Генеральные размеры стропильных ферм

Первый генеральный размер фермы — ее пролет — определяется назначением производственного здания, его общей компоновкой. В целях унификации зданий и ферм обычно пролет фермы принимается кратным модулю 6 метров, т. е. 18, 24, 30, 36 метров. В некоторых случаях при индивидуальном проектировании дополнительно к этим основным пролетам могут быть приняты пролеты, кратные модулю 3 метров, т. е. 21, 27, 33 метров.

Второй генеральный размер — высота фермы в середине пролета— должен назначаться с учетом экономических соображений, жесткости фермы и условий ее перевозки.

С ростом высоты фермы усилия в ее поясах уменьшаются и, следовательно, сокращается расход стали на них, но расход стали на элементы решетки при этом увеличивается, так как растет их длина. Значит, имеется такая высота фермы, при которой общий расход стали получается наименьшим. Эта высота фермы называется оптимальной по расходу стали.

Оптимальная высота фермы получается довольно большой. Так, для ферм с параллельными поясами и близких к ним трапециевидных ферм оптимальная высота определяется по формуле:

h_opt = (1/41/6) l (6).

Причем с ростом пролета фермы l относительная высота h_орt//l уменьшается. Такая большая высота стропильных ферм нецелесообразна по нескольким соображениям. Во-первых, с ростом высоты ферм увеличивается отапливаемый объем здания и, следовательно, растут эксплуатационные расходы, увеличивается также высота стен, что удорожает здание. Вовторых, фермы большой высоты неудобны по условиям их перевозки и монтажа.

Высота грузов, перевозимых по железной дороге, не должна превышать 3,85—4 м (в зависимости от вида платформы). Если полная высота фермы со всеми выступающими частями не вписывается в этот габарит, то ее приходится перевозить отдельными элементами (россыпью), а затем собирать на строительной площадке. Это значительно увеличивает сроки строительства и требует больших дополнительных затрат труда и средств.

Учитывая эти соображения, высоту ферм назначают несколько меньше оптимальной. Для ферм с параллельными поясами и трапециевидных ферм обычно принимают:

h = (1/71/10) l, (7).

при этом для больших пролетов назначается меньшая относительная высота. При такой высоте фермы пролетом до 36 м, расчлененные по длине на две отправочные марки, могут перевозиться по железной дороге. На строительной площадке перед монтажом ферм остается лишь произвести их сборку из двух полуферм.

Высота типовых стропильных ферм из уголков с параллельными поясами принята единой для пролетов 18, 24, 30, 36 м и равной 3150 мм.

Это значительно упрощает массовое изготовление ферм, так как они могут выполняться на заводе в кондукторе одной высоты.

В многопролетных зданиях с разными пролетами при единой высоте ферм упрощается конструкция опирания ферм на колонны и подстропильные фермы. Разработаны также типовые фермы пролетом 18 метров с высотой 2250 мм. Они применяются, если здание компонуется только из пролетов 18 м. Для типовых ферм из труб пролетами 18, 24 и 30 м принята единая высота на опоре, равная 2900 мм.

Наименьшая допустимая высота фермы определяется условием жесткости:

(f_max/l) (f/l)_lim (8).

где (f / l)_lim - предельный относительный прогиб, принимаемый по таблице (Приложение 7).

Если высота фермы назначена в рекомендуемых пределах (7), то проверять жесткость не требуется, так как она заведомо превосходит требуемую по Нормам. Это же относится и к типовым фермам.

В случае, когда высота фермы принята ниже рекомендуемой, необходимо проверить ее прогиб. Прогиб также следует проверять, если ферма выполнена из стали высокой прочности или из материала с низким модулем упругости, например, из алюминиевых сплавов.

Перемещение (прогиб) любого узла фермы определяется по формуле Мора:

=(N_niN_il_i) / (E_iA_i) (9).

здесь N_ni—усилие в i-м стержне от расчетной нагрузки с коэффициентами надежности по нагрузке, равными единице (т.е. от нормативной нагрузки);

N_i — усилие в том же стержне от единичной нагрузки, приложенной в узле, перемещение которого определяется, по направлению искомого перемещения;

l_i, A_i — соответственно длина и площадь поперечного сечения данного стержня;

E_i — модуль упругости материала стержня.

Если условие жесткости (8) не выполняется, следует увеличить высоту фермы или предусмотреть при конструировании фермы строительный подъем (рис. 27). Для стропильных ферм пролетом свыше 36 м по Нормам во всех случаях рекомендуется делать строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной нагрузок. При приложении этих нагрузок строительный подъем выбирается и ферма занимает проектное положение. Провисание появляется только, когда к ферме приложена вся нагрузка. Поэтому при проверке жесткости в этом случае из полного прогиба фермы, подсчитанного по формуле (9), надо вычесть величину строительного подъема.

Рис. 27. Строительный подъем стропильной фермы.

Треугольные фермы, как отмечалось, применяются, если необходимо создать большой уклон верхнего пояса (обычно в пределах от 1/3 до ¼). В этом случае высота фермы получается значительной и составляет:

h = (1/6 1/8) l,.

что достаточно для обеспечения жесткости.