Металлическая треугольная ферма
Изобретение относится к строительству, а именно к металлическим легким, преимущественно сборно-разборным конструкциям покрытий зданий и сооружений. Предложена металлическая треугольная ферма, включающая выполненные из гнутых металлических профилей верхний и нижний пояса, а также раскосы, соединенные при помощи разъемных крепежных элементов. Отличительной особенностью предлагаемой фермы является то, что верхний пояс выполнен из двух парных холодногнутых профилей, соединенных с зазором с образованием симметричного поперечного сечения, нижний пояс выполнен составным из пяти или трех парных холодногнутых профилей, составляющих единый стержень, причем часть парных профилей, входящих в нижний пояс, соединена без зазора, а часть парных профилей нижнего пояса соединена с зазором, раскосы, соединяющие верхний и нижний пояса, изготовлены из профилей с участком разделки, заключающимся в удалении двух полок, при этом сохраненные участки разделки помещены в зазоры верхнего и нижнего поясов и зафиксированы разъемными крепежными элементами. Технический результат заключается в повышении несущей способности, жесткости и устойчивости. 9 з.п. ф-лы, 16 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к металлическим легким, преимущественно сборно-разборным конструкциям покрытий зданий и сооружений.
Известна треугольная ферма, составленная из двух перевернутых ферм, вершины которых соединены затяжкой /DE 887259, кл. 37в 3/07, 1953/. В этой ферме удачно обеспечен уклон кровли, исключены эксцентриситеты в узлах, снижена свободная длина поясов, однако сложность узлов сохраняется, конструкция имеет значительные транспортные габариты, металлоемка.
Известна металлическая треугольная ферма, включающая веpхний и нижний пояса, раскосы, подвески и коньковую стойку /Стальные конструкции одноэтажных производственных зданий. Руководство по проектированию. М.: Стройиздат, 1952, с. 94, рис.85 а/. Недостатком этого решения являются повышенная металлоемкость и сложность изготовления, связанные с применением составных сечений, наличием узловых фасонок и необходимостью кантовки фермы в процессе ее сборки.
Наиболее близким к предложенному техническим решением является металлическая треугольная ферма, включающая верхний и нижний пояса, раскосы подвески и коньковую стойку /RU 2032041, E04C 3/08, 1995/. Данная конструкция выбрана за прототип. Отличительной особенностью прототипа является то, что верхний пояс выполнен из гнутого швеллера с вертикальной стенкой и имеет консольные свесы ниже уровня нижнего пояса. Стенки верхнего пояса в коньке образуют зазор и снабжены основной и дополнительной накладками. Причем основная накладка размещена с внешней, а дополнительная с внутренней стороны стенки швеллера. Нижний пояс и раскосы выполнены из гнутых уголков, причем полки поясов развернуты в противоположные стороны, а полки раскосов обращены в сторону полок нижнего пояса. Верхние концы подвесок размещены между стенками верхнего пояса и раскоса. Причем верхний конец коньковой стойки размещен с внешней стороны основной накладки и прикреплен к обеим накладкам общим болтом, установленным в зазоре между стенками швеллера верхнего пояса. Прототип характеризуется недостаточной несущей способностью, жесткостью и устойчивостью. Указанные недостатки обусловлены, во-первых, характеристиками верхнего пояса, состоящего из одного гнутого швеллера, нижнего пояса, состоящего из одного уголка. Несущая способность снижена за счет крепления нижнего пояса, раскосов и подвесов с эксцентриситетом, что приводит к выходу фермы из плоскости в результате приложения вертикальной нагрузки и затрудняет монтаж фермы, так как при подъеме фермы краном она может сложиться из-за недостаточной жесткости в поперечном направлении, которая обусловлена только жесткостью пластины верхнего узла. Во-вторых, в конструкции прототипа центр тяжести верхнего профиля не лежит в одной вертикальной плоскости с центром тяжести нижнего профиля, в результате появляется эксцентриситет, снижающий несущую нагрузку на ферму. Поскольку раскос крепится к верхнему поясу с эксцентриситетом, это приводит к появлению момента, стремящегося вывести ферму из вертикальной плоскости.
Предлагаемое изобретение решает задачу по созданию металлической треугольной фермы, лишенной указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении несущей способности, жесткости и устойчивости.
Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается металлическая треугольная ферма, включающая выполненные из гнутых металлических профилей верхний и нижний пояса, а также раскосы, соединенные при помощи разъемных крепежных элементов. Отличительной особенностью предлагаемой фермы является то, что верхний пояс выполнен из двух парных холодногнутых профилей, соединенных с зазором с образованием симметричного поперечного сечения, нижний профиль выполнен составным из пяти или трех парных холодногнутых профилей, составляющих единый стержень, причем часть парных профилей, входящих в нижний пояс, соединена без зазора, а часть парных профилей нижнего пояса соединена с зазором, раскосы, соединяющие верхний и нижний пояса, изготовлены из профилей с участком разделки, заключающимся в удалении двух полок, при этом сохраненные участки разделки помещены в зазоры верхнего и нижнего поясов и зафиксированы разъемными крепежными элементами.
