41. Расчет ферм

К постоянным нагрузкам ферм относятся вес кровли (гидроизоляции, выравнивающих слоев бетона, утеплителя и кровельных плит-панелей), вес конструкций фонаря, фермы со связями, вес коммуникаций электропроводок.

К временным нагрузкам относятся вес подвесного транспорта, давление ветра (учитывается только для треугольных ферм), снег.

Все нагрузки, кроме подвесного транспорта, принимают oтне сенными к 1 м² покрытия или перекрываемой площади. Значение снеговой и ветровой нагрузок приведены в СНиПе. Обычно все

нагрузки прикладывают к узлам фермы. При внеузловом опирании панелей или прогонов усилия от них распределяют между узлами фермы, предполагая шарнирное соединение элементов фермы в узлах. Нагрузки от подвесного транспорта прикладывают к нижним поясам. Осевые усилия в эле­ментах ферм определяют ме­тодами строительной меха­ники без учета жесткости узлов. Экспериментально ус­тановлено, что влияние узло­вых моментов на значения осевых усилий незначи­тельно. При определении осевых усилий необходимо учиты­вать самое невыгодное загружение ферм снегом и подвесным транспортом.. Усилия опреде­ляют для каждого загружения отдельно. При расчете выбирают то сочетание по­стоянной нагрузки и вре­менной, которые дают наибольшее значение осевого усилия в рассматри­ ваемом элементе. Если на верхнем поясе имеется внеузловая нагрузка, то кроме нормальных сил в сечениях пояса должны быть учтены изгибаю­щие моменты, определяемые как в неразрезной балке с пролетами, равными расстоянию между узлами. В этом случае следует учитывать также предварительное напряжение конструк­ции. Деформации фермы при предва­рительном обжатии нижнего пояса и вызванные ими изгибающие моменты в элементах фермы могут быть определены лю­бым методом строительной механики.

Укорочение нижнего пояса от предварительного обжатия уси­лием Р

∆=Р*l/( A_red* Еь)

где L — длина нижнего пояса; A_red — площадь поперечного сече­ния; Еь — модуль упругости бетона.

Далее перемещение концов всех элементов фермы определяют с помощью диаграмм.

По этим перемещениям находят моменты защемления элементов ферм в основной системе метода перемещений М_0.

Затем производят распределение неуравновешенных моментов в узлах методом последовательного приближения. В предвари­тельных расчетах приближенно можно принимать

M_i = 0,7M_a.

По осевым усилиям и изгибающим моментам подбирают сечения арматуры и бетон в элементах фермы. При этом панели верхнего пояса и сжатые стержни решетки рассчитывают как сжатые эле­менты с расчетной длиной lо; растяну­тые стержни решетки — как внецентренно растянутые элементы, нижний растянутый пояс фермы при отсутствии внеузловой на­грузки — как центрально-растянутый, поскольку в нем моменты вследствие предварительного напряжения не оказывают существен­ного влияния. При внеузловой нагрузке нижний пояс рассчитывают как внецентренно растянутый элемент.

42. Типы арок и их конструкции

Арочные железобетонные конструкции применяют для покрытий пролетов более 36 м. Арки могут быть бесшарнирные, двух- и трехшарнирные с затяжками или на устоях. Бесшарнирные арки более просты по конструкции однако они чувствительны к неравномерным осадкам опор, влиянию

ползучести, усадке бетона и темпе­ратурным деформациям. Чаще дру­гих применяют арки двухшарнирные с затяжками. Такие арки в покры­тиях на высоких колоннах выполня­ют пологими со стрелой подъема f = (1/5...1/8)L. Отношение высоты сечения арки к пролету принимают h/L = 1/30... 1/50. Трехшарнирные арки используют в том случае, если существует опасность перемещения опор, а также для уменьшения веса монтажных элементов в сборных конструкциях. Усложнение и удоро­жание работ при устройстве шарни­ров, а также необходимость тща­тельного наблюдения за ними во время эксплуатации сооружения яв­ляется недостатком этой конструк­ции.

Сечения арок принимают прямо­угольными при сравнительно не­больших пролетах; двутавровые, коробчатые — при больших проле­тах; составные из двух поясов, соеди­ненных решеткой, — при очень боль­ших пролетах; складчатые сечения выбирают когда в покрытии отсутствуют вспомогательные кон­струкции кровельного ограждения.

Очертание оси арки устанавливают так, чтобы она макси­мально приближалась к кривой давления от преобладающей на­грузки (постоянных нагрузок и собственного веса). Очертание кривой давления находят, полагая арочный момент равным нулю (М, = 0). Тогда из выражения М_Х = М₀ —Ну; у = Мо /Н, где М₀ — балочный момент, Н — распор арки. Оси пологих арок выбирают по очертанию квадратной параболы, дуги круга.

Конструктивные решения арок разработаны для монолитного и сборного изготовления; в последнем случае арку монтируют из сборных блоков. Конструирование арок производят, как для сжатых элементов. Продольную арматуру в сечении размещают симметрично: при удачно принятом очертании оси арки изгибающие моменты получаются небольшими. Железобетонные затяжки сле­дует делать предварительно напряженными.

В местах анкеровки напрягаемой арматуры предусматривают усиление косвенным арми­рованием сварными сетками. Против провисания затяжек устраивают железобетонные подвески.