Значение s должно определяться с учетом возможного неравномерного распределения снегового покрова около фонарей или перепадов высот.
Давление ветра учитывается только на вертикальные поверхности, а также на поверхности с углом наклона к горизонту более 30°, что бывает в башнях, мачтах, эстакадах, а также в крутых треугольных стропильных фермах и фонарях. Ветровая нагрузка, как и другие виды нагрузок, приводится к узловой. Горизонтальная нагрузка от ветра на фонарь при расчете стропильной фермы, как правило, не учитывается, так как ее влияние на работу фермы незначительно.
9.4.2. Определение усилий в стержнях ферм. При расчете ферм со стержнями из уголков или тавров предполагается, что в узлах системы - идеальные шарниры, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в центрах узлов (см.рис. 9.13). Стержни такой идеальной системы работают только на осевые усилия: напряжения, найденные по этим усилиям, являются основными, в связи с фактической жесткостью узловых соединений в стержнях фермы возникают дополнительные напряжения, которые при отношении высоты сечения стержня к его длине А < 1/15 расчетом не учитываются, так как они мало влияют на несущую способность конструкции.
В фермах со стержнями, имеющими повышенную жесткость, влияние жесткости соединений в узлах более значительно. Кроме того, моменты в узлах приводят к более раннему возникновению пластических деформаций в сечениях элементов, что снижает хрупкую прочность стали. Поэтому для двутавровых, трубчатых и Н-образных сечений стержней расчет ферм по шарнирной схеме допускается при отношении высоты сечения к длине не более /ю для конструкций, эксплуатируемых при расчетной температуре ниже -40°С. При превышении этих отношений следует учитывать дополнительные изгибающие моменты в стержнях от жесткости узлов. При этом осевые усилия можно определ1ть по шарнирной схеме, а дополнительные моменты определять приближенно.
В верхних поясах ферм при непрерывном опирании на них настилов (равномерное распределение нагрузки на поясе фермы) допускается вычислять моменты по следующим формулам:
пролетный момент в крайней панели
Ml = <7</10; пролетный момент промежуточных панелей
Mi = gdf/\2; момент в узле (опорный)
Моп = gd!/\S,
где Q - распределенная нафузка на ферму; d - длина панели.
Кроме того, в стержнях фермы возникают напряжения от моментов в результате неполного центрирования стержней в узлах. Эти напряжения, не являющиеся основными, как правило, расчетом не учитываются, так как
допускаемые в фермах эксцентриситеты малы и незначительно влияют на их несущую способность.
Смещение оси поясов ферм при изменении сечений не учитывается, если оно не превышает 1,5% высоты пояса.
Расчет ферм следует выполнять на ЭВМ, что позволяет рассчитать любую схему фермы на статические и динамические нагрузки с учетом, если надо, моментов от жесткости узлов и смещения осей стержней.
Существующие программы расчета позволяют получать расчетные усилия в стержнях с учетом требуемых сочетаний нагрузок и выполнять подбор сечений стержней из наиболее распространенных сварных и прокатных профилей.
Использование ЭВМ позволяет также оптимизировать конструкцию, т.е. найти оптимальные схему фермы, материал стержней, тип сечений и т.п., что позволяет получить наиболее экономичное проектное решение.
При отсутствии ЭВМ усилия в стержнях ферм удобнее всего определять графическим методом, т.е. построением диаграмм Максвелла - Кремоны, причем для каждого вида нагрузки (нагрузки от покрытия, от подвесного транспорта и т.п.) строят свою диаграмму. Для ферм с несложными схемами (например, для ферм с параллельными поясами) и небольшим числом стержней более простым может оказаться аналитическое определение усилий. Если фермы работают на подвижную нагрузку, то максимальные усилия в стержнях фермы от подвижной нагрузки определяют по линиям влияния.
В соответствии с классификацией сочетаний нагрузок (основные и особые) усилия определяют отдельно для каждого вида сочетаний и несущую способность стержней проверяют по окончательному расчетному наибольшему усилию.
