Несущий остов зданий с плоскими безраспорными конструкциями

Несущий остов  зданий с плоскими безраспорными  конструкциями

Самыми простыми конструкциями для покрытия больших помещений являются плоские безраспорные конструкции, к которым относятся балки и фермы.

Из строительной механики известно, что распределение напряжений в материале конструкции происходит неравномерно. Так, в балке, положенной на две опоры и работающей на изгиб, верхний пояс имеет максимальные сжимающие напряжения, а нижний — максимальные растягивающие напряжения. К середине сечения эти напряжения уменьшаются, доходя до нуля. Учитывая это обстоятельство, современные балки делают двутаврового (для небольших пролетов — таврового) сечения с концентрацией материала в верхней и нижней зонах. Для уменьшения веса тонкую соединительную стенку между нижним и верхним поясами балки иногда делают не сплошной, а с отверстиями (круглыми или многоугольными).

Балки бывают двускатные, односкатные и горизонтальные. Высота балки зависит от пролета, прочности материала, нагрузок и от допускаемых прогибов. Прогибы балок нормируются и обычно должны быть около  1/200... 1/300 пролета.

Деревянные балки бывают гвоздевые и клееные (рис. 153). Гвоздевые балки имеют сшитую на гвоздях стенку из двух слоев досок, наклоненных под углом 45° в разные стороны. Верхний и нижний пояса балок образуются брусьями, нашитыми с обеих сторон вертикальной стенки и скрепленных дополнительно вертикальными накладками. Высота гвоздевых балок 1/6...1/8 пролета. Клеёные балки изготовляют из досок, уложенных плашмя на клею. До полного отвердения клея их держат зажатыми струбцинами. Они могут иметь прямоугольное или двутавровое сечение. Высоту их принимают  1/10...1/12 пролета.

Железобетонные  сборные балки (рис. 154) бывают таврового (пролетом 6, 9 и 12 м) и двутаврового сечения    (пролетом  12, 18 и 24 м

Балки пролетом 18 и 24 м могут  выполняться составными, с облегченными стенками за счет отверстий и с предварительно напряженной арматурой нижнего пояса. Предварительное напряжение осуществляется за счет удлинения арматуры (электронагревом или механическим путем) и удержания ее в натянутом состоянии при бетонировании до отвердения бетона. Стремясь прийти к своей первоначальной длине, арматура сжимает схватившийся с ней бетон и этим помогает ему работать при растягивающих усилиях, возникающих в нижнем поясе балки. Высоту железобетонных балок принимают от 1/10 до 1/12 пролета. Металлические (стальные) балки имеют двутавровое сечение прокатного профиля или составного, выполненного на сварке. В балках длиной более 6 м устраивают ребра жесткости с шагом, равным 1,5 высоты балки. Высоту балок принимают 1/10...¹/15 пролета. Кроме стали для производства балок используют алюминиевые сплавы. Их преимущества: более легкий вес (примерно в 2,5 раза легче стали),' .большая коррозиестойкость и надежная работа при температурах —50°С и ниже. При таких низких температурах многие сорта стали становятся хрупкими. Их недостатки: меньшие прочность и жесткость и большая стоимость (примерно в 5..6 раз дороже стальных конструкций).

Ферменные конструкции возникли также в глубокой древности. Деревянные фермы в виде висячих треугольных стропил пролетом до 22 м применяли уже в Древнем Риме.

В ферме оставлены только самые напряженные элементы конструкции — верхний и нижний пояса, которые соединяются вертикально и наклонно поставленными элементами — решеткой фермы. Вертикальные элементы решетки называют стойкими, наклонные — раскосами. Такая конструкция намного легче балки, а потому может перекрывать гораздо большие пролеты (ее несущая способность расходуется на полезные нагрузки, а не на собственный вес). Решетку фермы называют раскосной, если раскосы на одной половине фермы направлены в одну сторону; треугольной, если раскосы имеют переменные направления (стойки в этом случае применяют для уменьшения длины панелей верхнего пояса); безраскосной (при отсутствии раскосов). Нагрузки на ферму передаются только в местах узлов. Фермы бывают односкатные, двускатные, с горизонтальным верхним поясом, сегментного очертания (рис. 185).

Деревянные фермы в настоящее время применяют редко. Сжатые элементы фермы выполняют из брусьев     прямоугольного    сечения,

Растянутые - из парных досок (или

из стальных прутьев в  дерево-металлической ферме). По деревянным фермам и. балкам устраивают покрытие из деревоплиты или дощатых щитов. При шаге ферм более 3 м по узлам ферм укладывают прогоны, а по ним щиты или настилы.

