Расчет и проектирование деревянных ферм

 

 

КОНСТРУКЦИИ ДЕРЕВЯННЫХ ФЕРМ

Деревянные фермы — это сквозные решетчатые конструкции балочного типа» находящие значительное применение в строитель­стве. Они служат основными несущими конструкциями деревянных покрытий зданий различного назначения и сооружений, имеющих малые и средние длины пролетов. Основное достоинство деревян­ных ферм — это соответствие их конструкций служить опорами не только настилов покрытий, но также опорами чердачных перекрытий, подвесных потолков и легкого производственного оборудования. При этом в сечениях элементов ферм не возникает изгибающих моментов, которые могли бы значительно увеличить их размеры, как это бывает в гнутых арках и рамах.

Древесина и сталь в деревянных фермах концентрируются в стержнях поясов и решетки» где действуют в основном продольные силы, и несущая способность этих материалов используется в наи­большей степени. В связи с этим для изготовления ферм требуется меньше материалов, чем для изготовления арок и рам. Фермы, как правило, являются сборно-разборными, и транспортирование их стержней небольшой длины, прямых или мало изогнутых, от места изготовления к месту сборки и установки не вызывает существенных затруднений.

Основной недостаток деревянных ферм - это значительное число элементов и узлов. В связи с этим трудность изготовления и сборки ферм существенно больше, чем арок и рам. Механизация их производства затруднительна. К числу недостатков ферм от­носится также их значительная высота, которая существенно уменьшает полезные габариты покрываемых помещений. По этим причинам заводское изготовление деревянных ферм средних пролетов в нашей стране развито слабо.

Очертание и уклон верхнего пояса деревянных ферм зависят от типа кровли, которая может быть рулонной или чешуйчатой, состоящей из волнистых или плоских асбестоцементных, стеклопластиковых, стальных листов или черепичных плиток. Схемы решетки и конструкция узлов ферм непосредственно взаимо­зависимы. Число панелей верхних поясов ферм зависит от типа стержней. При клеедеревянных стержнях число панелей может быть наименьшим и их длины наибольшими. При цельнодеревянных стержнях число панелей должно быть значительным, их длины ограниченными. Выбор типа деревянных ферм также цели­ком зависит от методов их возможного изготовления - с приме­нением склеивания или только механической обработки древесины. Все деревянные фермы разделяются на два основных класса: 1) клеедеревянные фермы с основными стержнями из клееной древесины; 2) цельнодеревянные фермы с основными элементами из брусьев, бревен и досок.

Клеедеревянные фермы заводского изготовления в основном имеют пролеты от 18 до 30 м и высоту, равную 1/6 пролета, треугольное, сегментное или пятиугольное очертание (рис. 1). Верхний пояс этих ферм имеет прямую или гнутую форму и круп­ное прямоугольное сечение и способен нести междуузловую на­грузку от настилов покрытия. Ширина его сечения обычно не пре­вышает 17 см, с тем, чтобы его можно было склеивать из досок без их стыкования по кромкам. Высота сечения верхнего пояса может быть любой, требуемой расчетом, кратной толщине склеиваемых досок.

 

Рис. 1. Клеедеревянные фермы

а – треугольная с нисходящими раскосами;

б – треугольная с восходящими раскосами;

в – сегментная; г - пятиугольная

 

 

Нижний пояс клеедеревянных ферм обычно делается сталь­ным из двух стальных уголков, соединенных полками вовнутрь, и имеет такую же ширину, как и ширина верхнего пояса для упро­щения конструкции узлов. Из-за стального нижнего пояса эти фермы называются иногда металлодеревянными.

Стержни решетки этих ферм, в которых действуют большие сжимающие или малые растягивающие силы, делаются клеедеревянными прямоугольного сечения такой же ширины, как и сечение верхнего пояса, с целью упрощения их крепления в узлах. Стержни, решетки, в которых действуют большие растягивающие силы, выполняют, как правило, стальными с сечением из двойных угол­ков или из арматурных стержней.

