Ferma (constructii)

În funcție de tipul de secțiuni transversale, fermele din oțel sunt proiectate din profile laminate:

• colţ
  • un singur colț
  • două colțuri simetrice
  • două colțuri asimetrice (pentru rafturi și bretele; curele - din colțuri simetrice)
• teava (rotunda, patrata, dreptunghiulara)
• canal
• Taur și I-beam

Structuri ale elementelor de ferme

Din punct de vedere structural, orice fermă este formată din elemente: o curea, un suport, o bretele , un sprengel (bravă de susținere).

• panou - distanța dintre nodurile centurii;
• span - distanța dintre suporturi;
• înălțimea fermei - distanța dintre marginile exterioare ale coardelor;
• înălțimea fermei - raportul dintre înălțimea fermei și deschiderea acesteia; depinde de materialul de acoperire și de condițiile de construcție a structurii.

Centura de ferme percepe sarcini longitudinale, zăbrelele - transversale; sarpanta servește ca element de susținere care reduce lungimea estimată a barei de susținere sau a suporturilor și a contravântuirilor.

Sarpante de lemn

Fermele de lemn sunt amenajate:

• pentru acoperișuri înclinate
  • stratificat - picioarele de căpriori se sprijină pe pereții interiori sau pe stâlpii (coloanele) clădirii;
• pentru acoperișuri în două frontoane
  • agățat - picioarele căpriorii se sprijină numai pe Mauerlat și sunt legate cu un puf, ceea ce împiedică picioarele să se răspândească și să spargă pereții clădirii;
  • stratificat - picioarele de căpriori se sprijină pe Mauerlat și pe pereții sau stâlpii interiori (coloane) ai clădirii, distribuind sarcina pe o suprafață mare;
  • arcuită - din arcade de scândură care susțin acoperișul cu ajutorul grinzilor .

Picioarele fermelor suspendate sunt susținute în mijloc de bare care se sprijină pe cap, care este atârnat de partea superioară a fermei și în același timp menține strângerea cu un guler suspendat . Sistemul de suspendare a capului este cea mai veche formă de fermă rațională din lemn; pentru deschideri mari, capete suplimentare sunt suspendate în punctele de intersecție a barelor cu picioarele.

Sarpante metalice

Tipul secțiunii elementelor de ferme [16] :

• profile de tip deschis - colțuri simple și pereche , profile sudate îndoite, canale , teuri, grinzi în I ;
• profile de tip închis - țevi de secțiune rotundă și dreptunghiulară.

În cazul utilizării profilelor de tip deschis (colț, canal, grindă în I , etc. ), la capetele ferpurilor sunt prevăzute flanșe armate [17] sau îngroșări speciale - bulbi [16] .

Pentru fixarea grinzilor, pe centura superioară a fermelor este instalat un colț cu găuri pentru șuruburi.

La susținerea plăcilor de pardoseală din beton armat, coarda superioară a fermei este armată cu plăci de grosime t, mm:

• 12 - cu o treaptă de ferme de 6 m ;
• 14 - cu treapta de ferme de 12 m .

Pentru deschideri mari (mai mult de 12 m) și, dacă este necesar, schimbarea secțiunii coardelor, se proiectează goluri. Rupele curelei sunt de obicei efectuate dincolo de noduri pentru a facilita lucrul gușului, curelele sunt acoperite cu suprapuneri din colțuri sau plăci. Cu puțin efort, îmbinarea curelelor în nod este posibilă. Coardele lipite sunt deplasate în înălțime cu cel mult 1,5% pentru a evita apariția unui moment încovoietor, care este luat în considerare în calcule.

Profilele de tip deschis în perechi la lungimi mari pot funcționa separat unul de celălalt (atunci când sunt comprimate, se pot îndoi în direcții diferite), prin urmare, pentru o stabilitate mai mare, atunci când lucrează împreună, se instalează garnituri de legătură - cracare.

