Тема 4. 3 решетчатые деревянные фермы.

4.3.1. Пролетные строения с фермами Гау-Журавского.

  Для перекрытия пролетов от 20 до 50 м в автодорожных мостах широко применяют дорожные строения с фермами Гау-Журавского. Фермы Гау-Журавского имеют крестовую решетку (рис.82). Пояса и раскосы делают деревянными, стойки же из стальных тяжей. Тяжи проходят через пояса и закреплены на концах гайками. В некоторых случаях при отсутствии хорошего лесоматериала, для увеличения надежности ферм, а также в сборных конструкциях нижний (растянутый) пояс, а иногда и оба пояса делают стальными.

Рис.82. Схемы мостов с пролетными строениями системы Гау-Журавского

1 - основной раскос; 2 - обратный раскос; 3 - стальной тяж; 4 - опорная стойка; 5 - дополнительный полураскос.

 

4.3.2.  Конструкция главных ферм.

 

  Раскосы ферм Гау-Журавского сопрягаются с поясами при помощи узловых подушек, упираясь в них торцами. Такое сопряжение способно передавать только сжимающие усилия. Поэтому в зависимости от знака поперечной силы в каждой панели работает только тот раскос, в котором возникает сжимающее усилие. Под действием постоянной нагрузки и при полном загружении всей длины ферм временной нагрузкой на сжатие работают восходящие раскосы, являющиеся основными. Встречные раскосы, в которых при этих загружениях не возникает усилий, называют обратными. Обратные раскосы включаются в работу на сжатие при таких положениях на мосту временной нагрузки, которые вызывают перемену знака поперечной силы в соответствующей панели. Так как раскосы ферм Гау-Журавского всегда работают только на сжатие, то в стойках всегда возникают только растягивающие усилия, что позволяет делать их из стальных тяжей. В опорных панелях, где поперечная сила однозначна, обратные раскосы ставят для уменьшения свободной длины основных раскосов. При езде понизу главные фермы всегда делают без крайних стоек и первых панелей верхнего пояса. Для уменьшения свободной длины опорных раскосов ставят дополнительные полураскосы (см. рис.82).

Для плотного прилегания торцов раскосов к узловым подушкам тяжи ферм натягивают гайками, имеющимися на обоих концах каждого тяжа. В процессе эксплуатации их периодически подтягивают. Подтягиванием тяжей можно также устранить провесы ферм, образующиеся с течением времени под действием вертикальной нагрузки и от усушки дерева.

Высоту ферм h с ездой поверху принимают от  до  пролета, а с ездой понизу -  пролета. Если фермы имеют один (нижний) или оба металлических пояса, то высота их может быть несколько меньшей.

Угол наклона а раскосов ферм назначают от 45° до 60°.

Усилия от временной нагрузки и веса конструкции проезжей части передаются главным фермам в их узлах с помощью поперечных балок. По конструктивным и экономическим условиям целесообразен шаг d поперечных балок порядка 2,5-4 м. Поэтому в пролетных строениях с ездой поверху и пролетами до 20-30 м главные фермы имеют простую крестовую решетку (см. рис.82). При пролетах же 30-40 м для уменьшения длины панели часто применяют решетку с дополнительными стойками (рис.83). В фермах с ездой понизу тоже часто применяют дополнительные стойки из стальных тяжей, уменьшающие длину панелей проезжей части.

Рис.83. Схемы мостов с пролетными строениями системы Гау-Журавского

1 - основной раскос; 2 - обратный раскос; 3 - опорная стойка; 4 - дополнительный полураскос. 5 - дополнительная стойка; 6 - дополнительный тяж.

 

4.3.3. Пролетные строения с фермами Гау-Журавского с ездой поверху и понизу. Узлы ферм.

 

  В пролетных строениях с ездой поверху, как правило, вдоль верхних и нижних поясов главных ферм располагают продольные связи (рис.84, а). Кроме горизонтальных продольных связей, необходимы и поперечные связи в вертикальных плоскостях на опорах пролетного строения (опорные поперечные связи), а также и вдоль пролета через каждые 5-8 м. Продольные связи представляют собой горизонтальные фермы, поясами которых служат пояса главных ферм, решетка же состоит из раскосов (диагоналей) и поперечных схваток. В пролетных строениях с небольшими пролетами можно допускать устройство только одной системы продольных связей вдоль верхнего (сжатого) пояса при условии постановки достаточного количества промежуточных поперечных связей. В случае большого количества главных ферм в пролетном строении достаточно их связывать продольными связями попарно (рис.85, а). Промежуточные поперечные связи, необходимые для поперечной жесткости пролетного строения и улучшения распределения временной нагрузки на главные фермы, надо всегда ставить по всей ширине поперечного сечения пролетного строения (рис.84, б).

Рис.84. Схемы расположения связей в пролетных строениях с фермами Гау- Журавского

1 - верхние продольные связи; 2 - нижние продольные связи; 3 - промежуточные поперечные связи; 4 - опорные поперечные связи; 5 - главная ферма.