Нижний пояс может быть выполнен составным из пяти или трех парных холодногнутых профилей с сечением в виде С-образных профилей, составляющих единый стержень, причем часть парных профилей, входящих в нижний пояс, соединена без зазора, а часть парных профилей нижнего пояса соединена с зазором. При этом части парных профилей, соединенных без зазора, на концах, сопрягаемых с парными профилями, соединенными с зазором, имеют участок разделки в виде швеллера, заключающийся в удалении отгибов полок. Указанные участки разделки помещены в зазор парных профилей, соединенных с зазором, и зафиксированы разъемными крепежными элементами.
Раскосы, соединяющие верхний и нижний пояса, изготовлены из холодногнутых профилей с участком разделки, заключающимся в удалении двух полок, при этом сохраненные участки разделки помещены в зазоры верхнего и нижнего поясов и зафиксированы разъемными крепежными элементами. При этом раскосы могут быть выполнены как из парных профилей, так и из одинарных.
Верхний пояс, нижний пояс, а также раскосы могут быть выполнены из С-, или ∑-, или Z-образных профилей, а также из профилей с поперечным сечением в виде швеллера.
Холодногнутые профили могут быть изготовлены из стали толщиной от 0,8 до 4 мм.
Дополнительно предлагается парные холодногнутые профили верхнего профиля в коньковой части выполнить с участком разделки, заключающимся в удалении полок, один из сохраненных участков разделки каждой пары холодногнутых профилей поместить в зазор другой пары и зафиксировать разъемными крепежными элементами.
Дополнительно предлагается каждый из узлов соединения верхнего и нижнего поясов выполнить путем помещения участка разделки нижнего пояса, полученного удалением верхних полок, в зазор между профилями верхнего пояса, при этом сопрягаемые детали зафиксировать разъемными крепежными элементами.
Дополнительно предлагается верхний пояс соединить с нижним с образованием консольного свеса, на котором выполнить отверстия для крепления фермы к колоннам или для крепления переходного элемента. При этом под консольными свесами предлагается разместить переходные элементы для крепления фермы на несущих конструкциях. Причем сопрягаемые детали переходных элементов расположить в зазоре между профилями верхнего пояса и зафиксировать разъемными крепежными элементами.
Выполнение треугольной фермы с указанными отличительными признаками позволяет увеличить несущую способность фермы, ее жесткость за счет применения двух скрепленных по длине профилей, работающих симметрично в конструкции верхнего и нижнего поясов, а также в конструкции раскосов. Все детали фермы соединены между собой непосредственно без использования дополнительных элементов. Конструкция фермы является симметричной относительно вертикальной плоскости, что повышает ее устойчивость.
На фиг. 1 представлена заявляемая ферма с пролетом более 18 метров (большая ферма), на фиг. 2 - ферма с пролетом 18 метров и менее (малая ферма), на фиг. 3 и фиг. 4 показано выполнение коньковой части верхнего пояса, фронтальный вид и аксонометрия соответственно, на фиг. 5, 6, 7 и 8 представлены узлы соединения нижнего пояса с раскосами и место соединения парных профилей нижнего профиля (фронтальный вид и аксонометрия), при этом на фиг. 5 и 6 в узлах применены раскосы, выполненные из парных профилей, а на фиг. 7 и 8 - раскосы, выполненные из одинарных профилей. На фиг. 9 и 10 показаны вид спереди и аксонометрия места соединения верхнего и нижнего поясов, на фиг. 11-16 показаны фронтальные виды и аксонометрии узлов крепления раскосов и верхнего профиля с использованием раскосов, выполненных из двойных (фиг. 11, 12, 15 и 16) и одинарных (фиг. 13 и 14) профилей. Позиции на чертежах обозначают следующие конструктивные элементы: 1 и 2 - парные гнутые профили верхнего пояса большой фермы, 3 - центральный парный профиль нижнего пояса большой фермы, 4 и 5 - парные профили нижнего пояса, примыкающие к центральному большой фермы, 6 и 7 - крайние парные профили нижнего пояса большой фермы, 8-15 - раскосы большой фермы, 16 - крепежные элементы, 17, 18 - переходные элементы, предназначенные для крепления фермы на несущих конструкциях, 19 и 20 - крайние парные профили нижнего пояса малой фермы, 21 - центральный парный профиль нижнего пояса малой фермы, 22-25 - раскосы малой фермы.
