Конструктивные решения покрытий ОПЗ. Схемы.

Плоскостные покрытия ОПЗ. Конструктивные решения

Плоскостными называют конструк­ции, работающие только в одной вер­тикальной плоскости, проходящей че­рез опоры; к ним относятся балки, фермы; рамы, арки; к ним следует отнести и те конструкции, которые можно разрезать вертикальными пло­скостями вдоль пролета на отдельные элементы, причем каждый элемент не­зависимо от другого будет тоже рабо­тать, как плоскостной. К примеру, разрезанная по длине вертикальными плоскостями вдоль пролета двусто­ронне опертая плита будет работать как ряд отдельных балок (по балочной схеме), а аналогично разрезанный свод, как ряд автономных арок.

Пространственные покрытия ОПЗ

В отличие от плоскостных прост­ранственные покрытия работают од­новременно в двух или нескольких на­правлениях. К ним относятся: пере­крестные системы, оболочки, склад­ки, висячие покрытия, пневматиче­ские конструкции и др.

у распорных конструкций под вли­янием собственной массы и внешних вертикальных нагрузок возникают на опорах помимо вертикальных еще и горизонтальные составляющие реак­ций, именуемые распором. Безраспор­ными конструкциями называются та­кие, у которых горизонтальные состав­ляющие опорных реакций отсутствуют.

Безраспорные плоскостные покрытия ОПЗ

Балки и фермы представляют собой основные виды безраспор­ных плоскостных конструкций. Балки являются наиболее просты­ми несущими конструкциями и эф­фективно используются до достиже­ния перекрываемого ими пролета оп­ределенной величины. Для железобе­тона этот предельный рациональный пролет составляет примерно 18 м, для металлических - 15 м, для деревян­ных- 12 м. Если пролет превышает указанные величины, целесообразно перейти на использование ферм. Хотя изготовление ферм и несколько слож­нее, чем изготовление балок, но зато они обладают меньшей массой, что существенно влияет на расход матери­алов как для самих ферм, так и для опор и фундаментов, на которые фермы опираются. В то время как у ба­лок материал распределен по всему их сечению, у ферм он сосредоточен только в верхнем и нижнем поясах, в стойках и раскосах, которые эти поя­са соединяют. Поэтому в отличие от балок; работающих на изгиб целым своим сечением, все элементы решет­ки фермы работают только на сжатие и растяжение, т. е. материал исполь­зуется полнее, чем у балки. изготовления для пролетов 12, 15, 18 м получили наибольшее распрост­ранение благодаря экономному рас­ходу металла, простоте монтажа и соответствия таких балок противопо­жарным нормам. Разработано не­сколько типов балок для горизонталь­ных и скатных с небольшим уклоном (до 1: 5) покрытий. Сечение таких балок принимается прямоугольным (при L< 12 м), тавровым или дву­тавровым (при L>= 12 м) (рис. ХII.8). В последнее время разработаны типо­вые двускатные балки, которые при пролетах 12 и 18 м во всех своих ча­стях имеют одну ширину, что упро­щает их изготовление. Уменьшение массы таких балок достигнуто устройством в них сквозных отверстий, чем они приближаются к типу безраско­сых ферм. Железобетонные фермы изготовля­ют обычно сегментной прямоугольной или трапециевидной двускатной формы. Узлы верхнего пояса, на которые опираются ребра плит перекрытия, размещаются вдоль фермы, как пра­вило, с шагом 3 м. Ширина сечения всех частей каждой из ферм прини­мается одинаковой; варьируется лишь высота сечений отдельных элементов (определяется расчетом). Если длина фермы превышает 24 м, ее обычно проектируют из двух одинаковых ча­стей, которые на строительстве соеди­няются воедино. В последнее время чаще. применя­ют типовые сегментные безраско­сые фермы (рис. XII.9).

