4.1. Загальні положення

У будинках із приміщеннями великих розмірів, у яких у зв'язку з їхнім призначенням не можуть бути встановлені проміжні опори (наприклад, в глядацьких та спортивних залах, басейнах, критих ринках, виставкових павільйонах і ін.), система конструкції покриття вибирається в залежності від заданої за умовами архітектурної композиції просторової форми й особливостей умов експлуатації приміщення, що перекривається. Широке впровадження в будівництво таких матеріалів, як бетон високих марок, армоцемент, попередньо напружена арматура, застосовувана при виготовленні залізобетонних конструкцій, високоміцні сталі, алюміній, пластичні маси й ін., значно розширило можливості створення ефективних конструкцій для перекриття великих прольотів. З цих матеріалів стало можливим виготовляти легкі й у той же час міцні конструкції, що дозволяють створити нові різноманітні архітектурно-конструктивні форми, широко використовувані в сучасній архітектурі.

У раціонально спроектованій просторовій системі найбільше повно втілюється єдність архітектурної і конструктивної форми, і досягаються рішення, що не тільки задовольняють функціональному призначенню будинку, але і своєрідні форми інтер'єру приміщень та зовнішнього вигляду всього спорудження.

У конструкціях великопролітних покрить розрізняються дві основні групи, що відрізняються умовами статичної роботи: площинні і просторові.

До площинних конструкцій відносяться такі, у яких кожен несучий елемент покриття працює тільки у своїй вертикальній площині незалежно від інших несучих елементів. Сюди відносяться балки, ферми, рами, арки, що встановлюють з визначеним, як правило, однаковим кроком і покривають зверху залізобетонними чи іншими плитами, що не беруть участь у роботі основних несучих елементів.

Площинні конструкції, особливо балки і ферми, широко застосовуються в масовому будівництві, і виробництво їх освоєне на заводах будівельної індустрії. Балки і ферми виготовляються відповідно до встановленої номенклатури уніфікованих виробів для будівництва.

До просторових конструкцій відносяться такі, котрі працюють одночасно, у двох чи в декількох площинах, як, наприклад, перехресно ребристі системи, тонкостінні оболонки і куполи, складчасті покриття й ін. По витраті матеріалу просторові конструкції більш економічні, чим площинні. У порівнянні з площинними системами, наприклад балками чи фермами, просторові конструкції дають істотну економію бетону і стали, причому ефективність застосування просторових конструкцій зі збільшенням розмірів прольоту зростає. Застосування просторових конструкцій дозволяє перекривати великі площі без проміжних опор, що зменшує обсяг робіт із пристрою фундаментів; спрощує грабарства, роботи з пристрою підлог і ін. Однак зведення просторових конструкцій вимагає трохи більш, складної організації виробництва, викликає в ряді випадків великі витрати на опалубку і підвищує витрати праці на будівництві.

Крім жорстких плоских і просторових конструкцій покрить у будівництві одержали також велике поширення висячі попередньо напружені покриття і пневматичні конструкції.

У висячих системах основними несучими елементами є гнучкі троси, що працюють на розтягання, до яких підвішуються чи на який укладаються елементи покриття. Висячі системи можуть виконуватися плоскими чи просторовими. Висячі системи дозволяють перекривати прольоти дуже великих розмірів при мінімальних витратах металу й інших матеріалів.

Пневматичні конструкції, виготовлені з м'яких синтетичних тканин, завдяки нескладному монтажу і легкості транспортування дуже зручні для тимчасових переносних будинків і споруджень.

