Железобетонные фермы покрытий. Классификация железобетонных ферм покрытий и их конструктивные решения. Конструирование элементов и узлов

Железобетонные фермы применяют в качестве ригелей покрытий при пролетах 18 м и более и шаге 6 или 12 м. Наиболее рационально применять их при пролетах 24 и 30 м. При пролете 18 м экономичнее балки покрытий; но часто применяют и фермы, особенно при налички разнообразных технологических коммуникаций (воздуховодов, трубопроводов, кабелей и т.п.), которые удобно разместить в межферменном пространстве.

Фермы с пролетами более 30 м получаются слишком тяжелыми, требуется членение их на отдельные блоки с последующей укрупнительной сборкой, что существенно увеличивает стоимость.

Очертание поясов и решетки железобетонных ферм зависит от профиля кровли и общей компоновки покрытия (скатного, малоуклонного, плоского). Различают следующие основные типы железобетонных ферм (рис. 6.9):

а — сегментные с верхним поясом ломаного очертания и раскосной решеткой;

б — арочные раскосные с редкой решеткой и верхним поясом криволинейного очертания;

в — арочные безраскосные с жесткими узлами (стропильные рамы);

г, д — полигональные с параллельными поясами или трапециевидного очертания с малым уклоном верхнего пояса и раскосной решеткой.

Рнс. 6.9. Типы железобетонных ферм

Наиболее рациональное по статической работе очертание верхнего пояса — сегментное или арочное, приближающееся к кривой давления. У таких ферм усилия в поясах по длине пролета изменяются незначительно, а усилия в элементах решетки невелики. Кроме того, в таких фермах высота на опоре небольшая, что снижает массу фермы и высоту наружных стен.

Высоту всех типов ферм принимают равной 1/7...1/9 пролета. Панели верхнего пояса всех типов ферм, за исключением арочных раскосных, проектируют размером 3 м, что обеспечивает передачу нагрузки от плит покрытия в узлы ферм и исключает местный изгиб верхнего пояса.

В арочных раскосных фермах расстояния между узлами верхнего пояса достигает 4,5...6 м, в связи с чем возникает местный изгиб (рис. 6.10, а).

Однако изгибающие моменты Мр от внеузловой вертикальной нагрузки частично компенсируются моментами М обратного знака, возникающими вследствие эксцентриситета продольных сил в верхнем поясе (рис. 6.10, б).

Такие фермы экономичнее сегментных при пролетах 30 м и более.

Решетка ферм может быть закладной, изготовляемой заранее, или чаще цельной, бетонируемой одновременно с поясами, В последнем случае ширина сечения элементов решетки принимается равной ширине поясов.

Фермы готовят из высокопрочных бетонов классов B30... B60 с большим содержанием арматуры в поясах. Это позволяет уменьшить размеры сечении элементов и снизить массу фермы. Нижний пояс выполняется предварительно напряженным и армируется стержневой арматурой классов А — IV... Ат — V, высокопрочной проволокой Вр — II, арматурными канатами К7 или К19 с натяжением на упоры стенда. Чтобы предотвратить появление продольных трещин, которые могут возникнуть по технологическим причинам, напрягаемая арматура окаймляется легкими каркасами из проволоки диаметром 5...6 мм. Длина каркасов принимается не более 2...3 м, чтобы они не препятствовали равномерному обжатию нижнего пояса. Верхний пояс и элементы решетки армируются сварными каркасами из арматуры классов А — I, А — III. Особое внимание уделяется армированию опорных и промежуточных узлов. В опорных узлах устанавливают по расчету по два плоских каркаса с поперечной рабочей арматурой, обеспечивающей прочность по наклонным сечениям, а также дополнительную продольную ненапрягаемую арматуру и сетки косвенного армирования, что обеспечивает надежность анкеровки напрягаемой арматуры. Промежуточные узлы верхнего и нижнего поясов армируют сварными каркасами, состоящими из поперечных стержней диаметром 6...10 мм с шагом 100 мм и окаймляющего цельногнутого стержня диаметром 10...18 A-III. Арматуру элементов решетки заводят в узлы с уширениями (вутами), растянутые стержни надежно анкеруют.

В узлах жб ферм для надежной передачи усилий от одного элемента к другому создают специальные уширения – вуты, позволяющие лучше разместить и заанкерить арматуру решетки (рисунок 13.39)/ Узлы армируют окаймляющими цельногнутыми стержнями диаметров 10-18 мм и вертикальными поперечными стержнями диаметром 5-10мм с шагом 100/200мм, объединенными в сварные каркасы.

Расчет ферм выполняют на действие постоянных (вес покрытия, фермы, фонарей) и временных (снег, подвесной транспорт и тл.) нагрузок.

Нагрузку от покрытия и веса фермы приводят к узловой и прикладывают в узлы верхнего пояса, нагрузку от подвесного транспорта — в узлы верхнего иди нижнего пояса в зависимости от конструкции крепления крановых путей. Учитывается возможное неравномерное загружение фермы снегом около фонарей, в местах перепада высот и по покрытию многопролетных зданий; рассматривают также загружение снегом и подвесным транспортом одной половины фермы, невыгодное для элементов решетки.

Расчетную схему фермы с раскосной решеткой допускается принимать в виде стержневой системы с шарнирными узлами, т.е. без учета жесткости узлов. Тогда при действии узловой нагрузки все элементы такой системы испытывают только осевые усилия (сжатие — растяжение). Статический расчет этой системы (определение усилий в ее элементах) можно выполнять любым способом: построением диаграммы Максвелла — Кремоны, вырезанием узлов способом сечений. При наличии внеузловой нагрузки необходимо учитывать изгибающие моменты от местного изгиба, для определения которых верхний пояс рассматривается как многопролетная неразрезная балка с ломаной осью.

Расчетная схема безраскосной фермы представляет многократно статически неопределимую замкнутую раму с жесткими узлами, статический расчет которой производится на ЭВМ.

Верхний сжатый пояс и решетки армирую ненапрягаемой арматурой в виде сварных каркасов. Нижний растянутый пояс, а так же элементы решетки (при значительных в них усилиях) выполняют преднапряженными.

Опорные узлы фермы армируют доп.продольной ненапрягаемой арматурой и поперечными стержнями, обеспечивающими надежность анкеровки растянутой арматуры нижнего пояса и прочность опорного узла по наклонному сечению.