14 СОТОК

Про Ваш будинок і все навколо

Ферми

Застосування сучасних дерев'яних конструкцій в покриттях громадських, сільськогосподарських, промислових, складських та інших будівлі не тільки дає суттєву економію сталі і цементу, але й сприяє прискоренню темпів будівництва та його здешевлення. При цьому вага дерев'яних покриттів менше, ніж залізобетонних, що полегшує їх транспортування.

Ферми

Рис. 1. Схеми двосхилих наслонних крокв

У період перших п'ятирічок дерев'яні конструкції зіграли винятково велику роль при будівництві підприємств авіаційної, хімічної, машинобудівної, і багатьох інших галузей промисловості. Застосування дерев'яних конструкцій дозволило заощадити величезну кількість сталі і цементу, значно понизити капіталовкладення і сприяло забезпеченню високих темпів будівництва промисловості.

Поступово, у міру індустріалізації будівництва, змінювалися і типи дерев'яних несучих конструкцій: від конструкцій будівельних виготовлення перейшли до збірних конструкцій заводського виготовлення. В даний час в Радянському Союзі розроблені і знаходять застосування два основних види дерев'яних конструкцій ферм: клеєні та неклеених, головним чином конструкції з дощок і брусів.

Ці конструкції запроектовані в основному як конструкції металлодеревянние, що мають основні розтягнуті елементи з металу, а стислі і стиснуто-зігнуті з дерева. Подібного роду конструкції вельми надійні, так як в них виключена робота дерева на розтяг, відсутня складна робота елементів у вузлах і стиках на сколювання і розтягування, супроводжувана зазвичай концентрацією місцевих напружень.

Заміну сильно розтягнутих дерев'яних елементів (в основному нижніх поясів) металевими здійснюють не тому, що дерево погано працює на розтяг (межа міцності на розтяг зразків, не мають вад, складає для хвойних порід 1000 кг/см2), а тому що у багатьох випадках важко відібрати пиломатеріал, який відповідає вимогам, пропонованим до нього у випадках застосування в розтягнутих елементах.

Як відомо, за чинним нормам допустимий розмір сучка або декількох на довжині 20 см для розтягнутих елементів не повинен перевищувати однієї чверті перетину боку елемента. Це дуже жорстка вимога, особливо для дощок. Так, наприклад, при товщині дошки 60 мм розмір сучків на кромці не повинен. Перевищувати 15 мм. Тим часом відступ від цієї вимоги неприпустимо, так як воно істотно знижує надійність розтягнутих дерев'яних елементів. У той же час вимоги до якості матеріалу за розмірами сучків для стислих і вигнутих елементів істотно нижче: розмір сучка або декількох на довжині 20 см не повинен перевищувати однієї третини перетину боку елемента, що значно полегшує відбір деревини, особливо при конструкції з брусів.

Брущаті конструкції є одними з найстаріших видів несучих дерев'яних конструкцій. Так, металлодеревянчние ферми були відомі понад 100 років тому.

На відміну від старих типів брущатих конструкцій, що застосовувалися, як правило, для невеликих прольотів і мали вузлові сполучення у вигляді врубок, нові типи конструкцій розробляються з більш простою технологією виробництва, зі стандартними деталями, з укрупненими по можливості елементами і без застосування врубок. Це дозволяє підвищити сборность і надійність цих конструкцій в експлуатації. Схеми нових; типів брущатих ферм наведені на рис. 2.

У післявоєнний період двоскатні і односхилі металлодеревянние брущаті ферми були розроблені інж. Геллером (КТІС). Ці ферми ще багато в чому були схожі на старі брущаті конструкції: вузли були вирішені на врубках і дерев'яних! подушках. Незважаючи на те що в фермах КТІС через усушки лісоматеріалу мали місце деформації, поява цих ферм у свій час стало кроком вперед, так як наявність нижнього поясу з профільної сталі значно збільшило надійність ферм і зменшило їх деформованість. В даний час ці ферми вважаються застарілими.

