Category Archives: ФЕРМЫ, АРКИ, ТОНКОСТЕННЫЕ

И)


\h=(1/6… 1/8)1

H=(1/7… 1/9)1

К2400П

J^IMSS^JSM____ i

К)

Д)

"Jh=(l/6.,.1/7)I ?^1^1/91 j_ j,__________ hisopo

Рис. 3.1. Схемы железобетонных ферм:

А — треугольная; б — трапециевидная; в — односкатная; г — с параллельными поясами; д — то же, безраскосная; е — то же. комбинированная; ж — полигональная; з — сегментная; и — без­раскосная; к — полигональная с ломаным нижним поясом

Треугольные фермы — самые невыгодные ввиду их большой высоты и зна­чительного расхода материалов. Применение таких ферм оправдано только в случае использования кровли со значительным уклоном из асбестоцементных или металлических листов.

Наиболее целесообразны по распределению материала сегментные или ароч­ные фермы с ломаным или криволинейным верхним поясом, приближающимся по очертанию к параболической эпюре моментов. В этих фермах усилия в по­ясах распределяются более равномерно, а усилия в решетке значительно мень­ше, чем в фермах других очертаний. Сегментные и арочные фермы имеют незна­чительную высоту на опоре, что позволяет уменьшить высоту стен. Фермы тра­пециевидные и с параллельными поясами имеют большую высоту на опоре, что увеличивает расход материала на стены здания; они тяжелее сегментных и ароч­ных ферм, но менее трудоемки.

Н24000

Роль связей по верхнему поясу фермы выполняют жесткие кровельные пане­ли, привариваемые в узлах. Устанавливаются фермы на оголовники железобе­тонных колонн и крепятся к ним при помощи анкерных болтов и сварки заклад­ных опорных деталей.

Фермы могут быть выполнены цельными, составными (из двух полуферм, нескольких блоков) или из отдельных элементов. Последний способ является невыгодным из-за трудоемкого монтажа.

Рекомендуемая высота ферм в середине пролета h = (1 6… 1/9)/. Длина прямо­линейных панелей фермы — 1,5 или 3 м (ширина плит покрытия). Для арочных ферм, где момент от внеузловой нагрузки компенсируется моментами обратного знака от эксцентричного действия продольных сил (см. рис. 1.6), длина панелей может быть увеличена до размеров, кратных ширине плит покрытия.

По условию устойчивости ширина сечения верхнего пояса фермы h прини­мается равной (1/70 … 1/80)/. Конструктивно она связана с шагом ферм: при шаге 6 м ширину сечения h назначают равной 20…25 см; при шаге 12 м — 30,..35 см. Ширина сечения верхнего и нижнего поясов, а также раскосов и стоек принима­ется, как правило, одинаковой для удобства бетонирования. Иногда в целях эко­номии бетона ширину сечения элементов решетки принимают на 10… 15 см мень­ше ширины поясов. Сечения поясов проектируют квадратными или прямоуголь­ными с соотношением b/Ь = 1.2…1.3.

С целью снижения веса фермы используют бетон классов В30…В50 и высо­кий процент армирования (2…3 %).

В верхних сжатых поясах, раскосах и стойках применяют ненапрягаемую арматуру в виде сварных каркасов из стали классов A-Il, А-Ш. Нижний пояс и сильно растянутые раскосы выполняют предварительно напряженными и арми­руют пучками из высокопрочной проволоки Вр-П , стержнями из стали классов A-IV, A-V, A-VI, канатами К-7, К-10 и отдельными проволоками (струнами). Кроме предварительно напряженной арматуры нижние пояса армируются обыч­ной арматурой в виде сварных каркасов.

Статический расчет железобетонных ферм выполняется по методике, изло­женной выше. При сборе нагрузок собственный вес ферм можно принимать по рекомендациям, данным в [5] и др.

