Каркас промышленных зданий
Стропильная ферма – это несущая шарнирно-стержневая конструкция, предназначенная для покрытия больших пролетов. Стропильная ферма представляет собой плоский элемент перекрытия и состоит из сжатого верхнего пояса, растянутого нижнего пояса и раскосов, объединяющих эти пояса.
Каркасом называют несущую основу здания, состоящую из продольных и поперечных элементов. Поперечные элементы каркаса – это рамы, воспринимающие нагрузки от стеновых конструкций, перекрытий и покрытий. В состав последних входят стропильные и подстропильные фермы. Помимо этого, поперечные элементы сопротивляются ветровым и крановым нагрузкам.
Рисунок 1. Стропильные фермы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основным элементом каркаса являются рамы. Они состоят из колонн и несущих конструкций покрытия (ферм или балок). Данные элементы соединяются в узлах примыкания шарнирно при помощи болтов или сварки. Каркас здания может быть как металлическим, так и железобетонным. Ни один каркас не обходится без фундаментных и обвязочных конструкций. Роль последних могут выполнять подкрановые и подстропильные балки (фермы). Подстропильные фермы обеспечивают пространственную устойчивость каркаса, воспринимают статические и динамические нагрузки и передают их на фундаменты.
Металлический каркас зданий менее выгоден с экономической точки зрения, однако он имеет ряд других преимуществ в сравнении с железобетонным (например, более удобен при монтаже).
Фермы и их опирание
Подстропильные конструкции применяют для опирания стропильных ферм или балок в случаях, когда шаг средних колонн каркаса превышает шаг крайних колонн. Подстропильные конструкции устанавливают вдоль пролета и опирают на средние колонны. Чаще всего применяют железобетонные подстропильные фермы (для шага колонн 12 метров) и стальные подстропильные фермы (для шага колонн от 12 до 24 метров).
Основные же несущие конструкции покрытия в зависимости от величины могут состоять из двускатных и односкатных элементов:
- балок;
- арок;
- ферм;
- пространственных конструкций;
- плит.
Если говорить о железобетонных каркасах, то по виду армирования несущие конструкции покрытия можно разделить на армированные и предварительно напряженные. Такие конструкции выполняют цельными (на всю длину пролета), а также из отдельных блоков (укрупнительная сборка).
В качестве несущих конструкций для маленьких пролетов (6, 9, 12 и 18 метров) часто используют железобетонные стропильные балки. Они выполняются односкатными, двускатными, а также с параллельными поясами.
Односкатные балки применяются в покрытиях одноэтажных зданий, пролет которых не превышает 12 метров. Двускатные балки применяются также в одноэтажных зданиях пролетом до 18 метров. Балки с параллельными поясами применяются в покрытиях зданий с плоской кровлей. Пролет таких зданий может быть 12 и 18 метров.
Непосредственно стропильные балки могут иметь тавровое и двутавровое сечение. Для снижения веса конструкций и каркаса в целом, в стенках балок устраиваются отверстия различного очертания.
Балки (фермы) опираются на железобетонные колонны или на несущие стены. Для этого предварительно подготавливаются железобетонные подушки. Балки или фермы, предназначенные для перекрытий пролетов более 18 метров, могут опираться на подстропильные фермы.
Балки покрытия опираются на колонны и закрепляются при помощи анкерных болтов или сварки. Анкерные болты выпускаются из колонны и проходят через опорный лист, приваренный к закладной детали стропильной конструкции. Опорный лист балки крепится к листу, предварительно заложенному в колонну.
Вертикальные стержни ферм называют стойками, наклонные – раскосами. Стойки и раскосы, расположенные между верхним и нижним поясом конструкции, формируют решетку фермы. Точки, в которых сопрягаются элементы решетки ферм с поясами называют узлами. Участок между двумя соседними узлами называется панелью.
Следует отметить, что в зависимости от конфигурации верхнего пояса фермы разделяются на:
- безраскосные;
- сегментные;
- с параллельными поясами.
Для крепления стропильных ферм к подстропильным конструкциям или колоннам предусматриваются специальные стальные закладные детали. Железобетонные фермы, как правило, выполняются с предварительным напряжением нижнего пояса. Подстропильные фермы могут применяться только в покрытиях одноэтажных многопролетных сооружений.
