Сабит Ахметмуратали Реферат(11) (1). Основные несущие конструкции опз (плиты покрытия, стропильные балки, фермы, арки).

• Название: Основные несущие конструкции опз (плиты покрытия, стропильные балки, фермы, арки).
• Дата: 09.04.2023
• Размер: 1.41 Mb.
• Имя файла: Сабит Ахметмуратали Реферат(11) (1).docx
• Тип: Реферат; #1047813

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Международная образовательная корпорация

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия



Реферат

Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций II

Тема: «Основные несущие конструкции ОПЗ (плиты покрытия, стропильные балки, фермы, арки).»

Выполнил: РПЗС 20-10 Сабит Ахметмуратали

Проверилa: Ажгалиева Б.А.

Алматы, 2023 г

Общие сведения о конструкциях покрытия

В системе конструкций промышленного здания покрытие выполняет одну из главных ролей.

Оно определяет долговечность здания в целом, характер внутреннего пространства и нередко внешний облик здания.

На покрытие одноэтажного здания приходится 20-30, а иногда 40% стоимости и 30% трудоемкости строительства.

Покрытия промышленных зданий, как правило, устраиваются бесчердачными.

Состоят они из несущих и ограждающих конструкций.

Несущие конструкции покрытия устраиваются в виде ферм, балок, арок и рам, которые поддерживают ограждающую часть, придавая ей уклон, соответствующий материалу кровли.

Ограждающая часть покрытий кроме защиты помещений от атмосферных воздействий вместе с несущими конструкциями обеспечивают зданиям пространственную жесткость.

Независимо от типа покрытий, которые могут быть односкатными, многоскатными, плоскими, шедовыми, криволинейными, они должны иметь хорошую гидроизолирующую способность, паро- и теплозащиту, соответствующую назначению здания, быть прочными, пожаробезопасными и каррозионностойкими, индустриальными в возведении, долговечными и надежными в эксплуатации.

Одним из главных требований, предъявляемых к покрытию, являются их малая масса и экономичность.

Вид и материал несущих конструкций покрытия выбирают с учетом:

- ширины пролетов;

- шага опор;

- величины и характера нагрузок на покрытие;

- вида и грузоподъемности внутрицехового подъемно-транспортного оборудования;

- типа кровли.

Кроме того, необходимо учитывать район строительства, систему размещаемых под покрытием коммуникаций и степень агрессивности воздушной среды производства.

Несущими конструкциями плоскостных покрытий, как правило, являются стропильные конструкции (балки и фермы). В случаях, когда шаг колонн превышает шаг стропильных конструкций, в состав элементов покрытия вводят подстропильные конструкции.

Подстропильные конструкции устанавливают на колонны в продольном направлении, а на них опирают стропильные конструкции.

Несущие конструкции плоскостных покрытий выполняются из железобетона, металла, древесины и комбинированными (металлодеревянными и сталежелезобетонными).

В комбинированных несущих конструкциях более полно используются положительные свойства каждого материала.

Так, элементы, работающие на сжатие, выполняют из железобетона и древесины, а элементы, подверженные растяжению,- из металла.

В виду этого комбинированные конструкции часто имеют повышенную надежность в работе и большую долговечность.

 

Железобетонные стропильные и подстропильные балки и фермы, описание конструкции, область применения

Стропильные балки применяют при устройстве односкатных, многоскатных и плоских покрытий зданий в пролетах от 6 до 18 м.

Балки односкатных и плоских покрытий имеют прямолинейных верхний пояс, а балки двух- и многоскатных покрытий – ломаный пояс с уклоном скатов 1:12.

Для перекрытия пролетов 6 и 9 м используют балки таврового сечения с высотой на опорах 590 и 890 мм, а пролетов 12 и 18 м – двутаврового и прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм.

Балки прямоугольного сечения с отверстиями просты в изготовлении и облегчают прокладку верхних коммуникаций.

Однако на них расходуется больше бетона по сравнению с балками таврового и двутаврового сечений.