În cazul în care lungimea elementelor pereche ale fermelor (curele, rafturi și bretele) depășește 40 r în compresie și 80 r în tensiune, unde r este orice rază minimă de rotație a secțiunii de profil, atunci astfel de elemente sunt conectate între ele cu distanțiere suplimentare - crutoane. Cu o lățime a profilului mai mare de 90 mm , cracarele nu sunt instalate solide, acestea sunt rupte în două benzi înguste pentru a economisi oțelul [18] .

Elementele truss pot fi îmbinate între ele cap la cap sau printr-o placă de legătură - garnitură .

Grosimea ghiselor depinde de forțele din elementele de ferme și se presupune că este aceeași pentru toate elementele, totuși, pentru fermele cu deschidere mare, grosimea ghiselor de susținere este permisă să fie cu 2 mm mai mare și este luată pentru oțel. C38 / 23 conform tabelului: [19]

Pentru alte oțeluri decât C238 / 23, este permisă reducerea grosimii gușurilor prin înmulțirea cu un factor egal cu 2100 / R, unde R este rezistența de proiectare a oțelului.

Cum funcționează

Dacă mai multe tije sunt fixate în mod arbitrar pe balamale , atunci ele se vor roti aleatoriu una în jurul celeilalte, iar o astfel de structură va, așa cum se spune în mecanica structurală, „schimbabilă”, adică dacă apăsați pe ea, se va plia ca pereții. a unei cutii de chibrituri. Dacă faceți un triunghi obișnuit din tije, atunci structura se va dezvolta numai dacă una dintre tije este ruptă sau este ruptă de celelalte, o astfel de structură este deja „neschimbabilă”.

Designul fermei conține aceste triunghiuri. Atât brațul macaralei turn , cât și suporturile complexe , toate sunt formate din triunghiuri mici și mari. Deoarece orice tijă funcționează mai bine la compresie-tensiune decât la rupere, sarcina este aplicată pe ferme la punctele de joncțiune ale tijelor.

De fapt, tijele sunt de obicei conectate între ele nu prin balamale, ci rigid. Adică, dacă oricare două tije sunt tăiate de restul structurii, acestea nu se vor roti una față de alta, totuși, în cele mai simple calcule, acest lucru este neglijat și se presupune că există o balama.

Metode de calcul

Există un număr imens de moduri de a calcula fermele, simple și complexe [20] ; acestea sunt metode analitice și diagrame de forță. Metodele analitice se bazează pe exemplul de tăiere a fermelor, una dintre cele mai simple este calculul prin metoda „secțiunii traversante” sau „nodurilor de tăiere” ( bielele balamalei ) . Această metodă este universală și potrivită pentru orice fermă determinată static . Pentru calcul, toate forțele care acționează asupra fermei sunt reduse la nodurile acesteia. Există două opțiuni pentru calcul.

Mai întâi, în primul rând, reacțiile suporturilor se găsesc folosind metodele obișnuite de statică (întocmirea ecuațiilor de echilibru), apoi se consideră orice nod în care converg doar două tije. Nodul este separat mental de ferme, înlocuind acțiunea tijelor tăiate cu reacțiile lor direcționate de la nod. În acest caz, se aplică regula semnelor - tija tensionată are o forță pozitivă. Din starea de echilibru a sistemului convergent de forțe (două ecuații în proiecții), se determină forțele din tije, apoi se consideră următorul nod, în care din nou există doar două forțe necunoscute și așa mai departe până când forțele din se găsesc toate tijele.

O altă modalitate nu este de a determina reacțiile suporturilor, ci de a înlocui suporturile cu tije de sprijin, apoi tăiați toate nodurile (numărul n ) și scrieți două ecuații de echilibru pentru fiecare. În continuare, se rezolvă un sistem de 2n ecuații și se găsesc toate cele 2n forțe, inclusiv forțele din tijele de sprijin (reacții de sprijin). În fermele determinate static, sistemul trebuie să se închidă.

