Фермы на гладкокольцевых и вклеенных гладкокольцевых шпонках

Фермы на гладкокольцевых шпонках стали применяться в начале прошлого столетия. Замена в фермах дисковых, чугунных тарельчатых и других шпонок гладкокольцевыми сыграло положительную роль с точки зрения как повышения несущей способности, так и снижения трудоемкости изготовления стропильных ферм. Фермы применялись для пролетов до 24 м, хотя отдельные экземпляры рекомендовались и для больших пролетов. К особым достоинствам кольцевых шпонок следует отнести то, что они могли передавать усилия, действующие под различными углами по отношению к направлению волокон, а в равной степени и знакопеременные. Это очень ценно при конструировании ферм со знакопеременными усилиями в элементах решетки. Исходя из этого, приходим к выводу, что кольцевые шпонки могут применяться в фермах различного очертания и с решеткой, имеющей различное направление элементов.

Поперечные сечения всех элементов ферм на кольцевых шпонках являются многослойными по ширине, состоящими из нескольких относительно толстых досок (более 50 мм). В зависимости от пролета и нагрузок количество вертикальных слоев досок в элементах колеблется от одного до пяти. Большее число ветвей досок в фермах не рекомендуется из-за повышенной опасности неравномерного распределения усилий между ветвями элементов. Рекомендуется в поясе брать четное число досок. При примыкании к узлу сжатых раскосов и растянутых стоек необходимо избегать работы древесины поперек волокон.

Пример решения узлов показан в разд. 4, рис. 4.3—4.6.

Длина панелей ферм назначается обычно небольшой — от 1,7 до 3,0 м, в зависимости от величины пролета и нагрузки. В слабонапряженных элементах решетки применяются короткие прокладки. В наиболее напряженных и особенно сжатых элементах ставят длинные (от узла до узла) прокладки. Прокладки крепятся к основным элементам с помощью болтов или гвоздей. Применение кольцевых шпонок в прокладках не допускается.

При окончательном назначении размеров поперечных сечений досок для элементов фермы в целях унификации необходимо:

• — для элементов решетки использовать два-три типоразмера досок по ширине;
• — для поясов — один, два типоразмера.

Шпонки в одной и той же ферме применять не более 2—3 типоразмеров.

При конструировании узлов необходимо добиваться строгого центрирования всех элементов, поскольку внецентренное сопряжение приводит к появлению изгибающих моментов, снижающих несущую способность фермы. Нежелательно также, чтобы элементы в узле крепились шпонкой, располагаемой только с одной стороны. Шпонка в этом случае нагружена эксцентрично. Эксцентриситет создает дополнительное растягивающее усилие в стяжном болте. Величина этого усилия определяется по приближенной формуле.

где а и h — толщина и ширина поясных досок; Т_шп — усилие, приходящееся на наружную шпонку.

Болты и шайбы рассчитываются на усилие N.

В узловом сопряжении с эксцентрично нагруженными досками пояса рекомендуется по обе стороны узла ставить прокладки. По длине пояса прокладки должны иметь форму прямоугольника в полтора квадрата, чтобы не препятствовать деформации раскоса при провисании фермы. Прокладки с поясом соединяются одним болтом и гвоздями (без расчета).

Прогоны кровли устанавливаются на верхние пояса вблизи выступающих частей стоек и раскосов. Возникающие при этом изгибающие моменты незначительны по величине и в расчетах не учитываются.

Усилия в элементах ферм определяются согласно рекомендациям, изложенным в разд. 2. Порядок конструктивного расчета ферм на гладких кольцевых шпонках практически не отличается от проектирования других ферм. Элементы ферм рассчитываются как составные стержни с короткими или длинными прокладками. Отличительной особенностью таких ферм является конструирование и расчет узлов на гладких кольцевых шпонках. С этой целью можно воспользоваться рекомендациями, изложенными в разд. 4.

Применение в узловых сопряжениях вместо гладких кольцевых шпонок вклеенных кольцевых шпонок позволит существенно увеличить несущую способность ферм. Фактически вклеенные кольцевые шпонки отличаются от обычных кольцевых лишь тем, что перед установкой шпонки в гнездо оно заполняется полимерным клеем (типа ФР-12 или ЭПЦ). Отвердевший клей монолитно соединяет металлическое кольцо с древесиной, повышает жесткость и несущую способность соединения. Конструкции узлов и ферм сохраняются такими же, как и в фермах на гладких кольцевых шпонках.