Для изготовления балок применяют бетон марок 200-500 и предварительно напряженную арматуру.

На верхних поясах балок предусматривают закладные элементы для крепления прогонов или панелей покрытия, на нижних поясах и стенках – закладные элементы для крепления путей подвесного транспорта, а в опорных частях – стальные листы для крепления балок к колоннам.

Стропильные балки крепят к колоннам с помощью анкеров, выпущенных из колонн.

При высоте балок на опоре не более 900 мм используют безанкерный способ крепления, что позволяет снизить расход стали на узле и трудовые затраты.

 







Стропильные балки двухтаврового сечения для плоских и односкатных покрытий:

а, в – для плоского покрытия, б – для односкатного покрытия

 

 

Строительная балка твухтаврового сечения для двух- и многоскатных покрытий

 

 

Стропильная решетчатая балка для скатных покрытий

 

Подстропильные балки предусматривают в покрытиях с балочными стропильными конструкциями, если их шаг принят 6 м, а шаг колонн 12 м. подстропильные балки имеют трапециевидное очертание и тавровое сечение с полкой внизу.

Длина балок 12 м, высота в пролете 1500 мм, на опоре 600 мм, ширина полки 700 мм.

В местах опирания стропильных балок стенки подстропильных балок утолщены до ширины полки.

Крепят подстропильные балки к колоннам и стропильные к подстропильным сваркой закладных элементов.

 

 

Подстропильная балка



 

Стропильные фермы подразделяют на сегментные, арочные безраскосные, с параллельными поясами и треугольные.

Стропильные фермы обладают лучшими технико-экономическими показателями по сравнению с балками.

Их применяют при пролетах 18, 24, 30 м.

Сегментные, арочные, а также фермы с параллельными поясами предназначены для покрытий с рулонной кровлей, треугольные – под кровлю из асбестоцементных и металлических волнистых листов.

Для обеспечения нормального уклона рулонной кровли в крайних сегментных и арочных фермах и прилегающих к ним панелях предусматривают столбики для опирания пенелей покрытия.

Решетка ферм позволяет применять панели шириной 1,5 и 3 м. Фермы укладывают через 6, 12 и 18 м.

Наиболее рациональны сегментовые и арочные фермы, имеющие ломанные и криволинейные верхние пояса.

По сравнению с другими у них меньше усилия в элементах решетки, что позволяет делать решетку более редкой.

Незначительная высота этих ферм на опоре позволяет уменьшить общую высоту здания.

Арочные безраскосные фермы технологичны в изготовлении и позволяют рационально использовать межферменное пространство.

Фермы с параллельными поясами  имеют простое очертание; они взаимозаменяемы со стальными фермами.

Недостатки таких ферм: большая высота на опоре, из-за чего увеличивается высота стен и неполезный объем здания, необходимость в дополнительных связях в покрытии.

 

 

Стропильная сегментовая ферма

 

 

 

Стропильная арочная безкаркасная ферма



 

 

Стропильная ферма с параллельными поясами



 

 

Стропильная треугольная ферма



 

Подстропильные фермы, имеющие длину 12 и 18 м, предназначаются для опирания на них стропильных ферм, шаг которых составляет 6 м.

Стропильные и подстропильные фермы изготавливаются из бетона марки 300-500.

Нижние пояса их выполняют предварительно напряженными, армируя пучками из высокопрочной проволоки.

В фермах предусмотрены закладные элементы, аналогичные балкам. Крепят фермы к колоннам, а подстропильные между собой сваркой закладных элементов.

 

 Подстропильная ферма. Опирание стропильной фермы на подстропильную

 

Стальные стропильные и подстропильные балки и фермы, описание конструкции, область применения

Стропильные фермы изготавливают трех основных типов:

- с параллельными поясами;

- полигональные;

- треугольные.

Под рулонные кровли устанавливают первые два типа ферм с уклоном верхнего пояса соответственно 1,5% и 1:8, а под кровли из асбоцементных и металлических листов – треугольные с уклоном 1:3,5.

