Вопрос 42. Фермы. Классификация ферм. Компоновка ферм. Элементы ферм. Типы сечений стержней легких и тяжелых ферм. Виды ферм и балок
19. Несущие элементы покрытия (фермы, балки)
Железобетонные балки применяют при пролетах до 18 м. Они могут быть одно- и двухскатными. Для их изготовления используют предварительно напряженное армирование. На верхнем поясе балок предусматривают закладные детали для крепления панелей покрытия или прогонов. Балки крепят к колоннам сваркой закладных деталей. Более эффективны по сравнению с балками железобетонные фермы, которые используют в зданиях пролетом 18, 24, 30 и 36 м. Они могут быть сегментные, арочные с параллельными поясами, треугольные и др. Между нижним и верхним поясами ферм размещают систему стоек и раскосов. Решетку ферм предусматривают таким образом, чтобы плиты перекрытий шириной 1,5 и 3,0 м опирались на фермы в узлах стоек и раскосов. Широкое применение получили сегментные безраскосные железобетонные фермы пролетом 18 и 24 м. Для уменьшения уклона покрытия для многопролетных зданий предусматривают устройство на верхнем поясе таких ферм специальных стоек (столбиков), на которые опирают панели покрытия. Межферменное пространство рекомендуется использовать для пропуска коммуникаций и устройства технических и межферменных этажей. Крепят фермы к колоннам болтами и сваркой закладных элементов. При шаге стропильных ферм и балок 6 м и шаге колонн средних рядов 12 м используют подстропильные железобетонные фермы и балки.
Достаточно эффективными несущими конструкциями покрытий являются стальные стропильные подстропильные фермы. Стропильные фермы применяют для пролетов 18, 24, 30, 36 м и более при шаге 6, 12 м. Пояса и решетку ферм конструируют из уголков или труб и соединяют сваркой с помощью фасонок из листовой стали. Сечения полок поясов, стоек и раскосов принимают по расчету.
Для многоэтажных промышленных зданий применяют балочные и безбалочные перекрытия. Балки перекрытий (ригели) изготовляют из бетона марок 200-400 координационными пролетами 6 и 9 м унифицированной высотой сечения 0,8 м. Балки могут иметь прямоугольное и тавровое сечение. Ригели прямоугольного сечения делают при больших нагрузках. Соединение с колонной осуществляют путем опирания ригеля на консоль колонны.
20. Подстропильные конструкции.
Подстропильные балки предусматривают в покрытиях с балочными стропильными конструкциями, если их шаг принят 6 м, а шаг колонн — 12 м. Подстропильные балки имеют трапециевидное очертание и тавровое сечение с полкой внизу (рис. 30.5, Д; 30.6). Длина балок 12 м, высота в пролете 1500 мм, на опоре — 600 мм, ширина полки — 700 мм. В местах опирания стропильных балок стенки подстропильных балок утолщены до ширины полки (рис. 30.5, з). Крепят стропильные балки к колоннам и стропильные — к подстропильным балкам сваркой закладных элементов.
В зданиях со скатными покрытиями балки изготавливают для пролетов 6; 7,5 и 9 м сплошного таврового сечения с толщиной ребра 90 мм, которое уширено у опор. Балки покрытия укладывают с уклоном 1 : 4.
Для уменьшения высоты здания балки у опор имеют подрезку. Причем высота опорных частей балок пролетами 6 и 7,5 м над средней колонной одинакова и равна 450 мм (рис. 30.7). Для каркасов трех пролетных зданий шириной 21 м применяются однопролетные консольные балки длиной 10,5 м. Консольная балка имеет тавровое сечение с шириной полки 200 мм, толщиной ребра 90 мм и высотой на опорах 700 мм. Подобные консольные балки длиной 13,5 м применяются для трех пролетных зданий шириной 27 м.
Подстропильные фермы длиной 12 и 18 м предназначены для опирания на них стропильных ферм, шаг которых составляет 6 м. Стропильные и подстропильные фермы между собой крепят сваркой закладных элементов.
Для сельскохозяйственных зданий применяются безраскосные треугольные фермы пролетом 6 и 9 м. Верхний пояс ферм имеет скаты, обеспечивающие уклон кровли 1 : 4. Высота опорной части всех ферм 450 мм. Для покрытий однопролетных зданий предназначены предварительно напряженные безраскосные треугольные фермы пролетом 12 и 18 м.
В качестве несущих элементов покрытий одноэтажных зданий с кровлей из асбестоцементных материалов применяют сталежелезобетонные треугольные фермы пролетом 12, 18 и 21 м. Фермы собирают из готовых железобетонных и стальных линейных элементов на сварных и болтовых соединениях. На строительную площадку поставляют отдельные полуфермы в виде шпренгелей, которые потом соединяются затяжкой.
