Категория: Перекрытия

Фермы

Применение современных деревянных конструкций в покрытиях общественных, сельскохозяйственных, промышленных, складских и других здании не только дает существенную экономию стали и цемента, но и способствует ускорению темпов строительства и его удешевлению. При этом вес деревянных покрытий меньше, чем железобетонных, что облегчает их транспортирование.

Рис. 1. Схемы двухскатных наслонных стропил

В период первых пятилеток деревянные конструкции сыграли исключительно большую роль при строительстве предприятий авиационной, химической, машиностроительной, и многих других отраслей промышленности. Применение деревянных конструкций позволило сэкономить громадное количество стали и цемента, значительно снизить капиталовложения и способствовало обеспечению высоких темпов строительства промышленности.

Постепенно, по мере индустриализации строительства, изменялись и типы деревянных несущих конструкций: от конструкций построечного изготовления перешли к сборным конструкциям заводского изготовления. В настоящее время в Советском Союзе разработаны и находят применение два основных вида деревянных конструкций ферм: клееные и неклееные, главным образом конструкции из досок и брусьев.

Эти конструкции запроектированы в основном как конструкции металлодеревянные, имеющие основные растянутые элементы из металла, а сжатые и сжато-изогнутые из дерева. Подобного рода конструкции весьма надежны, так как в них исключена работа дерева на растяжение, отсутствует сложная работа элементов в узлах и стыках на скалывание и растяжение, сопровождаемая обычно концентрацией местных напряжений.

Замену сильно растянутых деревянных элементов (в основном нижних поясов) металлическими осуществляют не потому, что дерево плохо работает на растяжение (предел прочности на растяжение образцов, не имеющих пороков, составляет для хвойных пород 1000 кг/см2), а потому что во многих случаях затруднительно отобрать пиломатериал, отвечающий требованиям, предъявляемым к нему в случаях применения в растянутых элементах.

Как известно, по действующим нормам допустимый размер сучка или нескольких на длине 20 см для растянутых элементов не должен превышать одной четверти сечения стороны элемента. Это очень жесткое требование, в особенности для досок. Так, например, при толщине доски 60 мм размер сучков на кромке не должен .превышать 15 мм. Между тем отступление от этого требования недопустимо, так как оно существенно снижает надежность растянутых деревянных элементов. В то же время требования к качеству материала по размерам сучков для сжатых и изогнутых элементов существенно ниже: размер сучка или нескольких на длине 20 см не должен превышать одной трети сечения стороны элемента, что значительно облегчает отбор древесины, в особенности при конструкции из брусьев.

Брусчатые конструкции являются одними из самых старых видов несущих деревянных конструкций. Так, металлодеревянчные фермы были известны более 100 лет назад.

В отличие от старых типов брусчатых конструкций, применявшихся, как правило, для небольших пролетов и имевших узловые сопряжения в виде врубок, новые типы конструкций разрабатываются с более простой технологией производства, со стандартными деталями, с укрупненными по возможности элементами и без применения врубок. Это позволяет повысить сборность и надежность этих конструкций в эксплуатации. Схемы новых; типов брусчатых ферм приведены на рис. 2.

В послевоенный период двухскатные и односкатные металлодеревянные брусчатые фермы были разработаны инж. Геллером (КТИС). Эти фермы еще во многом были похожи на старые брусчатые конструкции: узлы были решены на врубках и деревянных! подушках. Несмотря на то что в фермах КТИС из-за усушки лесоматериала имели место деформации, появление этих ферм в свое время явилось шагом вперед, так как наличие нижнего пояса из профильной стали значительно увеличило надежность ферм и уменьшило их деформируемость. В настоящее время эти фермы считаются устаревшими.

В дальнейшем, в Институте строительных конструкций АСиА СССР были разработаны (Г. В. Свенщшким) новые типы двухскатных и односкатных ферм, не имеющих недостатков ферм КТИС (рис. 3). Так же, как клееные фермы и фермы КТИС, эти фермы имеют основные растянутые элементы из металла. Отношение высоты фермы (посередине ее длины) к пролету принято равным 1/7, а не 1/6, как это обычно принимается для подобного рода ферм. Верхний пояс ферм состоит из двух брусьев, положенных (с зазором) друг на друга и не связанных между собой. При соответствующих нагрузках « сортименте брусьев верхний пояс может быть выполнен из одного бруса.