Унифицированные стальные фермы изготавливают пролетами 18, 24, 30, 36 м. Применяют их при шаге колонн 6, 12 м и более.

Высота ферм на опоре с параллельными поясами 2550-3750 мм, полигональных – 2200 и треугольных - 450 мм. Панели верхнего пояса ферм приняты длиной 3 м.

Пояса и решетки ферм выполняют из уголков и соединяют между собой сваркой с помощью фасонок из листовой стали.

Рациональна конструкция ферм с поясами из широкополочных двутавров.

Эффективность их заключается в экономии стали и меньших трудовых затратах на изготовление.

С колоннами фермы соединяют шарнирно с помощью надопорных стоек двутаврового сечения.

Стойки крепят к колоннам анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам черными болтами.

Треугольные фермы крепят к колоннам аналогично железобетонным.

 





Стальная стропильная ферма с параллельными поясами



 





Стальные полигональные стропильные фермы



 





Стропильная треугольная стальная ферма



 

Подстропильные фермы отличаются наличием параллельных поясов, в остальном они аналогичны стропильным фермам. Изготавливают их длиной 2, 18 и 24 м и высотой 3130, 3270 и 3750 мм (в зависимости от типа стропильных ферм и их пролета). П

одстропильные фермы соединяют с колоннами посредством надопорных стоек, служащих одновременно опорами стропильных ферм.

Перспективными в промышленном строительстве являются покры­тия с фермами из стальных труб, из тонкостенных балок, с рамами из стальных элементов коробчатого профиля и структурные конструкции.

Эти облегченные стальные конструкции, имею­щие полную заводскую готовность и комплектно поставляемые на стройку, отличаются малой материалоемкостью и резко сокращают сро­ки возведения зданий.





Подстропильная стальная ферма



 

Фермы из стальных труб, имеющие обыч­ную конструктивную схему других ферм, устанавливают на пролеты 18, 24 и 30 м.

Замена уголковых профилей трубами позволяет снизить расход стали на 10-35%.

Используемые при этом бесфасоночные соединения поясов и решетки значительно уменьшают трудоемкость из­готовления ферм.

В фермах из труб нет мест для скопления агрессив­ной пыли.

В тонкостенных стальных балках име­ются пустотелые пояса, гладкие или гофрированные стенки из листа толщиной 3-4 мм.

Гофры высотой 35-40 мм имеют шаг 1,5 м.

Такие балки наиболее целесообразно применять для сетки колонн 12x18 м.

Балки   из   широкополочных   двутавров    со сквозными стенами укладывают в покрытиях с сетками колонн 6X12 и 6X18 м. Эти балки изготовляют из двутавров путем продольной зигзагообразной резки их стенок и сварки полученных обеих его частей.

Стальные рамы с коробчатыми сечениями эле­ментов применяют в зданиях с пролетами 18 и 24 м и высотой соответственно 6,98 и 8,18 м.

Коробчатое сечение получают из горячекатаных швеллеров и гофрированных листов-стенок толщиной 3-4 мм.

Такие рамы целесообразно применять в одно- и двухпролетных зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 5-8 т или без них при шаге колонн 6м.

 

Несущие конструкции покрытий из дерева, определение, область применения

Несущие конструкции покрытий из дерева имеют высокую прочность и стойкость во многих агрессивных средах, неболь­шую массу, хорошие архитектурно-эстетические качества, просты в массовом заводском производстве, а по долговеч­ности почти не уступают железобетонным и метал­лическим конструкциям.

Применяют их в зда­ниях с нормальным температурно-влажностным режимом, а также в це­хах с агрессивной по от­ношению к другим конст­рукциям средой (тра­вильных, электролизных, красильных, некоторых химических и др.).

В по­крытиях промышленных зданий применяют дере­вянные балки, фермы, арки и рамы.

 

Деревянные балки, фермы, арки, рамы. Описание конструкции, область применения

Деревянные балки используют в зданиях с пролетами от 9 до 18 м. Наиболее индустриальны клееные бал­ки: из досок, с одной или двумя фанерными стенками и др. По очер­танию различают конструкции балок с параллельными поясами, двухскатные с горизонталь­ным или ломаным нижним поясом.