Верхние пояса ферм — железобетонные с квадратным сечением 220 х220 мм и круглым отверстием диаметром 159 мм. Сжатые стойки шпренгелей — сплошного сечения 120 х220 мм. Железобетонные стойки в фермах в отдельных случаях могут быть заменены стальными из труб диаметром 70 мм. Растянутые элементы — из арматурной стали круглого сечения. Устанавливают фермы с шагом 3 м.
Рамные конструкции. Железобетонные рамы устраивают од-нопролетными и многопролетными. Рамы представляют собой стержневую конструкцию, геометрическую неизменяемость которой обеспечивают жесткие соединения элементов рамы в узлах. Очертание ригелей в раме может быть прямолинейным, ломаным или криволинейным.
Наиболее распространены трехшарнирные железобетонные рамы пролетом 12, 18 и 21 м (рис. 30.9). Рамы собирают из двух Г-образных полурам, шарнирно соединенных с фундаментами и в коньковом узле. Шаг установки рам 6 м. Стойка и ригель полурамы имеют переменное прямоугольное сечение при постоянной толщине полурамы 180 мм.
В сельскохозяйственном строительстве применяют и другие конструктивные решения рамных каркасов, которые отличаются шагом установки рам, конструкциями стойки ригеля, видом сопряжения ригеля со стойкой и др. Для здания пролетом 12 и 18 м разработана трехшарнирная рамно-панельная конструкция, представляющая собой две Г-образные панели шириной 3 м, соединенные в коньке шарнирно. Рамно-панельный элемент образуется двумя рамами, плитой покрытия и стеновой панелью.
studfiles.net
Балки и фермы. Преимущества и недостатки.
Здравствуйте, наши читатели, коллеги, партнеры.
Ранее, мы говорили уже с Вами о строительных (стропильных) фермах и балках, как несущих и опорных конструкциях.
Сегодня попробуем разобраться, когда, где и какой вид лучше применять при строительстве объекта.
Повторно отметим тот факт, что классификация, как ферм, так и балок весьма обширна. И каждый подвид имеет, как преимущества, так и недостатки. Поэтому, однозначного приоритета в выборе нет. Следовательно, мы не можем однозначно сказать, что строительные балки лучше или хуже строительных ферм, но мы можем определить целесообразность применения той или иной строительной технологий, относительно определенных общих данных.
1 Балки однозначно проще монтировать.
2 Они применяются при необходимости сохранить подвижность конструкции.
3 Также, их целесообразно применять при строительстве малогабаритных объектов.
Из недостатков следует отметить довольно высокую нагрузку самого строения.
Фермы – сложнее в монтировании, но за счет более равномерного распределения нагрузок, требуют меньших затрат материалов, а значит - тем самым облегчают конструкцию и соответственно еще способствуют экономии бюджета.
Однако, фермы больше подходят для возведения крупногабарита, а также – фермы, в основе своей,- статичны и не в состоянии обеспечить подвижность конструкции. Если таковая понадобится.
Использование их при малом габарите, может являться не целесообразным при необходимости ускорения процесса.
Опять же, обращаем Ваше внимание, что решение по поводу реализации того или иного метода выполнения перекрытий принимается, исходя из особенностей и нужд строительного проекта.
То есть – правильно составленного КМ, КМД, АР, КЖ, ППР.
Куда обращаться? Думаю, Вы в курсе…
«Лукаринвест» - Все лучшее в нас, мы отдаем Вам!
Оставайтесь с нами!
kmdrus.ru
Вопрос 42. Фермы. Классификация ферм. Компоновка ферм. Элементы ферм. Типы сечений стержней легких и тяжелых ферм.
Фермы
Фермой называется геометрически неизменяемая решетчатая конструкция, работающая на изгиб, элементы которой шарнирно соединены в узлах и работают на осевое растяжение или сжатие при узловом нагружении.
Допущение об идеальной шарнирности узлов противоречит действительной конструкции фермы, но довольно точно отражают фактическую работу ее элементов.
Расчет фермы по шарнирной схеме допускается, когда отношение высоты сечения к длине элемента не превышает 1/10 в конструкциях, эксплуатируемых при t ≥ -40°С, и 1/15 при t < -40°C.
Фермы по сравнению с балками более экономичны по затрате металла.
Область применения ферм весьма обширна. Они используются в покрытиях зданий и сооружений для поддержания кровли (стропильные фермы), радио- и телебашнях, опорах линий электропередач, конструкциях пролетных строений мостов, подъемных кранов и т.д.
