Классификация и генеральные размеры стальных строительных ферм

Фермой называют решетчатую конструкцию, образуемую из отдельных прямолинейных стержней, связанных в узлах в геометрически неизменяемую систему.

Ферма в целом работает преимущественно на изгиб, а ее элементы (если нагрузка приложена в узлах, оси элементов пересекаются в центре узлов) на осевые усилия (растяжение или сжатие). Жесткость узлов в легких фермах несущественно влияет на работу конструкции, поэтому в большинстве случаев их можно рассматривать как шарнирные.

Фермы бывают плоскими (все стержни лежат в одной плоскости) и пространственными. Плоские фермы могут воспринимать нагрузку, приложенную в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями или другими элементами.

Основными элементами фермы являются пояса, образующие ее контур, и решетка, состоящая из раскосов и стоек.

Пояса фермы работают в основном на продольные усилия и полностью воспринимают изгибающий момент. Решетка объединяет пояса в одно целое, обеспечивает неизменяемость системы и воспринимает поперечную силу.

Максимальное усилие в элементах пояса при шарнирном опирании однопролетной фермы действует в середине ее пролета, в раскосах – у опоры.

Соединение элементов в узлах фермы осуществляют путем непосредственного примыкания одних элементов к другим или с помощью узловых фасонок.

Классифицируются фермы по назначению, статической схеме, очертанию поясов, системе решетки, способу соединения элементов в узлах и на опоре, величине усилия в элементах, напряженному состоянию.

По назначению фермы подразделяются на стропильные, фермы мостов, подъемных кранов, опор линий электропередачи и другие.

По статической схеме фермы подразделяются на балочные (разрезные, неразрезные, консольные), рамные, арочные и вантовые. Балочные разрезные системы наиболее просты в изготовлении и монтаже, но весьма металлоемки. Неразрезные фермы экономичнее по расходу материала, обладают большей жесткостью, что позволяет уменьшить их высоту, но они, как статически неопределимые системы, чувствительны к осадке опор. Рамные и арочные системы экономичны по расходу стали. Их применение рационально для большепролетных зданий. В вантовых фермах все стержни работают только на растяжение и могут быть выполнены из гибких элементов (стальных тросов).

Промежуточными между фермой и сплошной балкой являются комбинированные системы, состоящие из балки, подкрепленной снизу шпренгелем или раскосами, либо сверху аркой. Подкрепляющие элементы уменьшают изгибающие моменты в балке и повышают жесткость системы.

В зависимости от очертания поясов фермы бывают с параллельными поясами, треугольные, трапецеидальные, полигональные.

Выбор очертания ферм зависит от назначения сооружения, типа и материала кровли, системы водоотвода (малоуклонные рубероидные кровли или металлические и из асбестоцементных листов, которые требуют больших уклонов), типа и размеров фонаря, типа соединения фермы с колоннами (шарнирное или жесткое), статической схемы, вида нагрузок, определяющих эпюру изгибающих моментов (теоретически наиболее экономичной по расходу стали является ферма, очерченная по эпюре моментов).

Фермы с параллельными поясами благодаря распространению кровель с рулонным покрытием являются основными для покрытий зданий. По своему очертанию они далеки от эпюры моментов и по расходу стали не экономичны, однако имеют существенные конструктивные преимущества. Равные длины стержней поясов и решетки, одинаковая схема узлов, наибольшая повторяемость элементов и деталей и возможность унификации способствуютт индустриализации их изготовления.

Фермы треугольного очертания рациональны для консольных систем, а также для балочных систем при сосредоточенной нагрузке в середине пролета (подстропильные фермы). К конструктивным недостаткам треугольных ферм можно отнести сложный острый опорный узел, допускающий только шарнирное сопряжение с колоннами, длинные средние раскосы, подбираемые по предельной гибкости (вызывают перерасход металла). Применение треугольных ферм под распределенную нагрузку диктуется необходимостью обеспечения большого уклона кровли.

Фермы трапецеидального очертания занимают промежуточное место между треугольными и фермами с параллельными поясами, они больше соответствуют эпюре изгибающих моментов, имеют конструктивные преимущества перед треугольными фермами за счет упрощения узлов и возможности устроить жесткий рамный узел, что повышает жесткость каркаса.

Фермы полигонального очертания рационально применять для тяжелых ферм больших пролетов, так как очертание их наиболее близко соответствует параболическому очертанию эпюры изгибающих моментов, что дает значительную экономию металла. Элементы верхнего пояса таких ферм прямолинейны между узлами, криволинейное очертание достигается переломами пояса в узлах.

