Безрозпірного площинні несучі конструкції покриттів. Балки і ферми

Безрозпірного площинні несучі конструкції покриттів. Балки і ферми Балки і ферми представляють собою основні види безрозпірного площинних конструкцій. Валет є найбільш простими несучими конструкціями і ефективно використовуються до досягнення перекривається ними прольоту певної величини. Для залізобетону цей граничний раціональний проліт становить приблизно 18 мдля металевих-15 м, для дерев'яних-12 м-Якщо проліт перевищує зазначені величини, доцільно перейти на використання ферм. Хоча виготовлення ферм і дещо складніше, ніж виготовлення балок, але зате вони мають меншу масу, що істотно впливає на витрату матеріалів як для самих ферм, так само для опор і фундаментів, на які ферми спираються. У той час як у балок матеріал розподілений, але всьому їх перетину, у ферм він зосереджений тільки у верхньому і нижньому поясах, в стійках і розкосах, які ці пояси з'єднують. Тому на відміну від балок, що працюють на вигин цілим своїм перетином всі елементи решітки ферми працюють тільки на стиск і розтяг, тобто матеріал використовується повніше, ніж у балки.

На рис. XII.7 зображені схеми балок і ферм, які найбільш часто застосовуються при покритті одноповерхових будівель збільшених прольотів. У кожної схеми вказаний матеріал, з якого дана конструкція виготовляється, оптимальні прольоти L і зразкове відношення висоти конструкції h до прольоту L. У тих випадках, коли вказано дві величини відношення h / L, меншу висоту конструкції слід прийняти там, де конструкція розставлена з кроком не більше 6 м, більшу висоту - там, де крок конструкції перевищує 6 м і, як правило, приймається 12 м. Інтенсивність завантаження теж слід враховувати при визначенні висоти конструкції.

Безрозпірного площинні несучі конструкції покриттів. Балки і ферми

Слід зауважити, що мінімальна висота балок і ферм за сучасних високоміцних будівельних матеріалах обмежується не стільки несучу здатність конструкції, скільки її допускаються прогинами під максимальними навантаженнями. Тому довільне зменшення висоти конструкції, щодо того, що застосовується на практиці, без додаткових розрахунків неприпустимо. Залізобетонні балки заводського виготовлення для прольотів 12, 15, 18 м набули найбільшого поширення завдяки економного витраті металу, простоті монтажу та відповідності таких балок протипожежним нормам. Розроблено декілька типів балок для горизонтальних і похилих з невеликим нахилом (до 1:5) покриттів. Перетин таких балок приймається прямокутним (при L <12 м), тавровим або двотаврових (при Le12 м) (рис, XII.8). Останнім часом розроблені типові двосхилі балки, які при прольотах 12 і 18 м в усіх своїх частинах мають одну ширину, що спрощує їх виготовлення. Зменшення маси таких балок досягнуто влаштування в них наскрізних отворів, ніж вони наближаються до типу безраскосих ферм. Залізобетонні ферми виготовляють зазвичай сегментної прямокутної або трапецієподібної двосхилим форми. Вузли верхнього пояса, на які спираються ребра плит перекриття розміщуються вздовж ферми, як правило, з кроком 3 м. Ширина перерізу всіх частин кожної з ферм приймається однаковою; варіюється лише висота перерізів окремих елементів (визначається розрахунком). Якщо довжина ферми перевищує 24 м, її звичайно проектують з двох однакових частин, які на будівництві з'єднуються воєдино. Останнім часом частіше застосовують типові сегментні безраскосие ферми (рис. XII.9). Сталеві балки, використовувані в покритті, мають звичайно двотаврового перетину з прокатних профілів або для прольотів вище 12 м зварними з листа. Висоту зварних балок приймають 1/10-1/12 прольоту, ширину полиць 1 / 3. 1!5 висоти, товщину вертикальної стінки 1 / 100 1 / 140 тієї ж висоти, але не менше 8 мм. У балках довжиною більше 6 м влаштовують ребра жорсткості через кожні 1,5 ... 2 висоти балки, розташовуючи їх під ребрами настилу, що укладається на балку. Сталеві ферми зазвичай застосовують при прольотах 12 ... 18 м і вище (рис. XII.11). Обрис сталевих ферм може бути досить різноманітно, однак найчастіше застосовуються ферми трапецієподібні двосхилі, з паралельними поясами і ін

