Несучі конструкції покриттів

Несучі конструкції покриттів в каркасних будівлях призначені для сприйняття навантажень від огороджувальних елементів покриття, снігового та вітрового навантажень і передачі їх на основні колони.

У якості збірних несучих конструкцій покриттів використовують: кроквяні залізобетонні та металеві балки, ферми, арки, рами, оболонки.

Якщо крок зовнішніх колон прийнятий 6,0 м, а внутрішніх – 12,0 м або 18,0 м, то для можливості використання уніфікованих конструкцій огороджувальної частини покриття з прогоном 6,0 м, проектують додаткові несучі конструкції покриття – підкроквяні балки або ферми, на які спирають кроквяні конструкції з кроком 6,0 м.

По залізобетонних кроквяних балках або фермах укладають залізобетонні плити, шви між якими замонолічують бетоном на дрібному щебені, завдяки чому підвищується просторова жорсткість будівлі.

По металевих кроквяних балках або фермах укладають металеві прогони та профнастил, а для забезпечення необхідної просторової жорсткості покриття влаштовують горизонтальні та вертикальні зв’язки.

Рис. 1.21. Залізобетонні підкранові балки: а – прогоном 6,0 м; б – прогоном 12,0 м; в – вузол кріплення підкранової рейки

Рис. 1.22. Металеві підкранові балки: а – прогоном 6,0 м; б – прогоном 12,0 м; в – вузол спирання металевої підкранової балки на залізобетонну колону; 1 – залізобетонна колона; 2 – підкранова сталева балка; 3 – сталева підставка; 4 – кранова рейка; 5 – гнучке кріплення верхнього пояса балки до колони

Залізобетонні балки покриття. Для покриттів каркасних будівель використовують залізобетонні балки прогоном від 6,0 до 18,0 м: таврового та двотаврового перерізу і ґратчасті плоскі двосхилі (рис. 1.23). Балки спирають на оголовки залізобетонних колон або підкроквяні балки шарнірно із закріпленням на болтах.

Балки таврового та двотаврового перерізу можуть бути: з паралельними поясами для будівель з плоскими покриттями; скатні з похилом на один бік; скатні з похилами на два боки. Прогін (довжину) таких балок приймають від 6,0 до 18,0 м.

Простішими у виготовленні, а тому більш розповсюдженими є плоскі ґратчасті балки з похилами верхніх поясів на два боки. Арматуру таких балок вибираютьіз попереднім напруженням для підвищення їх тріщиностійкості. Плоскі ґратчасті з похилами на два боки балки прогоном 12,0 та 18,0 м встановлюють з кроком 6,0 м у будівлях з мостовими та підвісними кранами вантажопідйомністю до 5 т. Основні розміри таких балок наведені на рис. 1.23, а, б.

При кроці зовнішніх колон 6,0 м, а внутрішніх 12,0 м, висота внутрішніх колон зменшується на 600 мм, для встановлення на них поздовжніх залізобетонних підкроквяних балок. При такій сітці колон кроквяні балки спираються на колони крайніх рядів і на підкроквяні балки по внутрішніх рядах. Основні розміри залізобетонних підкроквяних балок наведені на рис. 1.23, в.

Маркування балок покриття у курсовому проекті приймається: літери БЗ – балка залізобетонна і цифри – прогін балки у метрах.

Залізобетонні ферми покриттів каркасних будівель потребують менших витрат сталі, ніж балки, але вони більш складні у виготовленні. Використовуються ферми: сегментні розкісні та безроскісні, з паралельними поясами, полігональні, трикутні та інші. Ферми спираються на колони або підкроквяні ферми шарнірно із закріпленням болтами. Раціональний прогін залізобетонних кроквяних ферм 18,0 та 24,0 м. До таких ферм можна кріпити підвісні крани вантажопідйомністю до 5 т.

У будівництві найбільшого поширення набули сегментні безроскісні ферми, які рекомендується використовувати у курсовому проекті. Такі ферми призначаються для плоских покриттів з похилами 1...10%. У цьому випадку вони мають додаткові верхні стояки, а на опорах приварені двотаври Ι18, призначені для спирання залізобетонних плит покриття. Можливе використання безроскісних ферм і для пологих покриттів з похилами 11...25%, коли закладні деталі плит зварюються із закладними деталями верхнього поясу ферм. Товщину безроскісних кроквяних ферм рекомендується приймати 240 мм, інші їх основні розміри показані на рис. 1.24, а, б.

Сегментні розкісні ферми можуть мати прогін 24,0 і 30,0 м (рис. 1.24, в)

Якщо внутрішні колони встановлені з кроком 12,0 м, а крайні 6,0 м висота внутрішніх колон приймається на 600 мм меншою від крайніх. При такій сітці колон кроквяні ферми по внутрішніх осях спираються на залізобетонні підкроквяні ферми, а по зовнішніх – на колони.

Основні розміри підкроквяних ферм для плоских і пологих покриттів і вузли спирання на них кроквяних ферм наведені на рис. 1.25.