 

В пролетных строениях с ездой понизу для передачи ветровых опорных реакций верхних продольных связей на опоры моста устраивают поперечные ветровые рамы, расположенные в плоскостях опорных раскосов. Подкосы, создающие жесткость верхних узлов ветровых рам, придают им вид порталов, поэтому опорные ветровые рамы называют портальными (рис.85, б).

Рис.85. Схемы расположения связей в пролетных строениях с фермами Гау- Журавского

1 - верхние продольные связи; 2 - нижние продольные связи; 3 - промежуточные поперечные связи; 4 - опорные поперечные связи; 5 - главная ферма; 6 - портальная рама.

Раскосы ферм Гау - Журавского изготавливают из бревен или, реже, из брусьев. Основные раскосы состоят из двух ветвей, обратные из одной. В месте взаимного пересечения раскосы стягивают между собой болтами. Своими концами раскосы упираются в узловые подушки, обычно из брусьев, расположенных волокнами перпендикулярно к плоскости ферм (рис.86 ). В этом случае давление раскосов действует на подушки поперек волокон, что неблагоприятно для древесины. Поэтому их готовят из более прочного леса: дуба, отборной сосны. При небольших усилиях, передаваемых раскосам, подушки делают с гладкой поверхностью, примыкающей к поясам, а при больших усилиях -с зубцами для лучшей передачи поясу горизонтальной составляющей усилия основного раскоса. Торцы раскосов закрепляют против смещения металлическими штырями. Если нет дуба, то узловые подушки можно сделать металлическими, сваренными из листовой стали (рис.87, а). В фермах с металлическими поясами узловые подушки тоже металлические приваривают непосредственно к поясу (рис.87, б).

Рис.86. Конструкция узлов ферм Гау-Журавского

1 - двойной настил; 2 - прогон; 3 - поперечная балка; 4 - центрирующая подушка; 5 - пояс главной фермы; 6 - металлический потайной штырь; 7 - обратный раскос; 8 - стальной тяж; 9 - узловая подушка; 10 - основной раскос; 11 - подгаечный брус; 12 - брус под тротуарным настилом; 13 - перила.

Рис.87. Конструкция узлов ферм Гау-Журавского

1 - пояс главной фермы; 2 - металлический потайной штырь; 3 - обратный раскос; 4 - стальной тяж; 5 - основной раскос; 6 - подгаечный брус; 7 - гайка; 8 - контргайка; 9 - шайба; 10 - диафрагма подушки; 11 - стальная подушка; 12 - упорная площадка; 13 - ограничительная планка; 14 - стальной пояс; 15 - диафрагма пояса; 16 - стальной подгаечный элемент.

       

4.3.4. Пролетные строения с дощатыми фермами.

 

  Пролетные строения, имеющие дощатые фермы обычно с соединениями элементов на гвоздях, применяются для перекрытия пролетов от 12-16 до 40-50 м.

Дощатые фермы на гвоздевых соединениях (дощато-гвоздевые фермы) имеют простую конструкцию и могут быть быстро изготовлены и установлены в пролеты целиком или крупными блоками. Однако они загнивают быстрее других видов деревянных ферм и поэтому их целесообразнее применять при строительстве временных мостов. Для мостов более длительного срока службы дощатые фермы надо изготавливать из хорошо просушенного и антисептированного лесоматериала. Дощатые фермы имеют многорешатчатую систему, раскосы которой образуют сплошную или решетчатую стенку. В большинстве случаев дощатые пролетные строения имеют простую разрезную систему (рис.88). Однако в России были случаи строительства мостов и с консольно-балочными дощатыми фермами.

Рис.88. Конструкция пролетных строений с дощатыми фермами

Высоту балочно-разрезных дощатых ферм принимают от  до  пролета.

Пояса ферм делают из пакетов досок; значительно реже применяют брусчатые сечения поясов. Пояса охватывают с двух сторон вертикальную стенку (решетку) ферм, состоящую из двух слоев перекрещивающихся дощатых раскосов (рис.88). Угол наклона раскосов принимают близким к 45°. Так как в многорешетчатых фермах очень трудно опереть конструкцию проезжей части на нижние пояса, то пролетные строения с дощатыми фермами всегда делают с ездой поверху. Для соединения элементов дощато-гвоздевых ферм применяют круглые строительные проволочные гвозди диаметром 4-6 мм и длиной до 200 мм или же гвозди квадратного сечения, хорошо передающие напряжения смятия древесине. При соединении элементов из лесных хвойных пород гвозди забивают прямо в древесину. В конструкциях из лиственницы гвозди забивают в просверленные отверстия диаметром 0,9 d. Толщина соединяемых деревянных элементов во избежание их раскалывания должна быть не менее четырехкратного диаметра гвоздей; расстояние между гвоздями, забитыми вдоль одного волокна, а также расстояние крайних гвоздей от торца элемента - от 15 до 25 d в зависимости от отношения толщины пробиваемого элемента к диаметру гвоздей; расстояния между продольными рядами гвоздей и от продольной кромки элемента - не менее 4 d.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Область применения решетчатых деревянных ферм.
2. Конструкция главных ферм.
3. Конструкция узлов ферм.
4. Пролетные строения с дощатыми фермами.