Расчет предварительно напряженной безраскосный фермы пролетом L = 24 м

Безраскосные предварительно напряженные фермы пролетом 18 — 24 м широко применяются в качестве стропильных конструкций одноэтажных производственных зданий, при шаге рам 6 — 12 м По сравнению с сегментными, арочными и другими фермами с треугольной решеткой, безраскосные фермы выгодно отличаются распределением усилий, простотой армирования и конструкцией опалубки, более экономичны по расходу материалов и более удобны для размещения технологического оборудования в межферменном пространстве. Общая протяженность элементов решетки в этих фермах примерно в два раза меньше, чем в сегментных и полигональных, значительно проще армирование узлов благодаря примыканию решетки к поясам под прямым углом. В расчетном отношении безраскосные фермы представляют внутренне многократно статически неопределимые системы и внешне статически определимые системы (относительно своих опорных реакций).

Рис. 6.22. Армирование фермы (схема расположения каркасов, армирование узлов)

Особенностью таких ферм является наличие значительных изгибающих моментов и поперечных сил в жестких узлах сопряжения элементов.
Поэтому элементы таких ферм рассчитываются и конструируются как внецентренно сжатые (верхний пояс, стойки) или внецентренно растянутые (нижний пояс, стойки).

Безраскосные фермы для покрытий одноэтажных производственных зданий проектируют с криволинейным (сегментным) или полигональным очертанием верхнего пояса; для многоэтажных зданий применяют безраскосные фермы с параллельными поясами в качестве ригелей перекрытий зданий с межферменными этажами). Более предпочтительным является криволинейное (круговое) очертание верхнего пояса, так как это значительно упрощает армирование и устройство опалубки, снижает моменты в стойках, улучшаются условия монтажа плит покрытия и устройство кровли.

Высота ферм в коньке принимается равной 1/6 — 1/8 пролета. Ширина сечений всех элементов принимается одинаковой и равной 240 — 280 мм, что вполне достаточно для опирания плит покрытия пролетом 6 — 12 м. Высота поперечного сечения верхнего и нижнего поясов h₁ обычно принимается одинаковой и равной 200...300 мм, а высота поперечного сечения стоек h₂ назначается из условия h₂ / h₁ = 0,7...0,8.

Изменение соотношения между жесткостями элементов безраскосных ферм ведет к изменению распределения моментов. Так, увеличение сечения верхнего пояса приводит к росту моментов в нем и снижению моментов в нижнем поясе и стойках. Хотя такое уменьшение желательно по условиям обеспечения трещиностойкости нижнего пояса, все же оно ведет к перерасходу материалов на ферму в целом. Поэтому пояса ферм проектируются одинаковой высоты. Рекомендуемое соотношение между жесткостями поясов и стоек 1:1:0,8. Примыкание стоек к поясам обычно выполняется в виде уширений ("вутов") с соотношением сторон 1:3 или 1:5. Это делается для увеличения трещиностойкости, снижения концентрации напряжений и уменьшения площади сечения арматуры стоек.

Безраскосные фермы обычно готовятся цельными из бетона классов В25 — В40. Напрягаемую арматуру нижнего пояса рекомендуется принимать преимущественно в виде канатов К-7 и К-19 или высокопрочной проволоки Bp-II; при пролете фермы 18 м можно применять к стержневую арматуру классов A-IV, A-V.

В качестве ненапрягаемой арматуры преимущественно применяют стержневую класса А-Ш и арматурную проволоку Вр-1.