ПОПЕРЕЧНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ВЕРХНИМИ ПОЯСАМИ ФЕРМ

Верхний пояс фермы, как любой сжатый стержень, может потерять устойчивость, если усилие в нем достигнет критического значения. Потеря устойчивости в таком случае произойдет в одной из двух плоскостей:

a) в плоскости фермы - стержень, потерявший устойчивость, останется в плоскости фермы. Это значит, что при взгляде на ферму сверху потеря устойчивости не будет заметна. Как видно из рис. 17.2, расчетная длина при проверке устойчивости верхнего пояса в плоскости фермы соответствует расстоянию - между узлами, т.е. равна длине одной панели;

Рис. 17.2. Форма потери устойчивости верхнего пояса фермы (пунктир).

б) потери устойчивости верхнего пояса с выходом его из плоскости фермы можно увидеть лишь в плане. Предположим, что связи не поставлены. Тогда потеря устойчивости произойдет по схеме, приведенной на рис. 3а. Прогоны, которые обычно крепятся к верхнему поясу фермы шарнирно (с помощью болтов), сами по себе, без связей, не будут препятствовать потери устойчивости ферм, так как после потери устойчивости верхние пояса ферм выпучатся, а прогоны свободно переместятся в новое положение. При этом расстояние между фермами (пролет прогонов) сохранится.

Рис. 17.3. Потеря устойчивости верхних поясов ферм в покрытии без связей.

Иная картина устойчивости будет наблюдаться, если поставить связи. Связи могут быть крестовые - с двумя диагоналями (рис. 17.4 а) и облегченные, треугольные (рис. 17.4 б), т.е. с одной диагональю. Сжатые диагонали, очевидно, выключаются из работы, потеряв устойчивость, а растянутые будут препятствовать искажению прямоугольников, не дадут им превратиться в параллелограммы. Следовательно, в точках крепления диагоналей пояс фермы сохранит свое первоначальное положение и расчетная длина его из плоскости фермы будет равна участку 1-2 (рис. 17.4 б), т.е. двум панелям. Верхние пояса всех ферм, связанных с этими точками с помощью прогонов (или распорок по фонарям), будут иметь такие же расчетные длины, как и пояса двух ферм, непосредственно закрепленных связями, т.е. участки 1'-2', 1''-2'' имеют расчетные длины, равные двум панелям.

Следует обратить внимание на ошибку, которая может быть допущена при определении расчетной длины верхнего пояса из плоскости фермы. На рис. 4 б прогон пересекает диагональ связей в точке f. Создается впечатление, что прогон прикреплен к диагонали связей, и расчетную длину верхнего пояса из плоскости фермы казалось бы, можно брать равной панели. Однако это неверно: прогоны и связи расположены в разных уровнях и между ними имеется зазор.

Рис. 17.4. а) Схема натяжения и выключения раскосов связей;

б) Обеспечение устойчивости верхних поясов с помощью стержневых связей

В зданиях с фонарем (рис. 17.5) верхний пояс не раскреплен из плоскости фермы на большом участке, т.к. под фонарем нет прогонов. Если считать, что конструкций стенового ограждения фонаря вместе с прогоном фиксируют точку «А» (рис. 17.5 а), то расчётная длина верхнего пояса из плоскости – А-А, иначе расчётная длина верхнего пояса из плоскости – Б-Б. Введение распорки в середине пролета фонаря уменьшает расчетную длину из плоскости фермы (рис. 17.5 б) до трех панелей. В покрытиях с шагом ферм 12 м и с прогонами пролетом 12 м связевая ферма принимается шириной 6 м. В этом случае вводится дополнительный промежуточный пояс (рис. 17.5 в) и конструируются связи так же, как, если бы шаг ферм был 6 м.

Рис. 17.5. Расчетные длины верхнего пояса под фонарем:

а) без распорок - 6 панелей; б) с одной распоркой - 3 панели;

в) при шаге ферм 12 м вводится промежуточный связевый пояс СП

В последнее время с целью экономии металла принято функции связей по верхним поясам возлагать на кровельный настил, который при его надежном прикреплении к фермам может обеспечивать устойчивость верхних поясов из плоскости ферм. Так в беспрогонных покрытиях с железобетонными плитами устойчивость верхних поясов из плоскости ферм обеспечивается приваркой закладных частей плит к верхним поясам. В таком случае расчетная длина верхнего пояса из плоскости фермы может быть принята равной длине одной панели фермы. Профилированный настил также может выполнять роль связей по верхним поясам, если его прикрепить с помощью дюбелей к прогонам.

Лучшим конструктивным решением при использовании профилированного настила в качестве связей будет такое, при котором прогоны крепятся к ферме так, что верхняя полка прогона находится в одном уровне с верхней полкой пояса фермы. В этом случае настил пристреливается дюбелями по четырем своим сторонам - к прогонам и верхним поясам ферм. Для удобства крепления прогонов к фермам в этом случае можно использовать фермы покрытия не с треугольной решеткой, а с нисходящими раскосами (рис. 17.6).

Рис.17.6. Расположение прогонов при использовании профилированного настила

в качестве связей по верхнему поясу.

При экономических преимуществах замены связей настилом, прикрепленным к поясам, покрытия оказываются лишенными одной немаловажной функции, выполняемой связями. Связи по верхним поясам кроме того, что обеспечивают устойчивость ферм, являются также фиксаторами правильного взаимного положения ферм во время монтажа. Поэтому при монтаже покрытия без связей рекомендуется предусматривать использование временных (съемных) инвентарных связей, т.е. монтажных кондукторов.

При наличии фонарей в покрытиях, где настил служит в качества связей по верхнему поясу, под фонарем для обеспечения устойчивости пояса устраиваются связи в виде диагоналей при шаге ферм 6 м или в виде неполных диагоналей при шаге ферм 12 м (рис. 17.7). При этом расчетная длина верхнего пояса ферм при проверке устойчивости из плоскости принимается равной двум панелям.

Рис. 17.7. Обеспечение устойчивости верхних поясов ферм под фонарями в покрытиях, где функции связей выполняет стальной настил: а) шаг ферм 6 м; б) шаг ферм 12 м.

Расстояние по длина здания между связями по верхнему поясу ферм не должно превышать 50-60 м. Поэтому в длинных зданиях связи ставятся не только в крайних панелях блока каркаса, но и в середине или третях длины блока (рис. 17.1).

Эти требования объясняются тем, что устойчивость ферм, расположенных далеко от связей, не всегда может быть надежно обеспечена, т.к. прогоны или распорки, прикрепляющие фермы к связевым блокам, допускают в узлах небольшую смещаемость вследствие разности диаметров болтов и отверстий. С увеличением числа узлов, т.е. с удалением связей, эта смещаемость суммируется и увеличивается, что уменьшает надежность обеспечения устойчивости ферм, расположенных далеко от связей.

Итак, связи, расположенные в плоскости верхних поясов ферм, имеют следующее основное назначение: при загружении покрытия предотвращают потерю устойчивости этих поясов из плоскости ферм, т.е. уменьшают расчетную длину верхних поясов при проверке устойчивости их из плоскости ферм.