4.2. Балки та ферми Балки і ферми виготовляють зі збірного чи монолітного залізобетону, з металу і дерева, а в деяких випадках з комбінацій залізобетону і чи металу дерева і металу. Балки і ферми встановлюють на колони чи стіни на однакових відстанях друг від друга, рівних звичайно 6 м

Якщо необхідно збільшити відстань між вертикальними опорами, балки і ферми спирають на підкроквяні конструкції. Крок ферм чи балок до 12 м може бути здійснений із застосуванням довгомірних залізобетонних настилів. Стіни в місцях обпирання ферм і балок у тих випадках, коли це потрібно розрахунком, повинні бути посилені пілястрами. Стійкість будинку з покриттям, обпертим на колони, досягається введенням подовжніх і поперечних діафрагм твердості, у якості яких використовуються стіни, діагональні растяжки між колонами, тверді рами, включені в загальну конструктивну схему, і, нарешті, колони, жорстко забиті у фундаменти, за умови, що вони розраховані на сприйняття горизонтальних зусиль.

Залізобетонні балки зі звичайною арматурою і попередньо напружені виготовляють з рівнобіжними поясами і з ламаним обрисом поясів.

В останньому випадку розрізняються балки двосхилі з ламаним верхнім поясом і односхилі з ламаним нижнім поясом. Верхній пояс скатних балок приймають з ухилом від

1/15     1/10  г           .    г. г          r           r г

до . Балки з рівнобіж-ними поясами виконують або для скатних, або для плоских покрить. Балки з ламаними поясами економічніше балок з рівнобіжними поясами, тому що розподіл  матеріалу  в них більш  відповідає характеру роботи  під вертикальним

навантаженням. Конструктивна висота залізобетонних балок зі звичайною арматурою

1/8 1/12 1/15 складає від до прольоту, а з попередньо напруженої може бути зменшена до про­льоту. Залізобетонні балки прольотом до 9 м роблять звичайно таврового перетину, прольотом більш 9 м — двотаврового. Ширину верхньої полиці приймають не менш 200 мм з умов твердості балки й укладання плит покриття. Перетин нижньої розтягнутої полиці залежить від кількості звичайної чи попередньо напруженої арматури, що у ній розміщається. Вертикальну стінку балки роблять товщиною від 80 до 100 мм зі стовщенням у виді ребер у торцях, причому для балок прольотом більш 18 м через 3—4 м по довжині передбачають ребра жорсткості. Для зменшення ваги балок і для пропуску інженерних комунікацій (труб і проводок) у стінках оставляются отвору круглої, прямокутної чи багатокутної форми.

По залізобетонних балках укладають настил із залізобетонних плит із приваркой їх до закладних деталей у верхній грані балок і з закладенням швів цементним розчином. Це перетворює покриття у своїй площині у жорсткий диск.

Металеві суцільні балки мають в основному двотавровий перетин. При прольотах до 12 м, рідше до 18 м застосовуються прокатні балки великих номерів, при більш значних прольотах застосовують ґратчасті ферми. В окремих випадках (особливо при великих прольотах) можуть бути застосовані зварені чи клепані балки складеного перетину. В даний час металеві балки застосовують тільки там, де вони по технологічних розуміннях не

можуть бути замінені залізобетонними (наприклад, унаслідок вібрації). По сталевих балках укладають ребристі залізобетонні плити.

Дерев'яні балки прольотом від 6 до 15 м виготовляють як складені на цвяхах чи на клеї. У залежності від форми вони можуть бути двосхилими і з рівнобіжними поясами. Балки на цвяхах мають двотавровий перетин і складаються з вертикальних стінок, зібраних з перехресних шарів похило розташованих дощок товщиною 19—25 мм, що зшитих між собою цвяхами і зажатих поверху і понизу між поясами з брусків товщиною 40—60 мм. По довжині балки на відстанях, рівних 1/8 — 1/10 прольоту, установлюють ребра жор сткості з брусків товщиною 60—80 мм. Балки на нагелях відрізняються від балок на цвяхах тим, що замість цвяхів у просвердлені отвори забивають нагелі, тобто циліндричні стрижні з металу чи з твердих порід дерева. Конструктивну висоту складених балок приймають у 1/6—1/8 прольоту.

Клеєні балки виготовляють шляхом склеювання дощок, покладених плашмя. Балки

прямокутного перетину засто-совують для прольотів до 12 м, а двотаврового — до 15 м.

