Расчетные длины стержней ферм

Стержни ферм работают на продольные усилия сжатия или растяжения. Несущая способность сжатого стержня, определяемая потерей устойчивости, зависит от его расчетной длины

где μ – коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов стержня;

– геометрическая длина стержня (расстояние между центрами узлов).

Поскольку в момент потери устойчивости стержень может выпучиться в направлении, лежащем в плоскости фермы или в направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы), следует определять расчетные длины и проверять устойчивость стержней в обоих направлениях (в плоскости фермы и из плоскости фермы).

Несущая способность растянутых стержней не зависит от длины, но слишком длинные и тонкие растянутые стержни могут провисать, а также колебаться при действии вибрационных нагрузок, поэтому гибкость растянутых элементов ферм ограничена нормами проектирования.

Растягивающие усилия в стержне фермы препятствуют повороту узлов, обеспечивая их защемление, поэтому расчетные длины стержней ферм имеют различные значения.

Направление продольного изгиба	Расчетная длина ef
Поясов	Опорных раскосов и опорных стоек	Промежуточных раскосов и стоек
1.В плоскости фермы: а) для ферм из одиночных уголков и ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык б) в остальных фермах (крепление решетки через фасонки). 2.В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы) а) для ферм с поясами из замкнутых профилей с прикреплением элементов решетки к поясам впритык б) в остальных фермах (крепление решетки через фасонки)	1     1	1     1	0,9   0,8   0,9 1     1

Примечание: е – геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов);

е₁ – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы.

Обеспечение обшей устойчивости ферм в системе покрытия

Устойчивость фермы из ее плоскости обеспечивается элементами конструкций покрытия и связями по верхним и нижним поясам. На верхний пояс укладывают прогоны или крупнопанельные плиты покрытия, которые крепят к поясу. В коньке фермы устанавливают связевую распорку, которая обеспечивает устойчивость фермы при монтаже и служит опорой фермы из плоскости при наличии фонаря. Нижний пояс фермы развязывается системой связей по нижним поясам.

За расчетную длину поясов ферм принимают расстояния между точками, закрепленными от смещения из плоскости фермы связями, плитами или прогонами с μ=1.

Выбор типа сечения

Легкие фермы пролетом до 36-42 м с небольшими продольными усилиями в стержнях (до 5000 кН) чаще всего делают с сечениями элементов из парных уголков и тавров. Комбинируя состав сечения из равнобоких уголков или из неравнобоких, соединенных малыми или большими полками, получают равноустойчивое в обеих плоскостях сечение, хорошо работающее на продольную силу.

В узлах стержни соединяются при помощи листовых фасонок. Фермы с элементами из гнутых профилей на 10-15% легче, чем фермы из уголков. Такие профили изготавливают на гибочных прессах.

Наиболее рациональной формой сечения элементов ферм является трубчатое сечение. Фермы из труб экономичны по массе. Усложнение узлов и дефицитность труб ограничивают их применение.

Весьма рациональна конструкция фермы с применением разных марок сталей: элементы, имеющие большие усилия (пояса, опорные раскосы), проектируют из стали повышенной прочности, а остальные слабонагруженные элементы решетки – из обычной углеродистой стали. Сечение элементов тяжелых ферм с усилиями в стержнях свыше 5000 кН обычно принимаются составными из сварных двутавров или прокатных профилей. Большое усилие в стержнях легче передаются в узлы через две фасонки, поэтому такие фермы называют еще двухстенчатыми.

Для удобства изготовления и комплектования сортамента металла при проектировании легких ферм обычно устанавливают 4-6 различных калибров профиля, из которых подбирают фермы. Из условия обеспечения необходимой жесткости при перевозке и монтаже в сварных фермах принимают уголки с полками не < 50 мм.

В легких фермах пролетом до 30 м с целью уменьшения трудоемкости изготовления, пояса обычно принимают постоянного сечения по всей длине.