RU2072414C1 - Комбинированная ферма - Google Patents
Комбинированная ферма Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072414C1 RU2072414C1 RU94025633A RU94025633A RU2072414C1 RU 2072414 C1 RU2072414 C1 RU 2072414C1 RU 94025633 A RU94025633 A RU 94025633A RU 94025633 A RU94025633 A RU 94025633A RU 2072414 C1 RU2072414 C1 RU 2072414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- truss
- belt
- bearing element
- racks
- props
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Изобретение относится к строительству и может быть использовано в зданиях и сооружениях из легких металлических конструкций. Ферма включает жесткий верхний и нижние пояса, соединенные вертикальными стойками, несущий элемент, объединяющий спаренные вертикальные стойки по кривой второго порядка. Внутри несущего элемента проходит преднапрягаемый трос. Прямолинейный пояс и стойки объединены между собой малыми подкосами 6, концы которых находятся на расстоянии 0,25 - 0,3h от точки пересечения стоек с верхним поясом, где h - высота фермы. Вертикальные стойки выполнены парными, каждая из которых обращена друг к другу своими полками. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к строительству и может быть использовано в зданиях и сооружениях из легких металлических конструкций, спортивных сооружениях типа физкультурно-оздоровительных комплексов ФОК, легкоатлетических манежей, теннисных кортов, а также в холодильниках, овощехранилищах и прочих строительных объектах.
Известна пролетная конструкция в виде жесткого ванта, имеющая сплошное сечение [1]
Недостатком этой конструкции является наличие горизонтальных усилий на опорах и кинематические прогибы. Первое утяжеляет опоры конструкции, второе отрицательно сказывается на деформативности, увеличивая абсолютные значения прогибов, особенно при воздействии несимметричных нагрузок.
Недостатком этой конструкции является наличие горизонтальных усилий на опорах и кинематические прогибы. Первое утяжеляет опоры конструкции, второе отрицательно сказывается на деформативности, увеличивая абсолютные значения прогибов, особенно при воздействии несимметричных нагрузок.
Известна безраскосная ферма, состоящая из верхнего и нижнего поясов, жестко соединенных стойками, расположенными ортогонально к поясам [2]
Недостатком этой конструкции является значительная материалоемкость по причине наличия кроме осевых усилий больших изгибающих моментов в поясах и стойках.
Недостатком этой конструкции является значительная материалоемкость по причине наличия кроме осевых усилий больших изгибающих моментов в поясах и стойках.
Наиболее близким техническим решением является шпренгельная ферма, включающая жесткие верхний и нижний пояса, соединенные вертикальными стойками, и несущий элемент, объединяющий вертикальные стойки пояса по кривой второго порядка, проходящий по обеим боковым сторонам стоек [3]
Недостатком данного решения является сложность изготовления фермы по причине того, что криволинейный пояс состоит из двух ветвей, а также значительной металлоемкости верхнего пояса и стоек, т.к. в них кроме осевых усилий возникают в узлах примыкания изгибающие моменты, что присуще работе безраскосной фермы.
Недостатком данного решения является сложность изготовления фермы по причине того, что криволинейный пояс состоит из двух ветвей, а также значительной металлоемкости верхнего пояса и стоек, т.к. в них кроме осевых усилий возникают в узлах примыкания изгибающие моменты, что присуще работе безраскосной фермы.
Немалую трудоемкость монтажа составляет крепление нижнего пояса к стенам или другим строительным конструкциям; такое решение на сегодня является устаревшим, неиндустриальным, его выполнение требует большого объема работ по месту (cверловка отверстий, долбить ниши, штрабы, монолитные железобетонные работы, изготовление вспомогательных монтажных деталей и связей), что приводит обычно к увеличению сроков и удорожанию самих монтажных работ.
Целью изобретения является снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в комбинированной ферме, включающей прямолинейный пояс и криволинейный несущий элемент, соединенные между собой стойками последние выполнены парными, а между ними расположен криволинейный несущий элемент, при этом прямолинейный пояс и стойки объединены между собой малыми подкосами, концы которых находятся на расстоянии /0,25 0,3/h от точки пересечения стоек с верхним поясом, где h высота фермы.
