Патент на ферму

узел опирания прогона на ферму

Изобретение относится к строительству и касается узлов опирания прогонов на верхние пояса ферм, в которых узлы ферм из прокатных профилей выполнены с расцентровкой осей сходящихся в узлах стержней.

Технический результат изобретения заключается в снижении расхода материала на ферму в прогонных покрытиях. Узел опирания прогона на ферму содержит верхний пояс фермы и примыкающие к нему раскосы, выполненные с расцентровкой осей. Прогон в узле фермы оперт на пояс фермы с эксцентриситетом, вызывающим вращение узла в противоположном направлении вращению, вызванному расцентровкой раскосов, при этом за центр вращения узла фермы принята точка пересечения оси верхнего пояса с осью сжатого раскоса, а величина эксцентриситета опирания прогона равна е=М/Р, где М — узловой момент в поясе от действия усилий в примыкающих к поясу с эксцентриситетом раскосах; Р — сила, действующая от прогона на верхний пояс фермы. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2504623

Изобретение относится к строительству и касается узлов опирания прогонов на верхние пояса ферм, в которых узлы ферм из прокатных профилей выполнены с расцентровкой осей сходящихся в узлах стержней.

Известен узел соединения ферм из прокатных профилей, содержащий верхний пояс из швеллеров и примыкающие к поясу раскосы на болтах из одиночных швеллеров, в котором с целью центрирования осей сходящихся в узле стержней и прогонов вводится дополнительная узловая фасонка (см. патент RU 2415233 C1 МПК E04C 3/11, Бюл. № 9 от 27.03.2011).

Недостатком решения является повышенный расход материала на ферму.

Прототипом изобретения является узел фермы, содержащий верхний пояс из коробчатых профилей и примыкающие к узлу фермы на сварке раскосы из коробчатых профилей, выполненный с расцентровкой осей раскосов, на который центрировано оперт прогон (см. Справочник проектировщика, Мет. констр. Т.2. М. АСВ. 1998, Рис.7.17, стр.181).

Недостатком решения является то, что при расцентровке осей стержней примыкающих раскосов, в стержнях фермы возникают изгибающие моменты, что ведет к повышенному расходу металла на ферму.

Цель изобретения — снижение расхода материала на ферму в прогонных покрытиях.

Цель достигается тем, что в узле опирания прогона на ферму, содержащем верхний пояс фермы и примыкающие к нему на сварке или на болтах раскосы, выполненные с расцентровкой осей, согласно изобретению прогон в узле фермы оперт на пояс фермы с эксцентриситетом, вызывающим вращение узла в противоположном направлении вращению, вызванному расцентровкой раскосов, при этом за центр вращения узла фермы принята точка пересечения оси верхнего пояса с осью сжатого раскоса, а величина эксцентриситета опирания прогона равна е=М/Р, где М — узловой момент в поясе от действия усилий в примыкающих к поясу с эксцентриситетом раскосах; Р — сила, действующая от прогона на верхний пояс фермы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен узел опирания прогона на ферму из швеллеров в болтовом решении; на фиг.2 — узел опирания прогона на ферму в сварном соединении фермы из прокатных профилей.

Узел опирания прогона на ферму в болтовом решении (фиг.1) содержит верхний пояс 1 фермы, который выполнен из двух швеллеров, сжатый раскос 2 и растянутый раскос 3 выполнен из одиночных швеллеров того же сечения, которые примыкают к узлу на болтах 4. В узле фермы от действия усилий в раскосах 2, 3 закручивающий момент М действует по часовой стрелке (фиг.1), чтобы узел фермы не закручивался прогон 5 оперт на верхний пояс 1 фермы с эксцентриситетом е=Мпр/Р. Момент от прогона Мпр закручивает узел в противоположную сторону и равен М=Р е. Равенство моментов в узле фермы делает узел безмоментным, что полезно для фермы.

Узел опирания прогона на ферму в сварном решении (фиг.2) содержит верхний пояс 6, который выполнен из коробчатого профиля. Сжатый раскос 7 фермы выполнен из коробчатого профиля, по ширине равного ширине пояса фермы, а растянутый раскос 8 выполнен из двух полос, которые прикреплены на сварке 9 нахлестом на сжатые раскосы фермы. Стык профилей 6 и 7 дополнительно усиляют нахлестом полос 8, что является полезным для узла фермы.

