11.3. Покриття по прогонам

Прогони встановлюються в вузлах верхніх поясів кроквяних ферм. Вони бувають суцільного перерізу при кроці ферм 6 м (швелери гарячокатані, гнуті профілі) та решітчасті при кроці ферм 12 м.

В теплих покрівлях використовують профнастил по прогонам в двох варіантах.

1 варіант. Пошарове збирання покриття (рис.11.10). На прогони вкладають листи профнастилу і далі повний склад теплої рулонної покрівлі. Прогони прикріплюють до поясів ферм коротишами з кутиків або гнутими листами (рис.11.10, 11.11).

Рис. 11.10. Пошарове збирання покриття: 1 – ферма; 2 – прогон;

3 – коротиш з кутика; 4 – профнастил; 5 – пароі-золяція; 6 – утеплювач;

7 – гідроізоляція; 8 – гравійний захист; 9 – самонарізаючий гвинт;

10 – болти

Рис. 11.11. Варіанти прикріплення прогонів до поясу ферми

2 варіант. Покрівля з монопанелей (двошарових) або з тришарових панелей типу “сандвіч”.

Монопанелі (рис.11.12) складаються з листа профнастилу, до якого приклеюють або припінюють в заводських умовах утеплювач (жорсткий пінополіуретан, пінопласт), що підвищує несучу здатність до 30% за рахунок включення утеплювача в роботу на згин та забезпечення місцевої стійкості настилу. Зверху наклеюють шар рулонної гідроізоляції.

Рис. 11.12. Конструкція двошарових панелей:

1 – профнастил; 2 – утеплювач;

3 – шар гідроізоляції

При монтажі зверху на вкладені панелі наклеюють рулонний килим гідроізоляції і влаштовують гравійний захист товщиною 20 мм на шарі бітуму товщиною 2 мм.

Тришарові панелі типу “сандвіч” (рис.11.13) складаються з зовнішньої і внутрішньої металевих обшивок і шару утеплювача зі спіненого пінополіуретану, який забезпечує сумісну роботу обшивок на згин.

Рис. 11.13. Конструкція тришарових панелей типу “сандвіч”

Панелі вкладаються на прогони. Довжина панелей 6,75…12,9 м з таким розрахунком, щоб не влаштовувати шви поперек схилу.

Поздовжні стики панелей герметизуються, гофри направлені вздовж схилу, а отже рулонна покрівля не потрібна (це позитивна властивість). Ці панелі використовують при покрівлях з нахилом 1:5.

В холодних покрівлях профнастил вкладається на прогони, розміщені з кроком 3 м, а хвилясті азбестоцементні, стальні та алюмінієві листи – на прогони, розміщені з кроком 1,25…1,5 м.

Маса азбестоцементних листів приблизно 0,2 кН/м². Їх прикріплюють до прогонів за допомогою спеціальних пружних клямерів або крюків з круглої сталі (рис.11.14).

Для забезпечення водовідведення виконується напустка листів 150…200 мм. Нахил покрівлі: для азбестоцементних листів - не менше 1/4; для стальних і алюмінієвих – не менше 1/6.

Рис. 11.14. Схема прикріплення азбестоцементних листів до прогонів

11.4. Конструкція та розрахунок прогонів суцільного перерізу

Прогони сприймають навантаження від покрівлі і передають його на кроквяні ферми. Суцільні прогони використовують при кроці ферм 6 м. Перерізи прогонів проектують або з прокатних профілів (швелери, двотаври), або з гнутих профілів (швелери, С-подібні чи Z-подібні профілі).

Розрахункові схеми прогонів можуть бути наступні: 1) розрізна балка (рис.11.15); 2) нерозрізна двопролітна балка (рис.11.16); 3) нерозрізна двоконсольна балка (рис.11.17).

В схемі2 зменшується максимальний момент порівняно зі схемою 1. Але M₁ > M₂. Переріз прогону підбирається по М₁, а в перерізі з М₂ є значний запас міцності.