Треугольная клеедеревянная ферма с нисходящими раскосами (рис. 1, а) имеет значительный уклон верхнего пояса и пред­назначена для покрытий с чешуйчатой кровлей. Ее верхний пояс состоит из шести или четырех прямых стержней, соединенных в узел с эксцентриситетами для уменьшения изгибающих мо­ментов от междуузловых нагрузок. Нижний пояс делается из стальных двойных уголков. Все раскосы этой фермы работают только на сжатие и имеют клеедеревянное прямоугольное сечение такой же ширины, как и верхний пояс. Стойки фермы работают только на растяжение и изготовляются из стальных одиночных арматурных стержней.

Треугольная клеедеревянная ферма с восходящими раскосами (рис. 1,6) имеет такой же верхний и нижний пояса и назначе­ние, как и ферма с нисходящими раскосами. Раскосы работают постоянно на растяжение и выполняются из стальных одиночных арматурных стержней. Стойки в этом случае постоянно работают на сжатие и изготовляются преимущественно клеедеревянного сечения такой же ширины, как и сечения верхнего пояса. В этой ферме несколько сложней, чем в ферме с нисходящими раскосами, решаются крепления растянутых раскосов в узлах и крепление подвесных потолков. Кроме того, наклонные стальные стержни раскосов могут иметь заметные прогибы от собственного веса.

Сегментные клеедеревянные фермы (рис. 1, в) предназначены для покрытий с рулонной кровлей. Они имеют, как правило, треугольную схему решетки. Верхний пояс состоит обычно из четырех или трех клеедеревянных стержней одинаковой длины прямо угольного сечения, изогнутых по дуге окружности при изготовлении. Стержни соединяются центрировано по их осям. Нижний пояс состоит из стальных двойных уголков. Раскосы решетки этой фермы, в которых действуют незначительные знакопеременные продольные силы, делаются клеедеревянными прямоугольного сече­ния, шириной, равной ширине сечения верхнего и нижнего поясов. При наличии подвесного потолка эта ферма имеет также стойки, которые работают на растяжение и выполняются из стальной ар­матуры. При отсутствии подвесных нагрузок эта ферма имеет тон­кие арматурные подвески для предотвращения заметного прови­сания нижнего пояса. Благодаря изогнутой форме верхнего пояса в его сечениях возникают небольшие знакопеременные изгибаю­щие моменты от междуузловой нагрузки и эксцентричного дей­ствия продольных сил в расчетных сечениях, имеющих противо­положные знаки. Поэтому сечения стержней сегментной фермы имеют меньшие размеры, и такие фермы по расходу клееной древесины и стоимости являются наиболее экономичными.

Пятиугольная клеедеревянная ферма (рис. 1, г) имеет малые уклоны верхнего пояса. Она служит основой для деревянных покрытий с рулонной кровлей и для покрытий средних пролетов трехпролетных покрытий. Ферма имеет треугольную со стойками схему решетки. Верхний пояс состоит из четырех клеедеревянных стержней прямоугольного сечения, которые соединяются в узлах эксцентрично по отношению к их осям. Средние панели нижнего пояса и опорные раскосы, в которых действуют большие растя­гивающие усилия, делаются из стальных двойных уголков. Сжа­тые стойки и средние раскосы, в которых действуют небольшие знакопеременные усилия, делаются клеедеревянными. Такие фер­мы относятся к менее экономичным типам ферм.

Цельнодеревянные фермы имеют деревянные верхние пояса, деревянные или стальные нижние пояса и стержни решетки. Основным преимуществом цельнодеревянных ферм является возможность их изготовления из лесоматериалов средней сухости в условиях любого деревообрабатывающего предприятия, в том числе не имеющего оборудования для склеивания древесины.

