Конструкция стальных ферм
Стальные конструкции используются в строительстве гражданских и промышленных зданий по всему миру.
Стальные фермы позволяют перекрыть значительные расстояния, в отличие от железобетонных они имеют меньший вес, что расширяет сферу их применения. Стальные фермы как правило изготавливаются на заводе, но в тех случаях, когда необходимо доставить конструкции в удаленные районы, куда проезд транспорта невозможен, их делают составными или разборными.
Элементами стальной фермы являются:
- верхний пояс, который может состоят из наклонной, горизонтальной, радиусной или ломанной балки;
- нижний пояс, который представлен горизонтальной балкой, к которой крепятся соединительные узлы стоек, раскосов;
- стойки, которые представлены вертикальными фрагментами, расположенными между верхним и нижним поясом;
- узлы, в которых выполняется соединение раскосов и стоек;
- раскосы, которые представляют собой наклонные элементы, расположенные между стойками.
Отрезок между узлами называют панелью, расстояние между опорами называется пролетом.
Ферма составляется из прокатных профилей, которые могут иметь трубчатое, тавровое либо швеллерное сечение. При выборе фермы и ее дальнейшем конструировании большое значение имеет статическая схема работы.
Наиболее просты балочные разрезные системы, в них отсутствуют сложные узлы, и они относительно неметаллоемки. Если пролет разрезной фермы выше 40 метров, то ее собирают на месте установки.
При двух и более перекрываемых пролетах фермы выполняют неразрезными. В этом случае расход стали будем меньше, и при этом сохранится высокая жесткость. Жесткость также позволяет уменьшить высоту фермы. Но стоит учесть и ограничения, в частности, такие фермы нельзя устанавливать, если в результате инженерно-геологических изысканий выясняется, что в основании расположены слабые грунты. Они дают неравномерную осадку и одна из опор фермы может просесть больше остальных.
В простых зданиях, к примеру складах и ангарах, используют фермы с параллельными поясами, но для создания более интересных архитектурных решений применяют арочные фермы. Они выгодны с точки зрения расхода стали, но усложняют конструкцию кровли.
Жесткость – это свойство, которое характеризует степень с которой объект сопротивляется приложенной к нему деформации.
Рисунок 1. Стальные фермы, которые устанавливаются в промышленных зданиях. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Стальная ферма покрытия длиной 18 м высотой 2,25 м
Высота стальной фермы зависит от ее типа и очертаний. При пролете более 18 метров, фермы обеспечивают меньший расход стали, чем балки.
Схема стропильной фермы пролетом 18 метров и высотой 2,25 метра представлена в выпуске 2, серии 1.460.2-10/88 года, в альбоме «Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий». Чертежи, подготовленные в ЦНИИ проектстальконструкция применяются при проектировании зданий, где не требуется большая высота межферменного пространства.
Разработанные решения могут применяться в следующих районах:
- в I-V снеговых районах;
- в I-V ветровых районах;
- в несейсмических районах и районах с сейсмической активностью до 9 баллов.
Шаг стропильных ферм составляет 6 и 12 метров, высота здания не регламентируется.
Прогоны выполняют из горячекатаных швеллеров, равными 6 метрам.
Стропильные фермы имеют уклон пояса равный 2,5 процентам. По поясным уголкам высота фермы составляет 2250, по общей высоте фермы высота равна 2400 мм. Ферма состоит из двух отправочных элементов. Все соединения фермы сварные.
На покрытии могут быть установлены виброизолированные вентиляторы из типовой серии.
Рисунок 2. Стальные фермы длиннее 18 метров экономичнее балок по расходу стали. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Стропильные фермы рассчитаны как разрезные и свободно опертые конструкции, нагрузка приложена в узлах. При сборке нагрузок учтен вес покрытия, снег, светоаэрационные фонари, подвесные краны. Расчетная нагрузка от железобетонных плит 3 на 6 метров составляет 3270 Па. Расчетная нагрузка от стального профилированного настила 1310 Па.
Должны быть выполнены мероприятия по защите конструкции от коррозии.
Выбор марки фермы производят на основе исходных данные, ориентируясь на таблицу со значениям характеристики предельной несущей способности фермы, которые приведены на одном из листов (нагрузка от веса покрытия, от веса снега, от крана, технологическая нагрузка).
