27.4. Кроквяні ферми

Залізобетонні ферми покрить доцільні за прольотів більше 18м; їх обрис залежить від профілю покрівлі і загального компонування покриття. Найдоцільнішим є полігональний обрис верхнього поясу. Застосовують також трапецеподібні, трикутні та інші форми покрить (рис. 27.9).

Ферми виготовляють із бетону класів В30 – В50, а в дослідному порядку також з бетону висщих класів. Висоту ферм у середині

Рис. 27.10. Попередньо напружена сегментна ферма: С – сітки;

К – каркас; КР – каркас П – подібної форми.

прольоту приймають такою, що дорівнює l, ширину верхнього поясу із умов стійкості – l.

Щоб зручніше було виготовляти перерізи елементів ферм найчастіше проектують прямокутними.

Залізобетонні ферми виготовляють з попередньо напруженим нижнім поясом. У деяких випадках в крайніх розкосах також створюють попереднє напруження.

Сегментні ферми з ламаним або криволінійним верхнім поясом прийняті для покриття промислових споруд як типові (рис. 27.10). Решітку (гратку) в таких фермах призначають з урахуванням зручності вкладання (монтажу) плит покриття.

Для опирання ферм на колони у опорних вузлах встановлюють закладні деталі із сталевих листів завтовшки 8 – 10мм.

На рис. 27.10 показано армування сегментної ферми. Під час бетонування в її нижньому поясі залишені канали, в які у майбутньому заводять напружену арматуру. Верхній пояс і решітку армують зварними каркасами. Вузли ферми армують спеціальними стрижнями, що зв’язані хомутами. Якщо ферма складається з двох напівферм, тоді стик верхнього поясу виконують зварюванням закладних деталей, заливаючи зазори розчином.

Сегментні ферми можна виготовляти із готових лінійних елементів, з’єднаних замонолічуванням вузлів (рис. 27.11). Останніми роками почали застосовувати безкаркасні сегментні ферми прольотами 18, 24 і 30м (рис. 27.12). У стійках і поясах таких ферм виникають значні згинальні моменти. Ферми розраховують з врахуванням жорсткості вузлів як замкненої багатопанельної рами. Нижній пояс армують попередньо-напруженою стрижневою, пасмами або дротяною арматурою, застосування таких ферм дає можливість використовувати міжфермовий простір для пропуску транспортних і технологічних комунікацій.

Окрім навантажень від покриття, ферми промислових споруд несуть іноді навантаження від підвісного транспорту (як правило 3

Рис. 27.11. Сегментна ферма з лінійних елементів: а – схема; b – вузли; 1 - нижній попередньо напружений пояс; 2 - лінійні елементи верхнього пояса; 3 - лінійні елементи решітки; 4 – місця зварювання арматури; 5 – стики

Рис. 27.12. Безкаркасна ферма: а – схема; б – вузли верхнього і нижнього поясів.

– 4 вантажі по 30 – 50 кН). Таке додаткове навантаження збільшує затрати арматури у фермах на 20 – 30%.

Техніко-економічні показники залізобетонних ферм наведені в табл. 27.3.

Розраховують ферми звичайними методами будівельної механіки за допомогою діаграми зусиль (діаграми Кремоні) або способом вирізання вузлів. Навантаження покриття і вагу ферми вважають прикладеними до вузлів верхнього поясу. Під час розрахунку також враховують навантаження від підвісного транспорту.

Жорсткість вузлів ферми незначно впливає на розмір зусиль у стрижнях, тому в розрахунковій схемі вузли вважаються шарнірними (за винятком безкаркасних ферм).

За позавузлового навантаження пояс ферми розраховують як нерозрізну балку з прольотами, що дорівнюють відстані між вузлами.

Після визначення зусиль підбирають переріз елементів ферм.

Верхній пояс розраховують на позацентровий стиск, а елементи решітки – на стиск і центральний розтяг. Переріз нижнього поясу розраховують на центральний розтяг, а у разі додаткових згинальних моментів – на позацентровий розтяг.

Враховуючи поздовжній згин, із площини ферми розрахункову довжину елементів верхнього поясу приймають такою, що дорівнює відстані між вузлами, що закріплюються в покритті розпірками, а довжину стрижнів решітки – такою, що дорівнює відстані між центрами вузлів.

Окрім розрахунку на дію експлуатаційних навантажень , ферми повинні бути розраховані на зусилля, що виникають під час їхнього виготовлення, транспортування та монтажу.

На стадії виготовлення під час натягу арматури нижнього поясу в поясах і решітці залізобетонної ферми, внаслідок жорсткості вузлів, виникають початкові зусилля (переважно, згинальні моменти), які необхідно враховувати під час розрахунку і конструювання ферм. Ці згинальні моменти можна одержати методом переміщень.

Таблиця 27.3

Техніко-економічні показники залізобетонних ферм проліт 18– 30 м у разі розрахункового навантаження від перекриття 3,5 – 5,5 кН/м

Про- літ, м	Маса, т	Клас бетону	Витрата матеріалів на балку
			бетону, м	сталі, кг
Сегментна з пучковою арматурою за кроку 6м
18	4,3 – 4,8	В30	1,72 – 1,9	338 – 433
24	8,8 – 10	В30 - В40	3,5 – 4	621 – 689
30	15,2 – 17	В30 - В40	6,08 – 6,8	1041 – 1219
Сегментна з дротяною арматурою за кроку 12м
18	7,6 – 9,1	В30 – В40	3,06 – 3,63	491 – 759
24	14,9 – 17,4	В30 – В40	5,95 – 6,96	1018 – 1367
30	25,5 – 29,8	В30 – В40	10,2 – 22,0	1422 – 2213

Скорочення нижнього поясу ферми від обтиску бетону

Δ = ε l = (σ /Ε )l = (N /A E )l, (27.5)

де l – довжина нижнього поясу ферми.

Згинальні моменти в елементах ферм , виникають ще від взаємного зміщення їх кінців f у разі жорстко зароблених вузлів, які не прокручуються (в основній системі)

M = (6EI/l ) f , (27.6)

де I – момент інерції перерізу стрижня; l – довжина стрижня.

У наближених розрахунках розрахункові можна прийняти моменти

M = 0,7M . (27.7)