Архитектура

Архитектурные конструкции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Безраспорные плоскостные несущие конструкции покрытий. Балки и фермы

Балки и фермы представляют собой основные виды безраспорных плоскостных конструкций.

Балки являются наиболее простыми несущими конструкциями и эффективно используются до достижения перекрываемого ими пролета определенной величины. Для железобетона этот предельный рациональный пролет составляет примерно 8м для металлических—15 м, для Деревянных— 12 м. Если пролет превышает указанные величины, целесообразно перейти на использование ферм: Хотя изготовление ферм и несколько сложнее, чем изготовление балок, но зато они обладают меньшей массой, что существенно влияет на расход материалов как для самих ферм, так и для опор и фундаментов, на которые фермы опираются. В то время как у балок материал распределен по всему их сечению, у ферм он сосредоточен только в верхнем и нижнем поясах, в стойках и раскосах, которые эти пояса соединяют. Поэтому в отличие от балок, работающих на изгиб целым своим сечением, все элементы решетки фермы работают только на сжатие и растяжение, т. е. материал используется полнее, чем у балки.

Схемы балок и ферм, которые наиболее часто применяются при покрытии одноэтажных зданий увеличенных пролетов. У каждой схемы указан материал, из которого данная конструкция изготовляется, оптимальные пролеты L и примерное отношение высоты конструкции h к пролету L. В тех случаях, когда указаны две величины отношения h/L, меньшую высоту конструкции следует принять там, где конструкция расставлена с шагом не более 6 м, большую высоту — там, где шаг конструкции превышает 6 м и, как правило, принимается 12 м. Интенсивность загружения тоже следует учитывать при определении высоты конструкции.

Следует заметить, что минимальная высота балок и ферм при современных   высокопрочных   строительных материалах ограничивается не столько несущей способностью конструкции, сколько ее допускаемыми прогибами под максимальными нагрузками. Поэтому произвольное уменьшение высоты конструкции, относительно того, что применяется на практике, без дополнительных расчетов недопустимо.

Железобетонные балки заводского изготовления для пролетов 12, 15, 18 м получили наибольшее распространение благодаря экономному расходу металла, простоте монтажа и соответствия таких балок противопожарным нормам. Разработано несколько типов балок для горизонтальных и скатных с небольшим уклоном (до 1 :5) покрытий . Сечение таких балок принимается прямоугольным (при L<12 м), тавровым или дву-тгууювым (при LA12 м ). В послед~нёё время разработаны типовые двускатные балки, которые при пролетах 12 и 18 м во всех своих частях имеют одну ширину, что упрощает их изготовление. Уменьшение массы таких балок достигнуто устройством в них сквозных отверстий, чем они приближаются к типу безраскосых ферм.

Железобетонные фермы изготовляют обычно сегментной прямоугольной или трапециевидной двускатной формы. Узлы верхнего пояса, на которые опираются ребра плит перекрытия, размещаются вдоль фермы, как правило, с шагом 3 м. Ширина сечения всех частей каждой из ферм принимается одинаковой; варьируется лишь высота сечений отдельных элементов (определяется расчетом). Если длина фермы превышает 24 м, ее обычно проектируют из двух одинаковых частей, которые на строительстве соединяются воедино.

В последнее время чаще применяют типовые сегментные безраскосые фермы.

Стальные балки, используемые в покрытии, имеют обычно двутавровое сечение из прокатных профилей или для пролетов выше 12 м сварными из листа. Высоту сварных балок принимают 1/10 1/12 пролета, ширину полок Уз ... 1/5 высоты, толщину вертикальной стенки 1/100... 1/140 той же высоты, но не менее 8 мм. В балках длиной более 6 м устраивают ребра жесткости через каждые 1,5 ... 2 высоты балки, располагая их под ребрами настила, укладываемого на балку.

Стальные фермы обычно применяют при пролетах 12... 18 м и выше. Очертание стальных ферм может быть достаточно разнообразно, однако чаще всего применяются фермы трапециевидные двускатрые, с параллельными поясами и др.