Клееные балки из досок изготовляют прямоугольного или двутав­рового сечения с высотой на опоре 450-1300 мм и уклоном верхнего пояса  1:10.

Длина этих балок от 9 до 18 м.

На такие балки можно подвешивать краны грузоподъемностью до 3 т.

Балки с перекрестными дощатыми стенками на гвоздях имеют двутавровое сечение и состоят из двух поясов, двойной стенки и ребер жесткости из брусков.

Такими балками пере­крывают пролеты от 9 до 15 м.

Клееные балки с фанерными стенками имеют двутавровое или ко­робчатое сечение; применяют их для перекрытия проле­тов до 18 м. Балки могут иметь волнистые фанерные стенки.

В местах стыков фанеры, а также через 1/8-1/10 пролета в балках двутаврового сечения ставят вертикальные ребра жесткос­ти из брусков.

Такие балки по сравнению с другими типа­ми менее трудоемки в изго­товлении и на них меньше рас­ходуется древесины.

 





Деревянные балки покрытий:

а - односкатная; б - двухскатная; в - двускатная ломанного очертания



 



Деревянная балка с дощатой перекрестной стенкой



 



Деревянная балка клееная с одной или двумя фанерными стенками



 

Деревянные фермы применяют для перекрытия пролетов от 12 до 24 м. Наи­более распространены деревометаллические фермы, в кото­рых сжатые элементы выпол­няют из древесины, а растя­нутые из стали.

По очертанию фермы разделяют на:

- сегмент­ные;

- многоугольные;

- трапецие­видные;

- треугольные.

Сегментные фермы, имею­щие длину 12-36 м, отлича­ются легкостью, малым чис­лом монтажных элементов и простой конструкцией узлов.

Верхний пояс ферм конструируют из клееных блоков криволинейного очертания, нижний - из стальных тяжей или уголков.

Решетку крепят к поясам болтами с помощью стальных пластинок.

 





Деревометаллическая сегментовая ферма покрытия



 



1 - элементы верхнего пояса; 2 - деревянные накладки; 3- болты;

4 - металлический вкладыш; 5 - узловой болт



 



 

1 - нижний пояс фермы; 2 - фасонки из полосовой стали; 3- монтажные болты;

4 - раскосы фермы



 

Многоугольными фермами перекрывают пролеты от 12 до 30 м.

Верхний пояс фермы собирают из брусьев длиной на две панели.

Треугольную решетку со стойками делают из брусьев, соединяют ее с поясами на болтах.

Усилия в решетках таких ферм срав­нительно невелики, что упрощает конструкцию узлов.

 

 

Деревометаллическая многоугольная ферма покрытия



 

 

1 - деревянная накладка; 2 - металлический вкладыш; 3- узловой болт;

4 - болты; 5 - металлические пластины-наконечники; 6 -раскосы; 7 - верхний пояс фермы



 



1 - металлические пластины; 2 - раскосы фермы; 3- болты;

4 - нижний пояс фермы



 

Из трапециевидных ферм и треугольных ферм лучшими технико-экономическими показа­телями отличается клееная ферма с растянутыми опорными раскосами.

Фермы применяют для перекрытия пролетов 12-30м.

Верхний пояс выполняют из досок, нижний (затяжку) - из уголков.

Панели верхнего пояса шарнирно соединены с металлической затяж­кой.

В фермах приняты треугольные решетки, усиленные стойками.



 

 

Трапецивидная деревометаллическая ферма покрытия



 





Деревометаллическая треугольная ферма покрытия



 

Верхний пояс ферм может быть клееным или из брусьев.

Нижний пояс делают из профильной или круглой стали.

Деревянные арки и рамы применяют реже по сравнению с балка­ми и фермами.

Несущие качества и жесткость деревянных конструк­ций можно повысить их армированием.

При коэффициенте армирования сечения 0,01-0,04 несущая способность и жесткость деревянных балок повышаются в 1,6-3,2 раза.

