Сегментные фермы
Сегментные фермы экономичнее треугольных по расходу материала, так как верхний пояс очерчен по дуге окружности, близкой к эпюре давлений при равномерно распределенной нагрузке по всему пролету, что резко снижает изгибающие моменты в поясе и усилия в раскосах.
Сегментные фермы отличаются небольшой массой, малым числом монтажных элементов, простотой узловых соединений. Пролеты ферм назначают 15, 18, 21, 24 м. В сегментных фермах не рекомендуется устраивать различные надстройки, световые фонари, подвесные потолки, так как это значительно усложняет конструкцию таких ферм.
В практике строительства в покрытиях однопролетных зданий нашли применение в основном два типа сегментных ферм:
- металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом (см. рис. 9.4);
- фермы из брусков и досок на гвоздях ( см. рис. 9.8, 9.18).
В сегментных металлодеревянных фермах клееный верхний пояс может быть неразрезным, т.е. состоять из одного элемента длиной от одного опорного узла до другого - основное решение, и разрезным - состоящим из двух (со стыком в коньке) или нескольких элементов (со стыками в узлах).
При разрезном верхнем поясе все панели выполняются одинаковой длины, а при неразрезном длины крайних панелей (у опорных узлов) должны составлять 0,7 длины средних панелей.
При разрезном верхнем поясе в его стыках помещаются металлические вкладыши, зажимаемые торцами сходящихся в узле криволинейных элементов верхнего пояса. Этот вкладыш обеспечивает необходимую плотность примыкания и центрирование торцов отдельных элементов. Узловой болт располагается в центре вкладыша. Усилия от раскосов через пластинки-наконечники воспринимаются узловым болтом, который передает их равнодействующую на вкладыш, а последний - на верхний пояс фермы. Стык верхнего пояса перекрывается деревянными или стальными накладками на болтах (см. рис. 9.5,а).
При неразрезном верхнем поясе узловой болт проходит через отверстие в верхнем поясе и двусторонних металлических накладках, которые крепятся к верхнему поясу стальными нагелями. Как и при разрезном верхнем поясе, равнодействующая усилий сходящихся в данном узле раскосов передается металлическими пластинками- наконечниками на узловой болт, а от него рассредоточено нагелями на верхний пояс. Пластинки крепятся к раскосам на глухарях или болтах. Под одну из пластинок делается стальная подкладка той же толщины, что и сама пластинка, благодаря чему пересекающиеся в узле пластинки оказываются расположенными в разных плоскостях (см. рис. 9.5,6). Нижний пояс выполняется из двух уголков, имеющих прямолинейное очертание, но при сборке ферм для создания строительного подъема ему придают небольшую кривизну.
Конструкция узлов нижнего пояса в принципе аналогична узлам верхнего пояса: в центре узлов в вертикальных накладках делаются отверстия для узлового болта, на который при сборке надевают пластинки-наконечники раскосов. Все сходящиеся в узле элементы должны быть строго центрированы.
Опорный узел ферм решается преимущественно в «открытом» варианте, когда боковые пластины в меньшей степени закрывают верхний пояс. Торец верхнего пояса упирается в упорную пластину, выполняемую обычно из швеллера, который вваривается между боковыми пластинами. Для уменьшения ширины фермы уголки нижнего пояса привариваются к боковым пластинам опорного узла изнутри. Узлы сегментных металлодеревянных ферм показаны на рис. 9.5.
В дощатых сегментных фермах (см. рис.9.18) верхний пояс состоит из 2...3 ветвей, которые набираются из пакета брусков размерами 50x50 мм, 40x80 мм. В пределах каждой панели между ветвями ставятся прокладки из досок. Все бруски в ветвях верхнего пояса скрепляются по высоте вертикальным гвоздевым забоем, а в горизонтальной плоскости крепятся гвоздями к прокладкам. Стыки брусков верхнего пояса располагаются по длине с таким расчетом, чтобы они находились не ближе 1/5 длины панели от узлов и чтобы расстояние между стыками было не менее 50 см.
Крепление к поясам дощатых элементов решетки осуществляется на гвоздях с эксцентриситетом, с центрированием по внутренним кромкам досок решетки.
Нижний пояс проектируется из 2...4 досок. Стыки досок нижнего пояса перекрываются накладками и прокладками на нагелях и болтах (рис. 9.19). Опорный узел дощатой сегментной фермы показан на рис. 9.20.
В современном строительстве сегментные дощатые фермы на гвоздях практически не применяются, однако в старых зданиях (см. рис. 9.7) встречаются довольно часто, и при правильной эксплуатации работают вполне надежно 60 и более лет.
А.В. Калугин, Деревянные конструкции. Издательство Ассоциации строительных Вузов, Москва, 2003