В узле фермы от усилий в раскосах действует закручивающий момент М, вращающий узел фермы по часовой стрелке (фиг.2). Чтобы узел фермы не закручивался, прогон 10 оперт на верхний пояс 6 фермы с эксцентриситетом е=М/Р. Момент от прогона Мпр=Р е закручивает узел фермы в противоположном направлении. Равенство моментов в узле фермы делает узел фермы внешне безмоментным, что также полезно для фермы.

Таким образом, признак введения опирания прогона с эксцентриситетом в узле фермы является полезным как для ферм в болтовом, так и ферм со сварными решениями, так как гасит влияние момента от расцентровки примыкания осей раскосов к поясам фермы.

Применение изобретения является полезным для использования в фермах, где конструктивная расцентровка осей примыкающих профилей неизбежна (например, фиг.1) или полезна (например, фиг.2).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Узел опирания прогона на ферму, содержащий верхний пояс фермы и примыкающие к нему на сварке или на болтах раскосы, выполненные с расцентровкой осей, отличающийся тем, что прогон в узле фермы оперт на пояс фермы с эксцентриситетом, вызывающим вращение узла в противоположном направлении вращению, вызванному расцентровкой раскосов, при этом за центр вращения узла фермы принята точка пересечения оси верхнего пояса с осью сжатого раскоса, а величина эксцентриситета опирания прогона равна е=М/Р, где М — узловой момент в поясе от действия усилий в примыкающих к поясу с эксцентриситетом раскосах; Р — сила, действующая от прогона на верхний пояс фермы.

строительная ферма

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции пролетного строения решетчатых гидрометрических мостов и как стропильная ферма в перекрытиях зданий, сооружений. Технический результат изобретения — повышение жесткости фермы. Строительная ферма содержит верхний сжатый и нижний растянутый непараллельные пояса, стержни раскосной решетки, стойки, а также дополнительные стойки и подкосы. Каждая из дополнительных стоек одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом к нижнему поясу, также вне узла, при этом длины панелей уменьшаются от середины пролета к опорам. Подкосы и дополнительные стойки расположены только в средней части пролета фермы и имеют меньшее поперечное сечение, чем сопряженные с ними стержни фермы, при этом одна часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45° вне узла, а другим концом — к нижнему поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом — к верхнему поясу, также вне узла, причем точки крепления к поясам подкосов и дополнительных стоек отстоят от ближайших узлов на расстоянии 1/6 длины панели. 3 ил., 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2155259

Изобретение относится к области гидрологии, а также строительства, в частности к гидрометрическим решетчатым мостам, в которых ферма может быть использована как несущая конструкция пролетного строения и которые могут быть использованы на водных потоках с устойчивыми руслами и берегами для выполнения гидрометрических измерений, с максимальной шириной по урезу в период горизонта высоких вод до 30 м и при перепаде уровня воды до 3-4 м. В конструкциях перекрытий зданий и сооружений данное изобретение может найти применение в качестве стропильной фермы, в том числе с местной загрузкой поясов.

Известна строительная ферма с неравными панелями, длина которых уменьшается от середины пролета к опорам, содержащая верхний сжатым и нижний растянутый пояса, стержни раскосной системы решетки с переменным направлением раскосов (треугольной системы решетки) и стойки. Такая ферма с местной загрузокй поясов считается наиболее экономичным решением в случае, когда длина панелей фермы уменьшается от середины пролета к опорам [1] (с. 250, фиг. 13).

Недостатком известной фермы является отсутствие единообразия в схемах узлов, которые по этой причине неудобны и трудоемки для конструирования. Это обстоятельство практически не позволяет запроектировать ферму, состоящую из сборных унифицированных элементов, что является особенно важным при проектировании пролетных строений мостов различного назначения. Кроме того, при большой местной загрузке поясов в средней части пролета фермы приходится значительно увеличивать сечения поясов, что приводит к увеличению материалоемкости.

