СТРОПИЛЬНАЯ ФЕРМА

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к стропильным фермам, которые служат для поддержания конструкции кровли и восприятия действующих на нее нагрузок.
Известна ферма типа «Житомир», содержащая верхний и нижний пояса, связанные между собой раскосной решеткой. Верхний пояс фермы выполнен из прокатного двутавра, а нижний пояс и раскосная решетка выполнены из прокатных равнополочных уголков. Смежные стропильные фермы связаны распорками в уровне верхнего и нижнего поясов (см. В.И.Трофимов, A.M.Каминский «Легкие металлические конструкции зданий и сооружений» М., «АСВ», 2002, с.103-105).
Известна также сегментная ферма, содержащая верхний и нижний пояса, связанные между собой треугольной раскосной решеткой. При этом, как нижний, так и верхний пояса выполнены из двух состыкованных друг с другом швеллеров (см. патент РФ на полезную модель №81744 МПК Е04С 3/04).
Описанные конструкции ферм обладают повышенной жесткостью из-за того, что верхний пояс выполнен в первом случае из двутавра, а во втором из двух состыкованных друг с другом швеллеров. Вследствие этого выбранные в качестве аналогов конструкции позволяют существенно сократить количество распорок, которыми связаны между собой смежные стропильные фермы. Тем не менее, по тем же причинам (выполнение поясов из двутавра или состыкованных друг с другом двух швеллеров) увеличивается металлоемкость поясов, а следовательно, и всей фермы, что является существенным недостатком.
За прототип выбрана стропильная ферма, содержащая верхний, нижний пояса и решетку. Верхний и нижний пояса выполнены из двух прокатных уголков, между которыми размещены фасонки (фасонные листы), к которым с двух сторон прикреплены стержни решетки (см. К.К.Муханов «Металлические конструкции. Основы проектирования» М., «Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам», 1963, с.219-235, рис VII.30, VII.17а-в). Аналогичная прототипу конструкция представлена также в книге Н.С.Стрелецкого и др. «Металлические конструкции» М., «Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам», 1961, с.407, рис Х.38.
Металлоемкость выбранной за прототип стропильной фермы ниже, описанных выше в качестве аналогов. Однако жесткость этой стропильной фермы также ниже, что вызывает необходимость увеличения количества распорок, которыми связывают между собой смежные стропильные фермы на уровне верхних и нижних поясов. Кроме того, в некоторых случаях (например, при увеличении нагрузки на кровлю) дополнительно требуется сократить расстояние между соседними фермами, что соответственно влечет увеличение количества ферм в здании, сооружении.
Техническая задача полезной модели состояла в создании конструкции стропильной фермы, обладающей одновременно низкой металлоемкостью и повышенной жесткостью.
Сущность полезной модели заключается в том, что стропильная ферма, содержащая верхний, нижний пояса и решетку, при этом каждый пояс выполнен из двух прокатных уголков, между которыми размещены фасонки, с которыми жестко связаны стержни решетки, снабжена жесткими вставками, размещенными между прокатными уголками каждого из поясов и жестко связанными с указанными уголками, при этом расстояние между жесткими вставками выбрано из условия:
, где
L - расстояние между жесткими вставками в поясах фермы, см;
l - расстояние между распорками (на чертежах не показаны), которые связывают смежные стропильные фермы в уровне верхнего и нижнего поясов, см;
y
λ - предельная гибкость уголка сжатого пояса фермы (выбирается по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»);
вп
λ - предельная гибкость сжатого пояса фермы в поперечном направлении (выбирается по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»);
0
Δ=δ+2x - расстояние между центрами тяжести прокатных уголков пояса фермы, см, где
δ - расстояние между прокатными уголками пояса фермы, см;
0
x - расстояние от центра тяжести прокатного уголка до наружной грани его полки (выбирается по ГОСТ 8509-93 и/или ГОСТ 8510-86*), см,
при этом фаcонки в каждом поясе фермы закреплены на обоих ее прокатных уголках.
Кроме того, жесткие вставки могут размещаться также между фасонками, которые закреплены на обоих уголках каждого пояса фермы, и жестко связываются с ними.
Длина каждой жесткой вставки по длине пояса фермы составляет в=8-35 мм.
Предлагаемая конструкция стропильной фермы имеет меньшую металлоемкость (по сравнению с фермами, приведенными выше в качестве аналогов), но большую жесткость (по сравнению с фермой, выбранной в качестве прототипа). Это позволяет при пролетах длиной более 18 м уменьшить в 1,4-2,5 раза количество распорок, которыми связывают между собой смежные стропильные фермы заявляемой конструкции. При этом, в случаях использования заявляемой конструкции стропильной фермы в пролетах менее 18 м от распорок можно вообще отказаться.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид стропильной фермы; на фиг.2 вид по стрелке А стропильной фермы на фиг.1, и на фиг.3 разрез по Б-Б на фиг.1.
Стропильная ферма содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2 и решетку 3. Каждый пояс содержит два прокатных уголка 4 и 5, которые снабжены фасонками 6 и 7. С фасонками жестко связаны стержни решетки 3. Между прокатными уголками 4, 5 или между фасонками 6 и 7 размещены жесткие вставки 8, которые жестко связаны с указанными уголками или фасонками. Жесткие вставки 8 могут быть выполнены из швеллера, двутавра, двух уголков посредством приварки к ним металлических полос, объемного многогранника, например, в виде сварного квадратного или прямоугольного короба и т.д.
Расстояние между жесткими вставками 8 выбрано из условия:
, где
L - расстояние между жесткими вставками в поясах фермы, см;
l - расстояние между распорками, (на чертежах не показаны), которые связывают смежные стропильные фермы в уровне верхнего и нижнего поясов, см;
y
λ - предельная гибкость уголка сжатого пояса фермы (выбирается по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»);
вп
λ - предельная гибкость сжатого пояса фермы в поперечном направлении (выбирается по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»);
0
Δ=δ+2x - расстояние между центрами тяжести прокатных уголков пояса фермы, см, где
δ - расстояние между прокатными уголками пояса фермы, см;
0
x - расстояние от центра тяжести прокатного уголка до наружной грани его полки (выбирается по ГОСТ 8509-93 и/или ГОСТ 8510-86*), см,
при этом фасонки в каждом поясе фермы закреплены на обоих ее уголках.
Кроме того, жесткие вставки могут размещаться также между фасовками, которые закреплены на обоих уголках каждого пояса фермы, и жестко связываются с ними.
Длина (в) каждой жесткой вставки по длине пояса фермы рассчитывается в зависимости от нагрузки на эту ферму и составляет от 8 до 35 мм. Выполнение жесткой вставки длиной менее 8 мм не имеет смысла, так как она не будет (не способна) выполнять свое назначение, а именно, увеличивать жесткость фермы. Выполнение жесткой вставки более 35 мм не эффективно, так как дальнейшее увеличение ее длины не приводит к повышению жесткости фермы, но зато увеличивает ее металлоемкость.