Header image alt text

СИП

САЙТ ИНЖЕНЕРА-ПРОЕКТИРОВЩИКА

Устойчивость ферм

Вернуться на страницу «Фермы металлические»

Обеспечение устойчивости ферм

Ферма — плоская конструкция, которая имеет значительную жесткость в собственной плоскости вследствие относительно большой высоты самой конструкции. В то же время в перпендикулярном направлении (из плоскости фермы) ее жесткость недостаточна и потеря устойчивости сжатого верхнего пояса может произойти на расчетной длине, равной всему пролету фермы (рис. 1.5, б).

Кроме того, даже при наличии прогонов и других несущих элементов кровли, крепление которых к ферме рассматривается как шарнирное, система покрытия не имеет достаточного количества связей для обеспечения ее геометрической неизменности.

Чтобы предоставить системе покрытия устойчивости, необходимо прикрепить все фермы в любой «неподвижной точки», т.е. достаточно жесткой геометрически неизменяемой конструкции. Для этого в покрытиях устраивают жесткие пространственные блоки, состоящие из двух смежных ферм, объединенных горизонтальными и вертикальными элементами, называемых «связями».

Каждая грань такого блока должна быть геометрически неизменной (геометрическая неизменность двух граней блока, образованные самими фермами, обеспечена их схемами), поэтому при выборе схемы горизонтальных связей по верхним и нижним поясам и вертикальных связей в торцах блока (то есть на опорах), необходимо учитывать это требование (рис.1.5, а).

Связи по фермам

Рис. 1.5. Связи по фермам:

а — схема пространственного блока; б — схема покрытия при отсутствии связей; в — то же при наличии связевая блока; 1 — фермы; 2 — вертикальные связи; 3 — горизонтальные связи; 4 — прогоны; 5 — растяжки в уровне нижних поясов; 6 — узел крепления прогонов к горизонтальным связям в уровне верхних поясов; 7 — оси поясов при потере устойчивости вне плоскости фермы.

Жесткие блоки размещают обычно в торцах здания, а остальные фермы привязывают к ним специальными элементами (сжатыми распорками, растянутыми растяжками) или используют для этого продольные элементы кровли (прогоны, ребра железобетонных плит), одновременно со своими основными функциями, играют роль связей при условии их закрепления к узлам связевой системы.

Распорки размещаются в уровне верхних поясов и между опорами ферм в уровне их нижних поясов. Растяжками считаются элементы связей, поставленные по пролету в уровне нижних поясов стропильных ферм.

Связи выполняют следующие функции: обеспечивают геометрическую неизменность и пространственную жесткость покрытия при монтаже и эксплуатации; сокращают расчетные длины элементов фермы из ее плоскости, в частности сжатых верхних поясов; воспринимают усилия, возникающие от нагрузок, приложенных в продольном направлении здания, например, от ветрового давления на ее торец.

Несущие элементы кровли — профилированный стальной настил, прогоны, железобетонные плиты — образуют достаточно жесткий диск в горизонтальном направлении. Учитывая это, можно отказаться от устройства специальных диагональных горизонтальных связей в уровне верхнего пояса даже в жестком пространственном блоке. Однако, чтобы обеспечить общую устойчивость фермы при монтаже, когда элементы кровли еще отсутствуют, необходимо увеличить количество вертикальных связей, кроме опорных.

Вертикальные вязи размещают так, чтобы фактическая гибкость сжатого пояса вне плоскости фермы при монтаже не превышала предельного значения, то есть

Формула проверкии гибкости

Исходя из этого условия и определяются расстояния между вертикальными связями ly. С технологической точки зрения вертикальные связи целесообразно размещать в плоскости стоек решетки ферм, расстояния между которыми равны 6 м. Размеры панелей горизонтальной связевой фермы по нижним поясам тоже определяются расстояниями между вертикальными связями, а при необходимости, если фактическая гибкость растянутых поясов превышает значение 400, необходимо ставить дополнительные растяжки.

При кровле из железобетонных ребристых плит, которые могут быть закреплены к верхним поясам ферм не менее, как в трех точках, расчетные длины сжатых поясов определяются расстояниями между ребрами. Если жесткий диск является профилированный настил, то устойчивость верхних поясов обеспечивается пролетами, однако только теми, которые стыкуются с узлами связевая системы, то есть неподвижными точками. Такими точками считаются места пересечения прогонов с вертикальными связями жесткого блока, а также элементов горизонтальных вязов между собой (рис. 1.5, в).

Если кровля не является жестким диском, по верхним поясам ферм следует предусмотреть поперечные горизонтальные связей фермы и совмещать их расположение со связевыми фермами по нижним поясам.

В зданиях с опиранием стропильных ферм на колонны в уровне верхнего пояса горизонтальные связей фермы устраивают в этом же уровне, потому что они должны воспринять горизонтальную нагрузку от ветра, приложенное в торец. При железобетонных плитах покрытия эти нагрузки воспринимаются жестким диском, образованным плитами, а при кровли из профилированного настила следует устраивать диафрагмы жесткости в виде балки, поясами которой служат верхние пояса смежных стропильных ферм, расположенных в торцах здания, а стенкой — профилированный настил с усиленным креплением его к прогонам, или при их отсутствии -непосредственно к верхним поясам ферм.