Классификация ферм
Фермы состоят из верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой решеткой из раскосов и стоек. Расстояние между узлами решетки фермы называется панелью; расстояние между ее опорами – пролетом. Фасонка – деталь фермы, выполненная из листа для соединения стержней фермы в узле.
Разнообразие областей применения и конструктивных решений ферм позволяет классифицировать их по различным признакам:
по назначению – фермы мостов, покрытий (стропильные и подстропильные), транспортных эстакад, грузоподъемных кранов, гидротехнических затворов и других сооружений.
по очертанию поясов:
- по виду статической схемы – фермы разрезные, неразрезные, консольные.
- по значению наибольших усилий в элементах фермы
легкие – пролетом l до 50 м и с усилием в поясах Nmax≤ 5000 кн,
тяжелые – с усилием в поясах Nmax > 5000 кн,
по конструктивному решению – обычные, комбинированные и с предварительным напряжением.
Компоновка ферм
В задачу компоновки фермы входят определение ее рациональной схемы с учетом ряда требований: экономичности по затрате металла, простоты изготовления, транспортабельности, требований унификации и типизации. Эти требования часто противоречат между собой, поэтому нужно найти оптимальное решение, наилучшим образом удовлетворяющее одновременно комплексу требований.
Масса фермы зависит от отношения ее высоты к пролету. Усилия в поясах фермы возникают главным образом от изгибающего момента, а в решетке – от поперечной силы.
Чем больше высота фермы, тем меньше усилия в поясах и их масса, но с увеличением высоты фермы увеличивается длина элементов решетки и ее масса. Условно минимального расхода металла отвечает равенство массы поясов и массы решетки вместе с фасонками, что достигается при h≈1/5 L (в балке масса поясов приблизительно равна массе стенки).
Столь большая высота неудобна при транспортировке. Ферму пришлось бы доставлять на строительную площадку отдельными элементами (россыпью) и собирать на месте монтажа.
Дополнительные затраты времени и средств при этом не окупаются экономией металла.
На практике стремятся к тому, чтобы при монтаже производилась только укрупнительная сборка фермы их двух половин (отправочных марок). Поэтому размеры фермы не должны выходить за пределы железнодорожного габарита (по вертикали 3,8 м, по горизонтали -3,2 м). Наиболее удобными в изготовлении являются фермы с параллельными поясами. Одинаковые длины стержней поясов и решетки, одинаковое решение промежуточных узлов и минимальное количество поясных стыков создают условия для максимально возможной унификации конструктивных схем и делают такие фермы индустриальными. Благодаря преимуществам в изготовлении фермы с параллельными поясами постепенно вытесняют фермы трапецеидального очертания.
При компоновке фермы одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры панелей фермы, размеры которых должны отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Из конструктивных соображений – рационального очертания фасонки в узле и удобства крепления раскосов – желателен угол, близкий к 45°.
Посредством унификации геометрических схем ферм и типизации конструктивной формы можно стандартизировать конструктивные детали ферм и перейти на массовое их изготовление с помощью специализированных станков и приспособлений.
В настоящее время унифицированы геометрические схемы стропильных ферм производственных зданий (18, 24, 30, 36 м), мостов, радиомачт, радиобашен, опор ЛЭП.
В основу унификации стропильных ферм с рулонной кровлей положены модуль пролета производственных зданий и панель m=3 м, уклон кровли i=1,5 %, высота ферм на опоре 3150 мм по наружным краям поясов, треугольная решетка с возможностью добавления шпренгеля при кровельных плитах шириной 1,5 м.
В фермах больших пролетов (более 36 м), а также в фермах из алюминиевых сплавов или из высокопрочных сталей возникают большие прогибы.
Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъема, т.е. изготовлением ферм с обратным выгибом, который под действием нагрузки погашается, в результате чего ферма принимает проектное положение.
studfiles.net
Стропильные фермы деревянные:расчет и конструирование, усиление
Стропильные фермы деревянные, через жесткие конструкции которых нагрузка передается на несущие стены строения, пришли к нам из Европы. Расчет и конструирование под каждое здание производится индивидуально. Это не только упрощает устройство крыши и значительно ускоряет процесс, но обеспечивает также отличное качество и прочность.
Решетчатые деревянные фермы сегодня нередко изготавливаются в заводских условиях на деревообрабатывающих предприятиях. Материалом для них служит древесина, соответствующим образом высушенная и заранее обработанная специальными средствами.