Надалі, в Інституті будівельних конструкцій АСіА СРСР були розроблені (Г. В. Свенщшкім) нові типи двосхилих і односхилих ферм, які не мають недоліків ферм КТІС (рис. 3). Так само, як клеєні ферми і ферми КТІС, ці ферми мають основні розтягнуті елементи з металу. Відношення висоти ферми (посередині її довжини) до прольоту прийнято рівним 1/7, а не 1/6, як це зазвичай приймається для подібного роду ферм. Верхній пояс ферм складається з двох брусів, покладених (з зазором) один на одного і не пов'язаних між собою. При відповідних навантаженнях «сортименті брусів верхній пояс може бути виконаний з одного бруса.

Верхній пояс допускає будь-яке розташування прогонів покрівлі між вузлами. Нижній брус верхнього пояса працює на вигин, і на нормальну силу, верхній - тільки на вигин від поперечного навантаження.

Ферми не мають врубок, примикання розкосів у вузлах здійснюється або безпосереднім упором в металеву деталь вузла, або ж на нагелях, що працюють вздовж волокон. Завдяки такому примиканню усушка розкосів і пояси не викликає розлади вузлів і не позначається негативно на прогині ферм, внаслідок чого ферми можуть бути виконані і з лісоматеріалу з невеликою вологістю. Ця важлива особливість істотно полегшує застосування форм на практиці. Проста форма дерев'яних елементів ферм та відсутність врубок роблять їх вельми технологічними у виготовленні.

Ферми

Рис. 2. Схеми нових типів брущатих ферм а - двоскатні і односхилі (Ло / * = 'Л), б-багатокутні [к0Ц>' ^ в); в - трикутні (h0ll> 'J6); г - шпренгельні (ft0 /'> Vs)

Ферми

Рис. 3. Двосхилий ферма прольотом 15 м Інституту будівельних конструкцій АСіА СРСР. Нормативна навантаження 1200 кг / м а - загальний вигляд, б - деталі вузлів

Ферми

Рис. 4. Багатокутна ферма Інституту будівельних конструкцій АСіА СРСР. Навантаження 1200 кг / м. Рішення вузлів з металевими вкладишами а - прольотом 15 ж, б - прольотом 20 л »

У всіх двосхилих і односхилих фермах, розроблених для прольотів 9-24 м, застосовані бруси всього трьох перетинів при повній ідентичності в рішенні вузлів.

Нові типи двосхилих ферм знаходять вже практичне застосування: вони здійснені в покритті цехів деревообробного комбінату у Свердловській області і застосовуються в типових проектах промислових будівель ліспромгоспу, розроблених проектним інститутом Гіпролеепром.

Багатокутні ферми Інституту будівельних конструкцій, мають значно менше стиків, і нижній пояс зібраний з куточків, а не з дефіцитних швелерів (рис. 4). У верхньому поясі ферми прольотом 15 м всього шість стиків.

Обрис верхнього пояса близько до сегментному і являє собою багатокутник, вписаний в коло. Решітка ферм трикутна із стисненими стійками. Нижній пояс - з металу, всі інші елементи дерев'яні. Верхній пояс усіх панелей виконується з бруса одного перерізу. Довжина елемента верхнього пояса, що проходить нерозрізним на дві панелі, для всіх прольотів однакова. Для різних серій багатокутних ферм запроектовано всього три різних перерізу бруса. У місцях стиків елементи верхнього поясу спираються нижньою частиною перетину, завдяки чому в цих фермах розрахунковий згинальний момент від протойов покрівлі зменшується через ексцентричного додатка нормальної сили.

Розкоси приєднуються у вузлах до поясів за допомогою однакових металевих пластинок, з'єднаних з елементами решітки цвяхами або нагелями.

Платівки надіваються на болти, які у вузлах нижнього поясу приварені до поясним куточкам, а у вузлах верхнього пояса проходять через центр вузлових дерев'яних накладок, що прикривають стики верхнього пояса.

Порівняння багатокутних брущатих ферм з сегментними клеєними показало, що по витраті деревини брущаті ферми для пролітає 12-21 м економічніші: у клеєних фермах витрата деревини на 10-20% більше, навіть якщо не враховувати додаткову витрату на острожку дощок, застосовуваних в клеєному пакеті. Для прольоту 24 м витрата деревини (з урахуванням острожкі) приблизно однаковий. Витрата металу для прольотів 15 і 21 м приблизно однаковий, а для інших прольотів в брущатих фермах дещо більше, що є наслідком великого числа вузлів і більшої величини навантаження, на яку розраховані брущаті ферми (1200 замість 1000 кг / м для клеєних ферм).

