2. Горизонтальные связи по нижним поясам ферм служат для восприятия горизонтальных ветровых нагрузок от фахверковых колонн. Их устанавливают у торцов температурных блоков при больших пролетах и большой высоте здания.
3. Распорки на уровне верха колонн для передачи усилий от ветровой нагрузки с горизонтальных связей (2) на вертикальные связи по колоннам (4).
4. Вертикальные связи колонн устанавливают в середине температурного блока до уровня низа подкрановых балок; при наличии подвесных кранов выше подкрановых балок устанавливают такие же связи. Они воспринимают усилия от горизонтального торможения кранов и ветровой нагрузки на торец здания, передающиеся через распорки. Связи могут быть крестовыми и портальными.
При наличии фонарей в них в плоскости остекления устаивают связи типа (1). Кроме этого для обеспечения устойчивости верхних поясов ферм в местах фонарей, где нет плит покрытия, устанавливают связи в виде распорок; если фонарь доходит до торца здания, по верхним поясам ферм устраивают связи типа (2).
2. Виды, особенности расчета и конструирования балок покрытия
Балки применяют при пролетах 12 и 18 м, реже – 24 м. Различают балки: стропильные, на которые опираются плиты покрытий, и подстропильные, они воспринимают нагрузку от стропильных балок, когда их шаг меньше шага колонн. По конструктивным признакам балки могут быть: двускатными и односкатными, с параллельными и непараллельными поясами, со сплошной стенкой, с отверстиями и решетчатые (рис. 49).
Рис. 49. Виды балок: а-г – стропильные: а – двускатная, б – односкатная, в – с параллельными поясами и отверстиями, г – решетчатая, д – подстропильная, е – виды сечений
Балки выполняют, как правило, предварительно напряженными; для размещения дополнительного армирования в зоне анкеровки в ребрах балок у опор делают уширения. Для сопряжения с плитами покрытия и колоннами в балках устанавливают закладные детали.
Балки рассчитывают как свободно опертые, нагрузки от плит и стоек фонарей считают сосредоточенными. Армирование определяют из расчетов прочности нормальных и наклонных сечений. При уклоне верхнего пояса балок 1:12 опасным по изгибающему моменту будет сечение на расстоянии 0,37 пролета от опоры. По поперечной силе опасное сечение находится в месте уменьшения ширины ребра или опорной стойки фонаря.
Решетчатые балки рассчитывают как статически неопределимые системы с жесткими узлами. Конструктивные расчеты поясов и стоек выполняют как внецентренно сжатых или внецентренно растянутых элементов.
3. Виды, особенности расчета и конструирования ферм покрытий
Фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м. При пролетах 30 м более экономично применять стальные фермы. Железобетонные фермы могут быть стропильными и подстропильными, раскосными и безраскосными, сегментными, полигональными, с параллельными поясами и другими (рис. 50).
Рис. 50. Виды ферм: а-д – стропильные: а – сегментная с ломанным верхним поясом, б – сегментная с криволинейным верхним поясом (арочная), в – с параллельными поясами, г – полигональная, д – безраскосная, е – подстропильная
Раскосные фермы (типов а-г) рассчитывают как статически определимые системы с шарнирными узлами. При наличии внеузловой нагрузки от плит покрытия в верхнем поясе учитывают дополнительные изгибающие моменты. В сегментной ферме с криволинейным верхним поясом нужно учитывать эксцентриситеты продольного усилия в поясе, вызванные этой кривизной.
Нижние пояса ферм армируют предварительно напрягаемой арматурой, остальные элементы – с обычным армированием. Конструктивные расчеты выполняют как для центрально сжатых и центрально растянутых (при наличии эксцентриситетов – как внецентренно нагруженных) элементов.
Для удобства изготовления ширину всех элементов ферм принимают одинаковой и не менее 20 см из условия опирания плит на верхний пояс. Реже изготавливают фермы с закладной решеткой, сечения элементов которой – небольшие, их изготавливают отдельно.
Усилия в безраскосной ферме определяют как в статически неопределимой системе. Конструктивные расчеты поясов выполняют как внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов. Опорные узлы всех ферм рассчитывают по прочности наклонных сечений.
4. Виды, особенности расчета и конструирования арок покрытий
Арки эффективнее ферм при пролетах более 30 м, по расчетной схеме они могут быть безшарнирными, двухшарнирными и трехшарнирными (рис. 51). Безшарнирые арки применяют редко, когда в здании или сооружении есть конструкции, способные воспринять распор. В двух - и трехшарнирных арках распор воспринимают затяжки, для предотвращения провисания их крепят к аркам подвесками.
Рис. 51. Расчетные схемы арок: а – безшарнирной, б – двухшарнирной, в – трехшарнирной и конструктивное решение двухшарнирной арки
Арки выполняют сборными из отдельных элементов длиной 6-9 м, которые объединяют на стройплощадке посредством сварки закладных деталей с последующим обетонированием стыков. Сечения элементов арки – двутавровое, симметричное, у стыков – прямоугольное. С точки зрения уменьшения усилий очертание арки должно быть по параболе, но для унификации элементов его выполняют по окружности.
Определение усилий в арке и затяжке выполняют методами строительный механики при разных комбинациях загружения временной нагрузкой. Конструктивный расчет арки производят как внецентренно сжатого элемента двутаврового профиля с симметричным армированием, затяжки – как центрально растянутого.
Затяжки изготавливают целиком, предварительно напряженными, с упорами для элементов арки. Подвески работают на центральное растяжение, они воспринимают только нагрузки от веса затяжки; могут быть и металлическими.
5. Виды, особенности расчета и конструирования плит покрытий и панелей «на пролет»
а) Плиты покрытий чаще всего выполняются ребристыми, но могут применяться сплошные и многопустотные, когда необходим гладкий потолок. Ребристые плиты опираются на фермы или балки покрытий, их длина 6 или 12 м, ширина – 1,5 или 3 м.
Панели «на пролет» применяют без ферм и балок, нагрузка на колонны от них передается через подстропильные (подсводные) балки (рис. 52, б-ж). Эти панели имеют ширину 3м и длину 12, 18, 24 м.
Рис. 52 Плиты покрытий и панели «на пролет»
б) Панели типа «2Т» – состоят из полки и ребер, их изготавливают в 2 этапа: сначала ребра с выпусками арматуры, потом – полку, что значительно упрощает опалубку.
в) Панели переменной высоты под малоуклонную кровлю – имеют конструктивное решение, аналогичное ребристым плитам, увеличение высоты в середине пролета позволяет не только обеспечить уклон кровли, но и увеличить пролет конструкций.
