Стропильные конструкции покрытий

К ним относятся: 1. Балки, 2. Фермы, 3. Арки.

1. Железобетонные балки покрытий

В зависимости от формы сечения и пролёта различают следующие виды балок:

1. Балки пролётом 6 и 9м. Имеют горизонтальный пояс тавровой и двутавровой формы.

Балки разработаны для применения в покрытиях одноэтажных промышленных зданий с рулонной кровлей при пролетах 6 и 9м и шаге балок и колонн 6 м. Конструкция балок допускает подвешивание к ним подъемно-транспортного оборудования.

Балки могут устанавливаться на железобетонные колонны или на несущие стены (пилястры), в последнем случае - с устройством железобетонных подушек.

Конструкция балок допускает устройство покрытия с плитами шириной 3 и 1,5 м.

Балки рассчитаны на распределенную нагрузку от 46 до 86 МПа и нагрузку от подвесного транспорта. У опор стенка балки усилена массивными вертикальными ребрами.

Балки изготовляются без предварительного напряжения, но в отличие от обычного железобетона имеют «многорядную» рабочую арматуру, состоящую из стержней, сваренных вплотную один к другому и образующих плоский вертикальный пакет, хорошо размещающийся в тонкой стенке. В балке предусмотрены монтажные петли.

Конструктивные схемы балок покрытий

Рис. 10

Армирование тавровой балки

Рис. 11

2) Балки пролётом 12, 18, 24м двухскатной формы (решётчатые). Решетчатые, так как имеют пустоты для облегчения балки.

Конструкция балок допускает крепление к ним подвесного транспорта.

Балки рассчитаны на равномерно распре­деленную нагрузку от 45 до 110 МПа, включая эквивалентную нагрузку от подвесного транспорта грузоподъемностью до 5 т.

Балки имеют прямоугольное сечение переменной высоты с двускатным уклоном верхнего пояса 1:12.

Для снижения массы в балках сделаны проемы, которые могут быть использованы для прокладки воздуховодов и других коммуникаций.

Балки изготовляются с предварительным напряжением нижнего пояса. Кроме того, пояса и стойки балок армируются сварными каркасами.

Балки изготовляются из бетона класса В40, В50, В60. Основная (напрягаемая) арматура: проволочная - из стальной высокопрочной холоднотянутой проволоки периодического профиля класса Вр-1300; прядевая – из прядей класса П-7; стержневая – из горячекатаной стали периодического профиля класса А540, А600. В балках предусмотрены строповочные отверстия, либо монтажные петли для монтажа конструкции.

Рис. 12

3) Двускатные балки с двутавровой формой сечения.

Двутавровое сечение – это наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий - двутавровое со стенкой, толщина которой 60 - 100 мм устанавливается главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается, и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.

Двускатные балки выполняют из бетона класса В25 - В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой (рис. 13). При армировании высокопрочной проволокой ее располагают группами по 2 шт. в вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном положении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям; приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Схема армирования приведена на рис. 13

Балки считаются более экономичными при пролётах до 18 м. Опирание балок на колонны выполняется шарнирным с помощью закладных деталей и анкеров. Схема опирания балок на колонны приведена на рис. 14.

Рис. 13

Рис. 14

1 – Опирание одной балки на крайнюю колонну, 2 – Опирание двух балок на среднюю колонну

Расчётная схема балки:

Рис. 15

- нагрузка от собственного веса и веса покрытия;

- первое снеговое загружение;

- второе снеговое загружение.

Расчёт балки производится от двух видов загружения: ,

Если балка имеет два ската, то для определения площади предварительно напряжённой арматуры используют 2 расчетных сечения:

Схема сечений для определения :

Рис. 16

Условно принимается одинаковым уклон эпюры М и балки. Второе сечение выбирается так, чтобы исключить разрушение в области превышения значения криволинейной эпюры над значением прямолинейной.

Шаг поперечной эпюры принимается по эпюре Q по трём сечениям:

Схема сечения для определения шага поперечной арматуры

Рис. 16

1-1 – опорный участок;

2-2 – в месте изменения толщины балки;

3-3 – на расстоянии 2/3 от половины пролёта.

IV лекция.

По 2 группе предельных состояний балки рассчитываются на образование и раскрытие трещин, причём раскрытие трещин проводится для 2-х стадий:

1) На стадии изготовления, когда натягивается предварительно напряженная арматура в нижней зоне балки, натяжение выполняется на упоры электротермическим способом и после срезки с упоров в верхней зоне балки возможно образование трещин. Для их сдерживания в верхней зоне, также устанавливается преднапряжённая арматура (рис. 1).

Рис. 1.

2) На стадии эксплуатации, когда трещины появляются в растянутой зоне. Ширина трещин не должна превышать допустимых размеров.

Расчёт по прогибам выполняется из условия, что прогиб при эксплуатации не должен превышать допустимый прогиб f≤[f].

Дополнительно определяется количество и диаметр монтажных петель при пролёте 12 и 18 метров - 2 монтажные петли, при пролёте 24 и 30 метров – 4 монтажные петли.

Дополнительно проводится расчёт на монтажные нагрузки. Расчётная схема на монтажные нагрузки представлена на рис. 2б.

Рис.2а. Расчетная схема при эксплуатации.

Рис.2б. Схема нагружения балки в стадии изготовления и подъёма.

При расчёте балок прямоугольного сечения для уменьшения массы балок устраивают пустоты, тем самым, уменьшая площадь поперечного армирования. Для обеспечения прочности по наклонному сечению, в прерванную площадь поперечных стержней необходимо дополнительно установить в промежутках между пустотами стержни поперечной арматуры (рис. 3).

Рис.3. Формы отверстий в стенах стропильных балок.