Генеральные размеры ферм — ее пролет и высота. Пролеты ферм обычно назначаются технологами и принимаются кратными модулю 6, т. е. 24, 30, 36, 42 м и т. д. Так же, как для балок, для ферм существует оптимальная высота, при которой вес фермы будет минимальным. Но на практике высоту фермы в середине пролета принимают меньше оптимальной, чтобы ферма легко перевозилась. Обычно высоту трапециевидных ферм и ферм с параллельными поясами принимают в пределах 1/6—1/12 пролета, что позволяет разбить ферму на две (редко на три) отправочные марки, вписывающиеся в габарит (см. гл. 8, § 3, п. 6). В типовых фермах с параллельными поясами высота на опоре по обушкам уголков принята 3150 мм, а полная высота на опоре — 3300 мм для всех пролетов от 18 до 36 м. Это обеспечивает стандартность деталей креплений.

Высота треугольных ферм обычно диктуется уклоном кровли, под которую, она проектируется. Обычно ее назначают в пределах 1/2—1/4 пролета.

 

39. Причины образования трещин в железобетонных элементах. Трещиностойкость конструкций

Наиболее вероятными из них являются:

- слишком высокая температура (характерно для помещений, в которых используют отопительные приборы);

- достаточно большой слой бетонируемой поверхности;

- отсутствие полипропиленовой фибры и пластификаторов в составе бетона.

Трещины также возникают при высыхании бетона, так как бетонная поверхность, теряя воду, сжимается. Однако данный процесс контролировать очень сложно, особенно если работы проводятся не в помещении.

При проведении наружных работ, чтобы предотвратить слишком быстрое высыхание от воздействия солнечных лучей, рекомендуется накрывать полиэтиленовыми пленками выполненную забетонированную поверхность. При низких температурах воздуха пользуются этой же рекомендацией.

Неконструктивные (структурные) трещины:

Термин " неконструктивные трещины" относится к трещинам в железобетонных элементах, для которых при их возникновении принятый коэффициент безопасности не снижается и не требуется усиление элементов с помощью дополнительной aрматуры или бетона.

Существует два типа трещин при пластической усадке.

Первые, наиболее распространенные, появляются в результате очень быстрого испарения влаги с открытой поверхности бетона, когда он находится еще в пластичном состоянии.

Обычно они называются поверхностными трещинами при пластической усадке.

Такие трещины на горизонтальной поверхности образуются вследствие быстрого испарения с нее влаги (высыхания).

Когда скорость испарения превышает скорость подъема воды к поверхности (известно как водоотделение), поверхность свежеуложенного бетона при пластической усадке растрескивается.

Скорость, с которой вода в бетонной смеси достигает поверхности, и общее количество воды зависят от многих факторов.

К железобетонным конструкциям различного назначения предъявляются различные требования по трещиностойкости. В зависимости от назначения железобетонных конструкций принято выделять три категории трещиностойкости:

Первая категория – образование трещин не допускается. К данной категории относятся резервуары и другие элементы, к которым предъявляются требования герметичности. Для выполнения условий первой категории трещиностойкости деформации растяжения бетона должны быть менее предельной растяжимости бетона, что практически не позволяет выполнять данные элементы без предварительного напряжения.

Вторая категория – допускается образование и ограниченное по ширине раскрытие трещин при действии кратковременной нагрузки при условии их надежного закрытия (зажатия) при действии только постоянных и длительных нагрузок. К данной категории относятся конструкции, подвергающиеся воздействию жидких и газообразных агрессивных сред. Суть данной категории заключается в том, что за время действия кратковременных нагрузок коррозионное действие агрессивных сред на арматуру железобетонных конструкций не успевает оказать значительного действия. Для обеспечения зажатия трещин данные элементы, как и элементы первой категории, чаще всего приходится выполнять с предварительным напряжением.

Третья категория – допускается образование и ограниченное по ширине раскрытие от действия постоянных и длительных нагрузок с величиной и ограниченное по ширине раскрытие трещин от действия всех нагрузок (включая кратковременные) с величиной . К данной категории относится большинство железобетонных элементов, встречающихся на практике, так как ограниченное по ширине раскрытие трещин не приводит к коррозии арматуры и не препятствует, таким образом, нормальной эксплуатации железобетонных конструкций.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: