ФОТОТЕХ
VetCAD

Почему не стоит проектировать треугольные фермы?

   18 оценок

размещено: 31 Октября 2015
обновлено: 31 Октября 2015

Немного строительной механики

Нагрузка на покрытие, как правило, равномерна. Эпюра моментов на любой однопролетной конструкции, будет квадратичной параболой:

Мировой опыт проектирования накопил немало различных вариантов очертаний ферм – с параллельными поясами, полигональные, трапециевидными – они перечислены в любом учебнике металлоконструкций, по ним разработаны десятки типовых серий.

Общая черта большинства стальных ферм – пояса в них имеют постоянное сечение. Это удобно в технологическом плане, в плане унификации сечений. Примем это за аксиому. В таком случае, несущая способность сечения фермы на изгиб будет характеризоваться в первую очередь расстоянием между поясами.

Жирной линией на верхних рисунках выделены основные несущие элементы фермы – пояса и опорные раскосы.

На нижних синим цветом показана эпюра несущей способности фермы на изгиб – пропорционально расстоянию между поясами. Чем ближе эта эпюра к эпюре изгибающих моментов, тем более равномерными будут усилия в поясах и тем более рациональным будет использование материала.

Красные заштрихованные области – «излишек» материала – в этих областях пояса имеют низкий коэффициент использования, что выливается, по сути, в перерасход материала и увеличение металлоемкости покрытия.

Теперь рассмотрим «треугольный» вариант:

Выглядит устрашающе, не правда ли? На опорах эпюра M и эпюра несущей способности фермы на изгиб, равны нулю. Вот только при приближении к опорам они стремятся к нулю с разной скоростью. Приходится поднимать синюю линию так, чтобы она не оказалась «ниже» касательной к параболе эпюры моментов.

Именно приопорные панели являются для треугольной фермы решающими и определяющими сечения поясов фермы. Именно они заставляют назначать поясам фермы «завышенные» сечения, что приводит к нерациональному использованию материала на большей части фермы – по сути, мы просто тратим лишний металл и увеличиваем вес и стоимость покрытия.

Про решения с шарнирно-опертым прямоугольным треугольником, я думаю, говорить смысла нет – все итак очевидно.

Проблема №2 – конструирование опорного узла

Да, проблема нерациональности – не единственная. Обычно, начинающий проектировщик подбирает сечения для фермы в SCAD’е, ЛИРе или любом другом программном комплексе (а иногда даже ручным расчетом), открывает автокад, начинает вычерчивать и вдруг сталкивается с опорным узлом. Опорный узел получается... не получается опорный узел, на самом деле. Невозможно привести два мощных пояса в одну точку под острым углом – они начинают накладываться друг на друга еще за полметра от опоры. И именно в этом месте их сечения используются по максимуму.

Проблема №3 – решетка

Из-за больших размеров фермы по центру раскосы и стойки получаются очень длинными, их приходится подбирать по гибкости, а значит в очередной раз использовать материал нерационально. Но эта проблема решается проще всего – можно использовать шпренгельные раскосы, сокращая расчетную длину элементов решетки в плоскости фермы или использовать хитрые системы решеток.

Об уклонах кровли

Очень часто «необходимость» треугольной фермы диктуется неграмотностью заказчика, который думает, что на его складе/гараже/ангаре непременно необходимо организовывать уклон в 20-25%.

Довод заказчика «чтоб снег на крыше не лежал» легко оспаривается таблицей Г.1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»:

То есть «не лежать» снег будет только на крыше с уклоном более 60 градусов. На покрытиях с уклоном меньше 30 градусов лежать будет практически весь выпадающий снег, как если бы крыша была плоской, по крайней мере в расчетах. Да, есть коэффициент сноса и он чуточку уменьшит количество расчетного снега, но его учитывать очень часто просто нельзя по п. 10.9 того же СП.

Для стока воды 20 градусов не нужны. И 15 не нужны. Минимальные уклоны кровли для различных покрытий расписаны в таблице 1 СП 17.13330.2011 «Кровли». Там дается цифра в 12 градусов для покрытия из профнастила.

 

 

Если не треугольная ферма, то что?

Конечно, зачастую уклон действительно необходим и диктуется в первую очередь архитектурным решением. Не нужно думать, что в этом случае единственное решение – треугольная ферма.

Возможно, в каких-то случаях придется пойти на компромиссы с архитектором и заказчиком – уменьшить высоту потолка, увеличить общую высоту здания, изменить уклон, поставить дополнительные опоры или изменить характер работы конструкций. Но ведь на то мы и инженеры, чтоб находить рациональные выходы? 