Стропильные фермы и балки: что лучше ↑
Основой крыши любой конфигурации является опорная конструкция, состоящая из прямых сплошных балок, стропил либо стропильных ферм. Первыми можно перекрывать лишь ограниченное по величине пространство, примером могут послужить наслонные стропила в малых постройках. Если же необходимо перекрыть большие пролеты, то приходится использовать либо составные балки, либо различного типа. Обыкновенные фермы образуют размещенные с расчетным шагом (1,5–3,5 м) ребра, поддерживающие обрешетку, поверх которой настилают кровлю. Подъем стропил, равный отношению высоты фермы к ее длине, зависит от таких параметров, как материал покрытия и условия устройства сооружения. Из дерева обыкновенно устраивают для пролетов малых и средних размеров. Их устройство с увеличением пролета значительно усложняется и в подобных случаях более предпочтительны стальные.
Преимущества использования ↑
- их расчет и проектирование сложнее стропильных или балочных опор, однако они предполагают рациональный расход стройматериалов, поэтому экономически выгодны;
- использование клееного бруса, обеспечивающий им небольшой вес, позволяет применять конструкции в строениях с легким фундаментом, что приводит к снижению затрат и существенному сокращению сроков возведения дома;
- в отличие от балочных опорных систем, которые можно использовать на пролетах до 4,5 м, фермы приемлемы для перекрытия пролетов до 30 м;
- они универсальны и подходят для любого типа крыши, бесчердачного или с чердаком.
Виды стропильных ферм ↑
Визуально они похожи на решетку, в которой основная часть в разы больше высоты. По форме это многоугольники, чаще треугольник, или полусфера. Выбор треугольной формы не случаен – она обеспечивает необходимую для конструкции жесткость и неизменяемость. Выполненные в виде набора стержневых треугольников в решетчатой связке они особо эффективны для перекрытия пролетов с большой шириной.
Стропильная ферма висячего типа имеет только две, без промежуточных, точки упора, расположенных по краям на стенах. Верхние концы при этом сходятся на коньке кровли. Все концы, и верхние, и нижние работают на сжатие и изгиб. Они практически рассчитаны на пролет между внешними стенами без дополнительных опор на внутренние стены. Это дает возможность после их монтажа использовать пространство под крышей в качестве одной большой сборочной площадки.
Таким образом, внутренние перегородки можно устанавливать, не учитывая местонахождение несущих стен, то есть появляется полная свобода в планировке внутренней части дома. Однако горизонтальное распирающее усиление, которое передается стенам, получается в итоге достаточно большим. Для устранения прогибов и облегчения пояса (перекрытие в 6–9 м) дополнительно используют ригель. Для больших пролетов обычно оснащают бабкой и подкосами.
Параметры расчета ↑
Ни один из элементов такой конструкции не являются случайным. Каждый из них определяется точными инженерными расчетами с учетом всевозможных нагрузок, постоянных, временных и особых.
К первым относят вес самой кровли, обрешетки, к временным, соответственно, нагрузку на стропила от снега, ветра и полезную, если есть таковая. В СниП оговорены определенные положения, касающиеся временных нагрузок:
- снеговая нагрузка – ее величину принимают из расчета 180 кг/кв.м в горизонтальной проекции. Снеговой мешок, образовавшийся на крыше, может увеличить снеговую нагрузку до 400-500 кг/кв.м. Для кровель с уклоном больше 60° при расчетах во внимание не принимают.
- ветровая нагрузка – нормативно ее величина определена как 35 кг/кв. м. Рассчитывают ее для кровель с уклоном больше 30°.
Все указанные величины подлежат корректировке с поправкой на климатические условия местности.
Что же касается полезной нагрузки на стропила, ее учитывают, если установлены баки, вентиляционные камеры, подвешены потолки и т. д.
Особенности крепления узлов ↑
Несущую способность конструкций во многом определяют узлы, их надежность. Рассмотрим варианты креплений некоторых узлов в треугольных фермах пролетом:
Коньковый узел. Стропильные ноги скрепляют скобами или накладками при помощи гвоздей, в половину дерева.
Соединение ноги и ригеля. Ригель ставят на высоте, равной половине высоты фермы и скрепляют с ногами при помощи болтов и гвоздей.
Опорный узел. Строительные ноги опираются прямо на стены.
Подобная конструкция больше подходит для малых строений с достаточно прочными стенами.
Коньковый узел. Крепление ног проводят аналогично, только между ними по середине дополнительно врезают бабку.
Срединный стык. Лучший вариант – закрепление за нижний пояс.
Оси элементов должны пересечься точно над центром подкладки.
Узел необходимо укрепить с помощью стяжного болта.
Должна быть усилена стойками и откосами.
Коньковый узел выполняют аналогично, а стык нижнего пояса перекрывают при помощи двух накладок на болтах.
