Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

СТРОПИЛЬНЫЕ ФЕРМЫ. Фермы представляют собой плоские решетчатые конструкции, работающие преимущественно на изгиб




 

Фермы представляют собой плоские решетчатые конструкции, работающие преимущественно на изгиб. Фермам, состоящим из отдельных стержней, легко придать различное очертание, что предопределяет их широкое применение. Кроме того, фермы являются предельно рациональными конструкциями при работе на изгиб, поскольку в них лучше, чем в балках реализуется принцип концентрации материала.

Фермы по сравнению с балками имеют большую трудоемкость изготовления, однако, экономия стали, которая возрастает с увеличением пролета, обеспечивает неоспоримое преимущество при пролетах 18 м и более.

Очертание верхнего пояса стропильных ферм определяется главным образом архитектурой здания и уклоном кровли. Основные геометрические схемы стропильных ферм приведены на рис. 2.1.

Треугольные фермы используются для покрытий зданий с крутой кровлей (асбестоцементные волнистые листья, черепица, профилированные листы и т.п.).

Опускание нижнего пояса (рис. 2.1, а2) упрощает конструкцию опорного узла, но несколько ухудшает интерьер помещения. Треугольные фермы

несимметричного сечения обеспечивают уклон в одну сторону (рис. 2.1, а3), в

том числе для шедового покрытия (рис. 2.1, а4).

Фермы четырехугольные, как правило, используют под малоуклонную (рулонную) кровлю (рис. 2.1, б) и при параллельном расположении верхнего и нижнего поясов (рис. 2.1, б1, 2.1, б2, 2.1, б4) достигается однотипность узлов и размеров элементов решётки. При необходимости создания уклона верхнего пояса с горизонтальным нижним поясом возможно конструктивное решение фермы по схеме (рис. 2.1, б3).

Безраскосные фермы (рис. 2.1, б4) нуждаются в конструировании более жестких узлов сопряжения стоек с поясами. Несмотря на более высокую материалоемкость безраскосные фермы позволяют в отдельных случаях успешно решить ряд архитектурно-планировочных задач за счет использования межферменного пространства.

Фермы пятиугольные (трапециевидные), многоугольные (полигональные) и сегментные (рис. 2.1, в, г, д) занимают промежуточное положение между фермами треугольными и четырехугольными.

Очертание поясов фермы в значительной степени определяет их экономичность. Теоретически наиболее экономичной является ферма, очерченная по эпюре моментов. Для однопролетной фермы с равномерно-распределенной нагрузкой это будет сегментная ферма с параболическим поясом. Однако криволинейное очертание пояса (рис. 2.1, д) резко повышает трудоемкость изготовления, поэтому применяется крайне редко. Более приемлемым является полигональное очертание (рис. 2.1, г), близкое к эпюре моментов. Пятиугольные (трапециевидные) фермы, хотя и не совсем соответствуют эпюре моментов, имеют конструктивное преимущество, так как допускают устройство жёсткого сопряжения фермы с колоннами, что повышает жёсткость каркаса в целом.

 

Решётки ферм обеспечивают восприятие сдвигающих сил и создают узлы в точках приложения сосредоточенных сил. От системы решёток зависит масса фермы, трудоемкость её изготовления, внешний вид (рис. 2.2).

Треугольная система решётки является наиболее рациональной, т.к. обеспечивает наименьшую суммарную длину решётки, наименьшее количество узлов (рис. 2.2, а). При необходимости, в случае наличия сосредоточенных сил от прогонов, подвесного оборудования и т.п., количество узлов может быть увеличено установкой дополнительных стоек или подвесок (рис. 2.2, б, в). Недостаток треугольной системы решёток - наличие сжатых раскосов.

Раскосные системы решёток применяются реже. Наличие нисходящих раскосов (рис. 2.2, д) обеспечивает их некоторое преимущество, поскольку в раскосах возникают растягивающие усилия, однако раскосные решётки более трудоемки, чем треугольные, требуют большего расхода материалов.

Шпренгельные решётки (рис. 2.2, е) устраивают при необходимости увеличения количества узлов по длине верхнего пояса; крестовая решётка целесообразна при действии нагрузок на ферму в двух направлениях, ромбическую и полуромбическую рекомендуется использовать при действии больших поперечных сил, что реализуется чаще всего в фермах с небольшими пролетами.

Стальным фермам свойственно разнообразие типов поперечных сечений стержней (рис. 2.3).