1/10 1/12

Висоту клеєних балок приймають у — прольоту. Дерев'яні балки встановлюють через 3 і 6 м. По дерев'яних балках укладають дерев'яні прогони на відстані друг від друга 1 м. По прогонах укладають настил. Настил улаштовується з щитів, що складаються з двох шарів дощок, покладених навхрест, причому нижній шар робиться з розріджених дощок, а верхній — із суцільного ряду дощок.

Поверх настилу укладають пароізоляцію (з пергаміну чи толю), утеплювач типу мінераловатних плит, цементну чи асфальтову кірку і гідроізоляційний килим з 2—3 шарів руберойду. Застосовують також пустотілі щити з закладеними в них пароізоляцією й утеплювачем. У цьому випадку рулонний килим укладають безпосередньо по щитах. Дерев'яні балки застосовують для перекриття залів малих прольотів у місцевостях, багатих лі сом, і за у мови дотр имання необхідних пр отипожежних в имог.

Залізобетонні ферми можуть виконуватися з рівнобіжними поясами, а також з ламаним чи сегментним верхнім, рідше — нижнім поясом. Ферми з рівнобіжними поясами доцільно застосовувати при пристрої плоского покриття. У порівнянні з фермою з рівнобіжними поясами ферма з ламаним чи криволінійним обрисом верхнього пояса економічніше по витраті матеріалу. Вузли верхнього пояса залізобетонної ферми розміщаються так, щоб ребра плит покриття, подовжні несущі чи балки прогони, а також

підвісні навантаження спиралися на ці вузли. Конструктивну висоту залізобетонних ферм

1 /6 1/10

приймають від   до   прольоту, а ширину верхнього пояса в залежності від прольоту і

навантажень — від 250 до 400 мм. Висота верхнього стиснутого пояса ферм складає від

1/70 1

до /100 прольоту, а висота і ширина нижнього розтягнутого пояса приймається з умови розміщення стрижнів арматури верхнього і нижнього поясів, володіють недостатньою поперечною жорсткістю, через що для забезпечення їхньої стійкості використовують жорсткий диск покриття, привареного до верхнього пояса, а також додаткові металеві зв'язку по нижньому поясі й у вертикальних площинах між фермами. Залізобетонні ферми в порівнянні з балками такого ж прольоту вимагають меншої витрати бетону і мають меншу вагу, але витрата арматури в них більше. Для виготовлення залізобетонних ферм приймають бетон марок 300—400 і вище. Типові залізобетонні ферми доцільно застосовувати для покриття театральних, концертних, виставочних і спортивних залів, кінотеатрів і інших приміщень з великими прольотами, особливо при необхідності використання міжфермового простору, закритого знизу підвісною стелею, як приміщення для технічних нестатків будинку (господарські приміщення, вентиляційні камери, освітлювальні пристрої й ін.).

Надпись:
в


Рис. 1 - Схеми залізобетонних балок покриття А, Г — двотаврового перерізу для односкатних покрить: Б — для багатоскатних покрить; В - ґратчасті; Д - кріплення балок до колони; 1 - анкерний болт; 2 - шайба; 3 - опорний лист балки

Надпись:
КС t—

200...300

Надпись:

17940, 23940, 29940

Надпись:
г­

Д - підкр оквяних

Типові залізобетонні ферми виготовляють для прольотів 18, 24 рідше 30 і 36 м, причому ферми для прольотів 24 м і більш роблять звичайно складеними, що монтуються на будівельному майданчику з двох чи декількох частин. Однак застосування залізобетонних ферм для прольотів понад 24 м не можна вважати за доцільне внаслідок їхньої великої ваги і труднощів монтажу. Ферми, що мають значну висоту при малій ширині.