Проверка прочности сечений раскосной фермы производится по общим пра­вилам расчета сжатых и растянутых железобетонных элементов. Панели верхне­го пояса и сжатые элементы решетки рассчитывают, предполагая наличие в них случайных эксцентриситетов еа продольных сил. Так как для ферм характерны соотношения lef< 6(Hk’u и h < Шеа, то случайный эксцентриситет еа = 1 см. При этом расчетная длина элемента lef = 0,9lm (здесь 1т — геометрическая длина эле­ментов между центрами узлов).

Ориентировочно площадь сечения сжатого элемента (при lcf = 20// > опреде­ляют rio приближенной формуле:

Аь = 1,2 S N /(Rb + 0,03RSJ, (3.1)

Где N — продольное сжимающее усилие; RЎ, и Rsc — соответственно, призмен — ная прочность бетона и расчетное сопротивление сжатой арматуры.

В практике чаще всего задаются размерами поперечного сечения сжатого элемента (AЎ, = bit), а затем определяют площадь арматуры. При симметричном армировании:

К

——- »

 

, *

*

 

-s;

._ k_

I

Sьlllьg

AbRb/Rsc,

7 7

А площадь сечения предварительно напряженной арматуры:

Asp = (N — AKRj/ Rsp, (3.5)

Расчетное сопротивление предварительно напряженной арматуры; Л’, то же. что в (3.3).

Напрягаемая арматура устанавливается в сечении симметрично. При конст­руировании в узлах фермы устраивают уширения (вуты), повышающие жест­кость и надежность узлов, а также обеспечивающие условия удобного размеще­ния и анкеровки арматуры.

Узлы железобетонных ферм, в отличие от металлических или деревянных — жесткие. Используя эту особенность, фермы нередко делают безраскосными. Отсутствие раскосов освобождает внутриферменное пространство и позволяет использовать его как обычный этаж в многоэтажных зданиях. Здесь фермы слу­жат ригелями многоярусной рамы каркаса здания.

Пояса и стойки безраскосных ферм рассчитывают на совместное действие продольных сил N и изгибающих моментов И по формуле для внецентренно сжатых и внецентренно растянутых прямоугольных сечений.

Примеры конструирования узлов фермы приведены на рис. 3.2 и 3.3.

А) О/ТЮЮ д б) ГТТТТТ1 д в) ГТ~ТТТТ1 Ч


Рис. 4.2. Расчетные схемы арок и эпюры изгибающих моментов: а — трехшарнирная; б — двухшарнирная; в — бесшарнирная

V

V

V

V

V

V

Формулы для В [5] и др.

Ми„. Ьу и /••/,. Обычно для во мно-

Статический расчет арок ведется на л иределенную линейную нагрузку от веса кровли и собственного всему пролету, а также линейную нагрузку от снега ($) на невыгодную (рис. 4.5), поскольку

Рис. 4.6. Схема усилий в элементах сквозной арки

Все усилия от постоянной к и снеговой 5 нагрузок представляют в виде соот­ветствующих эпюр, векторы которых суммируют, определяя самое невыгодное их сочетание.

Для конструктивного расчета арок сплошного сечения достаточно знания Л/. N м ()ш характерных точках арки (на опорах, в середине и четвертях пролета). Усилия в элементах сквозных арок с параллельными поясами (рис. 4.6) опре­деляют через М, .V и () но формулам: в верхнем поясе

TOC \o "1-3" \h \z =-Л"/2-3//й, (4.5)

В нижнем поясе

N„.„=-N/2 +И/А, (4.6)

В раскосе

Мр = д/стф~а), (4.7)

В стойке

Л" с = б / со § а, (4.8)

Где аир — углы между направлениями элементов решетки и нормалью к оси арки (направлением поперечной силы ()).

Усилия в элементах серповидных арок можно определить графически путем построения диаграммы Максвелла—Кремоны.

Устойчивость арки в плоскости ее изгиба оценивается критической силой

.\сг = п — (4.9)

Где Е — модуль упругости материала; I — момент инерции сечения арки в чет­верти пролета; = ?лМ — расчетная длина; X — полная длина дуги арки; ц — коэффициент, зависящий от типа арки, ее материала и отношения //7.

