30.Фермы. Большепролетные фермы.

у которой концы стержней соединены в узлах и образуют статически неизменяемую систему. Стальные фермы получили широкое распространение во многих областях строительства: в покрытиях и перекрытиях промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах линий электропередачи, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортерных галереях, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах и т.д. Фермы классифицируются по нескольким признакам:

-конструктивному решению, -очертанию поясов, -типу решетки, -статической схеме, -типу поперечных сечений.

По коструктивному признаку фермы делятся на легкие и тяжелые. К тяжелым фермам относятся решетчатые конструкции, работающие в тяжелых и особых условиях, например: фермы мостов, ангаров, кранов. Часто эти сооружения воспринимают динамические нагрузки, поэтому их проектируют клепаными или с узлами на высокопрочных болтах.

Наиболее распространенными в строительстве являются легкие фермы, конструкцию которых будем рассматривать ниже.

По очертанию поясов фермы делятся на трапециевидные, треугольные, параболические или сегментные, полигональные, фермы с параллельными поясами.

По типу решетки фермы подразделяются на треугольные, треугольные с дополнительными стойками, треугольные со шпрен-гелями, ромбические, крестовые.

Расчетная схема ферм может быть статически определимой и статически неопределимой, что обусловливает выбор конструкции опорного узла, которые бывают шарнирными и жесткими.

По типу поперечных сечений различают фермы из одиночных или двух симметрично расположенных уголков, труб, гнутосварных профилей, двутавров, тавров, швеллеров.

Фермы разделяются также на стропильные и подстропильные.

Конструкции покрытий из ферм в основном применяются:

при ширине пролетов зданий, м, - 15, 18, 24, 30, 36 и более;

при шаге стропильных ферм, м, - 4,6 или 12;

в зданиях однопролетных и многопролетных;

при опирании ферм на стальные или железобетонные колонны, кирпичные стены, подстропильные фермы.

в зданиях бесфонарных, с зенитными аэрационными или свето-аэрационными фонарями;

в зданиях без перепадов или с перепадами высот пролетов;

в зданиях бескрановых, с подвесными или мостовыми кранами любых режимов работы;

в водоотводах с покрытий неорганизованных и организованных;

в покрытиях зданий из стального профилированного настила, асбестоцементных или стальных волнистых листов, железобетонных плит, двух - или трехслойных панелей с эффективным утеплителем;

в производственных зданиях отапливаемых или неотапливаемых.

31. Рамы представляют собой плоские конструкции, состоящие из прямолинейных, ломаных или криволинейных пролетных элементов, называемых ригелями рамы, и жестко связанных с ними вертикальных или наклонных элементов, называемых стойками рамы. Благодаря жесткому сопряжению ригеля и стоек в рамных конструкциях но сравнению с аналогичной поперечной рамой в виде фермы или балки, шарнирно опертой на колонны, достигается более эффективное использование металла и значительно повышается жесткость ригеля. Рамы целесообразно проектировать при пролетах более 60 м, однако они могут успешно конкурировать с фермами и балками при пролетах 24—60 м.

В статическом отношении рамы могут быть трехшарнирными, двухшарнирными и , бесшарнирными. Трехшарнирные рамы наиболее металлоемки, поэтому их использование ограничено небольшими пролетами и высотами. Их применяют в том случае, когда пролет и высота позволяют полностью изготовить полураму в заводских условиях и транспортировать на строительную площадку. Двухшарнирные рамы ( 145,6) имеют наиболее широкое применение, так как в них достаточно полно проявляется эффект защемления ригеля в стойках и они мало чувствительны к осадке фундаментов.

Самые экономичные по расходу материала — бесшарнирные рамы ( 145,в), поэтому их используют при самых больших пролетах, характерных для рам. Однако такие рамы очень чувствительны к осадке опор и температурным воздействиям. Их можно проектировать для скальных или полускальных грунтов основания.Большепролетные рамные конструкции находят применение в зданиях и сооружениях общественного назначения — выставочных павильонах, театрах и зрелищных залах, крытых рынках и крупных универсамах, стадио-. нах и спортивных залах; в зданиях и сооружениях промышленного назначения — авиасборочных цехах, ангарах, судостроительных эллингах, автопарках, универсальных промышленных зданиях и пр. Применение рамных конструкций обеспечивает высокую архитектурно-планировочную гибкость сооружения и позволяет решать практически любые архитектурно-строительные и технологические задачи при значительной экономии стали. Взаимное расположение ригеля и стоек дает возможность получать разнообразные конструктивные формы рам, удовлетворяющие конкретному объемно-планировочному решению.