Metoda de tăiere a nodurilor are un dezavantaj semnificativ - acumularea de erori în procesul de luare în considerare secvențială a echilibrului nodurilor sau blestemul dimensiunilor matricei sistemului de ecuații liniare dacă este compilat un sistem global de ecuații pentru intreaga ferma. Acest neajuns este lipsit de metoda Ritter [21] . Există și o metodă arhaică de calcul grafic - diagrama Maxwell-Cremona , care este utilă, totuși, în procesul de învățare. Practica modernă utilizează programe de calculator, dintre care majoritatea se bazează pe metoda tăierii nodurilor sau pe metoda elementelor finite . Uneori în calcule se utilizează metoda de înlocuire a tijelor Genneberg [22] și principiul posibilelor deplasări [23] .

Lungimile calculate ale elementelor de ferme (coarde, bare și bretele) sunt luate egale cu lungimea elementului înmulțit cu factorul de reducere a lungimii μ [24] :

• în planul fermei:
  • μ = 1,0 - pentru coarda superioară comprimată în planul fermei (lungimea geometrică completă a elementului între centrele nodurilor);
  • μ = 1,0 - pentru sprijinirea bretelelor (datorită efectului mic de ciupire), care sunt considerate ca o continuare a centurii;
  • μ = 0,8 - pentru toți stâlpii și bretelele, cu excepția celui de susținere, din cauza unor ciupiri ale capetelor bretelelor cauzate de elementele întinse adiacente gâșanelor.
• din planul de ferme:
  • μ = 1,0 - pentru bretele comprimate și rafturi (lungime geometrică calculată completă între centrele nodurilor);
  • μ = 1,0 pentru curele comprimate; dacă panele sunt atașate de legături, ceea ce este dificil în timpul instalării, sau se așează o pardoseală tare de-a lungul grinzilor (foaia profilată se atașează cu șuruburi de grinzi după aproximativ 30 cm și se realizează o placă de beton armat monolit de-a lungul profilului foaie), sau într-o acoperire fără pană, plăcile de acoperire prefabricate sunt sudate pe curelele de ferme.

Structura și designul proiectului

În documentația de proiectare se disting două etape de proiectare: „P” (documentația de proiectare) și „R” (documentația de lucru). La etapa „P” se proiectează geometria generală a fermei, indicând forțele interne și dimensiunile geometrice ale elementelor. Proiectul de lucru este alcătuit din două părți: O notă explicativă și desene ale clasei KM (structuri metalice) realizate de proiectant, pe baza cărora se realizează desene ale gradului KMD (structuri metalice, detalii) de către departamentul de proiectare al producător, ținând cont de disponibilitatea materialelor (oțel laminat etc.) și de capacitățile și limitările tehnologice ale instalației și ale organizării instalației (mecanisme de proiectare: mașini de sudură etc.; mecanisme de instalare: macarale, palanuri etc.) .

• titlu și pagini de titlu;
• notă explicativă;
• dispunerea elementelor;
• noduri de conjugare a elementelor;
• dimensiuni generale și obligatorii;
• date despre sarcini, forțe și secțiuni;
• specificația tehnică a produselor din metal laminate.

• titlu și pagini de titlu;
• diagrame de cablaj;
• desene detaliate ale elementelor de transport și ale feroneriei de montare.

Desenele de lucru sunt realizate într-un sistem special de marcă.

Galerie

• Turnul Bank of China din Hong Kong .

• Clădirea principală a băncii HSBC , Hong Kong, are o structură vizibilă.

• Structură de susținere sub pod en:Auckland Harbour Bridge .

• Podul Auckland Harbour de pe Insula Watchman , la vest de acesta.

• Structuri de acoperiș cu ferme din partea unei clădiri din Cluny , Franța .

• Secțiunea de acoperiș cu împrejmuire a stâlpilor, vezi ro: Țesătură din lemn .

• Un spațiu cu ferme care poartă o podea în The Woodlands Mall .