Смотрите так же:  Приказ департамента тарифной и ценовой политики тюменской области

Известна равнопанельная строительная ферма с параллельными поясами, включающая верхний сжатый и нижний растянутый пояса, стержни треугольной решетки и стойки, а также дополнительные стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом — к нижнему растянутому поясу, также вне узла, в точке, отстоящей от него на расстоянии примерно 1/4 длины панели [2]. Такая конструкция решетки позволяет снизить материалоемкость за счет уменьшения расчетной длины раскосов. Однако из-за значительной длины дополнительных стоек достигаемый экономический эффект является небольшим.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является равнопанельная строительная ферма моста параболического очертания, содержащая параболический верхний сжатый и нижний растянутый пояса, нисходящие стержни раскосной системы решетки, стойки и расположенные между всеми стойками подкосы, каждый из которых одним концом прикреплен к раскосу в средней точке, а другим концом — к нижнему растянутому поясу вне узла в точке, отстоящей от него на расстоянии примерно 1/7 длины панели [1] (с. 802). Известная строительная ферма моста параболического очертания принята за прототип.

Недостатком прототипа является то, что его конструкция позволяет только немного снизить материалоемкость за счет уменьшения расчетной длины раскосов, так как подкосы имеют значительную длину — половину длины раскосов. Кроме этого, снижению материалоемкости не способствует то, что прототип является равнопанельной фермой.

Указанные недостатки в предлагаемой ферме сведены к минимуму. При создании изобретения были решены задачи снижения материалоемкости и повышения надежности устройства за счет дополнения решетки фермы системой коротких стержней, позволяющих значительно уменьшить расчетные длины стержней решетки, прогибы поясов от местной загрузки и повысить устойчивость сечения поясов при работе на изгиб.

В предлагаемой строительной ферме треугольного, параболического, полигонального или какого-либо другого очертания с непараллельными поясами, с длинами панелей, уменьшающимися от середины пролета к опорам, содержащей верхний сжатый и нижний растянутый пояса, стержни раскосной системы решетки, стойки, а также подкосы и дополнительные стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом — к нижнему поясу, также вне узла, сущность изобретения заключается в том, что подкосы и дополнительные стойки введены в решетку строительной фермы в средней части пролета и имеют меньшее поперечное сечение, чем сопряженные с ними стержни фермы, при этом в каждой панели одна часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45 o вне узла, а другим концом — к нижнему поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом — к верхнему поясу, также вне узла, причем расстояния между точками крепления подкосов и дополнительных стоек к поясам и ближайшими узлами (их геометрическими центрами) определяются исходя из приближенного расчета поясов на прочность от местной загрузки и расчета раскосов на устойчивость при сжатии с учетом их предельной гибкости, устанавливаемой нормами [3], и составляют примерно 1/6 длины панели.

Предлагаемая строительная ферма соответствует критерию «Новизна», так как она не известна из уровня техники, и соответствует критерию «Изобретательский уровень», так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

На фиг. 1 приведена строительная ферма треугольного очертания с подкосами и дополнительными стойками в средней части пролета. На фиг. 2 — фрагмент строительной фермы треугольного очертания на фиг. 1 в средней части пролета. На фиг. 3 — расчетная схема балки для определения площади поперечного сечения нижнего пояса, используемая для определения оптимального расстояния которое соответствует минимальной материалоемкости строительной фермы и удовлетворяет условиям прочности и устойчивости ее элементов.

Строительная ферма содержит верхний сжатый пояс 1, нижний растянутый пояс 2, раскосную решетку 3, стойки 4, дополнительные стойки 5 и подкосы 6, расположенные в средней части пролета фермы.

Устройство работает следующим образом.

При загрузке фермы (в том числе при местной загрузке поясов) верхний пояс 1 и раскосы 3 сжимаются, а нижний пояс 2 и стойки 4 растягиваются и, кроме того, от местной загрузки нижний пояс 2 изгибается и прогибается. Существенному уменьшению изгиба и прогиба нижнего пояса способствуют опорные закрепления подкоса 6 и дополнительной стойки 5, которые под воздействием подвижной нагрузки P растягиваются и вовлекают в работу стойку 4, раскос 3 и посредством их верхний пояс 1. Кроме этого, опорные закрепления раскоса 3 посредством подкоса 6 у верхнего пояса 1 и дополнительной стойки 5 у нижнего пояса 2 уменьшают расчетную длину раскоса 3 при его сжатии и, таким образом, увеличивают устойчивость раскоса.