Металеві ферми звичайно виконують із трапецеидальным, полігональним чи сегментним обрисом верхнього і рідше нижні пояси (Рис.2). Для плоских покрить застосовують ферми з рівнобіжними поясами. Найбільше раціонально застосовувати металеві ферми для перекриття прольотів від 24 м і більш. Незважаючи на велику витрату стали вага металевих ферм у кілька разів менше, ніж залізобетонних, що при великих прольотах має істотне значення. Перетин поясів ферми передбачають звичайно з двох куточків, а при дуже великих прольотах їх роблять трубчастого чи коробчатого перетину. У стиснутих стійках і підкосах куточки встановлюють так, щоб утворити тверде Т-образное чи хрестоподібний перетин. Конструктивна  висота  металевих ферм

•   1/6 1/10

приймається від до прольоту, причому при підвищених навантаженнях висоту збільшують. Поперечна жорсткість металевих ферм, так само як і залізобетонних, забезпечується приваркой плит покриття і пристроєм подовжніх і поперечних зв'язків у виді хрестів і розпірок. До недоліків металевих ферм, як і взагалі металевих конструкцій, варто віднести їхню малу вогнестійкість, що вимагає в ряді випадків застосування особливих мір для захисту їхній від безпосереднього впливу вогню (підвісні стелі з неспаленого матеріалу, обетонованіє), а також необхідність періодичного фарбування і т. д. Крім металевих, можуть бути застосовані металло-залізобетонні і метало-дерев'яні ферми, у яких з металу робляться тільки розтягнуті елементи, тобто нижній пояс і елементи ґрати, що працюють на розтягання. Такі комбіновані ферми виконують звичайно у виді шпренгельних систем.

Ферми з алюмінієвих сплавів мають ряд переваг перед сталевими фермами, вони мають меншу вагу і високу коррозієстійкість, унаслідок чого їх не треба офарблювати. До недоліку алюмінієвих конструкцій, що стримує їхнє поширення, відноситься висока вартість алюмінію в порівнянні зі сталлю. Алюмінієві конструкції виготовляються по тім же принципі, що і сталеві, на зварених, заклепувальних чи болтових з'єднаннях. При проектуванні алюмінієвих конструкцій необхідно мати у виді, що в них не повинно бути безпосередніх контактів зі сталевими незахищеними елементами, тому що такі контакти ведуть до корозії металу.

1/50 1/80

р івної

Дерев'яні ферми застосовують звичайно при прольотах до 24 м у районах, багатих лісом, і при дотриманні всіх протипожежних заходів. За своєю формою дерев'яні ферми повторюють системи, застосовувані в залізобетонних і металевих конструкціях, однак найчастіше вони виконуються по трикутній чи двосхилій схемі (рис. 3). Матеріалом для поясів дерев'яних ферм служать звичайно бруси квадратного перетину зі стороною,

прольоту. Стиснуті елементи ґрат улаштовують найчастіше прямо-

кутного перетину, а розтягнуті можуть бути виконані з парних дощок. Висота дерев'яних ферм приймається від 1/4 до 1/8 прольоту. Покриття по дерев'яних фермах виконується з

дерев'яних щитів аналогічно покриттю по дерев'яних балках. Подовжню і поперечну твердість покриття по дерев'яних фермах забезпечують подовжніми зв'язками, горизонтальними розкосами і настилами покриття, жорстко зв'язаними з прогонами.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

В залежності від чого формується архітектурна композиції внутрішнього простору будівель ?

Які дві основні групи розрізняються у конструкціях великопролітних покрить, що відрізняються умовами статичної роботи?

Які конструкції відносяться до площинних конструкцій покриття ?

Які конструкції відносяться до просторових конструкцій покриття?

Що таке пневмитичні конструкції покриття ?

Чим балка відрізняється від ферми?

З чого складається конструкція ферми?

Чому ферми з рівнобіжними поясами доцільно застосовувати при пристрої плоского покриття?.

Які переваги у ферм із алюмінію перед сталевими фермами?

10.       Які прольоти за розмірами можна перекрити сталевими фермами?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я