Обладая большой жесткостью в

своей плоскости, металлические фер

мы имеют совершенно недостаточную

жесткостть из этой плоскости-поэтому

установленные с определенным шагом

(фермы должны быть надежно рас

креплены в направлениях, нормаль

ных к их плоскостям. В верхнем поя

се фермы        раскрепляются железобе

тонными-. плитами покрытия привари-,

ваемыми к узлам верхнего пояса.

Помимо стали фермы могут быть также выполнены и из алюминиевых сплавов. Такие фермы имеют сравнительно небольшой вес, учитывая, что масса алюминиевых сплавов не превышает 2,7 т/м3 (у стали 7,85 т/м3). Кроме того, алюминиевые сплавы обладают коррозиестойкостью и не становятся хрупкими при температурах ниже — 50 °С (недостаток стальных конструкций при их применении на Севере). Однако прочность алюминиевых сплавов в 2 ... 3 раза ниже, чем у стали, а их цена выше. С учетом этих особенностей применение конструкции из алюминиевых сплавов в обычных условиях целесообразно только при больших пролетах или в северных районах с низкими температурами или в некоторых других условиях.

Конструируются металлические фермы с применением прокатных уголковых и швеллерных профилей.

При пролетах более 4 0... 50 м и при больших нагрузках эти профили рационально заменить трубчатыми или коробчатыми сечениями.

Подстропильные фермы из металла проектируются по тому же принципу, что и несущие фермы, с той только разницей, что нижний пояс их должен быть достаточно широк, или иметь уширения в местах опирания несущих ферм.

Если вместо подвесного потолка по нижнему поясу ферм уложить плиты перекрытия, то образованное таким образом межферменное пространство может быть использовано не только для проводки коммуникаций, но и как дополнительные служебные помещения.

Укладка многопустотных плит может производиться непосредственно на нижний пояс железобетонных ферм или на уголки, приваренные с боков к этому поясу.

Деревянные балки в покрытиях одноэтажных зданий с пролетами в 12 м и более выполняются гвоздевыми, составленными из брусков и досок, и клееными — из досок, уложенных плашмя и прочно соединенных между собой синтетическим клеем. Гвоздевые балки имеют сшитую на гвоздях стенку из двух слоев досок, наклоненных в разные стороны под углом в 45°. Верхний и нижний пояса этих балок образуются нашитыми с двух сторон продольными брусьями, соединенными между собой вертикальными накладками. Высота таких балок 1/6... 1/8 пролета. Клееные балки до 12 м длины имеют прямоугольное сечение, а более длинные — двутавровое. Высота их принимается 1/10... 1/12 пролета

Деревянные фермы из брусьев и досок применяют для пролетов в 15м и более.

Покрытие по деревянным балкам и фермам выполняют либо в виде двухслойного дощатого настила, уложенного на брусья (прогоны), опертые на несущую конструкцию, либо в виде щитов из деревоплиты. Эти щиты представляют собой ряд брусков толщиной 60.. 120 мм и высотой 100., 240 мм, плотно соединенных между собой на гвоздях или на клею. И такие щиты длиной 3... 6 м укладывают поверх балок и ферм, после чего по ним прибивается настил из досок, уложенных под углом в 45° к направлению щитов, и укладывается слой гидроизоляции.

Следует заметить, что деревянные конструкции покрытия должны быть надежно защищены от гниения и возгорания. Обычно это делается пропиткой древесины антипиренами. Но может быть применен и другой способ защиты, например покрытие всех видимых поверхностей специальной штукатуркой или устройством подвесных потолков из несгораемых материалов.

Деревянные клееные конструкции покрытия перспективны. Их допускается применять в зданиях гражданского назначения П класса по капитальности, таких, как спортивные залы, общественные центры и т. п.

 ПЕРЕКРЕСТНО-СТЕРЖНЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ. Перекрестные балки или фермы ...

 колонны, подкрановые балки в зданиях с мостовыми кранами ...

 стальные канаты стропы. Траверсы, имеющие вид балок или ...

 Грузозахватные устройства. Конструкция грузозахватных устройств ...

 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СТЕРЖНЯХ ФЕРМ

 ВИДЫ СТРОПИЛ. Треугольная двускатная балка-ферма. КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