В целом благодаря наличию подкосов и дополнительных стоек в средней части пролета фермы значительно уменьшаются расчетные длины стержней решетки и местные прогибы нижнего пояса, а также повышается его устойчивость при работе на изгиб. Кроме этого, повышается жесткость фермы в целом и в результате уменьшаются прогибы узлов фермы в середине пролета при действии эксплуатационных нагрузок.

Для определения оптимального расстояния (см. фиг. 2) приведем обоснование расчетных формул и результаты расчета по ним в табличной форме.

Площади поперечных сечений подкосов и дополнительных стоек определяются исходя из расчета на устойчивость при сжатии по нормам [3]. При этом с учетом запаса гибкости подкосов и дополнительных стоек должны быть не более 150.

При определении площади поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса предварительно определяется радиус инерции rg его поперечного сечения

где lg — длина дополнительной стойки или подкоса (расстояние между точками закрепления);
— гибкость дополнительной стойки или подкоса, принимаемая по нормам [3], но не более 150.

Площадь Fg поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса определяется по формуле
Fg = Ig/rg 2
где Ig — момент инерции поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса.

Оптимальное горизонтальное расстояние между узлом фермы на нижнем поясе и точкой крепления дополнительной стойки (подкоса) к поясу может быть определено на основании расчета части длины пояса между точками крепления дополнительной стойки и подкоса как простой однопролетной балки, загруженной сосредоточенной силой P в середине пролета lп — 2aо, где lп — длина панели. Для выполнения этого расчета предварительно следует задаться некоторым расстоянием aо. На основании расчета для каждого заданного значения aо определяются геометрические характеристики поперечного сечения нижнего пояса и затем объем материала нижнего пояса Определяются длина подкоса и дополнительной стойки в зависимости от расстояния aо, площади поперечных сечений дополнительной стойки и подкоса и затем также объемы материалов подкоса и дополнительной стойки V»2 и V»»2 (см. расчетные формулы, константы и результаты расчетов в таблице). Объемы 2, V»»2 суммируются. В результате каждому заданному значению aо соответствует объем материала V, включающий нижний пояс и сопряженные с ним дополнительную стойку и подкос.

Результаты расчетов для определения оптимального расстояния aо представлены в таблице.

Расчетные формулы F1 = bh;
Константы *)
lп = 300 см; P = 150 кгс; = 1600 кГc/cм 2 ; b = 0,4 см; F2 = 1,46 см 2 ; F»2 = 1,94 см 2 ; tg = 0,857; cos 45 o = 0,707.

В приведенных формулах и обозначениях констант:
M — изгибающий момент в середине пролета lп-2aо;
W — момент сопротивления площади поперечного сечения нижнего пояса;
— напряжение в крайних волокнах поперечного сечения нижнего пояса от изгиба;
h — высота поперечного сечения нижнего пояса в форме пластины шириною b;
F1 — площадь поперечного сечения нижнего пояса;
объем материала нижнего пояса в пределах длины панели lп;
2 — объем материала подкоса;
F2 — площадь поперечного сечения подкоса или дополнительной стойки при aо = 37,5 см;
2 — площадь поперечного сечения подкоса или дополнительной стойки при aо = 75,0 см;
V»»2 — объем материала дополнительной стойки;
— угол между направлением раскоса и нижним поясом;
V — суммарный объем материала нижнего пояса, подкоса и дополнительной стойки.

Остальные обозначения были пояснены в тексте ранее.

*) Площадь сечения F2 соответствует площади сечения уголка 20х20х4, а площадь сечения F»2 — площади сечения уголка 32х20х4.

Для определения оптимального значения соответствующего минимальному значению V, была применена интерполяционная формула Ньютона при равных разностях аргумента [4]. При этом начальное значение aо принималось равным 0. На основании применения этой формулы оптимальное расстояние определялось по формуле

где V1, V2, V3 — значения объема V, соответствующие первому, второму и третьему значениям аргумента aо;
ao — разность аргумента.