Монтаж под- и стропильных каркасов ↑
Эти элементы стропильной системы обычно укладывают на весь пролет. Чаще всего их собирают либо на складе, либо прямо у места подъема. В любом случае к подъему их необходимо подготовить, в частности, потребуется временное усиление на время подъема. Дело в том, что элементы конструкции в нормальных условиях и при подъеме или кантовке испытывают противоположные нагрузки. Например, обычно нижний пояс бывает растянут, а при подъеме он сжимается. Чтобы этого избежать проводят усиление при помощи пластин и деревянных бревен, и выполнить его можно двумя способами.
- Защита от деформации и излома. Поперек к поясам крепят несколько бревен. Рекомендуется устанавливать их в плоскости подвесок и стоек. Подняв ферму из горизонтального в вертикальное положение,усиление снимают.
- Защита поясов от выпучивания в сторону. Усиление выполняют из горизонтальных труб или бревен. Их попарно прикрепляют к обоим поясам при помощи скруток из отожженной мягкой проволоки или специальных стяжных хомутов. Такое усиление оставляют пока ферма не будет установлена в проектное положение и закреплена прогонами и связями.
Непосредственно монтаж проводят в следующей последовательности.
Первыми ставят фронтонные. Их фиксируют при помощи крепежей или гвоздей. Для облегчения выравнивания промежуточных конструкций между торцевыми натягивают веревку.
После установки, каждую промежуточную конструкцию фиксируют к предыдущей ферме при помощи наклонных временных связок, которые необходимы для стабилизации и сохранения интервала между ними. Для этих целей подойдут доски 20х100 мм.
Для большей устойчивости по диагонали скрепляют металлической лентой, соединяя нижний край свеса первой и конек последней.
© 2018 stylekrov.ru
stylekrov.ru
виды ферм, описание, классификация и принцип работы
В строительстве фермы охватывают разные сферы применения, выступая силовыми механическими и каркасными элементами конструкций. В сущности, они представляют собой стержневые системы, которые в зависимости от условий эксплуатации могут обеспечивать разную степень растяжения и сжатия. Но это упрощенное устройство данного элемента, поскольку встречаются и сложные системы, представляющие комплексные фермы. Виды ферм такого типа формируются прямолинейными стержнями, которые соединяются в узлы. Кроме строительства, стоит отметить и животноводческие хозяйства, в которых также применяются фермы, но уже другого рода.
Общая классификация строительных ферм
Конструкции такого типа достаточно широко представлены в разных исполнениях. Одним из главных способов их разделения является признак назначения. Так, выделяют мостовые, башенные и грузоподъемные крановые системы. В местах, где требуется обеспечить стропильную конструкцию, также задействуются конструкции покрытий, выступающие опорными компонентами. Распространенным признаком для классификации является и способ опирания, от которого зависит техническое устройство объекта. В частности, выделяют двухопорные, многоопорные, винтовые и арочные строительные фермы. Виды комбинированных опор можно назвать универсальными. При условии правильного расчета нагрузок и механизмов фиксации такие системы подходят для разных систем опирания, среди которых шарнирные и жесткие механизмы. Чтобы избежать деформирующих процессов и разрушений при эксплуатации, важно учесть и способность конструкции справляться с нагрузками. По признаку грузоподъемности выделяют легкие и тяжелые фермы. В первом случае профильные компоненты способны выдерживать до 300 т на 50-метровый пролет, а во втором – более 300 т.
Конструкционные особенности ферм
В большинстве случаев главной функцией строительных ферм выступает силовая поддержка. Основа конструкции как таковая имеет незначительную несущую способность, поэтому основное внимание в этом плане уделяется армирующим поясам, которые и определяют общую систему комплекса. Выделяют двухпоясные и трехпоясные конструкции. Очевидно, что с точки зрения несущей способности выгоднее использовать дополнительно укрепленные фермы. Виды ферм с тремя поясами обладают более высокими показателями прочности, сопротивления изгибу и кручению. Эти качества избавляют инженеров от потребности формирования дополнительных связок, поскольку основная система армирования обеспечивает достаточную стойкость сжатого контура. В то же время усиливающие пояса могут иметь разное конструкционное исполнение, различаться по габаритам и параметрам уклона. В промышленных и общественных зданиях, например, нашли применение рыбчатые и вспарушные системы контуров, в которых реализуется система параллельных поясов.
Виды деревянных ферм
Довольно значимым признаком разделения ферм является и материал. Несмотря на растущую популярность полимерных и комбинированных конструкций, по-прежнему основными видами являются металлические и деревянные устройства. Последние чаще всего используются в односкатных и двухскатных крышах. С их помощью формируются стропильные системы в разных версиях. К примеру, наслонные монтажные ноги предполагают создание опор на столбы или стены дома в односкатных конструкциях. С другой стороны, для двускатных систем используются разные виды стропильных ферм, среди которых арочные и висячие устройства. В первом случае выполняется основа из дощатых арок, которая обеспечивает поддержку кровельного покрытия за счет прогонов. Висячие ноги в процессе монтажа скрепляются затяжками, которые не дают отдельным элементам расходиться и деформировать каркас дома.
