Особенности расчета шпренгельных ферм

По конструктивным соображениям раскосы фермы обычно составляют со стойками и поясами углы, близкие 45⁰ .( В этом случае легко соблюсти обязательное условие центрирования осей стержней в узлах). В такой ферме длина панели примерно равна высоте стойки. Высота большепролетных, интенсивно нагруженных ферм (прежде всего ферм мостов) становится значительной. Соответственно удлиняются и панели d. Удлинение панелей приводит к увеличению веса моста, так как вспомогательные продольные изгибаемые балки, опирающиеся на поперечные, и первыми принимающие на себя нагрузку, сильно удлиняются (рис. 4.7)

Для уменьшения длины панелей верхнего или нижнего пояса (в зависимости от того, к какому поясу приложена нагрузка) применяют вложенные двухопорные фермы – шпренгели, опирающиеся на узлы основной фермы.

Принципиальная схема такой фермы

показана на рис. 4.8a. Рис.4.7

Шпренгели работают только на местную узловую нагрузку, приложенную непосредственно в их пролете. Вертикальная местная нагрузка передается на узлы основной фермы.

Схема, показанная на рис. 4.8b ,отличается от первой схемы стержнями- подвесками, “зацепляющими” панели нижнего пояса основной фермы Обе схемы по характеру работы идентичны. Уменьшив длины опорных стержней шпренгелей и подвесок до нуля и соединив наклонные элементы шпренгелей с раскосами основной фермы, получают схему, изображенную на рис.4.8 с – ферму со шпренгелями или шпренгельную ферму.

Рис. 4.8

Первый мост по шпренгельной схеме был построен в Красноярске через Енисей по проекту инженера, известного специалиста по строительной механике, проф. Л.Д.Проскурякова. За проект этого моста Л.Д. Проскуряков удостоен золотой медали на Всемирной выставке в Париже в 1899 году.

В ферме на рис. 4.8. шпренгели передают нагрузку на узлы того же пояса, к которому они прикреплены. Такие шпренгели называются одноярусными.

Шпренгели, передающие местную нагрузку с верхнего пояса на узлы нижнего пояса или наоборот, называют двухъярусными. Примеры ферм с двухъярусными шпренгелями показаны на рис. 4.9.

В фермах с одноярусными шпренгелями различают три класса стержней.

1. Стержни, принадлежащие только основной ферме (например, стержни 2 – 3, 3 – 18, 3 – 11, 4 – 5 и т.д. на рис.4.8. (Стержни этого класса перечеркнуты на схемах 4.8 и 4.9 одной чертой).. Усилия в этих стержнях могут быть определены из расчета основной фермы после удаления из схемы шпренгелей и перераспределения с них нагрузки на узлы основной фермы..

2. Стержни, принадлежащие только шпренгелю (отмечены двумя штрихами).Усилия в этих стержнях определяются из расчета шпренгеля на местную нагрузку, как двухопорной фермы.

3. Стержни, принадлежащие одновременно основной ферме и шпренгелю (“смешанные” стержни, отмечены тремя чертами).Усилие в каждом из таких стержней может быть определено как сумма двух усилий: соответствующего усилия, полученного из расчета основной фермы, и усилия, полученного из расчета шпренгеля на местную нагрузку.

Если до рассчитываемого стержня можно “добраться” обычным сечением( через три стержня), то усилие в нем можно определять, не учитывая вышеприведенных соображений..

В фермах с двухъярусными шпренгелями различают еще стержни четвертого класса. К ним относят элементы основной фермы, у которых линии влияния по езде поверху и понизу имеют различный вид.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое ферма? Чем отличается расчетная схема от реальной конструкции?

2.Какие усилия возникают в стержнях фермы (расчетной схемы) и почему?

3.Как определяются опорные реакции в балочных фермах?

4.Назовите основные элементы фермы?

5.Как найти положение моментной точки при определении усилий в элементах стержня? Когда способ моментной точки применить нельзя?

6.Когда и как применяется способ проекций?

7.Когда и как применяется способ вырезания узлов?

8.Какие стержни называют нулевыми? Каковы правила определения нулевых стержней?

9.Какие фермы называют шпренгельными? С какой целью в ферму вводятся шпренгели?

10.Какие три класса стержней различают в шпренгельных фермах?

11.Каковы способы вычисления усилий в стержнях шпренгельной фермы?

Глава 5