Смотрите так же:  Договор оказания услуг 100 предоплата образец

В рассматриваемом случае в соответствии с результатами расчета расстояния по указанной формуле при ao = 37,5 см равно 49.4 см. При lп = 300 см относительное расстояние
Аналогичным образом расстояние aп вдоль раскоса между узлом на верхнем поясе и точкой крепления к раскосу подкоса определяется по формуле

где lг — геометрическая длина раскоса (между центрами верхнего и нижнего узлов);
lр — расчетная длина раскоса (расстояние между опорными закреплениями).

Расчетная длина раскоса определяется по формуле
lp = rп,
где r — радиус инерции поперечного сечения раскоса, принимаемого по результатам общего статического расчета фермы без учета подкосов и дополнительных стоек;
п — предельная гибкость раскоса, принимаемая по нормам [3].

Таким образом, результаты расчетов по приведенным формулам показывают, что оптимальное расстояние составляет 1/6 длины панели lп. При этом удовлетворяются условия прочности и устойчивости элементов строительной фермы.

В заявляемом изобретении по сравнению с прототипом благодаря сочетанию неравнопанельной фермы с подкосами и дополнительными стойками в средней части пролета снижение материалоемкости составляет 20%. Одновременно благодаря уменьшению прогиба узлов фермы приблизительно на 30% повышается надежность устройства. Причем подкосы и дополнительные стойки не учитывались в общем статическом расчете фермы. Площади сечения подкосов и дополнительных стоек принимались с запасом исходя из расчетной гибкости этих элементов при сжатии.

Источники информации
1. Деревянные конструкции. Справочник проектировщика промышленных сооружений. Л., ОНТИ, 1937 — 955 с.

2. Беккер Г.Н. Ферма с параллельными поясами. Авт. свид. СССР N 781293, кл. E 04 C 3/04.

3. Стальные конструкции. Глава СНиП П-23-81 * . — М.: Стройиздат, 1990.

4. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Под редакцией д.т.н., проф. А.А. Уманского. Госстройиздат.- М: 1960 — 1040 с.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Строительная ферма, содержащая верхний сжатый и нижний растянутый непараллельные пояса, стержни раскосной решетки, стойки, а также подкосы и дополнительные стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом — к нижнему поясу, также вне узла, при этом длины панелей уменьшаются от середины пролета к опорам, отличающаяся тем, что подкосы и дополнительные стойки введены в решетку строительной фермы в средней части пролета и имеют меньшее поперечное сечение, чем сопряженные с ними стержни фермы, при этом одна часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45 o вне узла, а другим концом — к нижнему поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом — к верхнему поясу, также вне узла, причем точки крепления к поясам подкосов и дополнительных стоек отстоят от ближайших узлов на расстоянии 1/6 длины панели.

Стержневая ферма

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении несущих строительных элементов. Технический результат: экономия металла при создании надежной стержневой фермы. Сущность изобретения заключается в том, что стержневая ферма содержит пояса и элементы решетки, выступающие за габариты обоих поясов, причем и пояса, и решетка выполнены из стержней круглого сечения. Элементы решетки выполнены в виде стоек и раскосов, при этом длина крайних стоек в 1,01-1,4 раза больше вертикальных проекций других элементов решетки, а соотношение длины горизонтальной проекции раскоса S и расстояния между центрами тяжести сечений поясов Z должно меняться в пределах 1,04S/Z2,66. 3 з.п.ф-лы, 4 ил., 5 табл.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении несущих строительных элементов, работающих на изгиб.

Известны фермы, включающие пояса и элементы решетки, — стойки и/или раскосы [1, 2] . Особенность этих ферм в том, что элементы решетки не выступают за габариты поясов, т.е. за пределы, очерченные наружными кромками поясов фермы. Такое техническое решение не вполне целесообразно тогда, когда хотя бы один пояс фермы выполнен из стержня круглого сечения, поскольку при этом затрудняется процесс сварки пояса с решеткой.

