Металлические фермы
— вес фермы, кровли и других утяжеляющих элементов
— климатические условия — направление и сила ветра, активность осадков, особенно снега.
Фермы для спортивных комплексов. Занятия спортом становятся все более популярным, а значит появляется спрос на объекты спортивного назначения — залы, катки, бассейны, крытые футбольные поля, стадионы. Преимущество металлоконструкций при таком строительстве — бесспорно. Это короткие сроки строительства, облегченный фундамент, большие размеры объектов, использование каркасных крыш и ферм. Фермы имеют разную конструкцию в зависимости от назначения, нагрузок и классифицируются по различным признакам: по статической схеме– балочные (разрезные, неразрезные, консольные); арочные, рамные, комбинированные по очертанию поясов – с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные, полигональные, сегментные по системе решетки – треугольная, раскосная, крестовая, ромбическая по способу соединения элементов в узлах– сварные, клепанные, болтовые; по величине максимального усилия – легкие – одностенчатые с сечениями из прокатных профилей (усилие N clip_image012кН) и тяжелые – двухступенчатые с элементами составного сечения ( N > 300кН).
Промежуточными между фермой и балкой являются комбинированные системы, состоящие из балки, подкрепленной снизу шпренгелем или раскосами либо аркой (сверху). Подкрепляющие элементы уменьшают изгибающий момент в балке и повышают жесткость системы (рис.9.4,ж). Комбинированные системы просты в изготовлении (имеют меньшее число элементов) и рациональны в тяжелых конструкциях, а также в конструкциях с подвижными нагрузками.
Эффективность ферм м комбинированных систем можно повысить, создав в них предварительное напряжение. В фермах подвижных крановых конструкций и покрытий больших пролетов, где уменьшение веса конструкции дает большой экономический эффект, применяют алюминиевые сплавы. Определение расчетной нагрузки. Вся нагрузка, действующая на ферму прикладывается обычно в узлах фермы, к которым прикрепляются элементы поперечной конструкции (прогоны кровли или подвесные потолки), передающие нагрузку на ферму. Если нагрузка приложена непосредственно в панели, то в основной расчетной схеме она также распределяется между ближайшими узлами, но дополнительно учитывается местный изгиб пояса от расположенной на нем нагрузки.
Пояс фермы при этом рассматривается как неразрезная балка с опорами в узлах. Рекомендуется определять усилия в стержнях ферм отдельно для каждого вида нагрузки, т.е. для постоянной и временной; постоянной, в которую входит собственный вес фермы и всей поддерживаемой конструкции (кровли с утеплением, фонарей и т.п.). временной – нагрузки от подвесного подземно-транспортного оборудования, полезной нагрузки, действующей на подвешенное к ферме чердачное перекрытие, и т.п. кратковременной, например, атмосферной – снег, ветер. Размер фермы зависит от сетки колонн и, соответственно, от ширины пролета здания. Стандартные размеры – 12, 18, 24 м.
Изготавливаются металлические фермы из различных профильных элементов. Чаще всего для сваривания используются уголки, которые подбираются в зависимости от предполагаемой нагрузки. Для придания конструкции большей жесткости и прочности каждый раскос и стойка изготавливается из двух уголков, которые соединены так называемой «рыбкой» — стальной планкой, заваренной между полочками уголков. Однако металлические фермы с такой конфигурацией пользуются все меньшим признанием: необходимость сваривать уголки между собой требует дополнительных затрат времени и материала, а наличие множества выступов и углублений затрудняет процесс прокраски. Альтернативой считаются фермы, сделанные из труб, а также комбинированные (когда для поясов, раскосов и стоек используются элементы различных профилей). Для крепления металлических элементов используются болты высокой прочности.
Фепмы также различаются по своим очертаниям. В промышленном и гражданском строительстве используются металлические фермы с параллельными, полигональными, треугольными и ломаными поясами. В случае стропильных ферм контуры меняются в зависимости от желаемого конечного вида здания, ведь именно от этого будет меняться форма крыши. Если речь идет о большом промышленном здании, в котором функционирует тяжелая техника, такая как подвесные и мостовые краны, то нередко используются мостовые, башенные и крановые металлические фермы. Чертежи промышленных зданий, особенно поперечные разрезы, наиболее точно отображают функциональность ферм. Кстати, подстропильные фермы нередко заменяют балки и ригеля.
Конструктивное решение Если здание нужно обеспечить навесом, используются металлические фермы консольного типа. В случае со зданием, имеющим большие пролеты, можно использовать как разрезные, так и неразрезные фермы. Однако оптимальным вариантом является неразрезная ферма: она представляет собой более жесткую и прочную конструкцию, за счет чего имеет меньшую высоту, чем разрезная. Очевидно, что с точки зрения затраты материалов и прочности получаемого сооружения выгоднее использовать неразрезную металлическую ферму.