Железобетонные
фермы применяют в качестве ригелей покрытий при пролетах 18 м и более и
шаге 6 или 12 м. Наиболее рационально применять их при пролетах 24 и 30
м. При пролете 18 м экономичнее балки покрытий; но
часто применяют и фермы, особенно при налички разнообразных
технологических коммуникаций (воздуховодов,
трубопроводов, кабелей и т.п.),
которые удобно разместить в межферменном пространстве.
Фермы с пролетами более 30 м получаются слишком тяжелыми, требуется членение их
на отдельные блоки с последующей укрупнительной сборкой, что
существенно увеличивает стоимость.
Очертание
поясов и решетки железобетонных ферм зависит от профиля кровли и общей
компоновки покрытия (скатного, малоуклонного, плоского). Различают
следующие основные типы
железобетонных ферм (рис. 6.9):
а — сегментные с верхним
поясом ломаного очертания и раскосной решеткой;
б — арочные раскосные с редкой
решеткой и верхним поясом криволинейного очертания;
в — арочные безраскосные с жесткими узлами (стропильные рамы);
г, д — полигональные с параллельными
поясами или трапециевидного очертания с
малым уклоном верхнего пояса и раскосной решеткой.
Рнс. 6.9.
Типы железобетонных ферм
Наиболее
рациональное по статической работе очертание верхнего пояса —
сегментное или арочное, приближающееся к кривой
давления. У таких ферм усилия в поясах по
длине пролета изменяются незначительно, а усилия в элементах решетки
невелики. Кроме того, в таких фермах высота на опоре небольшая, что
снижает массу фермы и высоту
наружных стен.
Высоту всех типов ферм принимают равной 1/7...1/9 пролета.
Панели верхнего пояса всех типов ферм, за исключением арочных раскосных,
проектируют размером 3 м, что обеспечивает передачу нагрузки от плит покрытия в
узлы ферм и исключает местный изгиб верхнего пояса.
В арочных раскосных фермах расстояния между узлами
верхнего пояса достигает 4,5...6 м, в связи с чем возникает местный изгиб (рис.
6.10, а).
Однако изгибающие моменты Мр от внеузловой вертикальной нагрузки частично
компенсируются моментами М обратного знака, возникающими вследствие
эксцентриситета продольных сил в верхнем поясе (рис. 6.10, б).
Такие фермы экономичнее сегментных при пролетах 30 м и более.
Рис. 6.10.
Моменты в верхнем поясе арочной фермы
Сегментные
фермы, как наиболее экономичные из раскосных ферм пролетами 18 — 24 м, приняты в
качестве типовых для покрытий промышленных зданий со скатной кровлей. К
недостаткам этих ферм можно отнести
значительную суммарную длину элементов решетки и сложные узлы.
Арочные
безраскосные фермы значительно удобнее и технологичнее в изготовлении,
у них
проще армирование узлов, есть возможность удобно использовать
межферменное пространство для технических этажей и коммуникаций.
Поэтому эти фермы широко применяют для покрытий
зданий как со скатной, так и с малоуклонной
или плоской кровлей. Особенностью статической
работы таких ферм является возникновение довольно больших изгибающих
моментов в стойках и поясах, что требует
дополнительного армирования.
Ширину и высоту сечения верхнего
пояса принимают равной 1/60...1/70 пролета фермы кратно 50 мм (при шаге бм — 200...250 мм, при шаге 12 м — 300...350 мм). Ширину сечения
нижнего пояса из удобства изготовления
принимают такой же, а высоту — из условия размещения напрягаемой арматуры.
Решетка ферм
может быть закладной, изготовляемой заранее, или чаще цельной, бетонируемой одновременно с поясами, В последнем случае
ширина сечения элементов решетки принимается равной ширине поясов.
Фермы
готовят из высокопрочных бетонов классов B30... B60 с большим содержанием арматуры в поясах. Это позволяет
уменьшить размеры сечении элементов и снизить массу фермы. Нижний пояс
выполняется предварительно напряженным и
армируется стержневой арматурой классов А — IV... Ат — V,
высокопрочной проволокой Вр — II, арматурными
канатами К7 или К19 с натяжением на упоры стенда. Чтобы
предотвратить появление
продольных трещин, которые могут возникнуть по технологическим причинам, напрягаемая арматура окаймляется легкими
каркасами из проволоки диаметром 5...6
мм. Длина каркасов принимается не
более 2...3 м, чтобы они не препятствовали равномерному обжатию нижнего
пояса.
Верхний пояс и элементы решетки армируются
сварными каркасами из арматуры классов А — I, А — III.
Особое
внимание уделяется армированию опорных и промежуточных узлов. В опорных
узлах
устанавливают по расчету по два плоских
каркаса с поперечной рабочей арматурой, обеспечивающей прочность по
наклонным
сечениям, а также дополнительную продольную ненапрягаемую арматуру и
сетки косвенного армирования, что обеспечивает
надежность анкеровки напрягаемой арматуры. Промежуточные узлы верхнего
и нижнего поясов армируют сварными каркасами,
состоящими из поперечных
стержней диаметром 6...10 мм с шагом 100 мм и окаймляющего
цельногнутого стержня диаметром 10...18 A-III. Арматуру элементов
решетки заводят в узлы с уширениями (вутами), растянутые стержни
надежно
анкеруют.
Расчет ферм
выполняют на действие постоянных (вес покрытия, фермы, фонарей) и временных (снег, подвесной транспорт и тл.) нагрузок.
Нагрузку от покрытия и веса фермы
приводят к узловой и прикладывают в узлы верхнего
пояса, нагрузку от подвесного транспорта — в узлы верхнего иди нижнего пояса в зависимости от конструкции крепления
крановых путей. Учитывается возможное
неравномерное загружение фермы снегом около фонарей, в местах перепада высот и по покрытию многопролетных зданий;
рассматривают также загружение снегом и подвесным транспортом одной половины фермы, невыгодное для элементов решетки.
Расчетную
схему фермы с раскосной решеткой допускается принимать в виде
стержневой системы с шарнирными узлами, т.е. без учета
жесткости узлов. Тогда при действии узловой нагрузки все элементы такой
системы испытывают только осевые усилия (сжатие — растяжение).
Статический расчет этой системы (определение усилий в ее элементах)
можно
выполнять любым способом: построением диаграммы Максвелла —
Кремоны, вырезанием узлов способом сечений. При наличии внеузловой
нагрузки необходимо учитывать изгибающие моменты от местного изгиба,
для
определения которых верхний пояс рассматривается как многопролетная
неразрезная
балка с ломаной осью.
Расчетная
схема безраскосной фермы представляет многократно статически неопределимую замкнутую раму с жесткими узлами,
статический расчет которой производится на ЭВМ. |