Известна ферма с круглым нижним поясом [3] и у нее концы элементов решетки, примыкающие к нижнему поясу, выступают за его пределы (за габариты пояса), что позволило более надежно приварить решетку к поясу.

Известна ферма, у которой элементы решетки выступают за пределы только одного верхнего пояса [4].

Наиболее близким аналогом (прототипом) является ферма, раскрытая в источнике [5], у которой и пояса, и решетка выполнены из прутков или проволоки, причем вертикальные проекции элементов решетки больше расстояния между внешними кромками поясов фермы и оба конца каждого элемента решетки выступают за габариты поясов. В частном случае, элементы решетки прикреплены только к поясам, без непосредственного контакта между собой концов этих элементов [6] . В другом варианте, концы элементов решетки, примыкающие к одному и тому же узлу фермы, не только приварены к поясу, но еще и дополнительно соединены между собой, в частности, образуют единый гнутый стержень [7].

Недостаток и аналогов, и прототипа в том, что не регламентировано соотношение длины горизонтальной проекции раскоса S и расстояния между центрами тяжести сечений поясов Z и это является причиной возможного перерасхода металла.

Задачей данного изобретения является уменьшение расхода металла и повышение надежности фермы.

Сущность изобретения в том, что в стержневой ферме, содержащей пояса и элементы решетки, выступающие за габариты обоих поясов, и пояса, и решетка выполнены из стержней круглого сечения; особенность фермы в том, что элементы решетки выполнены в виде стоек и раскосов, при этом длина крайних стоек в 1,01-1,4 раза больше вертикальных проекций других элементов решетки, а соотношение длины горизонтальной проекции раскоса S и расстояния между центрами тяжести сечений поясов Z должно меняться в пределах: 1,04S/Z2,66; кроме того, концы элементов решетки, примыкающие к одному и тому же узлу фермы, не только прикреплены к поясу фермы, но и дополнительно соединены (например, сварены) между собой; в частном случае элементы решетки не сварены между собой, а выполнены в виде единого гнутого стержня; такую ферму предложено использовать в качестве арматуры изделий из пористого материала, например ячеистого бетона.

Технический результат: уменьшение суммарного веса металла (пояса плюс решетка), расходуемого на ферму; повышение надежности фермы. Последнее обусловлено тем, что при изготовлении ферм в условиях реального производства возможны непредусмотренные отклонения от проектных размеров, например, горизонтальная проекция раскоса S может оказаться больше необходимой; если такое отклонение случится в пределах регламентированного данным изобретением соотношения S/Z, то это будет не опасно. Повышению надежности фермы способствует также сварка концов соседних элементов решетки (или соединение их другим способом); поскольку всегда один из этих элементов работает на сжатие, другой — на растяжение, то соединение их способствует взаимной компенсации части усилий в элементах решетки. Выполнение крайних стоек фермы более длинными повышает надежность работы фермы в качестве арматуры пористых изделий, поскольку обеспечивает стабильную толщину защитного слоя.

Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 показана ферма с неконтактирующими между собой элементами раскосной решетки. На фиг.2 изображена ферма, также с неконтактирующими элементами решетки, но содержащая стойки, чередующиеся с раскосами. На фиг.3 приведена ферма, у которой концы раскосов соединены сваркой, а на фиг.4 — раскосы выполнены в виде единого гнутого стержня. Обозначения на чертежах: 1 — пояс фермы, 2 — раскос, 3 — стойка, 4 — точка сварки, S — длина горизонтальной проекции раскоса, Z — расстояние между центрами тяжести сечений поясов фермы.