Наибольшее распространение получили удобные для конструирования фермы из спаренных уголков.

Тавровое сечение поясов позволяет уменьшить количество фасонок в узловых соединениях; трубчатые фермы имеют более эстетический вид; наличие двутавров и швеллеров в поясах ферм позволяет увеличить их несущую способность; составные стержни используются, как правило, для большепролётных ферм.

Трёхпоясные фермы обладают повышенной несущей способностью в горизонтальном направлении и допускают совмещение несущих функций с устройством фонарей естественного освещения через покрытие здания.

Сечение стержней деревянных и железобетонных ферм, как правило, прямоугольное.

Область применения стропильных ферм из железобетона, стали и древесины, а также их габаритные генеральные размеры приведены на рис. 2.4.

Железобетонные стропильные фермы изготовляют из бетона класса В30-В50 и выше с предварительным напряжением нижнего пояса. Фермы обычно проектируются раскосными или безраскосными. Считается, что для пролетов, превышающих 36 м, выгоднее стальные фермы, хотя в мировой практике известны примеры перекрытия пролётов железобетонными фермами 60 м. Собственный вес железобетонных ферм в два-три раза выше стальных и деревянных, однако этот недостаток компенсируется их повышенной огнестойкостью и экономией (до 50%) стали. Расстояние между узлами верхнего пояса ферм составляет, как правило, 1,5 и 3 м, что соответствует ширине основных или доборных ребристых плит покрытия.

Габаритные размеры типовых стропильных и подстропильных железобетонных ферм приведены на рис. 2.5.

Стальные стропильные фермы позволяют перекрывать пролеты до 100м, однако, начиная с пролёта 60-70 м они по отдельным параметрам уступают аркам.

Фермы условно делят на легкие и тяжелые. Легкие фермы имеют одностенчатую решётку с одним рядом узловых фасонок - пролеты до 36 м включительно. Решетки тяжелых ферм выполняются двухстенчатыми, с двумя рядами фасонок - в большинстве случаев каждый стержень тяжёлой фермы представляет собой отдельную отправочную марку. Схемы типовых стальных стропильных ферм с указанием габаритных размеров приведены на рис. 2.6.

Деревянные фермы применяют для перекрытия пролетов от 9 до 24 м, однако в практике имеются примеры применения ферм пролетов до 70 м. В большинстве случаев нижние пояса ферм выполняют из круглой или профильной стали - поэтому их часто называют металлодеревянными. Собственный вес таких ферм меньше, чем цельных деревянных или цельных стальных, поскольку в таких фермах выгодно сочетаются свойства древесины, хорошо работающей на сжатие в верхнем поясе, и стали в растянутом нижнем поясе.

Верхний пояс деревянной фермы выполняется из брусьев либо из клееных досок. Габаритные размеры типовых деревометаллических ферм приведены на рис. 2.7.

Окончательный выбор очертания ферм, типа решёток и сечений, а также материала конструкции определяется по технико-экономическим, конструктивным, эстетическим или технологическим соображениям.

 

АРКИ

Арка представляет собой распорную конструкцию, работающую преимущественно на сжатие. Благодаря силе сжатия пролеты арочных перекрытий, выполненные из камней клиновидных очертаний, в далеком прошлом значительно превышали пролеты, перекрываемые каменными балками. Эта же особенность распределения усилий дает преимущество в размерах перекрываемых пролетов по сравнению с балками и фермами, выполненными из стали, железобетона или дерева.

По статической схеме арки могут быть трехшарнирными, двухшарнирными и бесшарнирными (рис. 3.1).

Трехшарнирные арки (рис. 3.1, а) статически определимы и не чувствительны к осадкам опор, однако наличие ключевого шарнира усложняет

изготовление и монтаж, а неравномерное распределение изгибающих моментов по длине приводит к повышению материалоемкости.

Двухшарнирные арки (рис. 3.1, б) один раз статически неопределимы. Отличаясь более благоприятным распределением изгибающих моментов, они получили наибольшее распространение. При неравномерных осадках опор в двухшарнирных арках дополнительные усилия невелики, что является также определенным их достоинством.

Бесшарнирные арки (рис. 3.1, в) трижды статически неопределимы. Защемление на опорах обеспечивает благоприятное распределение изгибающих моментов. Однако бесшарнирные арки весьма чувствительны к осадкам опор и температурным воздействиям и требуют надежных фундаментов.

