XV. Великопролітні покриття

15.1. Загальна характеристика

Сучасні великопролітні покриття застосовуються в будівлях громадського, спеціального та виробничого призначення. Прольоти таких будівель досягають 50…100м , а в окремих випадках 200м і більше.

Чим обумовлена необхідність використання великих прольотів?

В будівлях громадського призначення застосування великих прольотів зумовлене експлуатаційними та архітектурними вимогами. Це театри, концертні та спортивні зали, криті стадіони, виставочні павільйони, ринки, вокзали, цирки тощо.

В будівлях спеціального призначення великі прольоти необхідні для створення сприятливих умов розміщення та евакуації рухомого транспорту і обладнання. Це ангари, гаражі, тролейбусні парки, електровозні та локомотивні депо тощо.

У виробничих будівлях великі прольоти необхідні для додержання вимог технології складання або ремонту великогабаритних механізмів. Це складальні цехи літакобудівних, суднобудівних, машинобудівних заводів тощо.

За конструктивними ознаками великопролітні покриття поділяються на плоскі та просторові. Плоскі конструкції – це балочні, рамні та арочні конструкції. Просторові – це стержневі плити (перехресно-балочні системи і структури), оболонки, куполи та висячі конструкції. В плані ці покриття мають в більшості прямокутну форму, а також круглу або овальну.

Для великопролітних будівель, як правило, не розробляються типові проекти конструкцій, оскільки вони не є об’єктами масового будівництва, і їх архітектурно-конструктивні рішення індивідуальні.

Основним навантаженням для великопролітного покриття є власна вага. Тому головна задача при проектуванні полягає у зменшенні власної ваги покриття. В таких конструкціях доцільно застосовувати сталі підвищеної міцності, алюмінієві сплави, попередньо-напружені елементи, профнастил, армоцементні, армопінобетонні і армосилікатні плити, стальні та алюмінієві покрівельні плити.

15.2. Великопролітні покриття з плоскими несучими конструкціями

15.2.1. Балочні конструкції покриття

Балочні конструкції застосовують в тих випадках, коли опори не можуть сприймати розпірних зусиль, тобто при опиранні на стіни, кам’яні, залізобетонні колони тощо. Відсутність розпору покриття спрощує конструкцію будівлі. А це є перевагою балочних конструкцій. Балочні конструкції за масою важчі рамних та арочних, але простіші у виготовленні і монтажі. Прольоти балочних конструкцій 50…150м.

Основними елементами балочних покриттів є плоскі або тригранні ферми. Плоскі ферми з’єднуються між собою горизонтальними вертикальними в’язями та прогонами, які забезпечують просторову жорсткість покриття та стійкість окремих елементів ферми.

Рис. 15.1.Балочні покриття: 1- плоскі ферми; 2-тригранні ферми; 3-плити покриття; 4- в’язі покриття; В-крок покриття

У великопролітних покриттях застосовуються наступні плоскі ферми (рис. 15.2): 1) з паралельними поясами ; 2) трапецеподібні (односхилі або двосхилі); 3) сегментні; 4) параболічні; 5)трикутні; 6) полігональні.

З точки зору зменшення власної ваги найбільш раціональними є полігональні, сегментні та параболічні ферми, контур поясів яких нагадує епюру згинаючих моментів.

Збільшити проліт до 150м можна за рахунок попереднього напруження ферм з використанням затяжки, тобто створити зворотній до напрямку дії зовнішнього навантаження вигин ферм і таким чином зменшити зусилля в елементах (рис. 15.3).

Схеми решіток ферм можуть бути різними: трикутна, розкісна, ромбічна, напіврозкісна, хрестова, шпренгельна.

1)

2)

3)

4)

Рис. 15.2. Системи плоских ферм великопролітних покриттів

Рис.15.3. Використання затяжок для попереднього напруження ферм

Оскільки висота великопролітних ферм обумовлюється, в основному, вимогами жорсткості, то при дуже великих прольотах раціональними є хрестова і ромбічна решітки, які характеризуються великою жорсткістю.

Велика будівельна висота для забезпечення жорсткості, яка зменшує корисний об’єм будівлі та ускладнює транспортування, – це основний недолік балочних конструкцій.

Висота ферм приймається:

- з паралельними поясами h=(1/8…1/16)l;

- трапецеподібних h=(1/7…1/11)l;

- сегментних h=(1/8…1/12)l.

При проектуванні важких ферм великих прольотів використовуються ті ж основні принципи, що і при проектуванні легких ферм. Основна відмінність полягає в тому, що при великих довжинах і зусиллях стержнів необхідні розвинуті перерізи.

У важких фермах, якими є великопролітні ферми, застосовуються переважно Н- і П- подібні поперечні перерізи, оскільки вони дають змогу проектувати прості з’єднання стержнів у вузлах. Основні перерізи важких ферм наведені на рис. 15.4.

Рис. 15.4. Основні типи перерізів важких ферм

Конструкція проміжних вузлів важких ферм наведена на рис.15.5.

Рис. 15.5 Конструкція проміжного вузла важкої ферми: 1-фігурні фасонки для зменшення концентрації напружень

Кожна з двох фасонок приварюється в стик до полиць двотавра.