Плоские безраспорные конструкции покрытий (балки, фермы)
Балка – это изделие из металла высокой плотности. Используется балка в промышленном и крупнопанельном строительстве для перекрытий, опор, мостовых сооружений и т.д. Балки бывают различных видов, например: двутавры стальные горячекатаные двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями двутавровые балки из углеродистой и низкоуглеродистой стали металлические балки для подвесных путей широкополочные балки колонные балки нормальные балки Сварная балка выпускается высотой (Н) от 240 до 3500 мм, толщина листа (Н1-Н3) от 8 до 50 мм, длина до 15,5 метров, качество продукции подтверждается документом о качестве стальных строительных конструкций по ГОСТ 23118-99
Балки различают по толщине стенки и полки, по расположению граней полок (с параллельными гранями, с уклоном внутренних граней), по назначению, по способу производства, по техническим характеристикам, например: балка двутавровая стальная специальная; балка двутавровая из углеродистой и низколегированной стали; балка стальная горячекатаная. Балки двутавровые применяются в крупнопанельном, промышленном и гражданском строительстве для перекрытий, колонных металлоконструкций, мостовых сооружений, опор и подвесных путей. Обычно изготовление балок осуществляется из углеродистой и низколегированной стали. Сортамент данных видов продукции соответствует: балки двутавровые с параллельными гранями полок — ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93: Также балки металлические различают по толщине стенки и полки, по назначению, по способу производства, по техническим характеристикам. Номер балки металлической — это ее условный размер(высота) в сантиметрах. Минимальный номер балки металлической 10, максимальный — 100 (100Б4). Изготовление балок с другими параметрами возможно только по специальному заказу. Размер балки стальной — это расстояние между внешними гранями полок.
Ферма - несущая стержневая конструкция, как правило перекрывающая пролёт и состоящая из системы шарнирно соединённых в узлах стержней.
ФЕРМА (от латинского firmus - прочный) (строительное), стержневая несущая конструкция, у которой соединения стержней в узлах при расчете принимаются шарнирными. Металлические, железобетонные, деревянные и комбинированные фермы применяют в покрытиях зданий, пролетных строениях мостов, гидротехнических сооружениях и др.
Балки и фермы предназначены для опирания стропильных балок или ферм, когда шаг колонн превышает шаг несущих конструкций покрытия. Подстропильные балки и фермы применяют пролетом 12, а в отдельных случаях и 18 м.
Плоские распорные конструкции покрытий (рамы, арки, своды)
К основным распорным конструкциям относятся рамы и арки (цилиндрические своды, опертые на фундаменты по всей длине, можно рассматривать как разновидность арки со значительно увеличенной шириной). Рамы могут быть разнообразного очертания как с одним пролетом, так и со многими. Чем сложнее рама, тем большему числу ограничительных условий она должна удовлетворять, например в отношении надежности фундаментов, распределения нагрузок и т. п. Поэтому чаще всего в практике строительства применяют однопролетные рамы П-образного очертания. Из однопролетных рам, комбинируя их с балками, можно получить конструкции разнообразных очертаний с разным числом пролетов.
Арки чаще всего проектируются кругового очертания, так как такие арки выполняются просто как в монолитном, так и в сборном варианте. Однако ось арки может быть очерчена и в виде других плавных кривых, например параболы и эллипса, а также кривых, состоящих из отрезков окружностей разных радиусов.
Рамы и арки могут быть бесшарнирными с жесткой заделкой опор, двухшарнирными (с шарнирным опи-ранием на фундамент) и трехшарнирными, у которых помимо двух шарниров на опорах есть еще один, который обычно располагают посередине пролета (рис, XII. 13).
Бесшарнирные рамы и арки особенно чувствительны к неравномерным осадкам опор, поэтому их проектируют только на надежных основаниях, не допускающих таких осадков. В то же время среди распорных конструкций бесшарнирные рамы и арки наиболее экономичны по расходу материала; величина распора, т. е. горизонтальная составляющая реакции, в бесшарнирных наименьшая по сравнению с другими. Вместе с тем двухшарнирные рамы и арки менее чувствительным к небольшим осадкам грунта, чем бесшарнирные.
Распорные конструкции требуют выполнения особого вида фундаментов, тем больше развитого во внешнюю сторону от пролета, чем больше распор, который, как известно, увеличивается с увеличением числа шарниров и при уменьшении отношения высоты сечения конструкции к пролету. Это вытекает из известного требования к фундаментам, по которому равнодействующая опорных реакций не должна выходить за пределы средней трети подошвы фундамента, В случае значительного распора подошве придается уклон, близкий к нормали на равнодействующую, что предупреждает возможность сдвига фундамента под воздействием этого распора.
Все плоскостные распорные конструкции обладают достаточной жесткостью в своей плоскости. Но в другом направлении — из плоскости — такой жесткостью они не обладают.
В этом направлении пространственная жесткость системы в целом обеспечивается теми же способами, которые применяют в стоечно-связевой системе, т. е, включением связей или стенок жесткости в каждом продольном ряду вертикальных опор, В арочном покрытии этого же результата можно достигнуть замоноличиванием плит покрытия криволинейного очертания.
Своды, которые можно рассматривать как разновидность арок большой ширины, в настоящее время изготовляются преимущественно из железобетона, реже из бетона или камня. Наиболее простую конструкцию представляют собой гладкие цилиндрические своды, опирающиеся по всей длине своими нижними краями на фундаменты (рис. XII. 15, а). Более прогрессивный вид цилиндрического свода представляет собой ребристый свод, собираемый из однотипных железобетонных плит, окаймленных ребрами. Основными несущими элементами служат поперечные ребра, представляющие бой несущие арки, и продольные ребра, являющиеся связями.
Комбинируя пересекающиеся между собой цилиндрические поверхности, можно получить сомкнутый на прямоугольном или квадратном плане свод, многогранный купол, четырехгранный с горизонтальной вставкой, так называемый зеркальный свод, а также цилиндрический свод с врезкой цилиндров меньших размеров, называемый еще сводом с распалубками. Свод, образуемый пересечением двух цилиндров, открытых наружу, на квадратном плане, называется крестовым сводом, который в отличие от остальных сводов опирается на четыре стоящие отдельно фундамента.