильной фермы. На этом этапе необходимо выбрать статическую схему и очертание, задать шаг решетки, определить генеральные размеры. Система покрытия может быть прогонной (прогоны устанавливают на фермы с шагом 3 мм, на них опирается стальной профилированный лист) или беспрогонной (по фермам укладываются стальные панели шириной 3 м);
• статический расчет фермы состоит из сбора нагрузок, разработки расчетной схемы и определения расчетных усилий в элементах фермы;
• конструктивный расчет состоит из определения расчетных длин элементов, подбора сечений элементов и проектирования узлов. Для ферм из парных уголков принимают тип крепления посредством фасонок, которые расположены между уголками. Габариты фасонок определяются расчетом. Соединения ферм, выполняемые на производстве, выполняют полуавтоматической сваркой, на монтаже используют ручную сварку. Стержни решетки крепятся к фасонкам фланговыми швам;
• по принятым решениям и расчетам разрабатываются рабочие чертежи.

Рисунок 2. Пример сопряжения элементов решетки и фермы с колонной. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Расчет металлических конструкций ведется по первой и второй группе предельных состояний. Определив нагрузки, которые должна нести конструкция и подобрав сечения элементов, которые смогут с ней справиться, конструктор разрабатывает решения узлов соединения конструкций между собой. Фермы проектируются под каждый объект индивидуально, такой подход позволяет избежать лишних затрат материала и разработать подходящую снеговому и ветровому району ферму.