Железобетонные  фермы изготовляют пролетами 18 и 24 м (рис. 156). Фермы могут быть составными из двух полуферм. Наибольший интерес при строительстве гражданских зданий представляют фермы с параллельными поясами и безраскосные фермы. Типовые безраскосные фермы, имеющие сегментное очертание, предусмотрены как для плит покрытия, опирающихся; на верхний пояс ферм, так и плит перекрытия, опирающихся на нижний пояс. Изолированное таким образом межферменное пространство может быть использовано как технический этаж. Для создания сплошного технического этажа при многопролетном здании покрытие делается малоуклонным с опиранием плит покрытия на стойки, выходящие за пределы сегментного очертания верхнего пояса (рис. 156).

По железобетонным фермам и балкам укладывают сборные железобетонные ребристые плиты покрытия размером 3X6 (основные) и 1,5x6 м (доборные) при шаге несущих конструкций 6 ми размером 3X12 (основные) и 1,5x12 м (доборные) при шаге несущих конструкций 12 м (рис. 157). Плитам покрытия  можно придать  не только

несущую, но и теплозащитную  функцию, предусмотрев полку плиты из легкого бетона увеличенной толщины (рис. 157, в).

Стальные фермы и фермы из алюминиевых сплавов применяют при пролетах 30 м и более. Все элементы ферм делают из прокатных профилей, (обычно из уголков), соединяемых на сварке металлическими листами (косынками). В последнее время применяют трубчатые и коробчатые сечения элементов, что значительно сокращает расход  металла (до 30%)- По металлическим фермам выгодно укладывать легкое покрытие (например, стальной штампованный настил) с эффективным утеплителем (пенопласт и др.). Ферма не обладает достаточной жесткостью в поперечном направлении, поэтому для обеспечения их устойчивости и жесткости несущего остова в целом покрытие делают в виде жесткого горизонтального диска. Для этого железобетонные плиты приваривают к верхнему поясу ферм. Если покрытие состоит из нежестких плит (например, стальной штампованный настил), верхние пояса ферм соединяют между собой распорками и диагональными растяжками. Крайние (торцевые) и средние (центральные)    пары ферм

соединяют вертикальными  и горизонтальными (в плоскости нижнего пояса) связями жесткости, создавая пространственные ядра жесткости. Нижние пояса всех ферм соединяют распорками. Все элементы жесткости крепят к узлам ферм.

Монтаж железобетонных ферм и балок покрытий Монтаж железобетонных ферм и балок покрытий. Фермы покрытия, как правило, монтируют непосредственно  с транспортных средств, иногда завозят  заранее и складируют в кассетах вдоль пролета. Место складирования  фермы или остановки фермовоза  указывается в проекте производства работ. Опорные узлы для установки  ферм подготовляют или с люлек, заранее  смонтированных на колонне перед  ее подъемом, или с при ставных  лестниц.    Лестницы по ходу монтажа переставляют к колоннам следующим образом (см. схему ниже, поз. а). Монтажник М3, поднявшись на лестницу, стропит ее универсальным стропом (см. схему ниже, поз. б) и освобождает запорные крюки 3 площадки 4, после чего переходит по перекрытию к другой колонне. Монтажник М4 с помощью крана переставляет лестницу на смежную колонну. При опускании лестницы на колонну машинист крана направляет прямоугольный вырез площадки на колонну, а монтажник помогает ему, придерживая низ лестницы (см. схему ниже, поз. в). Когда лестница надета на колонну, оттягивают нижний конец лестницы для упора в землю; после этого монтажник поднимается наверх, закрепляет запорные крюки площадки и снимает строп.    Для установки фермы на опорные части колонн наносят риски осей здания, если они не были нанесены при геодезической съемке. Если фермы будут крепиться болтами, проверяют резьбу, навинчивая до конца гайки, после чего их снимают и кладут в ящик для инструмента.