Внутри криволинейного несущего элемента может быть расположен преднапрягаемый трос, например канат или арматура.
Кроме того, с двух сторон от середины криволинейного несущего элемента расположены нижние пояса, каждый из которых одним своим концом крепится к несущему элементу и к второй стойке от центра пролета, где первая стойка является центральной, а другим концом к стойке опорного узла.
На фиг.1 изображена ферма, общий вид;
на фиг.2 ферма с нижними поясами; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2.
на фиг.2 ферма с нижними поясами; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2.
Комбинированная ферма включает жесткий верхний 1, а при воздействии несимметричной нагрузки нижние 2 пояса, соединенные вертикальными стойками 3, несущий элемент 4, объединяющий спаренные вертикальные стойки 3 по кривой второго порядка. При этом, несущий элемент 4 выполнен из одной жесткой ветви, жестко связан с вертикальными стойками 3 и концами верхнего пояса. Внутри несущего элемента 4 проходит преднапрягаемый трос 5. Прямолинейный пояс 1 и стойки 3 объединены между собой малыми подкосами 6, концы которых находятся на расстоянии /0,25 0,3/h от точки пересечения стоек с верхним поясом, где h высота фермы.
Вертикальные стойки 3 выполнены парными, каждая из которых обращена друг к другу плоскостями своих полок. Ветви несущего элемента 4 выполнены, например швеллерного или замкнутого сечения, и жестко крепятся своими полками к поверхности полок стержней вертикальных стоек 2, а их торцы к верхнему поясу 1 и нижнему поясу 2.
При воздействии только равномерно-распределенной по пролету нагрузки достаточно только прямолинейного пояса 1.
При воздействии несимметричной нагрузки, например равномерно-распределенной на половине пролета, из-за способности к кинематике несущего элемента 4 в работу включаются нижние пояса 2, расположенные с двух сторон от середины криволинейного несущего элемента 4, каждый из которых одним своим концом крепится к несущему элементу совместно с второй стойкой от центра пролета, первая стойка расположена по оси симметрии фермы.
Конструктивное решение комбинированной фермы основано на совмещении работы жесткого ванта в виде несущего элемента с безраскосной фермой. Совместная работа этих двух самостоятельных конструкций, объединенных в единую ферму, благоприятно отражается на распределении усилий в ее элементах: стойках и поясах.
Горизонтальное усилие несущего элемента 4 замыкается в верхнем поясе 1 фермы, освобождая от них опорные конструкции. При статической работе безраскосной фермы изгибающие моменты во всех вертикальных стойках 3 и прямолинейном поясе 1 фермы воспринимаются малыми подкосами 6, исключая из напряженного состояния этих элементов изгибную долю напряжений.
Величина катетов малых подкосов 6 находится в пределах (0,25 0,3)h, где h высота фермы. Их значение двоякое, первое увеличенным плечом внутренней пары снижать величины фибровых напряжений от изгибных составляющих безраскосной фермы, второе уменьшать пролет верхнего пояса при воздействии распределенной вертикальной нагрузки, который имеет квадратичную зависимость в формуле моментов значительно снижает их величину.
Кроме того, уменьшением свободной длины пролетних участков верхнего пояса 1 улучшается его устойчивость при восприятии осевых сжимающих усилий именно в плоскости наибольших значений изгибающих моментов.
В силу этих причин, действующих в совокупности, сечение верхнего пояса, который в значительной степени (до 60% определяет металлоемкость всей фермы) можно уменьшить в пределах 50% относительно принятого в прототипе.
Кроме того, все стойки 3, работающие на сжатие, также испытывают положительные влияние работы малых подкосов по аналогичным причинам, изложенным для верхнего пояса 1, поэтому их сечение также подлежит уменьшению, что положительно сказывается на расходе материала всей конструкции. Количество это оценивается в пределах 10 20% от аналогичных данных прототипа.
Более экономный расход материала на криволинейный несущий элемент 4 достигается включением в работу фермы преднапрягаемого троса 5, обладающего большим расчетным сопротивлением относительно прокатной стали, что может быть оценено их отношением, как
Rтр/Rпр 5 7,
при модуле упругости стали 2,05•105 мПа (2,1•106кг/см2) вместо 1,27 1,47•105 мПа, принимаемого для тросов и канатов. Это сказывается на улучшении деформативности всей фермы относительно того, если бы несущий элемент 4 был принят из каната.