Примеры. В нижеследующих примерах рассмотрены фермы с разными параметрами: длина фермы L, см; ее высота (т.е. длина вертикальной проекции раскоса) h, см; расстояние между центрами тяжести сечений поясов Z, см; расчетное сопротивление металла поясов Ra, кгс/см 2 ; расчетное сопротивление металла решетки Rp, кгс/см 2 ; погонная нагрузка, воспринимаемая фермой q, кгс/см; вес фермы G, кг. Все фермы рассчитаны на изгиб по классической общепринятой методике: вычислены опорные реакции и максимальные изгибающие моменты, методом сечений определены усилия в стержнях фермы, рассчитаны необходимые площади их сечения; принято обычное для практики конструирования ферм правило, согласно которому пояс, на всем его протяжении, имеет постоянное сечение, а площадь сечения всех раскосов и стоек такая же, как у наиболее нагруженного опорного раскоса; условно принято, что расчетный пролет каждой фермы равен ее длине. Каждая ферма рассчитывалась в десяти вариантах, при отношении S/Z от 0,83 до 3,11. Результаты по каждой ферме приведены в таблицах 1 — 5, из которых видно, минимум расхода металла достигается при выполнении условия: 1,04S/Z2,66; причем зона минимальных расходов достаточно широка для того, чтобы обеспечить надежность работы фермы (она отмечена жирной линией в нижней части таблиц).

Смотрите так же:  Дом адвокатов в элисте

Пример 1. L=600, h=27, Z=24, Rа=3750, Rр=3000, q=1 (см. табл.1).

Пример 2. L=600, h=7, Z=4,5, Rа=3750, Rр=3000, q=0,2 (см. табл.2).

Пример 3. L=600, h=7, Z=4,5, Rа=3000, Rр=3000, q=0,2 (см. табл.3).

Пример 4. L=600, h=7, Z=4,5, Rа=3000, Rр=2000, q=0,2 (см. табл.4).

Пример 5. L=300, h=7, Z=4,5, Rа=3000, Rр=3000, q=0,2 (см. табл.5).

Из приведенных примеров следует, что оптимальное отношение S/Z лежит в пределах 1,04-2,66; при этом расход металла минимален. Небольшая абсолютная величина экономии металла на одну ферму в данном случае не имеет значения, поскольку фермы предназначены для армирования многотоннажной продукции заводов ячеистого бетона и других пористых изделий, где в каждое изделие устанавливают до 5-10 подобных ферм.

Источники информации 1. Беленя Е.И. Металлические конструкции. М., Стройиздат, 1973, с. 368.

2. Патент РФ 2056488.

3. Патент РФ 2034122.

4. Патент РФ 2131005.

5. Патент РФ 2145373.

6. Патент РФ 2145373, фиг.3, 4 и 6.

7. Патент РФ 2145373, фиг.2.

1. Стержневая ферма, содержащая пояса и элементы решетки, выступающие за габариты обоих поясов, причем и пояса, и решетка выполнены из стержней круглого сечения, отличающаяся тем, что элементы решетки выполнены в виде стоек и раскосов, при этом длина крайних стоек в 1,01-1,4 раза больше вертикальных проекций других элементов решетки, а соотношение длины горизонтальной проекции раскоса S и расстояния между центрами тяжести сечений поясов Z должно меняться в пределах 1,04S/Z2,66.

2. Стержневая ферма по п. 1, отличающаяся тем, что концы элементов решетки, примыкающие к одному и тому же узлу фермы, не только прикреплены к поясу, но и дополнительно соединены между собой.

3. Стержневая ферма по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что элементы решетки, примыкающие к одному и тому же узлу фермы, выполнены в виде единого гнутого стержня.

4. Стержневая ферма по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что применяется в качестве арматуры изделий из пористого материала, например ячеистого бетона.

Патент на ферму

  1. Главная
  2. Реестр патентов

Последние новости

(21), (22) Заявка: 2003115790/03, 27.05.2003

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
27.05.2003

(43) Дата публикации заявки: 27.12.2004

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: В.А.ИВАНОВ. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. Будивильник, 1970, с.211, рис. 8.1 и 8.2.
SU 606964 A, 15.05.1978.
RU 2056488 С1, 20.03.1996.
SU 1114761 А, 23.09.1984.
US 4393637 A, 19.07.1983 .

