СТРОПИЛЬНАЯ ФЕРМА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПОЯСАМИ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям стропильных ферм с элементами из стальных тонкостенных профилей.
Из уровня техники известно решения стропильных ферм с параллельными поясами пролетом 18 и 24 м, элементы ферм предусмотрены из прокатных профилей, соединения на сварке (см. Металлические конструкции: Учебник для студ. учреждений высш. М54 проф. образования / [Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, B.C. Игнатьева и др.]; Под общ. ред. Ю.И. Кудишина - 13-е изд., испр. - М.: Издательский центр "Академия", 2011. - 688 с., стр. 372-379).
Наиболее близким аналогом является балочная система, имеющая верхний и нижний пояса, проходящие параллельно в продольном направлении, и множество элементов решетки, расположенных между параллельными поясами. Каждый из поясов включает верхнюю стенку пояса, противоположные параллельные боковые стенки, нижние стенки пояса, проходящие внутрь и параллельные верхней стенке пояса, и пару фланцев, проходящих вниз от самых внутренних кромок нижних стенок пояса, которые образуют проходящее непрерывно по длине пояса в продольном направлении отверстие для размещения решетки (см. патент RU 2272110, Е04С 3/08, опубл. 20.03.2006).
Недостатки такой конструкции обусловлены, наличием дополнительных изгибающих усилий от расцентровки элементов в узлах, отсутствием решения опорного узла с возможностью восприятия опорных моментов и увеличения жесткости стропильной конструкции и здания в целом.
Задачи заявляемой полезной модели:
- повышение несущей способности стропильной фермы;
- снижение веса, металлоемкости конструкции и трудоемкости при монтаже.
Указанные задачи достигается следующим:
1. Опирание стропильной фермы на колонну осуществляется верхним и нижним поясами, т.о. обеспечивается передача на колонны опорного изгибающего момента, увеличение жесткости стропильной конструкции и каркаса здания в целом.
2. Передача усилий между поясами предусмотрена через стойки-швеллера, С-образные профили, прикрепленные на болтах к обоим полкам нижнего и верхнего поясов.
3. Опорные реакции в ферме восприниматься фасонками, ребрами, пластинами из листового проката.
4. Стойки и пояса фермы объединяются в промежуточных узлах без дополнительных фасонок;
5. Применение болтовых и винтовых соединений обеспечивает сокращение сроков монтажа и сборно-разборность конструкции.
Сущность полезной модели заключается в том, что стропильная ферма с параллельными поясами, состоящая из колонн, поясов, опорных раскосов, стоек, креплений, при этом элементы фермы объединяются между собой при помощи болтов или самонарезающих винтов, нижний и верхний пояса фермы опираются на колонны каркаса, и выполнены из тонкостенных стальных профилей.
Технический результат заключается в повышении несущей способности стропильный ферм каркасов зданий с элементами из тонкостенных стальных профилей. Применение легких тонкостенных профилей приводит также к снижению трудоемкости изготовления и монтажа строительной конструкции, сокращению сроков проектирования и строительства объекта. Использование жесткого опирание фермы на колонны позволяет увеличить жесткость конструкции.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - конструктивная схема рамы здания с фермой;
на фиг. 2 - опорный узел А;
на фиг. 3 - разрез а-а;
на фиг. 4 - опорный узел Б;
на фиг. 5 - разрез б-б;
на фиг. 6 - промежуточный узел В;
на фиг. 7 - разрез в-в.
Основными элементами стропильной фермы являются колонна 1, нижний 2 и верхний 3 пояса, опорные раскосы 4, стойки 5. Элементы фермы выполнены из тонкостенных стальных профилей. Для обеспечения жесткости фермы в опорных узлах устанавливаются и опорные пластины 6, 7, фасонки 8, 9 показанные на узлах А, Б. Стойки 5 фермы предусматриваются из парных профилей сквозного поперечного сечения. Совместная работа элементов стоек 5 обеспечивается соединительными (см. узел В) планками 10. Пояса 2, 3 ферм прикрепляются к колонне 1 и к фасонкам 8, 9 с помощью болтов 11. Опорные раскосы 4 и стойки 5 крепятся к полкам поясов ферм 2, 3 болтами 11. Стенки профиля поясов 2, 3 фермы дополнительно прикрепляются к фасонке 8 болтами 11.
Работа фермы под нагрузкой:
В силу безраскосной системы ферма работает по рамной схеме. Нагрузки могут быть приложены на верхний 2 и нижний 3 пояса фермы. Рамная схема позволяет учитывать также внеузловую нагрузку. В элементах фермы 2, 3, 4, 5 возникают изгибающие, поперечные и Продольные усилия. При этом опорный раскос 4 - сжат. В стойках ферм 5 возникают изгибающие моменты и поперечные усилия, продольные усилия - незначительны. Передача на колонны опорного изгибающего момента приводит к увеличению жесткости стропильной конструкции и каркаса здания в целом.
По статической схеме ферма представляет собой раму с жесткими узлами. Узловые моменты воспринимаются болтами в соединениях стоек и поясов ферм. Количество стоек, их жесткость, расстояние между ними может быть выбрано из расчета на действие внешних нагрузок. Элементы фермы работают на совместное действие продольных и изгибающих усилий. Соединительные элементы в узлах следует рассчитывать на смятие и срез от действия внутренних усилий.
Область применения данного решения фермы являются покрытия зданий.
Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных условиях цехов больших и средних заводов с использованием стандартного оборудования, которое выпускается как отечественной, так и зарубежной промышленностью, а затем смонтировано на строительной площадке.