32.Арочные покрытия преимущественно большого пролета (50-150 м) применяют для зданий промышленного (склады угля, руды, концентрата), а также гражданского назначения (вокзалы, спортивные залы). Наиболее часто проектируют арки следующих статических схем: с затяжкой, воспринимающей усилие горизонтального распора, благодаря которой колонны здания воспринимают только вертикальные нагрузки; двух- либо трехшарнирные, передающие вертикальные нагрузки и распор на железобетонные фундаменты.

Большая гибкость арок не позволяет монтировать их целиком. Поэтому их монтаж выполняют преимущественно с использованием временных опор и последующим раскружаливанием. Число временных опор зависит от пролета арки, объемно-планировочного решения (не всегда есть возможность установки опор в любом месте) и имеющегося монтажного оборудования.

Монтаж арок с затяжками имеет ряд особенностей, которые должны быть учтены при разработке конструктивных решений. Минимальное количество монтажных элементов будет достигнуто в том случае, если отправочные элементы арки и затяжки будут укрупнены в один блок. Это возможно только при условии жесткого крепления подвески (элемент, поддерживающий затяжку) к арке, так как при шарнирном узле весьма затруднительна кантовка укрупненного блока из горизонтального положения (положение укрупнительной сборки) в вертикальное (положение подъема в проектное положение).

Подвеска затяжки должна быть запроектирована с учетом ее работы на сжатие от опорной реакций блока. В конструкции арок покрытия Дворца спорта на центральном стадионе в Лужниках (Москва) эти требования выполнены не были. В результате элементы арки и затяжки пришлось поднимать и устанавливать отдельно, а временные опоры выполнить телескопическими, пространственными для одновременной сборки двух смежных арок. Нижняя наружная конструкция временной опоры служила для опирания монтажных элементов затяжки, внутренняя телескопическая - для опирания элементов арки.Раздельное опирание арки и затяжки исключило работу гибкой подвески затяжки на сжатие, но существенно усложнило и утяжелило временные опоры, потребовало раздельного монтажа арки и затяжки, увеличило объем работ, которые пришлось выполнять на высоте. Конструкции были смонтированы гусеничным краном. После сборки, выверки, строительного подъема и сварки монтажных стыков двух арок и двух затяжек, установки и проектного закрепления распорок и связей между ними производили раскружаливание арок с помощью винтовых домкратов, расположенных на оголовках внутренних секций временных опор.

Разгруженные внутренние секции опускали краном в крайнее нижнее положение и по рельсовым путям временные опоры передвигали на следующую стоянку для монтажа двух очередных арок.

Бесшарнирные арки. Такие арки пролетом 168 м применены в конструкции покрытия велотрека в Крылатском (Москва). Покрытие в плане овальной формы размером 132х168 м состоит из четырех несущих арок: двух наружных и двух внутренних по большой оси. Арки замкнутого коробчатого сечения 2x3 м сварены из низколегированной листовой стали 10Г2С1 толщиной 20 и 40 мм. Стык элементов арок - через фрезерованную стальную прокладку с обваркой торцов по контуру. Наружные и внутренние арки опираются на общие железобетонные устои. Наружные арки наклонены на 14° к горизонту и поддерживаются балками и колоннами трибун. Внутренние арки не имеют промежуточных опор, они наклонены к горизонту на 56° и объединены системой ферм и связей. Фермы с параллельными поясами пролетами 5,3-25,3 м установлены с шагом 6,3 м. Распор арок воспринимают две железобетонные затяжки, расположенные ниже уровня чистого пола.

Каждую арку собирали из 17 отдельных объемных блоков (секций) длиной до 12,3 м и массой до 40 т, используя два гусеничных крана СКГ-100/40 в башенно-стреловом исполнении грузоподъемностью 40 т, со стрелами длиной 35 м.

К монтажу внутренних арок приступали после завершения бетонирования их устоев и железобетонных затяжек. Устои были оборудованы проектными узлами для крепления опорных секций арок.