Металлические фермы
Основным признаком классификации таких ферм является тип сечения профильных элементов. Существуют замкнутые и открытые компоненты. Закрытые системы формируются с помощью элементов прямоугольной или круглой формы. Что касается открытых систем, в них применяются парные и одиночные уголки, швеллеры, тавровые изделия и другая продукция металлопроката в виде мелкого профиля. Далее стоит отметить разнообразие усиливающих компонентов, которые служат для поддержки поясов. Даже высокопрочные виды стальных ферм в зависимости от условий эксплуатации могут нуждаться в дополнительном креплении опоры. Распространенные железобетонные плиты, к примеру, требуют соответствующей силовой поддержки, которую можно обеспечить только металлическими фермами с накладками толщиной до 14 мм. Чем больше шаг пролета в ферме, тем выше требования к усиливающей фурнитуре.
Принципы работы строительных ферм
Для понимания рабочего процесса, на котором основываются системы ферм, следует обратиться к их традиционному устройству. Конструкция ферм включает треугольники, которые могут устанавливаться на шарниры. Например, сложные опоры типа стрелы башенного автокрана содержат треугольники разных размеров – мелкие и крупные. Поскольку любой стержень эффективнее проявляет свои эксплуатационные свойства в процессах сжатия-растяжения, а не изгиба, то основное усилие прилагается в местах, где находятся узлы соединения фермы. Виды ферм с шарнирным соединением все же являются редкостью – в большинстве случаев крепление выполняется жестко и с расчетом на неизменность позиции. Иными словами, даже если два стержня в металлической конструкции вырезать, то они не будут вращаться.
Животноводческие фермы
В животноводческой отрасли ферма является объектом сельскохозяйственного назначения, на котором, как правило, осуществляется выращивание скота. Такие объекты могут входить в агротехнические комплексы совхозов, колхозов и других предприятий, занимающихся хозяйственной деятельностью. Современные фермы отличаются наличием средств механизации, которые позволяют минимизировать ручной труд в процессе содержания животных. В таких комплексах могут предусматриваться агрегаты, обеспечивающие автоматическую подачу корма, дойку, уборку и т. д. Набирает популярность и вид рыбной фермы, который требует уже других подходов к технической организации хозяйства. Например, владелец должен обеспечить возможность регулярной очистки воды, воздуха, предусмотреть те же системы кормления. Созданные условия и сформируют полноценный комплекс фермы.
Классификация ферм для животных по конструкции
Если строительные фермы ориентируются на функции выполнения силовой поддержки конструкций, то в данном случае предполагается извлечение финансовой прибыли. Этот фактор не может не влиять на подходы к технической организации таких объектов. Крупные предприятия выбирают комплексное строительство ферм с нуля. Такой вариант позволяет реализовать хозяйства, рассчитанные на большие объемы производств. Но в среде малого бизнеса все большее распространение получают виды животноводческих ферм, представляющие собой компактные мини-комплексы сборного типа. Как правило, они предусматривают в составе технического обеспечения полный комплект необходимого оборудования, но только с расчетом на меньшее количество голов.
Заключение
При всех отличиях в строительных и животноводческих фермах, можно выделить точки их схождения. Так, при организации хозяйств для разведения овец, свиней или коров неизбежно возникает необходимость сооружения больших помещений ангарного типа. Как раз в них и могут использоваться металлические или деревянные фермы. Виды ферм для скота практически в любом исполнении требуют обслуживания больших площадей, которые целесообразно устраивать с помощью панельных и стропильных систем. Оптимальным вариантом считается каркасная конструкция, включающая и элементы строительных ферм. Такие профили могут использоваться и частично, и в качестве полноценного компонента для технической поддержки конкретного объекта.
fb.ru
Фермы. Классификация ферм. Компоновка ферм. Элементы ферм. Типы сечений стержней легких и тяжелых ферм
Фермой называется геометрически неизменяемая решетчатая конструкция, работающая на изгиб, элементы которой шарнирно соединены в узлах и работают на осевое растяжение или сжатие при узловом нагружении.
Допущение об идеальной шарнирности узлов противоречит действительной конструкции фермы, но довольно точно отражают фактическую работу ее элементов.
Расчет фермы по шарнирной схеме допускается, когда отношение высоты сечения к длине элемента не превышает 1/10 в конструкциях, эксплуатируемых при t ≥ -40°С, и 1/15 при t < -40°C.