Недостатки цельнодеревянных ферм тоже значительны. Ог­раничения размеров сечений лесоматериалов и соответственно их несущей способности при изгибе, во избежание их работы на изгиб, требуют конструкции покрытия опирать в основном в узлах верхнего пояса и избегать междуузловых нагрузок. Это приводит к тому, что такие фермы имеют значительно боль­шее число панелей верхнего пояса элементов и узлов, чем клеедеревянные. Они трудоемки в изготовлении, организация их серийного механизированного производства затруднительна. Поэтому расширение их применения целесообразно только в рай­онах, не имеющих предприятий по изготовлению клеедеревянных конструкций,

Треугольная малопролетная брусчатая ферма (рис. 2, а) с нисходящими раскосами имеет брусчатый верхний четырехпанельный пояс, такой же брусчатый нижний пояс, брусчатые раскосы и среднюю стойку из арматурного стержня. При нали­чии подвесного потолка нагрузки от него передаются промежуточ­ными стойками на узлы верхнего пояса. Эта ферма благо­даря своей простоте изготовления применяется в покры­тиях зданий при пролетах до 12 м при покрытиях с асбестоцементной кровлей. Нередко нижний пояс этой фермы делается металлическим из уголковой стали или стальной арматуры.

 

 

Рис. 2. Брусчатые фермы

а – треугольная малопролетная; б - многоугольная

 

 

Многоугольная брусчатая ферма (рис. 2,6) имеет многоугольный брусчатый верхний пояс и треугольно-стоечную решетку из брусьев меньшего сечения или из толстых досок. Нижний пояс состоит из стальных уголков. Преимуществом этой фермы являются незначительные усилия в стержнях решетки, что поз­воляет избежать в ней применения стальных элементов. Благо­даря малым углам наклона стержней верхнего пояса эта ферма служит основой покрытия с рулонной кровлей.

Применяются также треугольные малопролетные фермы не­большой несущей способности со стержнями из двойных досок и узловыми соединениями на болтах и гвоздях и такие же фермы со стержнями из одиночных досок, расположенных в одной плос­кости, и соединениями на стальных двойных зубчатых пласти­нах.

Конструкции узлов деревянных ферм различны. Они яв­ляются важнейшими деталями их конструкций, от которых в большей степени зависит их прочность, надежность и долговеч­ность. Типы узловых соединений непосредственно связаны со схемами их решетки. Наиболее надежными соединениями дере­вянных элементов являются лобовые упоры. Однако они не могут воспринимать растягивающие усилия. Поэтому наиболее надежно и просто решаются конструкции узлов, где соединяемые стержни передают на них только сжимающие усилия торцами сжатых стержней или шайбами растянутых тяжей. Простыми соединениями являются также лобовые врубки, но их несущая способность ограничена. Большинство схем деревянных ферм обеспечивают применение этих соединений.

Болтовые соединения могут воспринимать и сжимающие, и растягивающие усилия. Они применяются для крепления в узлах стержней решетки сегментных и многоугольных ферм, в которых действуют небольшие, но знакопеременные продольные силы. Конструкции узлов клеедеревянных и цельнодеревянных ферм имеют свои особенности.

Узлы клеедеревянных фермтакже многообразны.

Опорные узлы сегментных и треугольных клеедеревянных ферм выполняют с помощью стальных башмаков и сварных швов такой же конструкции, как и опорных узлов клеедеревянных арок с затяжками (рис. 3 и 4,а). Верхний пояс фермы упирается в опорный лист и диафрагму башмака – вертикальную и наклонную, а нижний пояс соединяется накладками с боковыми фасонками. Верхний пояс центрируется в узле по его осям, а верхний пояс треугольной фермы центрируется только нижней площадью торца для создания в нем эксцентриситета продольных сил. Опорный узел пятиугольной фермы решается тоже с помощью стального башмака более простой конструкции, так как в нем соединяются клеедеревянные стойка и опорный стержень нижнего пояса, в котором не действуют продольные силы.

 

 

Рис. 3. Узлы верхних поясов клеедеревянных ферм

а – сегментный; б – треугольной формы коньковый;

в – то же, промежуточный; 1 – деревянная накладка;

2 – стальная диафрагма; 3 – болт; 4 – стальная накладка;

5 – стальные крепления

 

Узлы нижнего пояса треугольных с нисходящими рас­косами и сегментных клеедеревянных ферм решаются с учетом того, что в стержнях решетки треугольных ферм действуют зна­чительно большие усилия, чем в решетке сегментных. В треуголь­ных фермах сжатые раскосы крепятся лобовыми упорами в полке стальных уголковых коротышей, приваренных к полкам уголков нижнего пояса, и закрепляются стальными накладками, и болтами. Стержни растянутых стоек крепятся гайками к накладкам, приваренным к нижнему поясу.