Рекомендуется результаты статического расчета записывать в таблицу, в которой должны быть приведены значения усилий от постоянной нагрузки, от возможных комбинаций вренных нагрузок (например, от одностороннего загружения снегом), а также расчетные усилия как результат суммирования усилий при невыгоднейшем загружении для всех возможных сочетаний нагрузок.
9.4.3. Определение расчетной длины стержней. В момент потери устойчивости сжатый стержень выпучивается, поворачивается вокруг центров соответствующих узлов и вследствие жесткости фасонок заставляет поворачиваться и изгибаться в плоскости фермы остальные стержни, примыкающие к этим узлам (рис. 9.14).
Примыкающие стержни сопротивляются изгибу и повороту узла и этим препятствуют свободному изгибу стержня, теряющего устойчивость. Наибольшее сопротивление повороту узла оказывают растянутые стержни, поскольку их деформация от изгиба ведет к сокращению расстояния между узлами, между тем как от основного усилия это расстояние должно увеличиваться. Сжатые же стержни слабо сопротивляются изгибу, так как деформации от поворота и осевого усилия направлены у них в одну сторону и, кроме того, они могут терять устойчивость одновременно.
Таким образом, чем больше растянутых стержней примыкает к сжатому стержню и чем они мощнее, т.е. чем больше их погонная жесткость, тем выше степень защемления стержня и меньше его расчетная длина; влиянием сжатых стержней на защемление можно пренебречь.
Поэтому в качестве степени защемления сжатого стержня в узлах может быть принято отношение
(9.6)
Рис. 9.14. Схема деформаций стержней при потере устойчивости сжатого стержня
где / - погонный момент инерции рассматриваемого стержня в плоскости фермы; S ip - сумма погонных моментов инерции растянутых стержней, примыкающих к рассматриваемому стержню с обоих его концов.
Чем меньше отношение т, тем больше степень защемления и меньше расчетная длина стержня фермы
lef = /i/,
(9,7)
где - коэффициент приведения длины, зависящий От степени защемления; / - расстояние между центрами узлов.
Сжатый пояс оказывается слабо защемленным в узлах, так как с каждой стороны к нему примыкает только по одному растянутому раскосу, погонная жесткость которых значительно меньше погонной жесткости пояса. Поэтому защемлением сжатого пояса можно в запас устойчивости пренебречь и принимать его расчетную длину равной расстоянию между смежными узлами.
К сжатым стержням решетки в верхнем узле примыкает растянутый раскос, а в нижнем узле - растянутые панели нижнего пояса и раскос (см. рис. 9.14). Здесь степень защемления значительно больше, и отношение г получается небольшим, близким к 0,5, что дает значение коэффициента Jli- = 0,77.
По нормам коэффициент приведения длины Ju, элементов решетки из уголков в плоскости фермы установлен равным 0,8. Таким образом, расчетная длина 1х = 0,8/ в плоско фермы определяется с некоторым запасом, в особенности для средних раскосов, жесткость которых по сравнению с примыкающими стержнями невелика.
Исключение составляет опорный восходящий раскос, условия работы которого в плоскости фермы такие же, как и у верхнего пояса, вследствие чего расчетная длина опорного раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами узлов.
Расчетная длина пояса в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы, принимается равной расстоянию между узлами, закрепленными связями от смещения из плоскости фермы.
В беспрогонных покрытиях верхний пояс стропильных ферм закреплен в плоскости кровли жесткими плитами или панелями настила, прикрепленными к поясам ферм в каждом узле. В этом случае за расчетную длину пояса из плоскости фермы можно принимать ширину одной плиты.
Расчетная длина стержней решетки при выгибе их из плоскости фермы принимается равной расстоянию между геометрическими центрами узлов, так как фасонки весьма гибки из плоскости фермы и должны рассматриваться как листовые шарниры.
В трубчатых фермах с бесфасоночными узлами расчетная длина раскоса как в плоскости, так и из плоскости фермы с учетом повышенной крутильной жесткости замкнутых сечений может приниматься равной 0,9.