Фермы по сравнению с балками более экономичны по затрате металла.
Область применения ферм весьма обширна. Они используются в покрытиях зданий и сооружений для поддержания кровли (стропильные фермы), радио- и телебашнях, опорах линий электропередач, конструкциях пролетных строений мостов, подъемных кранов и т.д.
Классификация ферм
Фермы состоят из верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой решеткой из раскосов и стоек. Расстояние между узлами решетки фермы называется панелью; расстояние между ее опорами – пролетом. Фасонка – деталь фермы, выполненная из листа для соединения стержней фермы в узле.
Разнообразие областей применения и конструктивных решений ферм позволяет классифицировать их по различным признакам:
по назначению– фермы мостов, покрытий (стропильные и подстропильные), транспортных эстакад, грузоподъемных кранов, гидротехнических затворов и других сооружений.
по очертанию поясов:
- с параллельными поясами
-трапециидальная
- арочные
-треугольные
- с треугольной решеткой
- с треугольной решеткой и дополнительными стойками
- с раскосной решеткой.
Очертание поясов зависит главным образом от назначения фермы и принятой конструктивной схемы сооружения по системе решетки:
Решетки специальных типов:
- со шпренгельной решеткой
- крестовая
- ромбическая
- полураскосная.
Система решетки зависит от схемы приложения нагрузки и специальных требований к ферме. Наиболее проста треугольная решетка. Дополнительные стойки ставят в тех случаях, когда в месте их расположения прикладываются сосредоточенные силы или когда хотят уменьшить длину панели верхнего сжатого пояса.
Особенностью раскосной решетки является то, что все раскосы имеют усилия одного знака, а стойки – противоположного; при восходящем направлении раскосов стойки растянуты, а при нисходящем – сжаты.
Шпренгельная решетка применяется при более частом приложении сосредоточенных сил к верхнему поясу.
Фермы с крестовой решеткой применяются обычно при двусторонней нагрузке. Крестовые раскосы проектируют их гибких элементов или тяжей; они воспринимают только растягивающие усилия, а при сжатии выключаются из работы. Благодаря этому фермы с крестовой решеткой рассчитываются как статически определимые системы.
Ромбическая и полураскосная решетка обладают повышенной жесткостью и применяются в конструкциях с большими поперечными силами
- по виду статической схемы – фермы разрезные, неразрезные, консольные.
- по значению наибольших усилий в элементах фермы
легкие – пролетом l до 50 м и с усилием в поясах Nmax ≤ 5000 кн,
тяжелые – с усилием в поясах Nmax > 5000 кн,
по конструктивному решению – обычные, комбинированные и с предварительным напряжением.
Компоновка ферм
В задачу компоновки фермы входят определение ее рациональной схемы с учетом ряда требований: экономичности по затрате металла, простоты изготовления, транспортабельности, требований унификации и типизации. Эти требования часто противоречат между собой, поэтому нужно найти оптимальное решение, наилучшим образом удовлетворяющее одновременно комплексу требований.
Масса фермы зависит от отношения ее высоты к пролету. Усилия в поясах фермы возникают главным образом от изгибающего момента, а в решетке – от поперечной силы.
Чем больше высота фермы, тем меньше усилия в поясах и их масса, но с увеличением высоты фермы увеличивается длина элементов решетки и ее масса. Условно минимального расхода металла отвечает равенство массы поясов и массы решетки вместе с фасонками, что достигается при h≈1/5 L (в балке масса поясов приблизительно равна массе стенки).
Столь большая высота неудобна при транспортировке. Ферму пришлось бы доставлять на строительную площадку отдельными элементами (россыпью) и собирать на месте монтажа.
Дополнительные затраты времени и средств при этом не окупаются экономией металла.
На практике стремятся к тому, чтобы при монтаже производилась только укрупнительная сборка фермы их двух половин (отправочных марок). Поэтому размеры фермы не должны выходить за пределы железнодорожного габарита (по вертикали 3,8 м, по горизонтали -3,2 м). Наиболее удобными в изготовлении являются фермы с параллельными поясами. Одинаковые длины стержней поясов и решетки, одинаковое решение промежуточных узлов и минимальное количество поясных стыков создают условия для максимально возможной унификации конструктивных схем и делают такие фермы индустриальными. Благодаря преимуществам в изготовлении фермы с параллельными поясами постепенно вытесняют фермы трапецеидального очертания.
При компоновке фермы одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры панелей фермы, размеры которых должны отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Из конструктивных соображений – рационального очертания фасонки в узле и удобства крепления раскосов – желателен угол, близкий к 45°.
