Ферма с приузловыми шпренгельными системами

Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям стропильных ферм промышленных и гражданских зданий.
Известна ферма (авторское свидетельство №781293, Е04С 3/04, публикация 23.11.80), состоящая из верхнего пояса, параллельного ему нижнего пояса, раскосов, стоек и введенных с целью уменьшения материалоемкости дополнительных стоек, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу, а другим - к нижнему поясу. В данной ферме дополнительные стержни позволяют повысить устойчивость сжатых раскосов. Недостатком такого конструктивного решения является уменьшение расчетной длины только для части сжатых стержней.
Известна ферма (патент RU 2155259 С2, Е04С 3/11, публикация 27.08.2000), содержащая верхний сжатый и нижний растянутый непараллельные пояса, стержни раскосной решетки, стойки, а также дополнительные стойки и подкосы. В этой конструкции дополнительные короткие стержни позволяют несколько уменьшить расчетные длины стержней поясов и решетки, однако такая система усилений не может дать существенный эффект в восприятии местной нагрузки.
Известна ферма (патент RU 2487222 С2, Е04С 3/293, публикация 10.01.2013), в которой верхний и нижний параллельные пояса выполнены из равноустойчивых двутавровых профилей, а сжатые элементы решетки - из овальных труб с отношением большего размера к меньшему, равным трем, ориентируя большим габаритом из плоскости фермы. При этом каждый сжатый раскос раскрепляют в плоскости фермы двумя шпренгелями. Недостатком такой конструкции является большая длина шпренгелей и отсутствие усилений для восприятия местной внеузловой нагрузки.
Задача полезной модели - разработка рациональной структуры шпренгельной системы фермы с верхним грузовым поясом при возможном местном нагружении между узлами.
Технический результат применения в ферме приузловых шпренгельных систем - уменьшение материалоемкости конструкции.
Предлагается балочная стальная ферма, включающая верхний грузовой пояс, нижний пояс, стойки, раскосы и усиливающие стержни, отличающаяся тем, что формируются приузловые шпренгельные системы путем введения для каждого узла верхнего пояса основной фермы дополнительных стержней, оси которых образуют ломаную линию с вершинами, расположенными на осях стержней верхнего пояса и решетки, расстояния от этого узла до дополнительных узлов его шпренгельной системы составляют от 1/6 до 1/2 длин раскрепляемых стержней, все стержни основной фермы изготавливаются из прямоугольных труб, у каждой из которых больший габарит поперечного сечения ориентирован из плоскости конструкции и превышает в 1,2-2 раза его габарит в плоскости фермы, а все дополнительные стержни - из квадратных труб.
На фиг. показана структура фермы, состоящей из верхнего грузового пояса 1, нижнего пояса 2, раскосов 3, стоек 4 и дополнительных стержней 5. Дополнительные стержни обеспечивают формирование приузловых шпренгельных систем, уменьшающих расчетные длины стержней верхнего грузового пояса с точки зрения восприятия местных нагрузок и всех сжатых стержней - с точки зрения потери устойчивости в плоскости конструкции. Для раскрепляемых сжатых стержней обеспечение равноустойчивости в плоскости и из плоскости фермы обеспечивается подбором размеров поперечных сечений прямоугольных труб.
Схема фермы получена с помощью структурно-параметрической оптимизации на основе использования алгоритмов эволюционного моделирования (Серпик И.Н. Оптимизация металлических конструкций путем эволюционного моделирования / И.Н. Серпик, А.В. Алексейцев. - М.: Издательство АСВ, 2012. - 240 с.).
Конструкция изготавливается известными способами. Введение предлагаемых шпренгельных систем не связано с какими-либо технологическими сложностями, так как дополнительные стержни соединяются со стержнями основной фермы вне ее узлов.