ЛЕГКАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ФЕРМА

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к изготовлению стальных стропильных конструкций.
Типовые конструкции покрытий с фермами из прокатных парных уголков пониженной высоты разработаны ЦНИИПСК им. Н.П.Мельникова (серия 1.460-4). Конструкции покрытий используют в однопролетных и многопролетных зданиях при любых сочетаниях пролетов шириной 18, 24 м.
Недостатком ферм из парных уголков является их повышенная металлоемкость, что приводит к увеличению трудоемкости изготовления и стоимости конструкции фермы.
Аналогичные конструкции ферм с элементами из парных уголков разработаны ЦНИИЭП им. Б.С.Мезенцева (серия 1.263.2-4). Фермы пролетом 18 и 24 м предназначены для покрытий зальных помещений общественных зданий, имеют пониженную высоту - 1,8 м, раскосную решетку с нисходящими опорными раскосами.
Отмечаются такие недостатки, как повышенная металлоемкость, большая трудоемкость изготовления и стоимость ферм.
Типовые конструкции покрытий с фермами, имеющими пояса из широкополочных тавров и решетку из парных уголков, разработаны ЦНИИПСК им. Н.П.Мельникова (серия 1.460-8).
Однако, как и фермы из спаренных уголков, они имеют в узлах фасонки, что является недостатком ферм с поясами из широкополочных тавров по сравнению с бесфасоночными фермами. Так как при наличии фасонок в узлах ферм увеличивается протяженность сварных швов, количество сборочных элементов, трудоемкость изготовления.
В покрытиях с применением ферм, имеющих пояса из широкополочных двутавров, разработаных ЦНИИПСК им. Н.П.Мельникова совместно с институтом ВНИКТИстальконструкция (серия 1.460.3-15), заложена идея бесфасоночного соединения раскосов с поясами. Раскосы в этих фермах запроектированы из замкнутых профилей коробчатого типа.
Эффективность этих ферм заключается в бесфасоночном соединении раскосов с поясами, уменьшении протяженности сварных швов, снижении трудоемкости изготовления. Однако эффективность бесфасоночного соединения снижается наличием парных наклонных планок в зоне прикрепления полок двутавров и раскосов.
В зарубежной практике используются легкие стальные конструкции покрытий зданий. Стропильные фермы легких зданий, выпускаемые фирмой «Батлер мэньюфекчуринг» (США), имеют пояса сварного таврового сечения, ступенчато изменяющиеся по длине фермы. Однако, при их применении полезные нагрузки на покрытие очень малы.
В Польше в зданиях системы «ОВТ» покрытие образовано системой ферм с уклоном 10%. Все конструкции прогонов и ферм выполнены из тавровых сварных и уголковых прокатных профилей. Недостатком являются сравнительно небольшие расчетные нагрузки.
Заслуживает внимания, как представляющая практический интерес, решетчатая ферма, защищенная патентом Японии по заявке №48-19012. Ферма изготавливается из прокатных двутавров путем их раскроя. В результате получается ферма со всеми элементами таврового сечения.
Недостатком является излишняя металлоемкость, обусловленная большой металлоемкостью слабо загруженных средних раскосов решетки, сечение которых при использовании данной технологии уменьшить невозмжно, а также то, что в процессе отгиба консольных элементов в их основании будет происходить наклеп, снижающий надежность фермы.
Среди известных конструкций ферм, имеющих в поясах тавры, наиболее близким техническим решением является ферма с поясами, получаемыми из двутавров в процессе их раскроя по зигзагообразной линии с последующим соединением поясов элементами решетки внахлестку с фасонками (Фермы пролетом 27,0 м, разработанные в лабораториях УкрНИИпроектстальконструкция: Отчет о НИР УкрНИИпроектстальконструкция, инв. №36264. Руководитель П.С.Данилов. Киев. 1987 г., 66 с.) - прототип.
Главным недостатком отмеченной конструкции фермы является то, что при проектировании их с традиционной высотой, близкой к оптимальной по жесткости и равной 2…2,4 м, в процессе раскроя двутавров получаются лишние полосы металла, идущие в отход. Кроме этого, с целью экономии стали, использование такой конструкции ферм требует применения для каждой фермы как минимум двух прокатных двутавров различных калибров, обеспечивающих полное использование несущей способности верхнего и нижнего поясов. Указанное обстоятельство приводит к увеличению общего количества типоразмеров профилей, используемых при изготовлении ферм, что снижает технологичность этих конструкций.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение технологичности и экономичности фермы за счет того, что распределение материала между элементами фермы близко к оптимальному, что позволяет снизить массу фермы.
Указанный технический результат достигается тем, что предложенная конструкция фермы включает пояса таврового сечения, соединенные стержнями решетки внахлестку с фасонками, растянутые стержни которой выполнены из отрезанных от боковых кромок полосовых элементов, приваренных к боковым кромкам фасонок встык, сжатые стержни решетки выполнены из спаренных уголков, соединенных внахлестку с фасонками.
На чертеже изображена предлагаемая конструкция фермы.
Пояса предлагаемой конструкции фермы выполняются из прокатного двутавра 1, уложенного на ровный пол между силовыми балками 2 и разрезанного по непрерывной зигзагообразной линии 3 на два тавра 4. На кромках стенок тавров сформированы фасонки (в виде приливов) различной протяженности. От боковых кромок более протяженных приливов отрезаны полосовые элементы 5 с косыми поперечными кромками.
Элементы 4 и 5 разъединены. Нижний пояс сдвинут относительно верхнего до проектного положения и пояса соединены совместно по боковым кромкам фасонок встык посредством полосовых элементов, установленных в направлении растянутых стержней решетки. Сжатые элементы решетки выполнены из спаренных уголков 6, которые соединены внахлестку с фасонками. В качестве сжатых стержней решетки могут быть использованы также трубы со сплющенными концами. Таким образом, из одной заготовки - прокатного двутавра - одновременно получены практически все элементы фермы (за исключением сжатых стержней решетки).
Важное достоинство конструкции фермы состоит в уменьшении количества основных и дополнительных элементов, а также протяженности сварных швов. Из одного исходного двутавра выполняются одновременно пояса с приливами, служащими фасонками, и растянутые стержни решетки. Это обеспечивает снижение количества типоразмеров основных деталей до 2…4, в то время как в традиционных фермах оно достигает 5…9. Уменьшение протяженности сварных швов в основном происходит благодаря формированию фасонок в процессе раскроя заготовки и исключению необходимости их приварки. Снижение массы предлагаемых ферм, уменьшение количества сборочных деталей и протяженности сварных швов в конечном итоге обеспечивает повышение технологичности и экономичности.