• Suport pentru linia de alimentare.

Vezi și

• Structuri de schelet ale ISS
• Grinda Virendel
• Fermobil
• Tensegritate
• cupola geodezică

Note

1. ↑ Darkov A.V. „Mecanica construcțiilor” / manual pentru construcții. specialist. universități. - bolnav. - M . : „ Școala superioară ”, 1986. - 607 p. (Rusă)
2. ↑ Mukhanov K. K. § 34 „Sfera de aplicare și clasificarea fermelor” // „Structuri metalice” . - S. 287-293. (Rusă)
3. ↑ Reif F. Truss  . www.etymonline.com (1965). Preluat la 13 septembrie 2020. Arhivat din original la 4 martie 2016.
4. ↑ Oxford English Dictionary
5. ↑ Noble, Allen George. Clădiri tradiționale un studiu global al formelor structurale și  funcțiilor culturale . - Londra : IB Tauris , 2007. - 115 p. — ISBN 1845113055 .
6. ↑ Davies, Nikolas și Erkki Jokiniemi. Dicționar de arhitectură și construcție. Amsterdam : Elsevier/Architectural Press , 2008. 394. ISBN 0750685026
7. ↑ Davies, Nikolas și Erkki Jokiniemi. Dicționar ilustrat de buzunar al arhitectului. Oxford: Architectural Press, 2011. 121. ISBN 0080965377
8. ↑ Crabb, George. Dicţionar tehnologic universal sau explicaţie familiară a termenilor folosiţi în toate artele şi ştiinţele…”, Vol. 1 Londra: 1823. Cupluri.
9. ↑ Shekhar, R. K. Chandra. Dicționar academic de inginerie civilă. Delhi : Isha Books, 2005. 431. ISBN 8182051908
10. ↑ A se vedea, de exemplu, schema sarcinilor pe peretele lateral al caroseriei portante a unei mașini, prezentată ca sistem de tije, indicând magnitudinea sarcinilor experimentate de tije. Într-un corp real, peretele lateral este format din profile metalice ale secțiunilor închise și deschise - cutii de pervaz, rafturi și grinzi de acoperiș, pervazuri etc. , care sunt considerate ca tijele de ferme în calcul.
11. ↑ A Brief History of Covered Bridges in Tennessee Arhivat la 12 aprilie 2015 la Wayback Machine la Departamentul de Transport din Tennessee Arhivat la 15 iunie 2015 la Wayback Machine ; preluat 2008-02-06
12. ↑ Vasiliev A. A. „Structuri metalice”, 1976. Capitolul IX „Ferme”. § 3 „O scurtă trecere în revistă istorică a dezvoltării structurilor metalice”. pp. 8-10.
13. ↑ Kudishin Yu. I. „Structuri metalice”, 2008. Secțiunea 1. Capitolul 9. § 9.1 „Clasificarea fermelor și zonele lor de aplicare”. S. 264.
14. ↑ Vasiliev A. A. „Structuri metalice”, 1976. Capitolul IX „Ferme”. § 33 „Caracteristici, clasificare, dispunerea și tipurile de secțiuni ale fermelor”. Pagină 210-213.
15. ↑ 1 2 3 4 5 Faibișenko V. K. Capitolul 5 „Ferme”. § 5.2 „Structuri, contururi și tipuri de grătare” // „Structuri metalice” . - M. , 1984. - S. 92-98. (Rusă)
16. ↑ 1 2 Faibișenko V.K. „Structuri metalice”, 1984. Capitolul 5 „Ferme”. § 5.5 „Lucrări și calcule ferme de acoperiș”. Pagină 105-110.
17. ↑ Clauza 7.1.4 128.13330.2016 Structuri din aluminiu. Ediția actualizată a SNiP 2.03.06-85.
18. ↑ Budur A.I. , Belogurov V.D. „Manualul Designerului. Structuri de otel. 2010. Secțiunea a III-a „Normale”. Tabelul „Distanța dintre garniturile secțiunilor compozite”. Pagină 77-81.
19. ↑ Vasiliev A. A. „Structuri metalice”, 1976. Pg. 233.
20. ↑ Kirsanov M.N. Metode de calcul pe YouTube
21. ↑ Potapov V.D., Aleksandrov A.V., Kositsyn S.B., Dolotkazin D.B. Mecanica structurală. Carte. 1. - M. : Şcoala superioară, 2007. - 511 p. - ISBN 978-5-06-004891-9 .
22. ↑ Kirsanov M. N. . Maple și Maplet. Rezolvarea problemelor de mecanică. - Sankt Petersburg. : „Lan”, 2012. - S. 39. - 512 p. — ISBN 978-5-8114-1271-6 .
23. ↑ Kirsanov M. N. . „Probleme în mecanică teoretică cu soluții în Maple 11”. - M. : FIZMATLIT, 2010. - S. 56. - 264 p. — ISBN 978-5-9221-1153-9 .
24. ↑ Mukhanov K.K. „Structuri metalice”. § 37 „Selectarea secțiunilor elementelor de fermă”. p. 308-321.