Ферму изготавливают следующим образом. На металлорежущих станках отрезают стержни необходимой длины из С-, ∑- или Z-образных профилей, или из профилей с поперечным сечением в виде швеллера. Производят необходимую разделку, заключающуюся в удалении полок на участках разделки. Сверлят крепежные отверстия. Стержни попарно стыкуют, при этом получают парные профили 1-7 и раскосы 8-15. Формируют верхний пояс, соединяя парные профили 1 и 2 в коньковой части, размещая сохраненные участки разделки каждого парного профиля в зазор другого с последующей фиксацией разъемными крепежными элементами 16. Формируют нижний пояс, соединяя центральный парный профиль 3 с примыкающими к нему парными профилями 4 и 5 так, чтобы сопрягаемые поверхности центрального профиля 3 вошли в зазор примыкающих профилей 4 и 5 (фиг. 6). Для пролетов в 18 метров и менее (фиг. 2) обычно бывает достаточно выполнения нижнего пояса из трех парных профилей 19, 20 и 21, при этом профили 19 и 20 соединяются без зазора, а профили 21 соединяются с зазором. Для пролетов более 18 метров (фиг. 1), как правило, необходим нижний пояс, состоящий из пяти парных профилей 3, 4, 5, 6 и 7. Далее образуют внешний периметр фермы, соединяя верхний и нижний пояса (фиг. 3 и 4), при этом помещают участки разделки нижнего пояса, полученного удалением верхних полок, в зазор между профилями верхнего пояса, при этом сопрягаемые детали фиксируют разъемными крепежными элементами 16. Участки разделки раскосов 8-15 помещают в зазоры парных профилей 1, 2 и 3 и фиксируют крепежными элементами 16, которыми надежно скрепляют стержни между собой. Для пролетов в 18 метров и менее (фиг. 2) обычно бывает достаточно четырех раскосов 22, 23, 24 и 25. Для пролетов более 18 метров (фиг. 1), как правило, необходимо больше раскосов 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15. В завершение на концевых свесах фермы устанавливают переходные элементы 17 и 18 для крепления фермы на несущих конструкциях, при этом сопрягаемые детали переходных элементов располагают в зазоре между профилями верхнего пояса и фиксируют разъемными крепежными элементами 16.
Конструкция фермы предоставляет возможность установки ее без переходных элементов 17 непосредственно на колонны, при этом на оголовке колонны формируется участок разделки путем удаления полок, который входит в зазор между профилями верхнего пояса и фиксируется разъемными крепежными элементами.
Ферма готова к транспортировке и к установке на несущие конструкции (колонны или стены) здания. При этом жесткость фермы позволяет осуществлять ее монтаж при помощи крана.
Все детали фермы, включая верхние, нижние пояса, раскосы и колонны, могут изготавливаться на автоматических линиях холодной прокатки, включая все необходимые отверстия и разделки.
1. Металлическая треугольная ферма, включающая выполненные из гнутых металлических профилей верхний и нижний пояса, а также раскосы, соединенные при помощи разъемных крепежных элементов, отличающаяся тем, что верхний пояс выполнен из двух парных холодногнутых профилей, соединенных с зазором с образованием симметричного поперечного сечения, нижний пояс выполнен составным из пяти или трех парных холодногнутых профилей, составляющих единый стержень, причем часть парных профилей, входящих в нижний пояс, соединена без зазора, а часть парных профилей нижнего пояса соединена с зазором, раскосы, соединяющие верхний и нижний пояса, изготовлены из профилей с участком разделки, заключающимся в удалении двух полок, при этом сохраненные участки разделки помещены в зазоры верхнего и нижнего поясов и зафиксированы разъемными крепежными элементами.
2. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что верхний пояс выполнен из С-, или ∑-, или Z-образных профилей, или из профилей с поперечным сечением в виде швеллера.
3. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что нижний пояс выполнен из С-, или ∑-, или Z-образных профилей, или из профилей с поперечным сечением в виде швеллера.
4. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что раскосы выполнены из С-, или ∑-, или Z-образных профилей, или из профилей с поперечным сечением в виде швеллера.
5. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что холодногнутые профили изготовлены из стали толщиной от 0,8 до 4 мм.
6. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что парные холодногнутые профили верхнего профиля в коньковой части выполнены с участком разделки, заключающимся в удалении полок, а один из сохраненных участков разделки каждой пары холодногнутых профилей помещен в зазор другой пары и зафиксирован разъемными крепежными элементами.
7. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из узлов соединения верхнего и нижнего поясов выполнен путем помещения участка разделки нижнего пояса, полученного удалением верхних полок, в зазор между профилями верхнего пояса, при этом сопрягаемые детали зафиксированы разъемными крепежными элементами.
8. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что верхний пояс соединен с нижним с образованием консольного свеса, на котором выполнены отверстия для крепления фермы к колоннам или для крепления переходного элемента.
9. Ферма по п. 8, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными под консольными свесами переходными элементами для крепления фермы на несущих конструкциях, причем сопрягаемые детали переходных элементов расположены в зазоре между профилями верхнего пояса и зафиксированы разъемными крепежными элементами.
10. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что нижний пояс выполнен составным из пяти или трех парных холодногнутых профилей с сечением в виде С-образного профиля, составляющих единый стержень, причем часть парных профилей, входящих в нижний пояс, соединена без зазора, а часть парных профилей нижнего пояса соединена с зазором, при этом части парных профилей, соединенных без зазора, на концах, сопрягаемых с парными профилями, соединенными с зазором, имеют участок разделки в виде швеллера, заключающийся в удалении отгибов полок, а указанные участки разделки помещены в зазор парных профилей, соединенных с зазором, и зафиксированы разъемными крепежными элементами.
