Балки покрытий одноэтажных промышленных зданий. Виды, основы конструирования

Балки покрытий могут иметь пролет 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях - пролет 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным, рисунок 4.8. Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия - с параллельными поясами. Шаг балок покрытий - 6 или 12 м.

Рисунок 4.8 - Конструктивные схемы балок покрытий:

а) – двускатная с прямолинейным очертанием пояса; б)- то же ломанным; в) - то же криволинейным; г) – односкатных с параллельными поясами; д) - то же с ломаным нижнем поясе; е) – плоские

Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий - двутавровое со стенкой, толщину которой (60...100 мм) устанавливают главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.

Высоту сечения балок в середине пролета принимают 1/10...1/15l. Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяют уклон верхнего пояса (1:12) и типовой размер высоты сечения на опоре (800 мм или 900мм). В балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типового размера - высоты сечения на опоре. Балки с криволинейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов; однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.

Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже принимают 1/50...1/60l. Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры - 250...300 мм.

Двускатные балки выполняют из бетона класса В25...В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой, рисунок 4.9. При армировании высокопрочной проволокой ее располагают группами по 2 шт. В вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном положении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям. Приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или для ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкости приопорного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и поперечных стержней).

Двускатные балки двутаврового сечения для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих в верхней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообразно армировать так же и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре, рисунок 4.10. Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.

Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решетчатыми балками, рисунок 4.11. Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.

Рисунок 4.9 - Двускатная балка покрытия двутаврового сечения пролетом 18 м: 1 - напрягаемая арматура; 2 - сварные каркасы; 3 - опорный лист δ=10 мм; 4 - анкеры опорного листа; 5 - хомуты Ø5 мм через 50; 6 - стенки Ø5 мм

Рисунок 4.10 - Схема расположения напрягаемой арматуры двухскатной балки:

1 – нижняя арматура; 2 – верхняя арматура

Рисунок 4.11 - Двускатная решетчатая балка покрытия прямоугольного сечения пролетом 18 м

Дисциплина «Конструкции из дерева и пластмасс»

5.1 Подобрать сечение однопролётной шарнирно опёртой балки из древесины, сосна 2 сорта. Балка имеет пролёт l=4 м и воспринимает равномерно распределённую нагрузку q=2,2 кН/м.

Изгибающий момент: М=2,2·4²/8=4,4 кНм. Требуемый момент сопротивления: W_тр=M/Ru=4,4·100/1,3=338,5 см³

где R_u =13 МПа=1,3 кН/см²

Задаёмся шириной сечения в=10 см; найдём

hтр=		6Wтт		=		6 × 338,5		=14,25 см
в

Принимаем балку сечением в·h=10·15, F=150 см².

W=bh²/6=10·15²/6=375 см⁴.

I=bh³/12=10·15³/12=2812,5 см³.

5.2 Определить несущую способность центрально сжатого стержня, у которого один конец защемлен в фундаменте, другой – свободный. Материал-пихта II сорта. Условия эксплуатации – В1. Поперечное сечение стержня – 100х150 мм, геометрическая длина l=3 м

Несущая способность центрально-сжатого стержня с учетом его устойчивости определяется по формуле:

N=φА_расчm_пm_вR_c.

где m_п = 0,8;

m_в = 0,9;

R_c = 13МПа (для пихты II сорта).

Расчетная площадь сечения находится по формуле:

А_расч. = А_вр. (т.к. отсутствуют ослабления, по СП 64.13330.2011).

А_расч. = 10^.15=150 см²

Для определения коэффициента φ подсчитываем λ гибкость элемента

=		μ0	=		1 300		=103,8
0,289	0,289 10
λу=	μ0		=	1 300				=69,2
0,289		0,289 15

Расчет ведем на большую гибкость λ_х=103,8. Для гибкости λ>70 определяем коэффициент φ по формуле:

φ=φ= _λ^А₂ = _103,8³⁰⁰⁰₂ =0,278

где А = 3000 – для древесины (по СП 64.13330.2011). Несущая способность стержня: N=0,278^.0,015^.0,8^.0,9^.13=39 кН.