Посредством унификации геометрических схем ферм и типизации конструктивной формы можно стандартизировать конструктивные детали ферм и перейти на массовое их изготовление с помощью специализированных станков и приспособлений.
В настоящее время унифицированы геометрические схемы стропильных ферм производственных зданий (18, 24, 30, 36 м), мостов, радиомачт, радиобашен, опор ЛЭП.
В основу унификации стропильных ферм с рулонной кровлей положены модуль пролета производственных зданий и панель m=3 м, уклон кровли i=1,5 %, высота ферм на опоре 3150 мм по наружным краям поясов, треугольная решетка с возможностью добавления шпренгеля при кровельных плитах шириной 1,5 м.
В фермах больших пролетов (более 36 м), а также в фермах из алюминиевых сплавов или из высокопрочных сталей возникают большие прогибы.
Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъема, т.е. изготовлением ферм с обратным выгибом, который под действием нагрузки погашается, в результате чего ферма принимает проектное положение.
Расчет ферм. Определение нагрузок. Определение усилий в стержнях фермы. Расчетные длины стержней ферм. Обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия. Выбор типа сечения стержней.
Расчет ферм выполняют в такой последовательности:
1) определяют нагрузку на ферму;
2) вычисляют узловые нагрузки;
3) определяют расчетные усилия в стержнях фермы методом строительной механики;
4) подбирают сечения стержней;
5) рассчитывают соединения стержней, узлы и детали.
megaobuchalka.ru
2. Безраспорные плоскостные несущие конструкции покрытий. Балки и фермы. Виды, классификация по материалам и пролетам. Обеспечение пространственной жесткости стальных ферм.
Ж/б балки – пролеты до 24 м.
Преимущества ж/б балок:
экономичный расход металла
простота монтажа
соответствие противопожарным требованиям
Высота балки порядка 0,1 величины пролета.
Балки металлические применяются по технологическим требованиям или при повышенной динамической нагрузке.
- сварные
- клепаные
Деревянные балки. Прогоны соединяются на расстоянии 1 м.
Фермы – сквозные стержневые конструкции, состоящие из верхнего и нижнего пояса и решетки, вертикальных стоек и наклонных раскосов.
У фермы в отличие от балки постоянное сечение, изменяется только высота фермы в зависимости от пролета.
Стальные фермы – для пролетов 18, 24, 30, 36 м и шагов 6 и 12 м.
Полигонные и с параллельными поясами при рулонных кровлях, треугольные при кровлях из стальных или асбестоцементных листов.
Для большепролетных зданий (60 – 100 м) фермы типа:
Конструкции ферм – сварные из стержней открытого или закрытого трубчатого профиля.
Стержни открытого профиля соединяют в узлах ферм приваркой к плоским стальным листам – фасонкам. В фермах из труб – бесфасоночное соединение стержней.
3. Распорные плоскостные конструкции.
Цилиндрические своды, опертые на фундамент по всей длине можно рассматривать как разновидность арки со значительно увеличенной шириной.
Рамы – упругая распорная конструкция, составленная из прямоугольных или криволинейных элементов, жестко соединенных между собой в узлах их пересечения.
Рамы применяются для уменьшения высоты ригеля.
Затяжка – стягивает стойки.
Способы конструктивного решения рам:
Жесткое крепление
С двумя шарнирами
С тремя шарнирами (сечение ригеля уменьшается)
Способы разгрузки ригеля рамы:
Арки – плоский изогнутый стержень с неподвижными опорами по концам.
Очертания арок:
Круговое
Эллиптическое
Стрельчатое
Зубчатое
Подковообразное
Трехлопастное
4. Безраспорные пространственные конструкции покрытий.
Перекрестные системы – системы балок или ферм с параллельными поясами, перекрещивающихся в двух, иногда в трех направлениях. (ортогональные, неортогональные, треугольные)
Наличие пересекающихся элементов позволяет передать нагрузки от опоры не в одной вертикальной плоскости, а сразу в двух или трех вертикальных плоскостях.
Системы бывают по конструктивным особенностям:
- перекрестно-ребристые. Покрытие из сборных коробчатых и плоских элементов.
- перекрестно-стержневые
Плюсы перекрестных систем:
Перекрывают большие пролеты без промежуточных опор
Снижение строительной высоты покрытия
Унификация узлов и стержневых элементов
Сокращение затрат на транспорт
Возможность сбора на земле и подъема крупными блоками
Сборность-разборность ( при необходимости)
Универсальность применения
Возможность образовывать сложные пространственные формы покрытий, не только плоские
Возможность опирания в любых точках пересечения ребер
Быстрота сборки малым количеством рабочей силы
studfiles.net
