Строительные конструкции

Раздел: Строительство

Сквозные деревянные конструкции. В современном строительстве применяют в виде статически определимых балочных или арочных ферм. Статически неопределимые системы в связи с трудностью учета влияния податливости соединений, обмятия площадок смятия и усушкн древесины при их расчете на перераспределение усилий применения до сих пор не находили. Однако в связи с индустриализацией строительства и улучшением качества строительных изделий такие конструкции должны применяться.

Рекомендуемые схемы деревянных и стропильных ферм для современного промышленного и гражданского строительства показаны на  23.6.

Экономия древесины в деревянных несущих конструкциях должна достигаться правильным проектированием, обеспечением долговечности конструкций и надежной защитой их от увлажнения н возгорания.

Правильное проектирование несущих конструкций в основном определяется удачным выбором схемы конструкции, которая должна соответствовать заданному пролету, размеру и характеру нагрузки, типу кровельного материала (для покрытий), сортаменту материала, имеющимся средствам соединения, квалификации рабочих, оснащенности производственных предприятий, обслуживающих данное строительство, стаиочным оборудованием, механизированным инструментом и т. п.

Конструкции механизированного и поточного изготовления, удобные для транспортирования и допускающие монтаж из крупных блоков (например, клееные и металлодеревянные фермы, клееные плоские и пространственные шпренгельные балки и др.), рекомендуется применять в первую очередь.

Конструкции построечного изготовления являются целесообразными и экономически выгодными в районах, где древесина — местный строительный материал. Они могут применяться в виде металлодеревянных ферм с брусчатым и бревенчатым верхним поясом, с узловыми соединениями на лобовых врубках и нагелях, в виде подкосно- ригельных систем, простейших схем рам и др.

Схемы ферм, рекомендуемые в качестве конструкций построечного изготовления, показаны на  23.6 (схемы 10—12).

В технико-экономическую оценку покрытий включается расход древесины (приведенная толщина, см) й расход металла, кг, на 1 м2 плана. В покрытиях по сегментным клеевым и брусчатым многоугольным фермам расход металла на 1 м2 составляет 4,2—5,2 кг, а приведенная толщина древесины 1,5—1,7 см.

Расход древесины на несущие конструкции составляет примерно 20—25% общего расхода древесины на утепленное покрытие.

Материал водоизолирующего слоя определяет предельный уклон покрытий и в соответствии с этим влияет на выбор очертания верхнего пояса стропильных ферм.

 Рулонный кровельный материал (в том числе синтетический на основе стеклорогожки) рубероид может быть применен при фермах, имеющих малый скат, а также в сегментных и многоугольных фермах. Для устройства кровли повышенной прочности рекомендуются следующие составы.

1.         Смола ФАЭД—100 мае. ч., отвердитель полиэти- ленполиамин — 20—25 мае. ч., наполнитель (цемент, кварц или другой порошок) — до требуемой консистенции. ФАЭД компонуется из эпоксидной смолы и фурфу- ролацетонового мономера в заводских условиях или на стройплощадке в соотношении 50:50 или 30:70.

2.         Смола ЭД-5 (или ЭД-6) — 100 мае. ч., каменноугольная смола— 100—150 мае. ч., полиэтиленполиа- ми.н—20 мае. ч.; толуол (скипидар) — 10 мае. ч., наполнитель— порошок дисперсностью 0,5—1 м2/г (кварц, цемент, андезит, мел и др.).

3.         Возможно применение битумных составов, модифицированных каучуками (СКС-65ГП и др.), фенольны- ми смолами и термопластами (поливинилхлоридом). Но эти покрытия менее долговечны, хотя стоимость их в 3— 5 раз ниже, и составляет 0,8—1,5 руб/м2.

Технология устройства покрытий состоит из следующих операций: нанесение грунтовочного слоя, укладка стекломатов или рогож с втапливанием и пропиткой и нанесение лицевого слоя. Состав наносят напылением из специальных пистолетов.

Кровельная сталь, черепица и асбестоцементные плиты применимы в фермах, имеющих крутой скат (треугольные или сегментные со специальной надстройкой).

Для подвесного потолка выбирают схемы ферм с короткими панелями по нижнему поясу. При таких панелях облегчается работа подвесных прогонов и упрощается конструкция подвесных устройств и узлов самой фермы. Наиболее удачным типом несущей конструкции для покрытий с подвесным потолком являются металлодеревян- ные треугольные и сегментные фермы (схемы 2, 3, 10 и 11 на  23.6).

Качество лесоматериала, а также имеющиеся средства соединения существенно ограничивают выбор схем несущих конструкций построечного изготовления. Так, из леса влажностью свыше 25% при невозможности его просушки на строительной площадке следует выполнять те виды конструкций, в которых усушка древесины не можст пытать недопустимых деформаций и перенапряжс-ния

Из клееной древесины целесообразно. проектировать фермы индустриального изготовления.