Секции арок монтировали в направлении от устоев к середине пролета на предварительно выверенных решетчатых стальных временных опорах сечением в плане 2x3 м, установленных под монтажными стыками секций. Базы временных опор защемлялись в железобетонных фундаментах. Верхние части опор имели рабочую площадку - специальную подставку, которая служила для установки, выверки и временного крепления секций арок в проектном положении, а в дальнейшем и для раскружаливания арок. Расход металла на изготовление временных опор с подставками составил 460 т. Фермы и связи между арками монтировали параллельным потоком с отставанием от сварки на одну секцию.После установки всех секций арки, кроме центральной (замыкающей), замеряли расстояние между торцами смонтированных секций по каждому из четырех ребер и по этим замерам обрезали замыкающие секции, изготовленные с припуском по длине, что обеспечило совпадение сопрягаемых полуарок. Из-за изменения величины зазора между центральной секцией и полуарками (вследствие колебаний окружающей температуры) замыкающие стыки выполняли путем сварки с накладками.

Технология монтажа наружных арок была такой же, как и внутренних. Временные опоры, расположенные под монтажными стыками в пределах трибун, были установлены непосредственно на наклонные балки верхнего яруса трибун. По окончании монтажа арок производили их раскружаливание. Для наружных арок, имеющих промежуточные опоры на конструкциях трибун, раскружаливание не представляло сложности. Так, деформации арок в вертикальном направлении составляли несколько миллиметров, работы по одновременному раскружаливанию двух внутренних арок выполняли в два этапа с помощью гидравлических домкратов ручного действия грузоподъемностью по 100 т. На первом этапе домкраты устанавливали на четырех парах временных опор (по две пары с каждой стороны) и вели раскружаливание в направлении от центра к железобетонным устоям. На втором этапе домкраты устанавливали на следующих четырех парах опор и производили раскружаливание. Были изготовлены наборы прокладок для каждой временной опоры.Для раскружаливания арок на величину, равную толщине одной прокладки, последовательно выполняли три операции: образование зазора в 1 мм между арками и временными опорами, удаление одной прокладки и опускание арок на толщину одной прокладки. По ходу работ осуществляли постоянный геодезический контроль. После раскружаливания арок демонтировали временные опоры.

Двухшарнирные арки. Примерно такая же технология, которая изложена выше, использована при монтаже двухшарнирных арок наружного контура пролетом 120 м покрытия плавательного бассейна "Олимпийский" (проспект Мира, Москва).Элементы арки в виде открытого сверху (для возможности последующего заполнения бетоном) короба сечением 2,0x3,3 м из стали 14Г2, толщиной 12 и 20 мм, длиной до 12 м и массой до 37 т устанавливали в проектное положение краном вместе с приваренными заранее оголовками колонн (для обеспечения плотного опирания арки на колонны). Оголовки представляли собой разрезные направляющие пластины, которыми охватывали верхнюю опорную часть колонны. Направляющие пластины после выверки смежных блоков арки приваривали к угловым элементам колонн. Каждый блок арки, кроме центрального (замыкающего), опирали консольно на две постоянные опоры-колонны. Стыки блоков в пролете между колоннами выполняли сваркой с накладками по стенкам короба. Для выполнения сварочных работ на стенки короба навешивали специальные подмости. Монтаж блоков арки-опалубки вели в направлении от опор к центру.

Трехшарнирные арки. Арочные покрытия находят также широкое применение при строительстве складов сыпучих материалов. Обычно в таких зданиях применяют трехшарнирные арки пролетом до 60 м. В частности, покрытие складов для хранения карбамида представляет собой систему из трехшарнирных арок пролетом 58,3 м с шагом 10,5 м на железобетонных контрфорсах.Арки состоят из двух прямолинейных ригелей переменного двутаврового сечения высотой до 1,2 м и длиной 36 м. Ригели поступают тремя частями, стыки которых выполняют сварными или на высокопрочных болтах. Эффективен монтаж покрытия плоскими блоками, укрупняемыми на земле с помощью гусеничного крана. Покрытие укрупняют непосредственно в монтажной зоне в плоские блоки размером 10,5x36 м и массой до 26 т, состоящие из двух ригелей, балок, прогонов, тяжей и связей - всего до 250 элементов. После укрупнения и выверки размеров выполняют химзащитную окраску конструкций блока.