Безрозпірного площинні несучі конструкції покриттів. Балки і ферми

Маючи велику жорсткістю в своїй площині, металеві ферми мають зовсім недостатню жорсткість з цієї площини; тому встановлені з певним кроком ферми повинні бути надійно розкріплені у напрямках, нормальних до їх площинах. У верхньому поясі ферми розкріплюються залізобетонними плитами покриття, що приварюються до вузлів верхнього пояса. У нижньому поясі і у вертикальній площині над опорами ферми розкріплюються металевими зв'язками (рис. ХН.12). Крім стали ферми можуть бути також виконані та з алюмінієвих сплавів. Такі ферми мають порівняно невелику вагу, враховуючи, що маса алюмінієвих сплавів не перевищує 2,7 т/м3 (у сталі 7,85 т/м3). Крім того, алюмінієві сплави мають коррозієстійкості і не стають крихкими при температурах нижче - 50 ° С (недолік сталевих конструкцій при їх застосуванні на Півночі). Однак міцність алюмінієвих сплавів в 2 ... 3 рази нижче, ніж у сталі, а їх ціна вище, З урахуванням цих особливостей застосування конструкцій з алюмінієвих сплавів у звичайних умовах доцільно тільки при великих прольотах або в північних районах з низькими температурами або в деяких інших умовах.

Безрозпірного площинні несучі конструкції покриттів. Балки і ферми

Конструюються металеві ферми із застосуванням прокатних уголкових і швелерним профілів. При прольотах більше 40 ... 50 м і при великих навантаженнях ці профілі раціонально замінити трубчастими або коробчастими перерізами. Підкроквяні ферми з металу проектуються за тим же принципом, що і несучі ферми з тією тільки різницею, що нижній пояс їх повинен бути досить широкий, або мати уширення в місцях обпирання несучих ферм. По балках і фермам укладаються, як правило, типові ребристі плити заводського виготовлення, наведені в гл. XXII. Іноді знизу ферми закриваються підвісною стелею, над яким зазвичай розміщуються вентиляційні, електроразводящіе та інші установки. Якщо замість підвісної стелі по нижньому поясу ферм укласти плити перекриття, то утворене таким чином межферменное простір може бути використано не тільки для проведення комунікацій, а і як додаткові службові приміщення. Укладання багатопустотних плит може здійснюватися безпосередньо на нижній пояс залізобетонних ферм або на куточки, приварені з боків до цього поясу. Дерев'яні балки в покриттях одноповерхових будівель з прольотами в 12 м і більше виконуються цвяховими, складеними з брусків і дощок, і клеєними - з дощок, покладених плиском і міцно з'єднаних між собою синтетичним клеєм. Цвяхові балки мають зшиту на цвяхах стінку із двох шарів дощок, нахилених в різні боки під кутом в 45 °. Верхній і нижній пояси цих балок утворюються нашитими з двох сторін поздовжніми брусами, з'єднаними між собою вертикальними накладками. Висота таких балок 1/6-1/8 прольоту. Клеєні балки до 12 м довжини мають прямокутний перетин, а більш довгі - двотаврові. Висота їх приймається 1 / 10 - 1 / 12 прольоту. Дерев'яні ферми з брусів і дощок застосовують для прольотів в 15 м і більше. Покриття по дерев'яних балках і фермам виконують або у вигляді двошарового дощатого настилу, укладеного на бруси (прогони), опертих на несучу конструкцію, або у вигляді щитів з деревоплити. Ці щити являють собою ряд брусків товщиною 60 ... 120 мм і висотою 100 ... 240 мм, щільно з'єднаних між собою на цвяхах або на клею. І такі щити довжиною 3 ... 6 м укладають поверх балок і ферм, після чого за ним прибивається настил з дощок, укладених під кутом в 45 ° до напрямку щитів, і укладається шар гідроізоляції. Слід зауважити, що дерев'яні конструкції покриття повинні бути надійно захищені від гниття і займання. Зазвичай це робиться просоченням деревини антипіренами. Але може бути застосований і інший спосіб захисту, наприклад покриття всіх видимих ??поверхонь спеціальної штукатуркою або пристроєм підвісних стель з вогнетривких матеріалів. Дерев'яні клеєні конструкції покриття перспективні. Їх допускається застосовувати в будівлях цивільного призначення II класу по капітальності, таких, як спортивні зали, громадські центри і т. п.