44

Балкові конструкції покриттів

1. Прийоми розміщення балок в структурі покриття. Сталеві балки: прольоти, типи перерізів та їх висоти

Понятие «балочные конструкции» охватывает как бал­ки, так и фермы - конструкции, которые не передают рас­порных усилий на опоры. Применение балочных конст­рукций в большепролетных

покрытиях объясняется их от­носительной простотой в изготовлении и монтаже, хотя они и уступают рамным и арочным по материалоемкости.

Основные преимущества балочных покрытий: отсут­ствие распора от вертикальных нагрузок (чем достигают­ся наименьшие размеры колонн и фундаментов); просто­та статической схемы (упрощающей изготовление и мон­таж основных несущих элементов); нечувствительность при разрезных схемах к осадкам опор.

Основными элементами балочных систем в зданиях с пролетами 30 м и более, как правило, являются фермы, так как сплошностенчатые балки уступают им по затрате материала и по нагрузке от собственного веса.

Основными факторами, влияющими на образование балочных покрытий, являются: геометрия несущих эле­ментов, величина основных и вспомогательных конструк­ций, характер взаимосвязи между ними, приемы распо­ложения в структуре покрытия.

Балками називаються конструкції суцільного перерізу, довжина яких значно перевищує розміри перерізу. Балки працюють на згин. Їх застосовують в конструкціях будівель, мостах, естакадах та ін.. Найбільш раціональним є приймати суцільні балки при прольотах до 20 м. Основний переріз балок є двотавровий симетричний. Залежно від навантаження і прольоту застосовують балки двотаврового і швелерного перерізу, прокатні та складові - зварні, болтові і клепані.

Відстань між балками настилу визначається несучою здатністю настилу і зазвичай буває 0.6 - 1.6 м при сталевому і 2-3.5 м при залізобетонному настилі. Відстань між допоміжними балками 2 - 5 м.

2. Прийоми розміщення ферм в структурі покриття. Сталеві ферми: форми ферм, прольоти, схеми решіток, типи перерізів та їх висоти, попередньо напружені ферми.

По характеру работы схемы ферм могут быть разрез­ными и неразрезными, с консолями и без консолей.

Очертание ферм, определяемое конфигурацией верхнего и нижнего поясов, может быть разнооб­разным. Выбор конфигурации ферм опреде­ляется назначением и архитектурной формой здания, ти­пом кровли, схемой промежуточных конструкций, наличи­ем подвесного потолка, нагрузками.

Рис 22 2. Формы стальных большепролетных ферм: а - с параллельными поясами, треугольной решеткой с дополни­тельными стойками; б - с параллельными поясами, решетка с нис­ходящими раскосами; в - трапециевидная; г - односкатная трапе­циевидная со шлрвнгвльной решеткой; д - полигональная; е-тре­угольная; ж - двухскатная с параллельными поясами и затяжкой з сегментная; и - рыбовидная (с криволинейными поясами)

а) Фермы с параллельными поясами применяются при плоских и малоуклонных кровлях. Проліт 50-60м висота (1/8-1/4)L

в) Двухскатные трапецие­видные фермы используются для покрытий с малым уклоном кровли (1/12-1/15) в однопролетных зданиях. L=50-60м H = (1/8-1/12) L

г) Односкатные трапециевидные фермы доцільні при необходимости одностороннего водоотвода. L=50-60м

H = (1/8-1/12) L

д) Полигональные фермы при ломаном очерта­нии верхнего пояса утворюють переменный уклон кровли. Эти фермы применяются достаточно редко для зданий пролетом 60-90м. H = (1/8-1/12) L

е) Треугольные фермы при­меняются при крутых уклонах кровли (1/5-1/7); Имеют большую высоту в середине пролета, соответственно увеличивая объем здания; исходя из это­го имеют ограниченное применение для зданий сравни­тельно небольших пролетов (до 60 м). H = (1/6-1/9) ж) Двухскатные фер­мы с параллельными поясами и затяжкой могут применяться при легкой нагрузке пролетами до 90м.

з) Применение сегментных ферм подхо­дит для покрытий с пролетами 60-100м с преобладани­ем постоянной равномерно распределенной нагрузки.

При параболическом очертании верхнего пояса уси­лия в поясах от постоянной нагрузки получаются постоян­ными, а усилия в решетке - незначительными. Замена па­раболы дугой круга упрощает изготовление ферм при не­значительном увеличении усилий в элементах решетки. Такие фермы часто называют «рыбовидными». H = (1/7-1/8) L

Схема решетки ферм зависит от характера приложе­ния нагрузок, конфигурации и высоты ферм, примыкания поперечных конструкций. По возможности количество стержней решетки должно быть наименьшим для сниже­ния веса и трудоемкости изготовления. Наиболее выгод­ные углы наклона раскосов к поясам ферм -35-45'. В фер­мах больших пролетов при их значительной высоте для уменьшения гибкости раскосов часто выпояпяются шпренгели (рис. 22.2 г, д), которые хотя и увеличивают трудоем­кость изготовления, но в целом снижают вес фермы.

По форме поперечного сечения главные фермы в различных схемах могут быть плоскими, блочными прямоугольными, образо­ванными двумя плоскими фермами и соединенными свя­зями, и трехгранными (рис. 22.3). Трехгранные фермы доцільні из труб и с треугольной решеткой.

Д ля большепролетных ферм рекомендуется исполь­зование сталей повышенной и высокой прочности. Фермы желательно проектировать сварными с монтажными соединениями на высокопрочных болтах.

Наиболее предпочтительны Н-образные симметричные широкополочные прокатные и сварные профили (рис 22.4 6, а) - они удобны в сборке,

Р ис. 22.

Попередньо напружені ферми.

Найчастіше застосовують попередньо напружені за допомогою високоміцних затяжок з канатів і пучків дроту. З розміщення затяжок і їх впливу на роботу ферми виділяють три типи ферм: ферми, у яких прямолінійне затягування розміщуються в межах найбільш навантажених стержнів (рис. 22.6 а-д), ферми, затягування яких розташовуються в межах габаритів і викликають попереднє напруження у великій кількості стержнів ферми (рис. 22 червня е, ж); ферми з затяжками, винесеними за їх габарити.

Найбільший економічний ефект вдається отримати в фермах з затяжками, винесеними за межі їх габариту. В таких фермах не тільки нижній, а й верхній пояс схильні до впливу попереднього напруження.