Безкісцеві ферми

Безкісцеві попередньо напружені ферми прольотом 18 та 24 м широко використовують у промисловому будівництві як крокв’яні конструкції одноповерхових промислових будівель при кроці колон 6 або 12 м. У порівнянні з іншими фермами, що мають трикутну решітку (сегментні, полігональні, з паралельними поясами тощо), ці ферми вигідно відрізняються розподілом зусиль, простотою армування та конструкцією опалубки, більш економічні за витратами матеріалів та більш вигідні для розміщення обладнання в вільному просторі між фермами.

Безкісцева ферма – це багато разів внутрішньо статично невизначена стержньова система і статично визначена система відносно своїх опор. Особливістю таких ферм є наявність значних згинальних моментів і поперечних сил в жорстких вузлах спряження елементів, тому елементи безкісцевих ферм розраховують як позацентрово стиснуті (верхній пояс) або як позацентрово розтягнуті (нижній пояс і стояки).

Найчастіше безкісцеві ферми виготовляють суцільними з бетону класів В25-В40. Стояки ферми можуть бетонуватися одночасно з поясами або виготовлятися окремо.

Безкісцеві ферми проектують з криволінійним (сегментним), полігональним верхнім поясом або ж з паралельними поясами. При криволінійному верхньому поясі значно спрощується армування та влаштування опалубки. При вузловому навантаженні згинальні моменти в сегментних фермах дещо більші, ніж в полігональних і тому у цьому випадку полігональні ферми більш економічні ніж сегментні за витратами арматури. При позавузловому навантаженні на верхній пояс, обриси останнього практично не впливають на розподіл зусиль.

При криволінійному верхньому поясі спрощуються умови монтажу плит покриття. Шви між ними стають мінімальними, а переломи в покрівлі непомітними. Спрощується конструкція верхнього пояса і спряження його зі стояками. Тому промисловість в основному випускає ферми з криволінійним верхнім поясом.

При прольоті ферми і шести панелях нижнього поясу висоту ферми приймають , а при прольоті і числі панелей більшому за шість висоту ферми приймають рівною .

Ширину перерізів елементів ферми приймають однаковою  240-280 мм, яка є достатньою для опирання плит покриття прольотом 6-12 м. Висоту поперечних перерізів верхнього та нижнього поясів призначають найчастіше також однаковою  200-300 мм. Висоту поперечного перерізу стояків призначають з умови

,

де h₂ і h₁  висоти поперечного перерізу відповідно стояків і поясів.

Елементи ферм розраховують за двома групами граничних станів на дію постійного, довготривалого і короткочасного навантаження.

До постійного навантаження відноситься власна вага ферми, вага плит покриття з замонолічуванням швів, вага гідро- і теплоізоляційного покриття, вага підвісної стелі, кранових шляхів тельферів і кран-балок.

До довготривалого навантаження відноситься вага обладнання, встановленого на покрівлі і в просторі між фермами, вага підвішеного до ферми вентиляційного, опалювального і технологічного обладнання та комунікації з ізоляцією; навантаження від одного підвісного крана і частина тимчасового навантаження, яке визначають за п.п. 1.7, 1.8 [1].

До короткочасного навантаження відноситься: снігове, кранове, вітрове навантаження, а також частина корисного навантаження на підвісну стелю (якщо така є).

Нормативні і розрахункові значення навантажень визначають за даними [1] і з довідкової літератури.

Значення перерахованих навантажень (за винятком навантаження від кранового обладнання) спочатку зводять до рівномірно розподіленого , Н/м² або кН/м², а потім до зосередженого вузлового навантаження , Н або кН.

Зусилля від попереднього обтискування арматурою нижнього поясу розглядається як довготривале і враховується при визначенні зусиль в усіх стержнях ферми.

Рекомендується наступний порядок визначення зусиль:

1. Збір постійного, довготривалого і короткочасного навантаження.

2. Вибір схеми завантаження, яка залежить від обрису покрівлі, наявності ліхтарів, перепадів висот, кранового обладнання або підвісної стелі.

3. Визначення зусиль і в перерізах елементів від одиничних навантажень як в разів статично невизначений системі.

4. Розрахункові сполучення зусиль при і встановлюють множенням зусиль від одиничних навантажень на відповідні значення реальних вузлових навантажень. Сполучення зусиль від постійного, довготривалого і короткочасного навантаження в елементах ферм визначають відповідно до вимог [1].