Клеедеревянные стержни решетки сегментных ферм крепятся болтами и стальными накладками к стержням с двусторонними нарезками, приваренными к уголкам нижнего пояса. Сжатые клеедеревянные стойки треугольной фермы с восходящими рас­косами крепятся к нижнему поясу прямыми лобовыми упорами и закрепляются стальными накладками и болтами. Растянутые стержневые раскосы закрепляются гайками к наклонным наклад­кам, прикрепленным к нижнему поясу.

Узлы верхнего пояса сегментных клеедеревянных ферм решаются с помощью двусторонних клеедеревянных накладок стальных диафрагм и болтов. В узле ферм небольших пролетов; раскосы решетки, крепятся стальными накладками к болту пропущенному через центр узла. В узле ферм больших пролетов эти накладки крепятся к стальной диафрагме I-образного про­филя со стержнями с нарезкой и гайками, приваренными к ее оси.

Узлы верхнего пояса треугольной клеедеревянной фермы с нисходящими раскосами могут решаться с помощью стального крепления, состоящего из двух фасонок с диафрагмой и нижним листом, к которому приварен уголковый упор и стальные накладки для соединения сжатого раскоса и растянутой стойки (рис. 3,6). Коньковый узел этой фермы может решаться с помощью стального крепления, состоящего из двух фасонок и треугольной диафрагмы и болтов (рис. 3,в). Сжатые стержни верхнего пояса крепятся прямыми лобовыми упорами и болтами к наклонным поверхностям диафрагмы, а растянутый стержень средней стойки крепится гайкой к гори­зонтальной поверхности диафрагмы.

 

Рис. 4. Узлы нижних поясов клеедеревянных ферм

а – треугольной; б – сегментной;

1 – стальные крепления; 2 – болт; 3 – стальные накладки

 

 

Узлы верхнего пояса клеедеревянной фермы с восходящими раскосами решаются несколько сложнее, поскольку в них кре­пятся сжатые клеедеревянные раскосы. Узлы пятиугольной клее­деревянной фермы — карнизный, коньковый и промежуточные — могут выполняться с применением стальных креплений с диа­фрагмами, к которым крепятся лобовыми упорами и болтами клеедеревянные стержни и сварными швами стальные стержни нижнего пояса и опорных раскосов.

Узлы цельнодеревянных ферм решаются с учетом того, что стержни этих ферм имеют меньшую высоту сечений, чем клеедеревянные, и их нижние пояса могут быть как дере­вянными, так и стальными.

Узлы брусчатой треугольной фермы решаются следующим образом. Опорный узел (рис. 5) выполняется в ви­де лобовой врубки. В концевой части бруса нижнего пояса вырезается треугольное гнездо, в которое вводится нижняя часть торца бруса верхнего пояса — «зуб» и упирается в рабочую площадь гнезда. Глубина врубки должна быть не более 1/3 вы­соты сечения нижнего бруса, а расстояния от ее вершины до конца нижнего бруса — не менее 1,5 высоты его сечения для получения достаточных площадей растяжения и скалывания. Врубка должна быть центрирована по осям опоры, верхнего пояса и ослабленного врубкой сечения нижнего пояса, чтобы в этом сечении не возникло кроме растягивающих усилий еще из­гибающих моментов.

Лобовая врубка дополнительно стягивается наклонным бол­том, перпендикулярным к верхнему брусу, так называемым аварийным. Он обеспечивает цельность врубки при монтаже. В случае разрушения врубки от скалывания конца нижнего бруса этот болт начинает работать на растяжение и предотвра­щает опасность разрушения фермы. Опорная подбалка, приби­ваемая гвоздями, предохраняет нижний брус от местного смятия на опоре и создает наклонную площадь смятия для шайбы аварийного болта.