Literatură

Literatura normativă

• TsNIISK -i. V. A. Kucherenko Gosstroy al URSS. „Orientări pentru proiectarea fermelor sudate din colțuri unice”. - M . : " Stroyizdat ", 1977. - 14 p. - 40.000 de exemplare.

Literatură tehnică

• Faibishenko V.K. Capitolul 5 „Îngrijile” // „Structuri metalice”. Proc. indemnizație pentru universități. - bolnav .. - M . : " Stroyizdat ", 1984. - S. 92-135. — 336 p. - 53.000 de exemplare.
• Vasiliev A. A. Capitolul IX „Ferme” // „Constructii metalice” / Krasnov V. M. . - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M . : " Stroyizdat ", 1976. - S. 210-252. — 420 p. - 35.000 de exemplare.
• Mukhanov K. K. Capitolul VII „Ferme” // „Structuri metalice”. Manual pentru universități / Davydov S. S. . - Ed. a III-a, corectată. si suplimentare - M . : " Stroyizdat ", 1978. - S. 287-339. — 572 p.
• Budur A.I. , Belogurov V.D. „Structuri de oțel”. Manualul Designerului / Ed. Shimanovsky A. V. . - K . : „Oțel”, 2010. - 299 p.
• Trofimov V.I. , Kaminsky A.M. Capitolul 3 „Structuri de ferme” // „Structuri metalice ușoare ale clădirilor și structurilor”. Proc. indemnizatie. - M. : "ASV", 2002. - S. 89-121. — 576 p. - 3000 de exemplare.  — ISBN 5-93093-122-4 .
• Sakhnovsky M. M. Secțiunea IV „Calculul proiectării îmbinărilor și elementelor structurilor sudate”. § „Îngrijile” // „Manualul constructorului de structuri sudate de clădiri”. - Dnepropetrovsk : „Promin”, 1975. - S. 146-150. — 237 p. - 40.000 de exemplare.
• Kudishin Yu. I. , Belenya E. I. , Ignatieva V. S. și colab. Secțiunea 1. Capitolul 9 „Structuri” // „Structuri metalice”. Manual pentru elevi. superior manual instituții / Ed. Kudishina Yu. I. . - Ed. a XI-a, șters .. - M . : Centrul de Editură „ Academia ”, 2008. - S. 261-301. — 688 p. - 3000 de exemplare.  - ISBN 978-5-7695-5413-1 .
• Kirsanov M.N. Ferme plat. Scheme și formule de calcul: o carte de referință. -M.: Infra-M, 2019. - 238 p. -500 de exemplare.  —ISBN 978-5-16-014829-8.

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană mare chinezesc Mare norvegian Britannica (online) Brockhaus
În cataloagele bibliografice	J9U : 987007553665305171 LCCN : sh85138258 NDL : 00573301