Очертания арок, основные разновидности которых приведены на рис. 3.2, отличаются большим разнообразием. При выборе очертания арок могут быть учтены следующие факторы:

- действующие нагрузки, от которых зависят внутренние усилия. При этом проектировщик стремится к уменьшению величины изгибающих моментов;

- величина распора, зависящая от стрелы подъема (чем больше f, тем меньше распор);

- архитектурные соображения (оформление внутреннего пространства при использовании арок допускает различные варианты).

Распор арок воспринимается различными способами (рис. 3.3). Распор от пологих арок рационально передать на затяжку, арки подъемистые могут передавать распор на фундаменты и грунтовые основания. При слабых грунтах целесообразно устраивать затяжку в уровне пола или ниже.

Арки выполняются из железобетона, стали и дерева со сплошным сечением при пролетах до 24…30 м и сквозным сечением для больших пролетов.

Металлические арки отличаются большим разнообразием как по форме (рис. 3.4), так и по сечениям поясов (рис. 3.5). Сквозные сечения арок рекомендуется проектировать при пролетах более 60 м.

Железобетонные арки применяют при пролетах 30…80 м. Они могут быть сборными в виде монтажных блоков длиной 6…12 м (рис. 3.6, а) или монолитными (рис. 3.6, б). Арки сквозного сечения (рис. 3.6, в) применяют при пролетах более 36 м.

Деревянные арки сплошностенчатого сечения бывают треугольного и криволинейного очертания (рис. 3.7). Рабочее сечение криволинейных арок компануется из склеенных пакетов досок толщиной до 33 мм. Предпочтительная форма сечения с отношением сторон ≤ 4. Сквозные трехшарнирные арки составляются из пары ферм, соединенных в ключевом шарнире. Прямолинейные пояса выполняют из досок или брусьев, криволинейные – из пакетов клееных досок. Высота сквозных арок при очертаниях, аналогичных сплошным, составляет .

Ориентировочные обобщенные данные о генеральных размерах арок (пролетах и высотах) и размерах сечений приведены на рис. 3.8.

 

СВОДЫ

Свод представляет собой несущую криволинейную конструкцию, напоминающую арку большой ширины. Однако в отличии от арок, сводчатое покрытие выполняет не только несущие, но и ограждающие функции.

Основные формы сводчатых покрытий приведены на рис. 4.1. Комбинируя пересекающиеся между собой цилиндрические поверхности, можно получить сомкнутый на прямоугольном или квадратном плане свод, цилиндрические своды с врезкой цилиндров меньших размеров и т.д. Свод,

образуемый пересечением двух цилиндров, открытых наружу на квадратном плане, называется крестовым сводом.

Основные типы цилиндрических сводов приведены на рис. 4.2. Если линия продольного разреза цилиндрического свода прямая, свод считается гладким, если волнистая или зубчатая, то волнистым или складчатым.

Гладкие своды сплошного сечения (рис. 4.2, а) применяются редко.

Волнистые и складчатые своды (рис. 4.2, в, г) обладают большей изгибной жёсткостью, благодаря чему могут перекрывать большие пролёты - до 100 и более метров. Своды этого типа выполняются чаще всего из железобетона, армоцемента или пластмасс и отличаются лёгкостью и экономичностью.

Рекомендуемые габаритные размеры: стрела подъёма - ; ширина волны - (1,5 - 2) м; высота профиля - ; толщина оболочки -

5 см и более.

В качестве пластмасс в сводах применяют полиэфирный стеклопластик (перекрываемый пролёт до 40 м), достоинством которого является светопроницаемость, достаточная для того, чтобы обходиться без световых проёмов.

Сетчатые однослойные своды (рис. 4.2, д, е) могут быть выполнены из стержневых стальных элементов, а неплоские ромбы представляют собой удобные контуры для заполнения их панелями в виде гипаров из стеклопластика или армоцемента.

Двоякоскладчатые своды (рис. 4.2, ж) имеют пространственную геометрическую основу в виде правильных многоугольников и собираются, как правило, из алюминиевых ромбических панелей, соединённых между собой болтами или заклёпками.

Структурные своды (рис. 4.2, з, и) собирают из тонкостенных пирамид, соединяя их вершины стержнями. Материалом пирамид может служить

листовой металл, фанера, пластмассы, армоцемент или железобетон.

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1831. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия