СТРОПИЛЬНАЯ ФЕРМА

Полезная модель относится к области строительства и предназначена для использования в качестве основной несущей конструкцией покрытия зданий, в частности, стропильной фермы для образования покрытия зданий и сооружений.
Из уровня техники известна стальная ферма крыши, включающая левый стальной сегмент ферменной конструкции крыши из стальных стропил, средний стальной сегмент ферменной конструкции крыши и правый стальной сегмент ферменной конструкции крыши. С помощью временного вспомогательного фиксирующего стержня обеспечивают угол и положение связи между нижним поясом фермы и стержневыми элементами левого стального сегмента ферменной конструкции крыши и правого стального сегмента ферменной конструкции крыши. Используя временный вспомогательный фиксирующий стержень обеспечивают угол и положение связи между нижним поясом фермы и стержневыми элементами среднего стального сегмента ферменной конструкции крыши. Верхний пояс фермы левого стального сегмента ферменной конструкции крыши и правого стального сегмента ферменной конструкции крыши сращивают с верхним поясом фермы среднего стального сегмента ферменной конструкции крыши по верхнему поясу фермы посредством стального угла. Верхний пояс фермы сращивают стальными стропильными пластинами. Нижние пояс фермы левого стального сегмента ферменной конструкции крыши и стальные стропы нижнего пояса среднего стального сегмента ферменной конструкции крыши на нижнем поясе сращивают стальным углом, при этом нижний пояс сращивают стальными стропильными пластинами (CN 101463629, 26.06.2009).
Недостатком данной конструкции является большое количество раскосов, невозможность внеузлового опирания прогонов, значительные транспортные габариты, сложное изготовление с использованием ручных операций и сварки, а также большой изгибающий момент в верхнем поясе фермы.
Известна металлическая стропильная пространственная ферма, включающая плоские фермы, соединенные между собой стержневыми элементами, на которые оперта металлическая лента, прикрепленная концами к оголовникам опорных узлов. Верхний пояс выполнен полым с шириной, равной расстоянию между центрами плоских ферм (SU 316824, 01.01.1971).
Однако конструкция указанной фермы не устраняет указанные выше недостатки, в частности, невозможность внеузлового опирания прогонов, значительные транспортные габариты, сложное изготовление с использованием ручных операций и сварки а также большой изгибающий момент в верхнем поясе фермы.
Известна стропильная ферма, содержащая верхний и нижний пояса, скрепленные стержневыми связями, соответственно выполненные из линейных элементов с постоянным профилем поперечного сечения, и опорные площадки с отверстиями на концах нижнего пояса для установки и крепления на несущих опорах. Линейные элементы верхнего и нижнего поясов и стержневых связей выполнены из стекло- или базальтопластика на основе волнообразно перекрещивающихся между собой продольно расположенных стекло- или базальтоволокон при объемном соотношении пластика верхнего, нижнего поясов и стержневых связей от 1:0,95:0,3 до 1:0,5:0,2 (RU 2179218, 10.02.2002).
Недостатком указанной конструкции является большое количество раскосов, невозможность внеузлового опирания прогонов, значительные транспортные габариты, сложное изготовление с использованием ручных операций и сварки, а также большой изгибающий момент в верхнем поясе фермы.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании стропильной фермы, которая исключала бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в снижении трудоемкости изготовления, монтажа и металлоемкости за счет использования разряженной решетки фермы (меньшего количества раскосов), неразрезного верхнего пояса (жестко соединен по длине), создания эксцентриситета крепления опорного раскоса к верхнему поясу фермы, что снижает усилия (изгибающий момент) в верхнем поясе, а также изготовления элементов фермы в атоматической линии с минимальным использованием ручных операций.
Указанный технический результат достигается в стропильной ферме, выполненной с разреженной решеткой и содержащей верхний двускатный пояс из сдвоенных профилей, соединенный с нижним поясом из сдвоенных профилей посредством опорных раскосов из сдвоенных профилей, раскосы и стойку, при этом опорные раскосы расположены под тупым углом к нижнему поясу и с образованием эксцентриситета крепления к верхнему поясу.