Верхний пояс допускает любое расположение прогонов кровли между узлами. Нижний брус верхнего пояса работает на изгиб, и на нормальную силу, верхний — только на изгиб от поперечной нагрузки.

Фермы не имеют врубок, примыкание раскосов в узлах осуществляется или непосредственным упором в металлическую деталь узла, или же на нагелях, работающих вдоль волокон. Благодаря такому примыканию усушка раскосов и пояса не вызывает расстройства узлов и не сказывается отрицательно на прогибе ферм, вследствие чего фермы могут быть выполнены и из лесоматериала с небольшой влажностью. Эта важная особенность существенно облегчает применение форм на практике. Простая форма деревянных элементов ферм и отсутствие врубок делают их весьма технологичными в изготовлении.

Рис. 2. Схемы новых типов брусчатых ферм а — двухскатные и односкатные (Ло/*=‘Л); б—многоугольные [к0Ц>’^в); в — треугольные (h0ll>‘J6); г — шпренгельные (ft0/’>Vs)

Рис. 3. Двухскатная ферма пролетом 15 м Института строительных конструкций АСиА СССР. Нормативная нагрузка 1200 кг/м а — общий вид; б — детали узлов

Рис. 4. Многоугольная ферма Института строительных конструкций АСиА СССР. Нагрузка 1200 кг/м. Решение узлов с металлическими вкладышами а — пролетом 15 ж; б — пролетом 20 л»

Во всех двухскатных и односкатных фермах, разработанных для пролетов 9—24 м, применены брусья всего трех сечений при полной идентичности в решении узлов.

Новые типы двухскатных ферм находят уже практическое применение: они осуществлены в покрытии цехов деревообрабатывающего комбината в Свердловской области и применяются в типовых проектах промышленных зданий леспромхозов, разработанных проектным институтом Гипролеепром.

Многоугольные фермы Института строительных конструкций, имеют значительно меньше стыков, и нижний пояс собран из уголков, а не из дефицитных швеллеров (рис. 4). В верхнем поясе фермы пролетом 15 м всего шесть стыков.

Очертание верхнего пояса близко к сегментному и представляет собой многоугольник, вписанный в круг. Решетка ферм треугольная со сжатыми стойками. Нижний пояс — из металла, все остальные элементы деревянные. Верхний пояс всех панелей выполняется из бруса одного сечения. Длина элемента верхнего пояса, проходящего неразрезным на две панели, для всех пролетов одинакова. Для различных серий многоугольных ферм запроектировано всего три разных сечения бруса. В местах стыков элементы верхнего пояса опираются нижней частью сечения, благодаря чему в этих фермах расчетный изгибающий момент от протойов кровли уменьшается из-за эксцентричного приложения нормальной силы.

Раскосы присоединяются в узлах к поясам при помощи одинаковых металлических пластинок, соединенных с элементами решетки гвоздями или нагелями.

Пластинки надеваются на болты, которые в узлах нижнего пояса приварены к поясным уголкам, а в узлах верхнего пояса проходят через центр узловых деревянных накладок, прикрывающих стыки верхнего пояса.

Сравнение многоугольных брусчатых ферм с сегментными клееными показало, что по расходу древесины брусчатые фермы для пролетав 12—21 м более экономичны: в клееных фермах расход древесины на 10—20% больше, даже если не учитывать дополнительный расход на острожку досок, применяемых в клееном пакете. Для пролета 24 м расход древесины (с учетом острожки) приблизительно одинаков. Расход металла для пролетов 15 и 21 м примерно одинаков, а для других пролетов в брусчатых фермах несколько больше, что является следствием большого числа узлов и большей величины нагрузки, на которую рассчитаны брусчатые фермы (1200 вместо 1000 кг/м для клееных ферм).