Коньковый узел этой фермы (рис. 5, а) выполняется в виде наклонных лобовых упоров торцов брусьев верхнего пояса и го­ризонтального лобового упора шайбы растянутого стержня сред­ней стойки. Узел перекрывается двусторонними накладками из толстых досок, прикрепленных к брусьям верхнего пояса болтами. Средний узел нижнего пояса этой фермы решается с применением двойных накладок из брусьев сечением, не меньшим половины сечения бруса нижнего пояса и болтов. Сжатые брусья раскосов пропускаются в зазор между накладками нижнего пояса, упираются вертикальными площадями концов друг в друга, а горизонтальными площадями — на шайбу растянутого стержня стойки. При этом в узле создаются два лобовых упора. Промежуточный узел верхнего пояса решается в виде лобовых врубок сжатых брусьев раскосов, скрепленных болтами, в гнезда, сделанные в брусьях верхнего пояса. При наличии подвесного потолка в этом узле крепится также стальной стержень растянутой стойки гайкой на шайбе.

 

 

Рис. 5. Узлы брусчатых ферм

А – треугольной; б – многоугольной;

I – опорный узел; II – промежуточные узлы

 

 

Узлы многоугольной брусчатой фермы (рис. 5,6) решаются различными вариантами. Опорный узел этой фермы выполняют с применением стального башмака, состоящего из опорного листа, двух вертикальных фасонок и наклонной диафрагмы, служащей опорой опорного бруса верхнего пояса. Стальные уголки нижнего пояса вводятся в зазор между фасонками и крепятся к ним сварными швами. Промежуточные узлы нижнего пояса крепятся с помощью стальных накладок и болтов. Накладки брусьев крепятся к стальной шпильке с нарезками на концах, приваренной к нижнему поясу.

Промежуточные узлы верхнего пояса крепятся с помощью стальных накладок, стальных вкладышей, двусторонних деревянных накладок и болтов. Стальные накладки брусьев крепятся к болту, пропускаемому через вкладыш и накладки. Брусья верхнего пояса соединяются в узле деревянными накладками и болтами. Узлы треугольных и пятиугольных брусчатых ферм со стальными или деревянными нижними поясами решаются с применением стальных креплений лобовых упоров, лобовых врубок, болтовых и сварных соединений. Они описаны в ряде материалов по конструкциям из дерева и пластмасс.

Узлы треугольной дощатой фермы с двойными поясами включают: опорный узел, который решается с помощью дощатых накладок, прокладок и болтов; коньковый узел, выполняемый с помощью лобового упора, перекрытого на­кладками и прокладками. Доска стойки вводится в зазор между прокладками и крепится к накладкам болтами; средний узел нижнего пояса, который решается тоже с помощью накладок, прокладок и болтов. Доски решетки вводятся в зазоры между досками поясов и крепятся болтами.

Узлы треугольной дощатой фермы из одиноч­ных досок решаются с применением стальных зубчатых плас­тин. Все стержни фермы имеют однодощатые сечения одинако­вой толщины и находятся в одной плоскости. Каждый узел соединяется двумя зубчатыми пластинами, зубья которых впрессовываются с обеих сторон.

 

РАСЧЕТ ДЕРЕВЯННЫХ ФЕРМ

Расчетные нагрузки, действующие на ферму, состоят из постоянных и временных. Постоянная нагрузка g включает в себя нагрузку от собственного веса всех элементов покрытия и собственного веса фермы, который может быть определен по эмпирической формуле. При этом должны быть учтены коэффи­циенты надежности γ и шаг расстановки ферм В. Постоянная нагрузка считается равномерно распределенной по длине проле­та фермы. Временная снеговая нагрузка s определяется по СНиПу и является равномерно распределенной по длине пролета или по длинам полупролетов фермы. На сегментную ферму может действовать также треугольная снеговая нагрузка с максимальными значениями над опорами и нулевым значением в половине пролета фермы.

