Выбрать высоту фермы из профильной трубы
Вопрос:
Прямая ферма из профильной трубы 40х20х2 длина 5 метров, высота фермы? Можно 20 см можно 30 ребра жесткости можно прямые делать с шагом 40-50 см или обязательно под углом? В чем разница?
Борис Васильевич, Краснодар.
Ответ:
Привет, Борис Васильевич из Краснодара!
Остатки моих знаний по сварным конструкциям и сопромату, полученные в институте, просто интуиция, подсказывают мне, что ваша ферма не совсем будет работоспособна.
При пятиметровом прогоне фермы из профильных труб таких малых сечений могут выполнять лишь декоративные цели. Например служить основанием для нахождения на них цветочных гирлянд.
Если же она будет например опорой кровли, то после расположения на ряде таких ферм кровельного материала (профнастила, металлочерепицы, др.) в первую же зиму снеговые нагрузки могут быть таковыми, что прогибы будут неизбежны. А в экстремальных случаях и деформироваться вплоть до обрушений.
Впрочем, вы не говорите о предназначении фермы и характера нагрузок на нее. Поэтому лишь скажу по ребрам жесткости.
В большинстве аналогичных ферм (по конструкции, а не по сечениям), что используются в строительстве и в машиностроении, оптимальным считается наличие ребер жесткости двух вариантов.
Первый - все ребра жесткости между верхним и нижним профилем располагают под углом в 90 градусов. С схождением двух соседствующих своими торцами в одной точке. В результате при взгляде с боковой поверхности на ферму получаются однообразные зигзаги по всей протяженности фермы.
/Наглядный пример - посмотрите на стрелу типового башенного крана, тот самый случай. Хотя конструкция такой стрелы несколько иная по конфигурации, но однообразная зигзагообразность существует./
Второй вариант - те же самые зигзаги, но в точках их соединения присутствуют и вертикальные стойки. В результате при взгляде со стороны видите по одному продольному элементу фермы соединение трех ребер жесткости а по другому (напротив) лишь прямые элементы жесткости приваренные к нему.
То есть это комбинированный вариант.
И насколько помню, в учебнике И.И. Артоболевского "Теория механизмов и машин" расчеты показывают, что вертикальный стержень - нулевой. То есть он не нагружен, а работают только наклонные стержни. Следовательно второй вариант не применим. Просто будет увеличение веса конструкции без увеличения ее прочности.
Также на практике крайне редко встречаются фермы с просто вертикальными стойками.
Не рискую рисовать эпюры с расчетами нагрузок на аналогичные фермы, дабы не вызвать негодование теоретиков.
Мое субъективное резюме по вашему вопросу - высота фермы лучше 30 см, а не 20 см, так прочнее будет. Расположение ребер жесткости - под углом в 90 градусов между собой.
Но еще раз оговорюсь, такая пятиметровая ферма из упомянутых вами профильных труб сечение 40*20*2 мм, будет нежизнеспособна. Другое дело, если она будет иметь примерно по своей середине надежную опору, тогда никаких вопросов.
В любом случае - удачи в ваших начинаниях!