Рис. 1.23. Залізобетонні балки покриттів: а – кроквяна градчаста з похилом на два боки прогоном 12,0 м; б – те саме, прогоном 18,0 м; в – підкроквяна прогоном 12,0 м; г – кроквяна з паралельними поясами прогоном 12,0 м; д – вузол спирання кроквяних балок на підкроквяну

Рис. 1.24. Залізобетонні кроквяні сегментні ферми покриттів: а – безрозкісна прогоном 18,0 м; б – те саме, прогоном 24,0 м; в – те саме, розкісна прогоном 24 м; г – вузол 1 берозкісної ферми

Рис. 1.25. Залізобетонні підкроквяні ферми: а – для покриттів із малим похилом; б – для скатних покриттів; в – вузол спирання кроквяної ферми на підкроквяну для плоских покриттів; г – те саме, для пологих покриттів

Маркування залізобетонних кроквяних ферм у курсовому проекті приймається: літери ФЗ.18 – ферма залізобетонна і цифри – прогін ферми у метрах. Маркування залізобетонних підкроквяних ферм: літери ФПЗ.18 – ферма підкроквяна залізобетонна і цифр, які визначають прогін ферми у метрах.

Сталеві ферми. Уніфіковані стандартні металеві кроквяні ферми з гарячекатаних профілів мають прогони 18,0; 24,0; 30,0 і 36,0 м. Для більших розмірів прогонів розробляють індивідуальні конструктивні рішення ферм. Порівняно з залізобетонними металеві кроквяні ферми більш дешеві і прості при транспортуванні та монтажі. Суттєвим їх недоліком є низька вогне- та корозійна стійкість. Металеві кроквяні ферми можна встановлювати, як на металеві, так і на залізобетонні колони. До металевих ферм можна кріпити підвісні крани. Огороджувальну частину покриття по сталевих фермах можна влаштовувати з залізобетонних плит, або із металевих профільованих листів по металевих балках-прогонах. При використанні металевих ферм покрівлі влаштовуються з малим похилом і = 1,5%.

Металеві кроквяні ферми виготовляють з різного профілю стрижневих елементів, за сортаментом: спарених кутиків, швелерів, круглих або прямокутних труб.

Конструктивне рішення кроквяних ферм визначають розрахунком залежно від величини прогону, кроку ферм, кранового, снігового та вітрового навантажень. Такі розрахунки і конструювання на їх основі ферм студенти будуть виконувати в навчальному проекті з металевих конструкцій. У навчальному проекті з дисципліни «Архітектура будівель та споруд» рекомендується приймати традиційні конструктивні рішення ферм з прокатних спарених кутиків і швелерів.

Сталеві кроквяні ферми складаються з верхнього і нижнього поясів, стійок і підкосів, а також шпренгелів, які з’єднуються між собою за допомогою косинок електрозварюванням. У випадку влаштування покриття з металевого профільованого настилу по прогонах з кроком 1,5 м у фермах влаштовують шпренгелі. Відстань від опорних пластин ферм до координаційних поздовжніх осей приймають 200 мм.

Схеми кроквяних і підкроквяної ферм, які рекомендовані для використання в курсовому проекті, для покриттів з огороджувальною частиною з профільованих металевих листів та зі збірних залізобетонних плит та їх основні розміри показані у табл. 1.12 та на рис. 1.26, а, б.

Влаштовуючи покриття із залізобетонних плит, перерізи елементів ферм, які зазначені у таблиці, слід збільшувати.

Опорні стояки, які виготовляють з прокатних двотаврів (див. рис. 1.26, г), встановлюють на крайні колони таким чином, щоб їх поверхні співпадали з поверхнями верху колон. У разі шарнірного стикування кроквяні ферми кріплять на болтах до опорних стояків, які попередньо встановлюють на оголовки несучих колон, і до підкроквяних ферм, якщо вони є (рис. 1.27).

Є варіант конструктивного рішення жорсткого кріплення кроквяних металевих ферм до металевих колон. У цьому випадку, висота колон збільшується на висоту ферм.

Рис. 1.26. Сталеві ферми: а – кроквяна для покриттів по прогонах із кроком 1,5 м; б – те саме, з кроком 3,0 м; в – підкроквяна ферма; г – опорні стояки; 1 – нижній пояс; 2 – верхній пояс; 3 – підкоси; 4 – стійки; 5 – шпренгелі; 6 – стояк опорний крайній для нульової прив’язки колон; 7 – стояк опорний середній; 8 – стояк опорний крайній для матеріальної прив’язки колон

Рис. 1.27. Вузли покриттів з металевими несучими конструкціями: а – спирання ферми і стояка опорного на крайню металеву колону з матеріальною прив’язкою; б – те саме, на середню металеву колону; в – те саме, на крайню залізобетонну колону з нульовою прив’язкою; г – те саме, на середню залізобетонну колону; д – вузли металевої ферми; 1 – колона металева; 2 – колона залізобетонна; 3 – стояк опорний крайній; 4 – стояк опорний середній; 5 – ферма металева

Таблиця 1.12