Ветровая нагрузка w при расчете большинства ферм не учи­тывается, так как она действует в виде отсоса и уменьшает усилия в стержнях ферм от основных нагрузок. При наличии и подвесного потолка, чердачного перекрытия или подвесного оборудования нагрузки от них сосредоточиваются в узлах нижнего пояса фермы.

Геометрический расчет заключается в определении длин осей всех стержней фермы и углов их наклона к горизон­тальной проекции и между собой в узлах. В сегментной ферме необходимо определить радиус и длину верхнего пояса, длины хорд его стержней, их горизонтальные проекции и стрелы выгиба. При этом можно использовать геометрический расчет сегментной арки.

Статический расчет заключается в определении уси­лий, действующих в стержнях фермы от всех расчетных нагру­зок и их сочетаний. Продольные силы N определяются во всех стержнях фермы. Для этого распределенные нагрузки, действую­щие в верхнем поясе, условно считают сосредоточенными в его узлах. Гнутые оси стержней верхнего пояса сегментной фермы условно заменяют их хордами. Затем определяют продольные силы методами построения диаграммы усилий Максвелла—Кре­мона, вырезания узлов или методом сечений. Примеры построе­ния диаграммы усилий показаны на рис. 6.

Продольные силы в стержнях симметричных ферм можно определять только в одной, например, левой половине фермы в следующем порядке. Сначала определяют усилия от равномерно распределенной снеговой нагрузки на одном, например, левом полупролете фермы, затем на одном правом полупролете. Это можно сделать при помощи построения одной диаграммы от левосторонней нагрузки. Усилия от правосторонней нагрузки будут равны усилиям в стержнях незагруженной половины фермы.

 

Рис.6. Нагрузки и усилия в стержнях ферм

а – треугольной; б – сегментной;

I – схемы и нагрузки; II – диаграммы усилий

Максвелла - Кремона

 

 

Продольные силы от равномерно распределенной снеговой нагрузки на всем пролете фермы определяют как сумму сил от нагрузок на полупролетах. Продольные силы от собственного веса определяют путем умножения сил от снеговой нагрузки, на всем пролете на отношение значений постоянной, нагрузки к снеговой — g/s. Продольные силы можно определять только от треугольной снеговой нагрузки с наибольшим значением на опо­ре, расположенной на левом или правом полупролете фермы.

В верхних поясах всех ферм действуют только, сжимающие силы в нижних поясах — только растягивающие силы , в нисходящих раскосах треугольных ферм,— только сжимающие силы и в стойках решетки — только растягивающие силы . В решетке сегментных и многоугольных ферм могут возникать как сжимающие, так и растягивающие силы при односто­ронних снеговых нагрузках. Полученные величины продольных сил от отдельных нагрузок и их сочетаний записываются в таб­лицу.

Изгибающие моменты возникают только в сечениях верхних поясов при наличии на них межузловой нагрузки. Их определяют следующим способом. Стержни верхнего пояса рас­сматривают как элементы, шарнирно опертые в узлах на кото­рые действует межузловая, например, равномерно распределенная нагрузка и продольные сжимающие силы, определенные ранее. Силы N действуют вдоль расчетных осей прямых стержней или вдоль хорд гнутых стержней верхнего пояса (рис. 7). При равномерно распределенной нагрузке q эти изгибающие моменты в прямых и гнутых стержнях определяют по формулам

, ,

где l – горизонтальная проекция прямого стержня или хорды гнутого; e=(h - )/2 – эксцентриситет продольных сил в прямом стержне с высотой сечения h и в концах его ; f=- стрела выгиба гнутого стержня.

В верхнем поясе сегментной фермы максимальный изгибающий момент возникает в опорных стержнях верхнего пояса при треугольной снеговой нагрузке с максимальным значением на опоре фермы. Максимальные поперечные силы Q возникают там же.

Подбор сечений стержней производится с учетом предельно допускаемых их гибкостей λ: для стержней верхнего пояса – 120, для сжатых стержней решетки – 150, для стальных стержней нижнего пояса – 400. Расчетные длины поясов в плоскости фермы принимают равными расстояниям между их узлами. Расчетные длины поясов из плоскости фермы принимают равными расстояниям между закрепленными их связями или между креплениями настилов или прогонов покрытия.