За схемою 3 двоконсольний прогон при розміах 2,5 м + 7,0 м + 2,5 м є рівномоментною балкою, для якої М₃ = М₄ . В цьому випадку повністю використовується несуча здатність балки, що найбільш раціонально. Порівняно з схемою 2 М₃ (М₄) < М₁, а це дозволяє приймати менший переріз.

Схема 1. Розрізна балка, коли крок ферм 6 м і довжина прогонів 6 м.

Рис. 11.15. Схема прогону у вигляді розрізної балки: 1 – прогони;

2 – кроквяні ферми; 3 – колони; 4 – вантажна площа одного прогону

Схема 2. Нерозрізна двопролітна балка (максимальна довжина прокату 12 м). Крок ферм – 6 м. Довжина прогонів – 12 м.

Рис. 11.16. Схема прогону у вигляді нерозрізної двопролітної балки:

1 – прогони; 2 – кроквяні ферми; 3 – колони; 4 – вантажна площа одного прогону

Схема 3. Нерозрізна двоконсольна балка. Крок колон – 12 м. Кроквяні ферми зі змінним кроком (5 м і 7 м) опираються на підкроквяні ферми. Довжина прогонів – 12 м.

Рис. 11.16. Схема прогону у вигляді нерозрізної двоконсольної балки:

1 – прогони; 2 – кроквяні ферми; 3 – колони; 4 – вантажна площа одного прогону; 5 – підкроквяні ферми

При малому нахилі покрівлі ( ) робота і розрахунок прогонів не відрізняється від розрахунку прокатних балок з вертикальним навантаженням (див. розрахунок прокатних балок, п.4.3.1). При більшому нахилі покрівлі прогони працюють на згин в двох площинах (косий згин, див.п.4.3.2 і п.4.3.3).

Вертикальне погонне навантаження на прогон збирається з вантажної площі прогону

q = (q_покр. + q_s) b + q_пр , кН/м,

де q_покр. – граничне розрахункове навантаження від покрівлі, кН/м²;

q_s – граничне розрахункове снігове навантаження, кН/м²;

b – ширина вантажної площі, тобто відстань між прогонами (крок прогонів), м;

q_пр. – граничне розрахункове погонне навантаження від власної ваги прогону, кН/м.

Значення q розкладається на дві складові – в площині більшої жорсткості q_x, в площині меншої жорсткості q_y (рис.11.17):

q_x = q cos α; q_y = q sin α.

Рис. 11.17. Схема прикладання навантаження на прогон

Максимальні напруження в прогоні

 = _х + _у ;

де _х виникає від дії q_х; _у виникає від дії q_у.

Складова q_y як правило невелика. Але внаслідок малої жорсткості прогона відносно осі у-у напруження від неї (_у) виявляються значними. Для зменшення _у можна зменшити згинаючий момент М_у за рахунок зменшення прольоту прогону в площині нахилу. Це можливо, якщо прогони розкріпити тяжами з круглої сталі діаметром d = 18…22 мм (рис.11.18). В цьому випадку розрахункові схеми прогону наступні: в площині більшої жорсткості - однопролітна розрізна балка (рис.11.19,а); в площині меншої жорсткості - двопролітна нерозрізна балка (рис.11.19,б).

Рис. 11.18. Схема розкріплення прогонів тяжами з круглої сталі

а)

а)

Рис. 11.19. Розрахункові схеми прогону: а) в площині більшої жорсткості;

б) в площині меншої жорсткості

Умова міцності прогону за пружної роботи сталі (див. п.4.3.2):

.

Те ж при врахуванні розвитку пластичних деформацій (див. п.4.3.3):

.

Якщо настил кріпиться до прогонів жорстко і утворює суцільне полотнище (наприклад, профнастил, прикріплений самонарізаючими гвинтами до прогону і з’єднаний між собою заклепками), то складова q_y буде сприйматися самим профнастилом, і розрахунок виконується лише на дію q_x.

Загальна стійкість прогону забезпечується за рахунок прикріплення настилу (див. п.4.3.4).

Перевірка відносного прогину за ІІ групою граничних станів (від експлуатаційного розрахункового навантаження) виконується тільки в площині, нормальної до схилу:

; ,

де l = B – проліт прогону.