72.Рамные покрытия отличаются от балочных жестким защемлением ригелей в колоннах.
Основными преимуществами рамных покрытий по сравнению с балочными являются меньший вес и меньшая высота ригелей из-за уменьшения пролетных моментов разгрузкой их опорными моментами, а также большая поперечная жесткость. Благодаря уменьшению высоты ригеля в рамных перекрытиях возможно применение сплошных конструкций (при пролетах примерно до 60 м). Недостатки рамных конструкций заключаются в большой ширине колонн, чувствительности к неравномерным осадкам опор и изменениям температуры, распорных усилиях в фундаментах. Рамные конструкции применяются для пролетов до 120 м. При дальнейшем увеличении пролета они становятся неэкономичными. На рис. XII.4 показаны некоторые схемы рамных покрытий. Наиболее часто применяют рамы с шарнирным опиранием, так как жесткая заделка колонн сильно увеличивает размеры фундаментов. Высоту ригелей рам рекомендуется принимать равной: при сквозных фермах с параллельными поясами 1/12-1/18 пролета, при трапецеидальных фермах со скатной кровлей 1/8-1/12 пролета и при сплошных ригелях 1/20-1/30 пролета.Рамы рассчитывают как статически неопределимые системы методами строительной механики. В целях упрощения расчета решетчатых рам их распор допускается определять как для сплошной рамы. Рекомендуется следующий порядок расчета таких рам:
1) приближенным расчетом задают предварительные сечения поясов рамы;
2) определяют моменты инерции сечений ригеля и стоек по приближенным формулам;
3) рассчитывают статически неопределимую раму и находят ее распор. Расчетную схему рамы следует принимать по геометрическим осям;
4) определив опорные реакции, строят диаграмму усилий и находят расчетные усилия во всех стержнях, по которым окончательно подбирают их сечения.
Типы сечений, конструкция узлов и соединения рамных ферм такие же, как и для тяжелых ферм балочных покрытий. Сплошные рамы обычно принимаются двутаврового сечения и подбираются на изгибающий момент, продольную и поперечную силы, найденные статическим расчетом, как внецентренно сжатые сплошные стержни. Компоновка рамных покрытий бывает поперечная и продольная. При продольной компоновке основная несущая рама ставится в направлении большего размера плана здания и на нее опираются поперечные фермы. Применение ферм с консолями, выходящими за несущую раму, значительно облегчает поперечные фермы, но несколько утяжеляет раму.
Верхние и нижние пояса несущих рам и поперечных ферм развязываются крестовыми связями, обеспечивающими их устойчивость.
Р
ис.1
Схемы большепролётных рам.
А- сквозного сечения; сплошного сечения.
73 Арочные системы: статические и конструктивные схемы, узлы
Арки в качестве основных несущих элементов покрытия применяют в павильонах, крытых рынках, спортивных залах, ангарах. По затратам металла арки оказываются значительно более выгодными, чем балочные или рамные системы. Самыми распространенными явл. двухшарнирные арки. К достоинствам таких арок относят экономичность, простоту монтажа и изготовления. Они могут легко деформироваться вследствие свободного поворота в шарнирах, и благодаря этому существенного увеличения напряжений от температурных воздействий в них не возникает. Трехшарнирные арки не имеют преимуществ по сравнению с двухшарнирными, т.к. их статическая определимость при достаточной деформативности арочных конструкций существенного значения не имеет. Наличие же ключевого шарнира осложняет конструкцию самих арок и устройство кровельного покрытия. Бесшарнирные арки имеют наиболее благоприятное распределение изгибающих моментов по пролёту и поэтому оказываются самыми легкими, однако они требуют устройства более мощных опор, и их приходится рассчитывать на температурные воздействия.
В
ысоту
сечения сплошных арак назначают в
пределах 1/50…1/80 пролета, сквозных- в
пределах 1/30…1/60 пролета. Сплошные арки
обычно проектируют сварными с сечением
в виде широкополочного двутавра ; в
пологих арках продольные силы велики,
поэтому стенку арки можно назначать
более мощной, чем в раме или балке.
Сквозные арки обычно конструируются
аналогично легким фермам. Пояса их
компонуются из тавров, уголков, легких
швеллеров. Решетка сквозных арок
проектируется треугольной с дополнительными
стойками или без них и раскосной. Наиболее
сложными конструктивными узлами в
арках, так же как и в рамах явл. опорные
и ключевые шарниры. Опорные шарниры
могут быть 3 типов: плиточные, пятниковые
и балансирные. Сквозные арки около
опоры, как правило, переходят в сплошное
сечение, поэтому опорные шарниры с
сплошных и сквозных арках имеют одинаковую
конструкцию. Плиточные шарниры имеют
наиболее простую конструкцию. Применяются
при сравнительно небольших опорных
давлениях и преимущественно при
вертикальном положении примыкающей к
шарниру части арки. Пятниковые шарниры
имеют специальное опорное гнездо-пятник,
в которой вставляется закругленная
опорная часть арки. Пятник прикрепляют
анкерными болтами к фундаменту.
Балансирные шарниры применяют в наиболее
тяжелых арках и рамах. Конструкция их
состоит из верхнего и нижнего балансиров,
в гнёзда которых укладывают плотно
пригнанную цилиндрическую цапфу. Арку
прикрепляют к верхнему балансиру через
пяту, которую приваривают к контуру
опорного сечения арки и притягивают
болтами к балансиру.
Ключевые шарниры могут быть плиточными или балансирными и проектируются аналогично опорным. В ключе легких арок могут применяться также листовые или болтовые шарниры. В листовом шарнире нормальные силы передаются через горизонтально расположенный по оси шарнира лист, который в силу своей гибкости не препятствует повороту сечения. К этому листу прикрепляют примыкающие к шарниру связи. В плиточном и балансирном шарнирах соединяют полуарки горизонтальными листами, проходящими по оси шарнира.