Адрес для переписки:
432027, г.Ульяновск, ул. Северный Венец, 32, УлГТУ, проректору по НИР

(72) Автор(ы):
Ямлеев У.А. (RU),
Кудряшова Р.А. (RU),
Янгайкин П.Б. (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Ульяновский государственный технический университет (RU)

(54) МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННАЯ ФЕРМА

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве несущих конструкций покрытия зданий и сооружений. Технический результат — повышение несущей способности и жесткости ферм. Предлагаемая металлодеревянная ферма имеет деревянный верхний сжатый пояс, деревянную стойку с нижним металлическим закругленным концом. Раскосы и нижний пояс выполнены из двух деревянных брусьев с зазором между ними. В этом зазоре размещены два арматурных напрягаемых стержня. Арматурные напрягаемые стержни огибают нижний металлический закругленный конец деревянной стойки. Одним концом каждый стержень с помощью высаженной головки закреплен в верхнем поясе фермы. Другим концом, имеющим коротыш с резьбой, стержни закреплены в торцах нижнего пояса. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущих конструкций покрытия зданий и сооружений.

Известна металлодеревянная строительная ферма, содержащая деревянные верхний пояс и часть раскосов (см. Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс, Минск: 1973, с.138, рис.64).

Недостатком такой фермы является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является выбранная в качестве прототипа треугольная металлодеревянная ферма, включающая в себя верхний пояс и раскосы деревянные сплошного сечения и металлические нижний пояс и стойку (см. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. Под ред. В.А.Иванова: Будивильник, 1970, с.211, рис.8.1 и 8.2).

Недостатком указанной фермы является большая материалоемкость из-за применения стали с низким расчетным сопротивлением и малая жесткость фермы из своей плоскости, что требует попарного объединения стропильными фермами.

Технический результат — повышение несущей способности и жесткости ферм.

Указанный технический результат достигается тем, что в металлодеревянной ферме нижний пояс и раскосы выполнены из двух деревянных брусьев с зазором между ними. Нижний пояс и раскосы армированы двумя арматурными напрягаемыми стержнями, каждый из которых размещен в зазоре между брусьями. Каждый арматурный напрягаемый стержень огибает нижний металлический закругленный конец деревянной стойки, при этом одним концом через высаженную головку закреплен в верхнем поясе, а другим концом, имеющим коротыш с резьбой, закреплен в торце нижнего пояса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

— на фиг.1 — вид фермы сбоку;

— на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1;

— на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

Металлодеревянная ферма имеет деревянный верхний сжатый пояс 1, деревянную стойку 2 с нижним металлическим закругленным концом 3. Раскосы 4 и нижний пояс 5 выполнены из двух деревянных брусьев с зазором между ними. В этом зазоре размещены по одному арматурному стержню 6 из свариваемой стержневой арматуры класса А-IV и выше. Каждый из двух арматурных стержней 6 огибает нижний металлический закругленный конец 3 деревянной стойки 2. Одним концом каждый стержень с помощью высаженной головки 7 закреплен в верхнем поясе фермы. Другим концом, имеющим коротыш с резьбой 8, стержни закреплены в торцах нижнего пояса.

Металлодеревянная ферма изготавливается по следующей технологии. Деревянные элементы фермы изготавливаются по традиционной технологии. Каждый из напрягаемых арматурных стержней 6 выполнен из высокопрочной стали с высаженной головкой 7 и приваренным коротышом с резьбой 8, проводится через отверстие упорных металлических пластин в верхнем поясе и зазором между брусьями, огибая нижний металлический конец деревянной стойки 2, и напрягается через упорную пластину в торце нижнего пояса закручиванием гайки. Для обеспечения равномерности обжатия фермы завинчивание гаек с обоих концов нижнего пояса производится одновременно. Степень предварительного напряжения контролируется по удлинению тензометром или электротензодатчиками.

Использование преднапряженной высокопрочной стали и деревянных брусьев в раскосах и нижнем поясе повышает несущую способность и жесткость фермы.

Металлодеревянная ферма, включающая в себя деревянные верхний пояс и раскосы, нижний пояс и стойку, отличающаяся тем, что нижний пояс и раскосы, выполненные из двух деревянных брусьев с зазором между ними, армированы двумя арматурными напрягаемыми стержнями, каждый из которых размещен в зазоре, огибает нижний металлический закругленный конец деревянной стойки, при этом одним концом через высаженную головку закреплен в верхнем поясе, а другим концом, имеющим коротыш с резьбой, закреплен в торце нижнего пояса.

MM4A — Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе