лекция жбк. Лекции 6-7. По функциональному назначению
 Скачать 371.82 Kb.
|
|
Лекции №7-8. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СТРОПИЛЬНЫЕ ФЕРМЫ Применяют в качестве ригелей ОПЗ при пролетах 18, 24 и 30 м. При пролетах 36 и более применяют стальные фермы и ж.б. арки. Классификация ферм По функциональному назначению 1 Стропильные (опора для плит покрытия); 2 Подстропильные (в случае, когда длина плит покрытия меньше, чем шаг колонн) – для опирания стропильных конструкций.   Рисунок 1 – Подстропильная ферма По способу опирания: 1 С опиранием на колонны в уровне нижнего пояса ферм; 2 С опиранием на колонны в уровне верхнего пояса ферм. По очертанию поясов и решетки: 1 Фермы с параллельными поясами. Применяют для устройства плоских кровель, с возможностью механизированной укладки кровли. Недостаток – большой расход бетона.  Рисунок 2 – Ферма с параллельными поясами 2 Трапециевидные полигональные. Модернизация ферм с параллельными поясами. У верхнего пояса небольшой уклон (≤5%). Кровля получается малоуклонная.  Рисунок 3 – Трапециевидная полигональная ферма 3 Сегментные фермы. Очертание верхнего пояса близкое к параболическому, но состоит из прямолинейных отрезков. Очертание верхнего пояса близко к кривой давления. Усилия в поясах по длине изменяются мало, элементы решетки мало напряжены.  Рисунок 4 – Сегментная ферма По расходу бетона они экономичнее ферм с параллельными поясами на 20%, а трапециевидных – на 15%. Недостаток: повышенная трудоемкость устройства скатной кровли. 4 Арочные фермы: раскосные и безраскосные. Верхний пояс плавного криволинейного очертания и легкая разреженная решетка. В этих фермах допускается неузловая передача нагрузок от плит покрытия.  Рисунок 5 – Арочная ферма Изгибающие моменты от внеузлового загружения верхнего пояса уменьшаются вследствие эксцентриситета продольной силы, вызывающего момент обратного знака. Это позволяет увеличить расстояние между узлами и разредить решетку. По экономическим показателям эти фермы близки к сегментным (при l=1824м арочные немного дороже сегментных, при l ≥30м – экономичнее). Межпоясные проемы позволяют пропускать сквозь фермы инженерные коммуникации, устраивать межферменные этажи.   Рисунок 6 – Моменты в верхнем поясе арочном фермы Для устройства плоской кровли устанавливают дополнительные стойки. Недостаток: ввиду отсутствия раскосов в поясах фермы возникают значительные изгибающие моменты, для восприятия которых требуется дополнительный расход арматуры. 5 Полигональные фермы с ломаным очертание нижнего пояса. Более устойчивы при монтаже, т.к. центр тяжести расположен ниже уровня опор. В этих фермах возникает выгодное распределение усилий: все элементы, кроме верхнего пояса, сжатые. Особенно эффективны эти фермы при расположении вдоль продольных рядов колонн с опиранием на них крупноразмерных плит покрытия. Недостаток: сложная технология изготовления.  Рисунок 7 - Полигональные фермы с ломаным очертание нижнего пояса По способу изготовления: 1 фермы с закладной решеткой; 2 бетонирование всей фермы; 3 цельные – более рациональный вариант; 4 составные - L≥30 м, дороже цельных 1015%. Габариты ферм: 1. Высота ферм в середине пролета (1/71/9)L; 2. Расстояние между узлами верхнего пояса - 3 м (для узлового опирания); 3. ширину верхнего пояса b назначают из условия опирания плит и устойчивости его из плоскости ферм: При В=6м b=2025см; В=12 м b=3035 см. Ширина нижнего пояса принимается равной ширине верхнего пояса. Ширина элементов решетки в ферме, изготавливаемой целиком равна ширине поясов. Для закладной решетки ширина стоек и раскосов может быть меньше (≈15 см). 4. Высота сечения верхнего пояса и сжатых элементов решетки назначается из расчета. Высота сечения нижнего пояса назначается из условия размещения рабочей растянутой арматуры. Все размеры сечений рекомендуется назначать кратными 5 см, а для размеров менее 20 см – 2 см и принимать для поясов не менее 20х16 см, для элементов решетки 15х10 см. Определение геометрической схемы фермы  Рисунок 8 – К определению геометрической схемы   .Статический расчет фермы Расчетная схема  Рисунок 9 – Расчетная схема Железобетонная ферма имеет жесткие узлы. Вследствие этого при взаимном смещении или повороте узлов в элементах фермы возникают изгибающие моменты, величины которых пропорциональны изгибной жесткости элементов. В предельном состоянии, когда большинство элементов рассечено трещинами, их изгибная жесткость значительно снижается, моменты уменьшаются, влияние их на несущую способность мало и может не учитываться. Влияние жесткости узлов на величину продольных сил и прогибов фермы мало и может не учитываться, т.е. вычисление продольных сил может вестись по шарнирной схеме. В этом случае ферма из многократно статически неопределимой рамной системы превращается в статически определимую систему. Если нагрузка приложена в панелях верхнего пояса между узлами, то при расчете учитывают местный изгиб верхнего пояса. При этом пояс фермы рассматривают как неразрезную балку, опорами которой являются узлы фермы. Определение усилий в элементах фермы от единичной нагрузки (на всем пролете и на половине пролета) Усилия в элементах ферм определяют: -методом вырезания узлов; - методом сечений; -по диаграмме Максвелла-Кремоны. Нагрузки на стропильные фермы: 1. Нагрузка от собственной массы фермы принимается сосредоточенной в узлах фермы; 2. Нагрузка от плит покрытия принимается по справочным данным и прикладывается в узлах фермы; Действие нагрузки от плит покрытия следует рассматривать на стадиях монтажа и эксплуатации. При монтаже рассматривают стадии загружения плитами ¼; ½ и ¾ пролета фермы. 3. Нагрузка от кровли принимается по фактической конструкции кровельного ограждения. Упрощенно при расчетах на стадии эксплуатации постоянную нагрузку можно определить  и распределить по узлам пропорционально размерам панелей верхнего пояса фермы.4. Снеговая нагрузка Значение снеговой нагрузки, а также схемы ее расположения принимаются по СНиП 2.01.07-85*.  Рисунок 10 – К определению снеговой нагрузки     Определение усилий в элементах фермы 1. Построение диаграммы М-К от единичной нагрузки на всем пролете и на половине пролета.    Рисунок 11 – К построению диаграммы М-К 2. Определение нагрузок от фактических схем нагружений. 2.1  – постоянная расчетная;2.2  - постоянная нормативная;2.3  μ=0.6 – 2 и более пролета; μ=0.75 – 1 пролет; μ=1.4 - 2 и более пролета; μ=1.25 - 1 пролет. Определение усилий в элементах фермы от возможных схем нагружений Усилия от единичных нагрузок, найденные по диаграмме Максвелла-Кремоны умножаются на фактические нагрузки с учетом соответственных схем нагружения. Определяют расчетные сочетания усилий для каждого элемента фермы. Проектирование сечений элементов фермы Бетон В30В50, арматура К-7, A-IV, Вр-II – нижний пояс, А-III – верхний пояс, решетка. Нижний пояс Рассчитывается по наибольшему усилию как центрально растянутый элемент. Устанавливается класс бетона В, передаточная прочность бетона Rbp, назначается величина предварительного напряжения sp, вычисляется величина потерь предварительного напряжения los. Расчет по 1 группе предельных состояний  – подбирается продольная арматураРасчет по II группе предельных состояний Производят расчет по образованию трещин из условия  ,где i=0.85 – коэффициент, учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы. Если условие не выполняется, ведут расчет по продолжительному и непродолжительному раскрытию трещин.   i=1,15 – учет жесткости узлов.   Верхний пояс Рассчитывается на наибольшему усилию как сжатый со случайным эксцентриситетом. Определяют требуемую площадь сечения и назначают размеры сечения.  Если  , то расчет можно вести из условия  (lo – таблица 33).Если >20, то сечение рассчитывается как внецентренно-сжатое со случайным эксцентриситетом еа. Элементы решетки Сжатые элементы решетки рассчитываются аналогично сжатому поясу. Для растянутых элементов сначала подбирается As, требуемая для обеспечения прочности, затем выполняется расчет трещиностойкости. Конструирование Армирование нижнего пояса выполняют с соблюдением расстояний в свету, что обеспечивает удобство укладки и уплотнения бетонной смеси. Вся растянутая арматура охватывается замкнутыми конструктивными хомутами с шагом 500 мм.  Рисунок 12 – Армирование поясов Верхний сжатый пояс и решетка армируются ненапрягаемой арматурой в виде сварных каркасов. Растянутые элементы решетки при больших усилиях выполняют предварительно напряженными. В узлах для надежной передачи усилий от одного элемента другому создают уширения – вуты, которые позволяют лучше заанкерить арматуру решетки. Узлы армируют окамляющими стержнями Ø1018 мм и вертикальными поперечными стержнями Ø610 мм с S=100 мм. Для надежной анкеровки арматуру элементов заводят в узлы, кроме того растянутая арматура усиливается на концах анкерами (петли, высаженные головки, коротыши). Опорный узел Для обеспечения прочности опорного узла по наклонному сечению и обеспечения надежности анкеровки растянутой арматуры нижнего пояса устанавливают дополнительную арматуру и поперечные стержни. Площадь сечения продольной напрягаемой арматуры  .Работа на растяжение этой арматуры компенсирует понижение растянутого усилия в напрягаемой арматуре из-за недостаточной анкеровки в узле. Для предотвращения появления продольных трещин при отпуске натяжения арматуры ставят поперечные стержни, приваренные к опорным пластинам и сетки.   Рисунок 13 – Опорный и промежуточный узлы |