Комментарии

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные участники
Авторизоваться
Комментарии 1-15 из 16
РастОК , 20 марта 2019 в 01:43
#16
Цитата:
Сообщение #13 от hexD
"аксиома" в третьем предложении не имеет ничего общего с действительностью. Дальше читать просто скучно...Кто мешает перейти на меньшее сечение? тем более что пояс как правило раскреплен из плоскости...А мешает лень...конечно технологично заложить 125х8 (ВОТ ГДЕ заложен перерасход!) чем обварить две накладки...Прежде чем писать - разберитесь во всех аспектах и излагайте не в удобном для себя направлении а равномерно освещая проблематику...


А давайте честно - много вы видели треугольных ферм с меняющимся сечением? Я за 15 лет проектирование - ни одной.
vmsharkin , 26 ноября 2015 в 18:50
#15
а если треугольную ферму перевернуть вверх ногами,-что будет
miko2009 , 10 ноября 2015 в 23:58
#14
обычная стропилка деревянная не имеет право на существование ? да ладно ?
hexD , 09 ноября 2015 в 14:10
#13
"аксиома" в третьем предложении не имеет ничего общего с действительностью. Дальше читать просто скучно...Кто мешает перейти на меньшее сечение? тем более что пояс как правило раскреплен из плоскости...А мешает лень...конечно технологично заложить 125х8 (ВОТ ГДЕ заложен перерасход!) чем обварить две накладки...Прежде чем писать - разберитесь во всех аспектах и излагайте не в удобном для себя направлении а равномерно освещая проблематику...
Вова, студент , 09 ноября 2015 в 10:56
#12
Спасибо, за обзор. полезнач информация.
Небольшое замечание, если не ошибаюсь, уклон в СП указан 12 % для профлиста (или 7 градусов).
крокодил , 09 ноября 2015 в 10:18
#11
Да ладно Вован, из уголков и металла больше и возни, единственный минус в гсп - высокое качество изготовления, но на производстве с адекватным начальством это не проблема.
wvovanw , 09 ноября 2015 в 07:53
#10
Цитата:
Сообщение #9 от bigden
если ферма, то только из гсп с параллельными поясами. с ней меньше всего мороки на всех стадиях

не согласен. Из гсп слишком много нюансов, до конца не особо то и раскрытых. Из уголков проще в изготовлении и расчете.
bigden , 08 ноября 2015 в 14:36
#9
если ферма, то только из гсп с параллельными поясами. с ней меньше всего мороки на всех стадиях. а вообще название тема должна быть такой - фермы как пережиток прошлого. будущее и настоящее должно быть за переменным двутавром
крокодил , 07 ноября 2015 в 19:22
#8
Верные мысли, однако в защиту треугольных ферм: Верхний пояс из широкополочного или колонного двутавра, нижний пояс (по сути затяжка) из трубы, решетка (редкая, можно даже из одной стойки и двух раскосов от её низа до центров скатов) из неё же. Узел опирания через ребро приваренное к торцу двутавра.Очень хорошая конструкция)
baggi80 , 07 ноября 2015 в 14:34
#7
Вернее четверти!!!
baggi80 , 07 ноября 2015 в 14:33
#6
Все логично, много просчитывал различных ферм и с треугольной было больше всего проблем. Если делать небольшой уклон как раз проблемы были в первой и последней трети пролета!!!
wvovanw , 07 ноября 2015 в 11:49
#5
А в чём конкретно проблема при расчете и конструировании опорного узла?
Да и 12 градусов для стока воды не нужны, достаточно уклона 0,01-0,02. А 12 градусов - это минимум при использовании профлиста для не протикании воды в стыках, и тот же СП "Кровли" допускает меньшие уклоны при соответствующих мероприятих. Да хоть плоскую. Строительный подъем только не забыть бы.
сумбурно
но молодец!!!
VoVoRoNaLe , 07 ноября 2015 в 00:52
#4
Не до конца понятно как вычислялась несущая способность ферм (особенно предположения принятые при этом). Особенно "странно" выглядит несущая способность треугольной фермы без всякой решетки ...
Бахил , 31 октября 2015 в 20:37
#3
"Здесь лежат куски моих мыслей"
А чего только "куски"?
Что ничего не цитируется.
Arikaikai , 31 октября 2015 в 19:20
#2
Цитата:
Сообщение #1 от Лоскутов Илья
картинки не видны

Теперь видны)