Ферма допускает использование любого шага кровельных прогонов, в том числе внеузловое опирание прогонов и применение любых типов ограждающих конструкций, в том числе и безпрогонное опирание ограждающих конструкций. Ферма поставляется в виде отдельных элементов и является конструкцией повышенной заводской готовности.
Верхний и нижний пояса и опорные раскосы выполнены из сдвоенных гнутых оцинкованных Z-профилей, соединенных между собой посредством планок и диафрагм.
Раскосы выполнены из сдвоенных оцинкованных C-профилей, соединенных между собой посредством диафрагм.
Выполнение стропильной фермы с разреженной решеткой (ферма имеет меньшее количество раскосов) снижает трудоемкость изготовления, монтажа и металлоемкость. Кроме того разреженная решетка имеет большой внутренний объем для пропуска коммуникаций, верхний пояс рассчитывается с учетом изгибающих моментов и допускает внеузловое приложение нагрузки. Для снижения изгибающего момента в верхнем поясе при внеузловом приложении нагрузки верхний пояс выполняется неразрезным с наличием эксцентриситета крепления опорного раскоса к верхнему поясу в опорном узле фермы (создает момент противоположный моменту от эксплуатационной нагрузки следовательно, уменьшается изгибающий момент в верхнем поясе фермы).
Использование сдвоенных (объединенных попарно) и разнесенных от оси фермы (из плоскости фермы) профилей в поясах фермы - за счет чего значительно улучшаются характеристики сечения пояса на кручение и устойчивость из плоскости по сравнению с аналогами (например, сдвоенными сигма профилями). В том числе в диапазоне применения данной фермы (пролет от 15 до 24 м) обеспечивается возможность монтажа без установки дополнительных раскрепления верхнего сжатого пояса фермы на время монтажа за счет обеспечения требований норм (гибкость верхнего сжатого пояса из плоскости не превышает предельную).
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид спереди стропильной фермы; на фиг. 2 - вид сборки стропильной фермы.
Стропильная ферма является основной несущей конструкцией покрытия зданий и имеет разреженную решетку и содержит верхний двускатный пояс 1, нижний пояс 2, два опорных раскоса 3, раскосы 4 из сдвоенных оцинкованных C-профилей и стойку 5.
Верхний двускатный пояс 1 выполнен из сдвоенных гнутых оцинкованных Z-профилей, соединенных между собой посредством диафрагм 6, и состоит из двух деталей, жестко соединенных по длине, что снижает усилия (изгибающий момент) в поясе 1. Данные детали в верхушке (коньке) верхнего пояса 1 связаны жестко друг с другом при помощи соединительного элемента 7.
Нижний пояс 2 является прямым непараллельным верхнему поясу 1 и выполнен из сдвоенных гнутых оцинкованных Z-профилей, соединенных между собой посредством диафрагм 6.
Верхний двускатный пояс 1 и нижний пояс 2 соединены друг с другом через опорные раскосы 3 посредством соединительных элементов 7. Опорные раскосы 3 выполнены из сдвоенных гнутых оцинкованных Z-профилей, соединенных между собой посредством диафрагм 6. Опорные раскосы 3 крепятся к верхнему поясу 1 с образованием эксцентриситета крепления к верхнему поясу.
Z-профили верхнего пояса 1, нижнего пояса 2 и опорных раскосов 3 объединены между собой посредством планок 8 (полки) и диафрагм 6 (стенки).
Стойка 5 расположена по центру стропильной фермы и соединена с соединительным элементом 7 верхнего пояса 1 и нижним поясом 2. От соединительного элемента 7 в верхнем поясе 1 отходят в противоположные стороны по диагонали вниз первая пара раскосов 4 вместо соединения нижнего пояса 2 с опорными раскосами 3, откуда отходят следующие раскосы 4 для соединения с верхним поясом 1.
Соединение деталей стропильной фермы выполнено шарнирном, кроме соединения в верхушке (коньке) верхнего пояса 1.