Багатокутні ферми прольотів 15 і 24 м здійснені при будівництві меблевих фабрик в містах Архангельську, Новгороді, Пхеньяні та ін

В основу розробки цих ферм покладені ті ж ідеї, які були прийняті при конструюванні описаних вище двосхилих, односхилих і багатокутних ферм: технологічність у виготовленні, відсутність врубок, скорочення числа вузлів, відсутність шкідливого впливу сушіння та ін На рис. 5 наведено технічний проект трикутної ферми з підвісною стелею.

У порівнянні зі звичайними, що раніше застосовувалися фермами, що мали при тому ж прольоті розкоси і чотири проміжних вузла верхнього поясу, у нової ферми вдвічі менше розкосів і вузлів і абсолютно немає врубок. Прийняте рішення вузлів виключає деформацію в результаті усушки. Ферма расчленяется. на великі елементи і є дійсно, індустріальної конструкцією.

Високий ступінь збірності досягнута в трикутній фермі (рис. 6). Нижній пояс тут виконаний з круглої сталі і при перевезенні складається по довжині вдвічі. Верхній пояс перевозять з вже приєднаними до нього (шарнірно) розкосів і стійкою. При збірці достатньо розгорнути нижній пояс, відвернути в потрібне положення розкіс, вставити середню стійку і поставити болти в нижньому і верхньому (коньковом) вузлах. Ферму збирають без застосування зварювання. Такі трикутні ферми застосовують на будівництві шкільних будівель для перекриттів актових і спортивних будівель.

При виборі типу несучої дерев'яної конструкції (брущатій, клеєної, цельнодеревянной, металлодеревянние та ін) треба насамперед керуватися міркуваннями технічної доцільності: слід застосовувати безумовно надійні і довговічні конструкції, що відповідають вимогам індустрії-альності, обов'язково з урахуванням місцевих умов і можливостей. Так, наприклад, застосування клеєних конструкцій можливо тільки в тому випадку, якщо налагоджено їх заводське виготовлення, цельнодеревянних (з дерев'яним нижнім поясом) - в разі ретельного відбору лісоматеріалів кваліфікованими бракувальники і т. д.

Застосування нових типів несучих дерев'яних конструкцій забезпечує підвищення темпів і якості будівництва, гарантує надійну і тривалу експлуатацію конструкцій і дає суттєву економію металу та цементу в покриттях у порівнянні зі сталевими та залізобетонними конструкціями.

Ферми

Рис. 5. Трикутна ферма з підвісною стелею прольотом 12 м

Ферми

Рис. 6. Трикутна ферма з підвісною стелею прольотом 9 м. Навантаження: 2 - верхній пояс лівий; 2 - верхній пояс правий; 3 - затяжка; 4 - стійка

Фермою називається конструкція зі стрижнів, з'єднаних між собою в систему. Ферми застосовуються для перекриття прольотів від 18 до 30 м.

Залежно від конфігурації верхнього поясу ферми бувають з паралельними поясами (постійної висоти), криволінійні (арочні), сегментні і трикутні, трапеціедальние (рис. 7).

Ферми

Рис. 7. Ферми покриттів: а - сегментні; 6 - трапецеїдальні

В залежності від матеріалу ферми можуть бути залізобетонні, металеві або дерев'яні.

Найбільш індустріальними і довговічними є збірні Залізобетонні ферми. Такі ферми виконуються з попередньо напруженим нижнім поясом, армованими пучками З високоміцного дроту. Верхній пояс і грати армують звичайною арматурою.

Ферми можуть бути цільними, складовими з полуферм і складовими з окремих лінійних елементів. Монтаж складових ферм більш трудомісткий, але вони зручніше при транспортуванні.

Сталеві ферми застосовують при прольотах більше 30 м. Металеві ферми виконують зі сталевих куточків або алюмінієвих профілів.

Для забезпечення стійкості всієї системи покриття та попередження викривлення пролітних ферм вони повинні бути жорстко зв'язані між собою.

При застосуванні залізобетонних ферм для забезпечення жорсткості досить приварити покриття до ферм.

Ферми

Рис. 8. Типи колон: а-для безкранових будівель, б - кранові прямокутного перерізу; а-кранова двогілковий