Соединения деревянных конструкций в большинстве случаев являются весьма податливыми. Податливость соединений в деревянных фермах вызывает обычно их провисание, что особенно сильно сказывается на работе нижнего деревянного пояса, элементы которого в этом случае подвергаются не только растяжению, но и изгибу. В связи с этим нижние пояса ферм в настоящее время принято выполнять из металла. Расход металла на ме- таллодеревянные фермы по сравнению с цельнодеревян- ными увеличивается при этом не больше чем на 6—8%.

Цельнодеревянные фермы с ограниченным количеством металла целесообразны для покрытий зданий с химически агрессивной средой и для покрытий зданий с пролетами средней величины.

Высота ферм существенно влияет на соотношение размера усилий в поясах и решетке. Чем выше ферма (при одинаковых нагрузках и пролетах и одинаковом числе панелей), тем меньше усилия в поясах, решетке, и наоборот. Следует, однако, иметь в виду, что чем больше высота ферм, тем длиннее элементы решетки, а это существенно сказывается на размерах сечений сжатых стержней (в связи с увеличением их гибкости); такое решение может оказаться экономически невыгодным, особенно для покрытий по фермам, у которых при увеличении высоты возрастает и площадь кровли (например, при круговых и треугольных очертаниях — неиспользуемый объем чердачного пространства, а иногда и поверхность стен).

Строительной практикой для деревянных ферм установлены рациональные соотношения между высотой и ее расчетным пролетом. Деревянные фермы, схемы которых имеют одиночные шарниры в верхнем поясе, рассчитывают с условием, что во всех узлах есть шарниры

Фермы, имеющие меньшую высоту, следует рассчитывать с учетом дополнительных напряжений, возникающих в поясных элементах в результате прогиба. Прогиб ферм в таких случаях определяют "С учетом деформаций соединений в узлах и стыках.

Отклонения от рекомендуемых соотношений высоты к пролету возможны и необходимы, например, для треугольных ферм, в случае применения в покрытиях по этим фермам кровельного материала, требующего большого ската (асбестоцементные плитки, черепица). Высота таких ферм зависит от угла ската.

Длину панелей назначают в зависимости от конструктивных особенностей ферм и условий работы верхнего пояса. По условиям работы нижнего пояса длина панелей может быть принята наибольшей. В этом случае и число узлов по нижнему поясу уменьшится, что упростит и удешевит конструкцию. Фермам, отобранным в зависимости от пролета, соответствует определенное число панелей (см.  23.6).

Рекомендуется придавать фермам строительный подъем не менее '/гоо расчетного пролета, ввиду того что фермы с течением времени провисают. Строительный подъем осуществляется в результате перелома нижнего пояса таким образом, чтобы требуемая высота фермы не менялась.

Фермам, имеющим подвесной потолок и соответствующие устройства для подтяжки потолка при его провисании, строительный подъем может не придаваться.

Усилия в элементах статически определимых стропильных ферм определяют графическим или аналитическим способом. При этом предполагается, что элементы ферм соединены в узлах шарнирами, обеспечивающими поворот элементов без трения при упругой работе материала. Такое предположение все же расходится с действительностью, так как в ряде случаев элементы ферм прикрепляются к узлам довольно жестко (например, элементы поясов), и вследствие этого в элементах возникают дополнительные напряжения.

дями строительной механики; возможно определение с применением ЭВМ. Нагрузки, от которых определяются усилия, делят на постоянные; к которым относятся масса конструкции, кровли, подвесного потолка, специального оборудования и других устройств, и временные — равномерно распределенные и сосредоточенные, к которым относятся снеговая нагрузка, временная полезная равномерно распределенная нагрузка в чердачных перекрытиях (без учета специального оборудования: вентиляционных камер, водяных баков, моторов и т. д.) и в особых случаях ветровая. Щетровую нагрузку пои угле наклона кровли, меньшем 30°, не учитывают. Поэтому' при расчете стропильных ферм, имеющих, как правило, угол наклона, меньший 30°, ветровую нагрузку обычно исключают.

В ходе расчета нагрузка, действующая на фермы, приводится к узловым давлениям независимо от того, как она приложена: по длине панели или только по узлам.

Максимально возможные усилия в элементах балочных ферм могут возникнуть от следующих комбинаций постоянной и временной нагрузок:

1)        постоянная (масса фермы, кровли и подвесного потолка) и временная (снег и полезная нагрузка по чердаку) расположены по всему пролету;

2)        при том же положении постоянной нагрузки временная расположена на левой стороне пролета;

3)        при неизменном положении постоянной нагрузки временная расположена на правой стороне пролета.

Для симметричных ферм при определении максимально возможных усилий достаточно рассмотрения двух комбинаций нагрузок — первой и второй.

Для арочных ферм при определении максимально возможных усилий, кроме указанных сочетаний, необходимы еще три: при расположении временной нагрузки на первой, второй и третьей четвертях пролета.

В особых случаях, когда в расчет вводится ветровая нагрузка, необходимо включить в комбинации и ее.