Расчетная длинна l0 сжатых элементов фермы

Элемент	Расчетная длинна
Сжатый верхний пояс в плоскости фермы: при e0<1/8h » e0≥1/8h	0,9l 0,8l
Сжатый верхний пояс из плоскости фермы: для участка под фонарем размером 12 м и более в остальных случаях	0,8l 0,9l
Сжатые раскосы и стойки в плоскости фермы: при b/bd<1,5 » b/bd≥1,5	0,9l 0,8l

Примечание:l— расстояние между центрами смежных закрепленных узлов; e₀ — эксцентриситет продольной силы; h — высота сечения верхнего пояса; b, b_d- ширина сечения верхнего пояса и стойки.

Безраскосные сегментные фермы по схеме работы близки к железобетонным аркам с затяжкой, удерживаемой подвесками. Бетон С30/35 – С40/45. Предварительно напряженную арматуру нижнего пояса предусматривают из стержневой упрочненной периодического профиля класса S500, горячекатаной стали класса S800, холоднотянутой проволоки диаметром 5мм (рис. 3.22).

Рис.3.22. Конструкция безраскосной сегментной фермы

Фермы с параллельными поясами изготавливают пролетом 18, 24 и 30м при шаге колонн 6 и 12 м (рис. 3.23). Для компенсации прогиба ферм верхнему поясу придается уклон путем увеличения поперечного сечения на 20…40мм.

Рис.3.23. Конструкция фермы с параллельными поясами

Растянутые раскосы при усилиях до 300кН проектируют без предварительного напряжения продольной рабочей арматуры, а при усилиях свыше 300кН – предварительно напряженными со стержневой арматурой, натягиваемой электротермическим способом. Растянутые предварительно напряженные раскосы анкеруются в узлах ферм выпуском рабочих стержней арматуры, на концах которых приварены коротыши. Ширина верхнего и нижнего поясов принята одинаковой для ферм пролетом 18 и 24м: при шаге 6м – 240мм и при шаге 12м – 280мм.

Арматуру опорного узла фермы на основании исследований можно рассчитывать по схеме (рис. 3.24а.) Учитывается, что понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре, которое происходит из-за недостаточ­ной анкеровки в узле, компенсируется работой на растяжение дополнительной продольной ненапрягаемой арматуры и поперечных стержней. Площадь сечения продольной ненапрягаемой арматуры:

(3.6)

где N — расчетное усилие приопорной панели.

Рис.3.24. К расчету узлов ферм

а — опорного узла; б — промежуточного узла

Расчетное суммарное усилие нормальных к оси поперечных стержней N_w на участке l₂ (от грани опоры до внутренней грани опорного узла) разложим на два направления: горизонтальное (N_w×ctg(α)) и наклонное; здесь α — угол наклона линии АВ, соединяющей точку А у грани опоры с точкой В в примыкании нижней грани сжатого раскоса к узлу. Из условия прочности в наклонном сечении по линии отрыва АВ

(3.7)

определяется усилие

(3.8)

площадь сечения одного поперечного стержня

(3.9)

где — расчетное усилие в продольной напрягаемой арматуре;

(3.10)

— расчетное усилие в продольной ненапрягаемой арматуре;

(3.11)

n — число поперечных стержней, пересекаемых линией АВ (за выче­том поперечных стержней, расположенных ближе 10 см от точки А);

, —длина заделки в опорном узле за линией АВ продольной на­прягаемой и ненапрягаемой арматурой; l_p, l_an — длина заделки, обес­печивающая полное использование прочности продольной напрягае­мой и ненапрягаемой арматуры.

Значение l_p при классе тяжелого бетона C20/30 и выше принимают 1500 мм для семипроволочных канатов, 1000 мм для высокопрочной проволоки диаметром 5 мм, 35 для стержневой арматуры класса S800. Зна­чение l_an для арматуры класса S400 принимают 35.

Прочность опорного узла на изгиб в наклонном се­чении проверяют по линии АС (соединяющей точку А у грани опоры с точкой С у низа сжатой зоны на внутренней грани узла) по условию, что момент внешних сил не должен превышать момента внутренних усилий:

(3.12)

где Q_A — опорная реакция; l — длинна опорного узла; а — расстояние от торца до центра опорного узла

Высота сжатой зоны в наклонном сечении:

(3.12)

Арматуру промежуточного узла рассчитывают по схе­ме рис. 14.24б. В этом узле также учитывают, что понижение расчетного усилия в арматуре растянутого раскоса на длине заделки компенсируется работой на растяжение поперечных стержней. Из условия прочности по линии отрыва АВС

(3.13)

определяют N_sw и площадь сечения одного поперечного стержня

(3.14)

где N — расчетное усилие в растянутом раскосе; φ — угол между по­перечными стержнями и направлением растянутого раскоса; n — чис­ло поперечных стержней, пересекаемых линией АВС; при этом по­перечные стержни, располагаемые на расстоянии меньше 100 мм от точек А и С, а также имеющие в пределах вута заделку менее 30 (с учетом загнутых участков поперечной арматуры), в расчет не включаются; l₁ — длина заделки арматуры растянутого раскоса за линией АВС; k₂ — коэффициент, учитывающий особенность работы узла, в котором сходятся растянутый и сжатый подкосы: для узлов верхнего пояса k₂ — 1; для узлов нижнего пояса, если в одном из примыкающих к узлу участке растянутого пояса обеспечивается 2-я категория требований по трещиностойкости и при наличии в узле сжатых стоек или раскосов, имеющих угол наклона к горизонту бо­лее 40⁰, k₂ — 1,1; в остальных случаях k₂ — 1,05; а —условное увели­чение длины заделки растянутой арматуры с анкерами: а=5 — при двух коротышах; а=3 — при одном коротыше и петле; а=2 — при высаженной головке; l_an — заделка арматуры растянутого раско­са, обеспечивающая полное ее использование по прочности при тя­желом бетоне класса C25/30 и выше и арматуре класса S400 l_an =35; k₁₌σ_s/f_s σ_s —напряжение в арматуре растянутого раскоса от рас­четной нагрузки.

Поперечные стержни промежуточного узла, в котором сходятся два растянутых элемента решетки, рассчитывают по формуле (3.14) последовательно для каждого элемента решетки, считая, что элементы, расположенные рядом, сжаты.

Расчет по трещиностойкости растянутого пояса раскосной фермы необходимо выполнять с учетом изгибающих моментов, возникающих вследствие жесткости узлов. Эти моменты в фермах со слабоработающей решеткой достаточно точно могут быть определены из рассмотрения нижнего пояса как неразрезной балки с заданными осадками опор. Последние находят по диаграмме перемещений стержней фермы.

Расчет фермы выполняют также на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже.

В расчетной схеме безраскосной фермы в расчетах прочности и трещиностойкости принимают жесткое соединение поясов и стоек в узле. Усилия М, Q, N определяют как для статически неопределимой системы с замкнутыми контурами. Здесь возможны как строгие, так и приближенные способы расчета.

Для расчета ферм на ЭВМ разработаны программы, по которым можно выбрать оптимальный вариант конструкции.