Rтр/Rпр 5 7,
при модуле упругости стали 2,05•105 мПа (2,1•106кг/см2) вместо 1,27 1,47•105 мПа, принимаемого для тросов и канатов. Это сказывается на улучшении деформативности всей фермы относительно того, если бы несущий элемент 4 был принят из каната.
При равных значениях распределенной симметричной и несимметричной нагрузках, действующих на ферму, их балочные значения изгибающих моментов имеют соотношения 1 0,5, поэтому сечение нижнего пояса 2 может приниматься в этом случае как половина от несущего элемента 4. При увеличении доли несимметричной нагрузки относительно симметричной сечение пояса 2 должно соответственно увеличиваться с помощью параметра p, поэтому величина сечения нижних поясов составляет 0,5 + p от величины сечения несущего элемента 4, где p параметр, зависящий от соотношения ординат максимальных по величине эпюр моментов несимметричной и симметричной частей нагрузок. Причем ось несущего элемента 4 расположена по линии главных растягивающих напряжений и минимальное значение параметра p (p≈0) будет получено при равных по величине симметричной (равномерно-распределенной) и несимметричной частей нагрузок, действующих на конструкцию.
При воздействии несимметричной нагрузки, например равномерно-распределенной на половине пролета из-за способности к кинематике несущего элемента 4, в работу включается нижний пояс 2 комбинированной фермы. В результате происходит выгодное распределение осевых внутренних усилий между этими элементами комбинированной фермы и в случае несимметричной нагрузки.
Снижение расхода материала на нижний пояс 2 достигается за счет уменьшения его длины на величину длин двух центральных панелей комбинированной фермы. Такое решение вполне приемлемо из-за пологости расположения в этом месте несущего элемента 4 дублированием в статической работе нижнего пояса 2 и несущего элемента 4, неудобством конструктивного примыкания этих двух элементов, а также неэффективной самой работой нижнего пояса 2 в общей статической работе фермы на этом участке, т.к. основное назначение нижнего пояса перераспределять на себя значительную долю (до 95%) воздействия несимметричной части вертикальной нагрузки.
Таким образом, исключаются из общей длины нижнего пояса, принятой в прототипе, его отрезки, что составляет экономию материала для нижнего пояса в пределах 25%
Кинематические прогибы ветви несущего элемента 4 при работе в комбинированной ферме практически сводятся до нуля, т.к. изгибная жесткость фермы, имея приведенное значение, возросла относительно жесткости отдельно несущего элемента 4 на 2 3 порядка, при общей строительной высоте фермы, равной 1/16 1/20 пролета. Особенно это будет заметно в четвертях пролета, где прогибы при несимметричной нагрузке у отдельно работающего без фермы несущего элемента 4 максимальны.
Кинематические прогибы ветви несущего элемента 4 при работе в комбинированной ферме практически сводятся до нуля, т.к. изгибная жесткость фермы, имея приведенное значение, возросла относительно жесткости отдельно несущего элемента 4 на 2 3 порядка, при общей строительной высоте фермы, равной 1/16 1/20 пролета. Особенно это будет заметно в четвертях пролета, где прогибы при несимметричной нагрузке у отдельно работающего без фермы несущего элемента 4 максимальны.
Изготовление фермы осуществляется стендовым способом сборкой и сваркой из отдельных элементов, поясов, стоек при пролетах 24 м из двух половин по 12 м. Верхний пояс 1 и малые подкосы 6, работающие на сжатие, выполнены коробчатого сечения, все остальные элементы выполнены, в основном, из профилей открытого сечения, например стержни вертикальных стоек 3, нижний 2 пояс и несущий элемент 4.