Величина Ncr должна на 20,..30 % превышать продольную силу N в арке, определенную расчетом.

Наличие распора, вызывающего возникновение продольных сжимающих усилий в обоих поясах арки, требует конструктивных мер, предотвращающих потерю устойчивости арки из плоскости изгиба. Это достигается развитием се­чения арки в ширину или более частой расстановкой вертикальных связей.

Металлические арки

Металлические арки могут перекрывать пролеты от 30 до 150 м. Сплошностенчатые арки при пролетах до 60 м имеют высоту сечения 1/50… 1/80 пролета. Поперечное сечение поясов арок небольших пролетов выполняют обычно из прокатных профилей, а более мощных арок — в виде двутавровых или коробчатых профилей (рис. 4.7 а—в). Ребра жесткости устанавливают на расстояниях, примерно равных высоте сечения арки. Такие арки рассчитывают на прочность как сжато-изогнутые элементы.

А) 6} в) г) д) е) ж)

*ТГ ^тг3 Ґ=f ~1Г Г 1 А, д

: j / ч ‘ \

: ; ! / \ \

JL <=±L JLJL Jl i____________________ I а———- о l———— х

Рис. 4.7. Сечения поясов металлических арок: а—в — сплошностенчатых; г -ж — сквозных

Иногда из функциональных соображений проектируют системы из двух прямолинейных элементов (см. рис. 4.1 д). Высоту их сечения принимают рав­ной 1/15…1/20 пролета. По сравнению с криволинейными арками такие конст­рукции малоэффективны.

Сквозные (решетчатые) арки применяют при пролетах более 60 м. Они про­ектируются преимущественно с параллельными поясами. Высота сечения таких арок составляет 1/30… 1/60 пролета, поскольку они имеют меньшую жесткость. Пояса арок компонуют из уголков, швеллеров, двутавров, труб. При больших пролетах и усилиях сквозные арки делают пространственными с треугольным или четырехугольным поперечным сечением (рис. 4.7 г—ж). Решетка, выполня­емая из одиночных профилей, — обычно треугольная, часто с дополнительными стойками, уменьшающими длину сжатых панелей.

Сечения сплошных и сквозных арок рекомендуется принимать постоянными по всей длине. Иногда двух — и трехшарнирные арки с целью экономии металла проектируют серповидными или сегментными.

Шаг сплошных арок (вдоль здания) принимают равным 6…12 м, а сквоз­ных— 12…24 м. При шаге 6 м покрытие выполняют беспрогонным с укладкой плит на верхний пояс арки. При шаге 12…24 м в качестве прогонов используют решетчатые фермочки, устанавливаемые с шагом 6 м, а по ним укладывают пли­ты покрытия.

Наиболее сложны в арках опорные и ключевые шарниры. Опорные шарниры бывают трех типов: плиточные, пятниковые и балансирные. Опорные и ключе­вые шарниры сплошностенчатых и сквозных арок, как правило, однотипны. Примеры конструкций опорного и ключевого узлов арки даны на рис. 4.8.

Деревянные арки

Деревянные арки могут перекрывать пролеты от 12 до 100 м.

Сплошностенчатые арки бывают криволинейного и треугольного очертаний (рис. 5.1). Криволинейные арки по технологическим соображениям делают, как пра­вило, с постоянным радиусом кривизны. Стрела подъема/ 1/4…1/10 пролета I.

/

Рис. 4.8. Примеры узлов металлических трех — и двухшарнирных арок: а — опорный плиточный шарнир; б — ключевой шарнир трехшарнирной арки, плиточный: в — то же, бадансирный; I — стяжной болт

Поперечное сечение криволинейной арки компонуется из пакета с клееных до­сок толщиной до 33 мм (дощатоклееные арки). Предпочтительна прямоугольная форма сечения с отношением сторон к% < 4. Высота сечения арки И = (1/30… 1/50)/.



Для украшение магазина использовали при входе арку из шаров с гелием в Днепре ....