 

Ферму стропят траверсами с полуавтоматическими  захватами за две или четыре точки  в узлах верхнего пояса (см. схему  ниже, поз. а ... г), места строповки  ферм указывают в рабочих чертежах. Фермы пролетом 18 м можно устанавливать  при помощи двухветвевого стропа, а пролетом 24 м - траверсой с захватом за 2 или 4 точки. При строповке за 4 точки применяют траверсы с уравнительными роликами.    Концы расстроповочных канатов закрепляют у концов фермы так, чтобы монтажнику, который будет находиться на площадке лестницы у места опирания фермы на колонну, было удобно при расстроповке взять канат и выдернуть запорную чеку из отверстия стропа. Одновременно привязывают к нижнему поясу фермы около ее концов канаты оттяжек для удерживания фермы при подъеме и наводке на опоры.    До подъема фермы (см. схему ниже, поз. а) на ее верхнем поясе 2 закрепляют струбциной инвентарный переходной трап-кондуктор или временную распорку 4, которой устанавливаемая ферма будет временно прикреплена к ранее смонтированной. Выполняют эту операцию следующим образом. По сигналу звеньевого машинист поднимает ферму со стеллажа. Ее разворачивают за оттяжки так, чтобы опорные концы были у колонн. После этого ферму ставят на землю и удерживают на стропах в вертикальном положении. В этом положении монтажник с приставной стремянки крепит к ферме распорку. К свободному концу распорки прикрепляют конец каната 5, другой конец которого у монтажников, находящихся на ранее смонтированном покрытии (см. схему ниже, поз. б).    Монтирует фермы покрытия звено из пяти монтажников. Два из них (М1 И М2) находятся на площадках лестниц у оголовков колонн, два (М4 и М5) - на ранее смонтированном покрытии и один (М3) внизу. При подъеме фермы он удерживает ее за оттяжку 9 от поворота и раскачивания. Монтажники М1 И М2 поднимаются на площадки лестниц после того, как ферма будет поднята на 0,5 ... 0,7 м выше оголовков колонн. По их команде машинист крана плавно опускает ферму на колонны. Далее монтажники М4 и М5 поднимают фиксирующую распорку 4 за канат 5 и прикрепляют ее струбциной 1 к верхнему поясу фермы 2 (см. схему ниже, поз. в); один монтажник, натягивая канат 5, принимает струбцину к поясу фермы, другой - закрепляет ее прижимным винтом 3. Длину распорки при необходимости регулируют фаркопфом. Монтажники М1 И М2 совмещают риски 10 фермы с рисками 11 на колонне, при необходимости корректируя положение фермы монтажным ломиком (см. схему ниже, поз. г). Установленную в проектное положение ферму прикрепляют к колоннам болтами и сваркой (как предусмотрено проектом).

 
Схема монтажа стропильной  фермы

а - крепление временной  распорки к ферме, б - положение монтажников  при установке фермы, в - крепление  установленной фермы фиксирующей  распоркой, г - совмещение рисок фермы  и колонны; 1 - струбцина, 2 - верхний  пояс фермы, 3 - прижимный винт, 4 - распорка, 5 - канат для подъема распорки, 6 - плита покрытия, 7 - подкрановая  балка, 8 - ферма, 9 - оттяжка, 10 - риска  на ферме, 11 - риска на колонне.

 

Первую установленную  в связевой панели железобетонную ферму  после ее выверки закрепляют до расстроповки, сваривая детали опорных узлов фермы  и колонны. В таком состоянии  ферму нельзя оставлять надолго, поэтому в течение рабочей  смены должна быть установлена вторая ферма, выверена и закреплена на опорах. Обе фермы раскрепляют связями  и хотя бы частью плит покрытия.    Для временного раскрепления каждой из следующих установленных и выверенных стропильных ферм используют временные распорки или инвентарные переходные трапы-кондукторы, которые поднимают вместе с очередной монтируемой фермой и при установке вторым концом наводят на смонтированную ферму, где закрепляют струбциной.    Во всех случаях плиты покрытия должны быть уложены и приварены к фермам по проекту до монтажа последующей стропильной фермы. Число и места установки фиксирующих распорок указывают в проекте производства работ. Выверка ферм, установленных по рискам, состоит в проверке вертикальности ее плоскости отвесом и расстояния между соседними фермами рулеткой, а также строгого соответствия проекту положения опорных частей и крепления их.    Следует учитывать, что от точности монтажа стропильных конструкций зависит надежность работы покрытия здания в целом.    По результатам выверки составляют исполнительную схему положения ферм аналогично схеме подкрановых балок.    Железобетонные балки покрытий монтируют в такой же последовательности: временно крепят их к колоннам двумя инвентарными винтовыми кондукторами (см. схему слева), которые не только удерживают балку на колонне до ее окончательного закрепления и монтажа плит, но обеспечивают ее вертикальность.    Примечания к схеме: Кондуктор для временного закрепления и выверки балок покрытия на колоннах.    1 - балка, 2 - стяжка кондуктора, 3 - регулировочные винты, 4 - балка кондуктора, 5 - зажимные винты.