17. Железобетонные стропильные фермы. Основные положения по расчету.
Ферма – составная стрежневая конструкция, загружаемая только в соединяющих стержни узлах. Узловая нагрузка вызывает однозначные нормальные усилия в стержнях и опзволяет полностью использовать их сечение. Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м и шаге 6 или 12 м. В железобетонных фермах, в сравнении со стальными, расход металла почти вдвое меньше, но трудоемкость и стоимость изготовления немного выше.
Различают
следующие основные типы железобетонных
ферм (рис. 6.9):
а — сегментные с верхним поясом ломаного очертания и раскосной решеткой;
б — арочные раскосные с редкой решеткой и верхним поясом криволинейного очертания;
в — арочные безраскосные с жесткими узлами (стропильные рамы);
г, д — полигональные с параллельными поясами или трапециевидного очертания с малым уклоном верхнего пояса и раскосной решеткой.
Наиболее рациональное по статической работе очертание верхнего пояса — сегментное или арочное, приближающееся к кривой давления. У таких ферм усилия в поясах по длине пролета изменяются незначительно, а усилия в элементах решетки невелики.
Панели верхнего пояса всех типов ферм, за исключением арочных раскосных, проектируют размером 3 м, что обеспечивает передачу нагрузки от плит покрытия в узлы ферм и исключает местный изгиб верхнего пояса.
В арочных раскосных фермах расстояния между узлами верхнего пояса достигает 4,5...6 м, в связи с чем возникает местный изгиб (рис. 6.10, а).
(Однако изгибающие моменты Мр от внеузловой вертикальной нагрузки частично компенсируются моментами М обратного знака, возникающими вследствие эксцентриситета продольных сил в верхнем поясе (рис. 6.10, б) )
Такие фермы экономичнее сегментных при пролетах 30 м и более.
Арочные безраскосные фермы значительно удобнее и технологичнее в изготовлении, у них проще армирование узлов, есть возможность удобно использовать межферменное пространство для технических этажей и коммуникаций.
Высоту ферм всех типов в середине пролета обычно принимают равной 1/7... 1/9 пролета. Ширину сечения поясов ферм из условий удобства изготовления принимают одинаковой (200-300). Ширину сечения нижнего пояса из удобства изготовления принимают такой же, а высоту — из условия размещения напрягаемой арматуры. Решетка ферм может быть закладной, изготовляемой заранее, или чаще цельной, бетонируемой одновременно с поясами,
Фермы пролетом 18 м изготовляют цельными; пролетом 24 м — цельными или из двух полуферм; пролетом 30 м — из двух полуферм.
Фермы готовят из высокопрочных бетонов классов B30... B60 с большим содержанием арматуры в поясах. Это позволяет уменьшить размеры сечении элементов и снизить массу фермы. Нижний пояс выполняется предварительно напряженным и армируется стержневой арматурой/высокопрочной проволокой/арматурными канатами. Верхний пояс и элементы решетки армируются сварными каркасами. Промежуточные узлы верхнего и нижнего поясов армируют сварными каркасами, состоящими из поперечных стержней диаметром 6...10 мм с шагом 100 мм. В опорных узлах устанавливают по расчету по два плоских каркаса с поперечной рабочей арматурой, обеспечивающей прочность по наклонным сечениям.
Расчет ферм выполняют на действие постоянных (вес покрытия, фермы, фонарей) и временных (снег, подвесной транспорт и тл.) нагрузок.
Расчетную схему фермы с раскосной решеткой допускается принимать в виде стержневой системы с шарнирными узлами, т.е. без учета жесткости узлов. Тогда при действии узловой нагрузки все элементы такой системы испытывают только осевые усилия (сжатие — растяжение). При наличии внеузловой нагрузки необходимо учитывать изгибающие моменты от местного изгиба, для определения которых верхний пояс рассматривается как многопролетная неразрезная балка с ломаной осью.
