Большепролётные покрытия с плоскими несущими конструкциями

Балочные конструкции применяют в случаях, когда опоры не могут воспринять распорных усилий – при опирании на стены, каменные или жб колонны. Основными несущими элементами являются фермы. Очертание большепролётных ферм и схема решетки определяется пролётом, типом кровли и конструкцией подвесного потолка. Хорошую основу для устройства большепролётных балочных систем дают трёхгранные фермы с предварительным напряжением, удобные в транспортировании и монтаже.

Рамы применяются в основном сквозные с мощным ригелем и стойками небольшой высоты. Они могут быть двухшарнирными (у основания стоек либо наверху) и бесшарнирными. При расположении шарниров в местах сопряжения ригеля со стойками значительно упрощается монтаж конструкций, но зато более мощными получаются фундаменты и отсутствуют разгружающие ригель опорные моменты. Чтобы упростить статический расчёт, сквозные лёгкие рамы можно приводить к эквивалентным сплошным. Мощные сквозные рамы рассчитывают как решётчатые системы с учётом деформации всех стержней решетки. Прогиб большепролётных рам определяется только от временной нагрузки, прогиб от постоянной компенсируется соответствующим строительным подъёмом. Ригели и стойки сплошных рам проектируют сварными двутаврового сечения, их несущую способность проверяют по формулам для внецентренно сжатых стержней.

По затрате металла арки оказываются значительно более выгодными по сравнению с рамами и балками. Двухшарнирные и трёхшарнирные арки могут легко деформироваться вследствие свободного поворота в шарнирах, и благодаря этому существенного увеличения напряжений от температуры и осадок в них не возникает. Бесшарнирные арки имеют наиболее благоприятное распределение моментов по пролёту и поэтому оказываются самыми лёгкими, однако они требуют устройства более мощных опор и расчёта на температуру. Для восприятия распора целесообразна затяжка. Арки проектируют в основном с параллельными поясами либо с изломом верхнего пояса у опор (реже серповидные). Высоту сечения сплошных арок назначают 1/50-1/80 пролёта, сквозных 1/30-1/60 пролёта. Сплошные арки обычно проектируют в виде широкополочного двутавра, сквозные – аналогично лёгким фермам. Опорные шарниры могут быть трёх типов: плиточные, пятниковые, балансирные.

Арки рассчитываются на вертикальные и ветровые нагрузки. Усилия в поясах сквозных арок с параллельными поясами определяют при наихудшей комбинации нагрузок. Продольная сила в арке распределяется между поясами обратно пропорционально их расстояниям до центра тяжести сечения, а усилие от момента получается делением его величины на расстояние между центрами тяжести поясов. где а – расстояние от центра тяжести сечения до противоположного пояса. - угол наклона элемента к оси арки. При расчёте раскосов необходимо учитывать дополнительные напряжения, возникающие от обжатия поясов. Сечения стержней арки подбираются также, как сечения элементов ферм. Кроме того требуются проверки устойчивости.