Блоки монтируют через один гусеничным краном СКГ-63БС со стрелой 25,5 м. Блок стропят за четыре точки двумя парами тросов разной длины, поднимают и опирают на контрфорсы, а вверху - на временно пространственную опору высотой 25 м размером в плане 10,5x4,5 м, соответствующим двум ригельным элементам.Опору оборудуют площадками для опирания ригелей и оформления монтажных стыков, маршевой лестницей. При необходимости блок рихтуют с помощью домкратов. Уложенные ригели до расстроповки крепят к временной опоре болтами, которые устанавливают в отверстия в нижнем поясе ригеля, предназначенные для крепления подвесной галереи. Временную опору устанавливают на рельсы, уложенные вдоль оси пролета, и передвигают трактором или с помощью лебедки грузоподъемностью 5 т. В качестве путей можно использовать 4 инвентарных металлических звена, перекладываемых краном по ходу монтажа.Конструкции межблочного пространства монтируют гусеничным краном МКГ-25БС со стрелой 27,5 м. Поднимают с помощью специальной траверсы одновременно по 7 прогонов. Кран заезжает сбоку между смонтированными блоками.

Для покрытия складов минеральных удобрений и других химикатов эффективно применение деревянных арок. Монтаж таких арок аналогичен вышеизложенному и производится с применением передвижной центральной временной опоры.

33-34-35.Купольные покрытия. Купола применяют для покрытия как зрелищных сооружений (цирков, спортивных залов), так и отдельных производственных объектов (литейных дворов доменных печей объемом 3200 м и больше, зданий испытательных стендов).Известны два типа куполов, принципиально отличающиеся своими конструктивными решениями и схемой работы: ребристые и сетчатые. Ребристые купола всегда монтируют с применением временной опоры, которую располагают по оси купола.

Первым на временной опоре собирают верхнее опорное кольцо, являющееся конструктивным элементом купола. Для возможности выверки его положения по высоте, а в последующем - раскружаливания всего собранного купола, между временной опорой и опорным кольцом устанавливают домкраты. Обслуживание домкратов, сборку опорного кольца и раскружаливание выполняют с рабочей площадки, организуемой на временной опоре. Опорное кольцо должно быть точно выверено не только по высоте, но и в плане, так как его положение во многом определяет геометрию всего купола. Далее монтируют в определенном порядке несущие элементы - ребра купола, которые предварительно укрупняют на всю длину, чтобы исключить необходимость устройства дополнительных промежуточных опор.

Сначала устанавливают по любому диаметру одно ребро против другого, затем - два других в перпендикулярной плоскости. Далее в каждом из четырех образовавшихся секторов последовательно монтируют по одному ребру, равномерно заполняя всю окружность купола. Такая последовательность установки ребер исключает одностороннюю нагрузку на опорное кольцо, что уменьшает деформации временной опоры (отклонение от вертикали) и облегчает выверку и соблюдение заданной геометрической формы купола.При малой жесткости ребер из плоскости устойчивость одного ребра не обеспечивается. В этом случае ребра либо попарно укрупняют вместе с распорками и связями и, сохраняя общий порядок, монтируют блоками, либо (при недостаточной грузоподъемности крана) устанавливают в проектное положение не по одному, а по два ребра, соединяя их наверху связями в жесткий блок.

До установки постоянных связей устойчивость ребер обеспечивают парными расчалками. Раскружаливание выполняют после проектного закрепления всех конструкций, включая нижнее опорное кольцо, воспринимающее распор, при опирании ребер купола не на землю, а на вышерасположенные конструкции. Примером монтажа ребристого купола может служить здание нового цирка в Москве.Монтаж конструкций выполнен радиально-поворотным устройством (РПУ) грузоподъемностью 30 т, скомплектованным из элементов козлового крана К-184. Вначале с помощью мачты были смонтированы центральная временная опора высотой 34 м, а на ней - верхнее опорное кольцо купола. Затем на кольцевой рельсовый путь радиусом 51,5 м установили и временно расчалили наружную опору РПУ. Ригель крана, предварительно собранный вместе со шпренгелем на земле, подняли и установили в проектное положение монтажным порталом.Радиально-поворотным устройством осуществлен монтаж не только несущих конструкций купола, но и ограждающих панелей, изготовленных из легких сплавов. В зависимости от размеров купола (пролета, высоты) для монтажа конструкции могут быть применены гусеничные, башенные или рельсовые краны, располагаемые либо снаружи на двух параллельных или на одном кольцевом пути, либо внутри купола при отсутствии подземных сооружений. Сетчатые купола не имеют определенной последовательности монтажа. Методы их возведения определяют конструктивные решения, которые, в свою очередь, зависят от принципиальной схемы монтажа. Сетчатые купола необходимо проектировать с участием монтажных организаций.