Балки покриття (кроквяні балки)

Використовуються при прольотах до 18 (24) м. Залежно від призначення, профілю покрівлі та прольоту можуть бути:

· односхилими (односкатні)

· двосхилими (двоскатні) (h = 1/10…1/15·L, ухил 1:12)

- суцільні (таврового або двотаврового перерізу)

- решітчасті (прямокутного перерізу)

· з паралельними поясами

 

Найбільш економічніші за витратами матеріалів двосхилі балки, бо вони найбільше відповідають обрису епюри згинальних моментів.

 Для балок прольотом 6…9 м характерний тавровий переріз, для більших прольотів двотавровий.

Балки покриття розраховуються як балки на двох опорах, якщо по довжині балки число зосереджених навантажень (це, наприклад, точки опирання ребристих плит покриття) більше ніж 5, то їх замінюють еквівалентним рівномірно розподіленим навантаженням.

При розрахунках нормальних перерізів двосхилих балок покриття найбільш небезпечним є переріз на відстані 0,37·L від опори, де найбільш невигідна комбінація висоти балки та згинального моменту.

 

Рис. 8.1. Розрахункова схема (а) та поперечне армування

двосхилої двотаврової балки покриття

Рис. 8.2. Приклад загального армування двосхилої двотаврової балки покриття: 1 – хомути, 2 – попередньо напружена арматура,

3 - вертикальні стержні, 4 – опорний лист, С – сітки, К – каркаси

 

Ферми

Економічно доцільні при прольотах L ≤ 30 м.

Як правило, витати матеріалів менші ніж для балок покриття, але трудозатрати при виготовлені більші. Витрати металу в з/б фермах майже вдвічі менша ніж у металевих, але трудомісткість і вартість набагато більша.

Ферми прольотом 18 і 24 м виконують суцільними, при більших прольотах – складеними з двох напівферм.

За способом виготовлення ферми бувають із закладною решіткою та суцільно забетоновані.

Типи ферм:

· сегментні розкісні

 

 

· арочні

- безроскісні

 

 

-  з рідкою решіткою

 

· розкісні з паралельними поясами

 

· трикутні

 

· полігональні з ломаним нижнім поясом

 

 

Найбільш економічніші є сегментні та арочні ферми, бо вони найбільше відповідають обрису епюри згинальних моментів у однопролітній балці. Тому зусилля в поясах по довжині майже не змінюються, а зусилля в елементах решітки невеликі.

Всі навантаження на ферму, як правило, зводять до зосереджених у вузлах. Для арочних безрозкісних ферм можливе поза вузлове навантаження.

Розкісні ферми розраховують як стержньові системи з шарнірним з’єднанням усіх елементів у вузлах, нехтуючи незначним впливом жорсткості вузлів. Зусилля в елементах знаходять методом вирізання вузлів, за допомогою діаграми  Максвелла-Кремони або ЕОМ. В елементах виникають лише осьові зусилля (розтяг, стиск).

Зусилля в елементах безроскісних ферм знаходять як для статично невизначених рам із замкнутим контуром, враховуючи жорсткість вузлів, за допомогою ЕОМ або вдаються до наближених розрахунків. В елементах виникають додаткові згинальні моменти, тому вони розраховуються на (позацентровий стиск або розтяг).

Нижній пояс ферм працюєна розтяг (він виконується попередньо напруженим), верхній пояс – на стиск, елементи решітки можуть бути як стиснутими, так і розтягнутими.

Кожний елемент ферми розраховується відповідно до зусиль, які в ньому виникають (розтяг або стиск).

Вузли армують відповідно до розрахункових зусиль, які в них виникають, а також враховуючи зусилля від передачі попереднього обтиснення на бетон. Арматуру стояків та розкосів заводять у вузли на довжину анкерування.

Вут – розширена ділянка спряження елементів ферми призначена для зменшення концентрації місцевих напружень.

Рис. 8.3. Приклад армування сегментної розкісної ферми:

1 – поперечна арматура опорного вузла, 2 – контурні стержні,

3 - додаткова сітка, 4 – напружена арматура, 5 – сітка непрямого армування.

Арки

Арка – великопрольотна будівельна конструкція у вигляді вигнутого в бік навантаження криволінійного бруса, горизонтальне переміщення опор якого обмежене.

Арка переважно працює на стиск, що викликано наявністю розпору, який сприймається фундаментами, сусідніми спорудами або затяжкою.

Застосовуються при прольотах L ≥ 30 м.

Арки бувають високими і пологими; безшарнірними, дво- і тришарнірними.

  Рис. 9.1.Типи залізобетонних арок: а) безшарнірна (розпір сприймається фундаментами); б) двошарнірна (розпір сприймається фундаментами);

в) двошарнірна із затяжкою; г) тришарнірна із затяжкою; д) двошарнірна (розпір сприймається сусідніми будовами); е) висока із затяжкою нижче підлоги.

 

При рівномірно розподіленому навантажені найбільш раціональна є арка з обрисом квадратної параболи, проте на практиці аркам надають колової форми.

 

Найбільш поширеною є полога двошарнірна арка із затяжкою (стріла підйому f = (1/6…1/8) ·L) – рис. 9.1.в.

Арка має двотавровий переріз висотою h = (1/30…1/40) ·L та шириною b = (0,4…0,5) h.

Затяжка попередньо напружена прямокутного перерізу. Для зменшення її прогину через 5…6 м розміщують металеві або залізобетонні підвіски.

Арки можуть бути збірними або монолітними. Збірні арки виконуються з окремих блоків довжиною 5…6 м. З’єднання блоків виконується зварюванням випусків арматури з наступним замонолічуванням стиків дрібнозернистим бетоном.

Статичний розрахунок арки здійснюється в два етапи:

- визначається розпір з врахуванням деформацій елементів конструкцій, наприклад для пологої круглої арки з постійною висотою перерізу при рівномірному завантаженні:

Н = k·q·L² / 8·f,  де                                (9.1)

k – коефіцієнт, що враховує вплив пружного обтиснення арки на розпір;

- у відповідності з розрахунковою схемою визначаються зусилля в перерізах арки M_0x, N_0x, Q_0x на відстані х:

M_0x = M_x – H_y,        (9.2)

N_0x = H·cosφ + Q_x·sinφ, (9.3)

Q_0x = Q_x·cosφ – H·sinφ, (9.4)

де M_x, Q_x – зусилля для звичайної однопролітної балки.

 

Рис. 9.2. До статичного розрахунку арки

 

1 – напружена арматура, 2 – стик збірних елементів, 3 – закладні деталі, С-1 – хомути, С-2 – сітки           непрямого армування, К-і – каркаси з ненапруженою арматурою

Рис. 9.3. Приклад армування збірної двошарнірної арки із затяжкою:

1 – напружена арматура, 2 – стик збірних елементів, 3 – закладні деталі,

С-1 – хомути, С-2 – сітки непрямого армування, К-і – каркаси з ненапруженою арматурою