Кроме того, армированные деревянные конструкции легки, менее деформативны во времени, более надежны в эксплуатации; изготовлять их можно из низкосортной древесины.

Деревянные элементы армируют стальными стержнями или стеклопластиковой арматурой.

Соединяют стержни с древесиной эпоксидным клеем.

Армировать дерево более целесообразно внутри, так как арматура скрыта от воздействия среды производства.

Можно применять предварительно напряженные армодеревянные конструкции.

 

 

 

1 - верхний пояс фермы; 2 - металлический вкладыш; 3- деревянные накладки;

4 - болты; 5 - металлический наконечник; 6 - стойка фермы



 

  

 

1 - верхний пояс фермы; 2 - металлический вкладыш; 3- деревянные накладки;

4 - болты; 5 - металлический наконечник; 6 - раскос фермы; 7 - профиль



 

Армодеревянные конструкции, краткое описание

Армодеревянные конструкции (балки, фермы, арки и рамы) из­готовляют прямоугольного, таврового, двутаврового или коробчатого се­чений.

Клееные деревянные конструкции совершеннее конструкций сплош­ного сечения, так как склеивание повышает прочность и долговечность древесины и позволяет создавать разнообразные конструктивные фор­мы.

 

  

Армодеревянные клееные конструкции покрытий



а - балка; б - ферма; в - арка; г - рама



 

Панели-оболочки КЖС, описание конструкции, область применения

Панели-оболочки КЖС (крупноразмерные, железобетон­ные, сводчатые) предназначаются для покрытий промышленных, общественных, сельскохозяйственных и других зданий с пролетами 12, 18 и 24 м, а при необходимости и для покрытий зданий других пролетов.

Применение панелей КЖС предусматривается в покры­тиях однопролетных и многопролетных зданий с фонарями и без фонарей верхнего света, бескрановых, а также оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т или подвесным транспортом, грузоподъемностью до 5 т.

Конструкция панели-оболочки типа КЖС  представляет собой короткий цилиндрический пологий предвари­тельно напряженный свод-оболочку  с двумя ребрами-диафрагмами сегментного очертания.

Высо­ту поперечного сечения панели в середине пролета принимают 1/20-1/15l₀ в зависимости от величины нагруз­ки и пролета.

Очертание верхней поверхности   оболоч­ки - по квадратной параболе,    минимальная   толщина 30 мм.

Диафрагмы проектируют облегченными с верти­кальными ребрами жесткости.

Минимальная   толщина стенки диафрагмы в пролете 40 мм,  а вблизи опоры 50 мм.

Сопряжение оболочки с диафрагмами выполняют с устройством пологих вутов, уклон 1=1/5.

Основная рабочая напрягаемая арматура распола­гается в нижней утолщенной зоне диафрагм.

Эта арма­тура принимается в основном из стержневой сваривае­мой стали (одного или двух вплотную расположенных стержней в каждом ребре).

В опорных узлах панели предусматривают сталь­ные анкерные детали, обеспечивающие надежное за­крепление рабочей арматуры в бетоне, выполняющей роль затяжки сводчатой конструкции.

Оболочку армируют по расчету сетками рулонного типа.

Диафрагмы армируют сварными каркасами только в приопорных зонах, а в средней части стержнями-подвесками, расположен­ными в вертикальных ребрах.

Панели типа КЖС проектируют из бетона    классов    по    прочности на сжатие В25-В50.

Конструкция панелей позволяет устраивать в оболочке технологические отверстия   диаметром 400-1450 мм, а также прямоугольные отверстия для устройства светоаэрационных или зенитных фонарей размером 2,5х6 или 2,5х9 м.

По контуру отверстия оболочку усиливают утолщением с армированием по расчету.

 





 



Панель оболочка КЖС



 

 



 

1 - панель оболочка КЖС; 2 - продольная балка; 3- анкер;

4 - монтажная сварка; 5 - заводская сварка; 6 - листовой шарнир; 7 - закладная деталь балки