Ширина сечений стержней клеедеревянных ферм принимается, как правило, не больше 17 см, для того чтобы их можно было склеивать из цельных досок без поперечных стыков.

Сечение верхних поясов клеедеревянных ферм подбирают с учетом того, что в них действуют изгибающие моменты М и продольные силы N.

Высота сечения верхнего пояса может определяться предварительно, приближенно с учетом только продольных сил или только изгибающих моментов по следующим выражениям:

; ;

; ;

Проверка выражений в сечении верхнего пояса производится при сжатии с изгибом по формулам расчета цельнодеревянных элементов. При этом определяют ее расчетную длину , площадь сечения А, момент сопротивления W, и радиус инерции i сечения, гибкость стержня λ, коэффициент его устойчивости φ, коэффициент учета деформации ξ, изгибающий момент с учетом деформаций и максимальное напряжение сжатия σ, которое не должно превышать расчетного сопротивления древесины сжатию , определяемого с учетом ширины сечения b и коэффициентов условий работы – высоты сечения и толщины слоев досок, из которых склеен стержень.

Сечения деревянных стержней верхнего пояса и решетки, в которых действуют только сжимающие продольные силы, подбирают с учетом того, чтобы их ширина была одинаковой, их гибкость не превышала допускаемой. Их рассчитывают на сжатие с учетом устойчивости по формулам расчета цельнодеревянных элементов. Сечения растянутых стальных элементов подбирают и рассчитывают по нормам проектирования стальных конструкций. При этом ширина нижнего пояса из стальных уголков должна быть, как правило, равна ширине сечений стержней решетки для удобства решений узлов.

Расчет узлов деревянных ферм. Лобовые упоры узлов деревянных ферм на смятие при действии продольных сжимающих сил вдоль, поперек или под углом к волокнам древесины определяют по формулам расчета на смятие цельнодеревянных элементов.

Расчет узлов деревянных ферм обычно производится на действие максимальных усилий соединяемых в них стержней с учетом углов между их осями. Лобовые упоры деревянных элементов в узлах рассчитывают на смятие с учетом того, действуют ли продольные сжимающие силы вдоль, поперек или под углом к волокнам древесины. Число болтов, соединяющих элементы в узлах, определяют с учетом того, работают они вдоль или поперек волокон древесины. Стальные элементы узловых креплений и их сварные соединения рассчитывают по нормам проектирования металлических конструкций.

В лобовых врубках проверяют напряжение смятия древесины σ под углом к волокнам древесины нижнего бруса под действием сжимающей силы торца верхнего бруса и напряжение скалывания древесины конца нижнего бруса τ под действием скалывающей силы Т, равной силе растяжения N нижнего бруса. Этот расчет производится по формуле , где площадь скалывания ; ; e=h/2.

Кроме этого, проверяется напряжение растяжения в ослабленном врубкой сечении нижнего бруса.

Расчет ферм по второму предельному состоянию (по прогибам нижнего пояса) в большинстве случаев, когда фермы имеют рекомендуемые высоты, не требуется. При отношении высоты к пролету не менее 1/7 фермы имеют вполне достаточную жесткость. Однако в процессе эксплуатации, в основном в результате податливости их узлов, фермы могут получить небольшие, но заметные на глаз прогибы нижнего пояса. Для исключения таких прогибов нижним поясом ферм рекомендуется придавать так называемый строительный подъем, равный 1/200 их пролета. Этот подъем учитывается при геометрическом расчете фермы. При статическом расчете его учитывать не обязательно, поскольку он незначительно влияет на усилия в стержнях фермы.

Расчет по прогибам ферм пониженной против рекомендуемой относительной высоты 1/7 должен производиться с учетом деформаций всех стержней от действия в них усилий от нормативных нагрузок.

Связевые фермы обеспечивают устойчивость основных несущих конструкций каркаса, их элементов и воспринимают горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Они бывают поперечными и продольными, скатными, вертикальными и наклонными.