Узловые соединения крепления вертикальных стоек 3 к верхнему 1 и нижнему 2 поясам, несущему элементу 4 осуществлены приваркой внахлестку сварными швами, при этом вертикальные стойки 3 выполнены из пары гнутых уголковых стержней, расположенных по обеим сторонам верхнего 1 и нижнего 2 поясов, между которыми пропущена ветвь несущего элемента 4. Примыкание фермы к колоннам может быть выполнено как с надколонником, так и без него. Монтаж фермы ничем не отличается от монтажа обычной стропильной фермы.
В итоге конструкция фермы имеет выгодное распределение материала для обеспечения несущей способности и необходимой деформативности покрытия при воздействии как симметричной, так и несимметричной нагрузки.
Claims (3)
1. Комбинированная ферма, включающая прямолинейный пояс и криволинейный несущий элемент, соединенные между собой стойками, отличающаяся тем, что стойки выполнены парными, а между ними расположен криволинейный несущий элемент, при этом прямолинейный пояс и стойки соединены между собой малыми подкосами, концы которых находятся на расстоянии 0,25 0,3 h от точки пересечения стоек с верхним поясом, где h высота фермы.
2. Ферма по п.1, отличающаяся тем, что внутри криволинейного несущего элемента расположен преднапрягаемый трос, например, в виде каната или арматуры.
3. Ферма по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что с двух сторон от середины криволинейного несущего элемента расположены нижние пояса, каждый из которых одним своим концом крепится к несущему элементу и к второй стойке от центра пролета, где первая стойка является центральной, а другим концом к стойке опорного узла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94025633A RU2072414C1 (ru) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | Комбинированная ферма |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94025633A RU2072414C1 (ru) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | Комбинированная ферма |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94025633A RU94025633A (ru) | 1996-05-20 |
RU2072414C1 true RU2072414C1 (ru) | 1997-01-27 |
Family
ID=20158242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94025633A RU2072414C1 (ru) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | Комбинированная ферма |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2072414C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668624C1 (ru) * | 2017-12-12 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Шпренгельная ферма |
-
1994
- 1994-07-08 RU RU94025633A patent/RU2072414C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Москалев Н.С. Конструкции висячих покрытий., М., Стройиздат, 1982, с.180-200. 2. Сабинович С.М. Строительная механика., Стройиздат, 1946, с.39-45. 3. Авторское свидетельство N 58347, кл. E 04C 3/04, 1937. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668624C1 (ru) * | 2017-12-12 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Шпренгельная ферма |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94025633A (ru) | 1996-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4223495A (en) | Prestressed steel support structure and method of erecting the same | |
US5208932A (en) | Cable-stay bridge and method for construction thereof | |
CN109667385B (zh) | 一种钢筋混凝土超短柱 | |
CN1115449C (zh) | 预应力大跨度实腹门式钢架及其建筑方法 | |
US3260024A (en) | Prestressed girder | |
WO2018229290A1 (en) | Structural frame for a slanted building | |
RU2072414C1 (ru) | Комбинированная ферма | |
CN109930744B (zh) | 一种装配式弦支屋盖结构体系及其施工方法 | |
CN115680181B (zh) | 一种节约材料且抗风的索膜结构建筑及其施工方法 | |
CN109914614A (zh) | 一种装配式框架结构建筑用边柱或中柱与梁的连接结构 | |
CN113431052B (zh) | 一种基坑预应力钢支撑系统 | |
CN109680872A (zh) | 一种装配式钢结构承重立柱 | |
RU2403350C2 (ru) | Рама для здания в форме павильона | |
CN209891543U (zh) | 一种装配式弦支屋盖结构体系 | |
CN109610640B (zh) | 一种基于复合柱肢的门式刚架连接结构 | |
CN210093143U (zh) | 可拼接式柔性光伏支架 | |
KR102374195B1 (ko) | 트러스 지지부가 포함된 대공간 구조물 | |
RU2288332C1 (ru) | Вантово-стержневая система | |
KR102624294B1 (ko) | 공중 보행교 및 이의 시공방법 | |
RU223580U1 (ru) | Вантовая конструкция здания | |
US3166830A (en) | Method of making prestressed girder | |
RU2199636C2 (ru) | Покрытие здания | |
KR20090112983A (ko) | 목질부재의 접합구조 | |
RU213118U1 (ru) | Здание | |
RU2186913C1 (ru) | Предварительно напряженная шпренгельная балка |