Многоугольные фермы пролетов 15 и 24 м осуществлены при строительстве мебельных фабрик в городах Архангельске, Новгороде, Пхеньяне и др.

В основу разработки этих ферм положены те же идеи, которые были приняты при конструирований описанных выше двухскатных, односкатных и многоугольных ферм: технологичность в изготовлении, отсутствие врубок, сокращение числа узлов, отсутствие вредного влияния сушки и пр. На рис. 5 приведен технический проект треугольной фермы с подвесным потолком.

По сравнению с обычными, ранее применявшимися фермами, имевшими при том же пролете раскосы и четыре промежуточных узла верхнего пояса, у новой фермы вдвое меньше раскосов и узлов и совершенно нет врубок. Принятое решение узлов исключает деформацию в результате усушки. Ферма расчленяется.на крупные элементы и является действительно, индустриальной конструкцией.

Высокая степень сборности достигнута в треугольной ферме (рис. 6). Нижний пояс здесь выполнен из круглой стали и при перевозке складывается по длине вдвое. Верхний пояс перевозят с уже присоединенными к нему (шарнирно) раскосом и стойкой. При сборке достаточно развернуть нижний пояс, отвернуть в нужное положение раскос, вставить среднюю стойку и поставить болты в нижнем и верхнем (коньковом) узлах. Ферму собирают без применения сварки. Такие треугольные фермы применяют на строительстве школьных зданий для перекрытий актовых и спортивных зданий.

При выборе типа несущей деревянной конструкции (брусчатой, клееной, цельнодеревянной, металлодеревянной и др.) надо прежде всего руководствоваться соображениями технической целесообразности: следует применять безусловно надежные и долговечные конструкции, отвечающие требованиям индустри-альности, обязательно с учетом местных условий и возможностей. Так, например, применение клееных конструкций возможно только в том случае, если налажено их заводское изготовление, цельнодеревянных (с деревянным нижним поясом) — в случае тщательного отбора лесоматериалов квалифицированными браковщиками и т. д.

Применение новых типов несущих деревянных конструкций обеспечивает повышение темпов и качества строительства, гарантирует надежную и длительную эксплуатацию конструкций и дает существенную экономию металла и цемента в покрытиях по сравнению со стальными и железобетонными конструкциями.

Рис. 5. Треугольная ферма с подвесным потолком пролетом 12 м

Рис. 6. Треугольная ферма с подвесным потолком пролетом 9 м. Нагрузки: 2 — верхний пояс левый; 2 — верхний пояс правый; 3 — затяжка; 4 — стойка

Фермой называется конструкция из стержней, соединенных между собой в систему. Фермы применяются для перекрытия пролетов от 18 до 30 м.

В зависимости от конфигурации верхнего пояса фермы бывают с параллельными поясами (постоянной высоты), криволинейные (арочные), сегментные и треугольные, трапециедальные (рис. 7).

Рис. 7. Фермы покрытий: а — сегментные; 6 — трапецеидальные

В зависимости от материала фермы могут быть железобетонные, металлические или деревянные.

Наиболее индустриальными и долговечными являются сборные Железобетонные фермы. Такие фермы выполняются с предварительно напряженным нижним поясом, армированными пучками Из высокопрочной проволоки. Верхний пояс и решетку армируют обычной арматурой.

Фермы могут быть цельными, составными из полуферм и составными из отдельных линейных элементов. Монтаж составных ферм более трудоемкий, но они удобнее при транспортировке.

Стальные фермы применяют при пролетах более 30 м. Металлические фермы выполняют из стальных уголков или алюминиевых профилей.

Для обеспечения устойчивости всей системы покрытия и предупреждения искривления пролетных ферм они должны быть жестко связаны между собой.

При применении железобетонных ферм для обеспечения жесткости достаточно приварить покрытия к фермам.

Рис. 8. Типы колон: а —для бескрановых зданий; б — крановые прямоугольного сечения; а —крановая двухветвевая


Перекрытия - Фермы

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Перекрытия"