Изготовление гнутых оцинкованных профилей для элементов фермы производится из рулонной стали на автоматической линии с помощью непрерывной холодной гибки при прокатке на валках.
Резка элементов фермы по длине и пробивка отверстий также осуществляется в линии автоматически.
Изготовление фермы на автоматической линии снижает трудоемкость и стоимость изготовления, а применение унифицированных узлов сопряжения элементов фермы, использование болтовых соединений снижает трудозатраты при проектировании, изготовлении и монтаже.
Соединительные и узловые элементы фермы являются типовыми и изготавливаются на специализированном заводе металлических конструкций.
Сборка фермы осуществляется из отправочных элементов. Соединения элементов фермы выполняются с помощью болтов и самонарезающих шурупов.
Преимущества заявленной полезной модели следующие:
1. Ферма поставляется в виде отдельных элементов и является конструкцией повышенной заводской готовности - на заводе изготавливаются элементы фермы с отверстиями и типовые соединительные элементы, которые собираются на строительной площадке на болтах, в результате чего значительно сокращаются транспортные расходы (ферма перевозится в разобранном виде очень компактно) и повышается качество монтажной сборки.
2. Ферма допускает использование любого шага кровельных прогонов, в том числе внеузловое опирание и применение любых типов ограждающих конструкций, в том числе и безпрогонное опирание ограждающих конструкций, Ферма допускает внеузловую нагрузку - верхний пояс рассчитывается с учетом изгибающего момента. Для снижения момента и увеличения несущей способности верхний пояс выполняется неразрезным - элементы пояса жестко сопрягаются между собой по длине и в коньке. Наличие эксцентриситета крепления опорного раскоса к верхнему поясу в опорном узле фермы создает момент противоположный моменту от эксплуатационной нагрузки - следовательно, дополнительно уменьшается изгибающий момент в верхнем поясе фермы.
3. разреженная решетка - меньшее количество раскосов (снижается трудоемкость монтажа, улучшается внешний вид), возможность размещения в ферменном пространстве инженерных коммуникаций большего размера по сравнению с традиционной решеткой.
4. низкая металлоемкость (по сравнению с аналогами) за счет принятого конструктивного решения, в том числе:
2
- за счет применения высокопрочной стали (используется сталь с пределом текучести до 4200 кг/см).
- за счет разреженной решетки (меньше раскосов в ферме).
- за счет неразрезного верхнего пояса (жестко соединен по длине) снижаются усилия (изгибающий момент) в поясе.
- дополнительно снижаются усилия (изгибающий момент) в пояс из-за создания эксцентриситета крепления опорного раскоса к верхнему поясу фермы - создается момент противоположный моменту от эксплуатационной нагрузки - следовательно уменьшается изгибающий момент в верхнем поясе фермы.
- использование новых эффективных гнутых стальных оцинкованных профилей.
- использование сдвоенных (объединенных попарно) Z-профилей в поясах фермы - обеспечивает их совместную работу за счет чего значительно улучшаются характеристики сечения пояса на кручение и устойчивость из плоскости по сравнению с аналогами (например сдвоенными сигма профилями).
5. в диапазоне применения данной фермы (пролет от 15 до 24 м) обеспечивается возможность монтажа без установки дополнительных раскрепления верхнего сжатого пояса фермы на время монтажа за счет обеспечения требований норм (гибкость верхнего сжатого пояса из плоскости не превышает предельную).
6. по сравнению с аналогами возможна установка данной фермы с большим шагом (6 и более м) за счет более высокой несущей способности (что обеспечивается за счет принципов перечисленных в п. 2.).
7. изготовление фермы на автоматической линии снижает трудоемкость и стоимость изготовления.
8. применение унифицированных узлов сопряжения элементов фермы, использование болтовых соединений снижает трудозатраты при проектировании, изготовлении и монтаже.
9. высокая коррозионная стойкость за счет использования оцинкованных профилей - не требуется дополнительная защита от коррозии (окраска).