Стальные балки, используемые в покрытии, имеют обычно двутавровое

сечение из прокатных профилей или для пролетов выше 12 м сварными из листа. Высоту сварных балок прини­мают 1/10... 1/12 пролета, ширину по­лок 1/3... 1/5 высоты, толщину верти­кальной стенки 1/100... 1/140 той же вы­соты, но не менее 8 мм. В балках дли­ной более 6 м устраивают ребра же­сткости через каждые 1,5... 2 высоты балки, располагая их под ребрами настила, укладываемого на балку (рис. XII.10). Стальные фермы обычно применя­ют при пролетах 12... 18 м и выше (рис. XII.11). Очертание стальных ферм может быть достаточно разно­образно, однако чаще всего применяются фермы трапециевидные двускат­ные, с параллельными поясами и др. Обладая большой жесткостью в своей плоскости, металлические фер­мы имеют совершенно недостаточную жесткость из этой плоскости; поэтому установленные с определенным шагом фермы должны быть надежно рас­креплены в направлениях, нормаль­ных к их плоскостям. В верхнем поя­се фермы раскрепляются железобе­тонными плитами' покрытия, привари­ваемыми к узлам верхнего пояса. В нижнем поясе и в вертикальной плоскости над опорами фермы рас­крепляются металлическими связями (рис. XII.12). Помимо стали фермы могут быть также выполнены и из алюминиевых сплавов. Такие фермы имеют сравни­тельно небольшой вес, учитывая, что масса алюминиевых сплавов не пре­вышает 2,7 Т/МЗ (у стали 7,85 т/мЗ). Кроме того, алюминиевые сплавы об­ладают коррозиестойкостью и не становятся хрупкими при температурах ниже -50^оС (недостаток стальных конструкций при их применении на Севере). Однако прочность алюминие­вых сплавов в 2... 3 раза ниже, чем у стали, а их цена выше. С учетом этих особенностей применение конструкций из алюминиевых сплавов в обычных условиях целесообразно только при больших пролетах или в северных районах с низкими темпера­турами или в некоторых других ус­ловиях.

Конструируются металлические фермы с применением прокатных уголковых и швеллерных профилей. При пролетах более 40... 50 м и при больших нагрузках эти профили рационально заменить трубчатыми или коробчатыми сечениями. Подстропильные фермы из метал­ла проектируются по тому же принци­пу, что и несущие фермы, с той толь­ко разницей, что нижний пояс их должен быть достаточно. широк, или

иметь уширения в местах опирания несущих ферм. По балкам и фермам укладывают­ся, как правило, типовые ребристые плиты заводского изготовления. Иногда снизу фер­мы закрываются подвесным потолком, над которым обычно размещаются вентиляционные, электроразводящие и другие установки. Если вместо подвесного потолка по нижнему поя­су ферм уложить плиты перекрытия, то образованное таким образом меж­ферменное пространство может быть использовано не только для проводки коммуникаций, но и как дополнитель­ные служебные помещения. Укладка многопустотных плит мо­жет производиться непосредственно на нижний пояс железобетонных ферм или на уголки, приваренные с боков к этому поясу. Деревянные балки в покрытиях одноэтажных зданий с пролетами в 12 м и более выполняются гвоздевы­ми, составленными из брусков и досок, и клееными - из досок, уложен­ных плашмя и прочно соединенных между собой синтетическим клеем. Гвоздевые балки имеют сшитую на гвоздях стенку из двух слоев досок, наклоненных в разные стороны под углом в 450. Верхний и нижний пояса этих балок образуются нашитыми с двух сторон продольными брусьями, соединенными между собой верти­кальными накладками. Высота таких балок 1/6... 1/8 пролета. Клееные бал­ки до 12 м длины имеют прямоуголь­ное сечение, а более длинные - дву­тавровое. Высота их принимается 1/10... 1/12 пролета. Деревянные фермы из брусьев и досок применяют для пролетов в 15 м и более. Покрытие по деревянным балкам и фермам выполняют либо в виде двухслойного дощатого настила, уло­женного на брусья (прогоны), опер­тые на несущую конструкцию, либо в виде щитов из деревоплиты. Эти щиты представляют собой ряд брусков толщиной 60... 120 мм и высотой 100... 240 мм, плотно соединенных между собой на гвоздях или на клею. И такие щиты длиной 3... 6 м укладыва­ют поверх балок и ферм, после чего по ним прибивается настил из досок, уложенных под углом в 450 к направ­лению щитов, и укладывается слой гидроизоляции. Следует заметить, что деревянные конструкции покрытия должны быть надежно защищены от гниения и воз­горания. Обычно это делается пропит­кой древесины антипиренами. Но мо­жет быть применен и другой способ защиты, например покрытие всех ви­димых поверхностей специальной шту­катуркой или устройством подвесных потолков из несгораемых материалов. Деревянные клееные конструкции покрытия перспективны. Их допуска­ется применять в зданиях граждан­ского назначения II класса по капи­тальности, таких, как спортивные за­лы, общественные центры и т. п.