Большепролётные перекрытия с плоскими несущими конструкциями.

11. Балочные конструкции большепролетных покрытий.

Балочные большепролётные конструкции применяют в случаях, когда опоры не могут воспринять распорных усилий, - при опирании на стены, каменные или железобетонные колонны. Балочные системы при больших пролётах тяжелее рамных или арочных, но проще в изготовлении и монтаже. Балочные системы применяются преимущественно в общественных зданиях – театрах, концертных залах, спортивных сооружениях. Основными несущими элементами балочных систем, применяемых при пролётах 50-70 м и выше являются фермы; сплошные балки при больших пролётах невыгодны по затрате металла.

Хорошую основу для устройства большепролётных балочных систем дают трёхгранные фермы с предварительным напряжением, удобные в изготовлении, транспортировании и монтаже.

При пролётах более 35-40 м необходимо одну из опор балочной конструкции устраивать подвижной, чтобы исключить возможность передачи на стены распорных усилий, возникающих в результате упругих деформаций нижнего пояса ферм.

Рациональной системой для пролётов 50-100 м является объёмно-блочная предварительно напряжённая конструкция, в которой несущая конструкция совмещена с ограждающей. Конструкция состоит из объёмных блоков, включающих две вертикальных фермы, расставленные на расстоянии в осях 3-4 м и соединённые по верхним и нижним поясам стальными листами толщиной 10-16 мм.

12. Арочные конструкции большепролётных покрытий.

Арки в качестве основных несущих элементов покрытия применяют в павильонах, крытых рынках, спортивных залах, ангарах и т.п. По затрате металла арки оказываются значительно более выгодными, чем балочные или рамные системы. Самыми распространенными являются двухшарнирные арки. К достоинствам этих арок помимо экономичности относится простота монтажа и изготовления. Двухшарнирные арки могут легко деформироваться вследствие сво­бодного поворота в шарнирах, и благодаря этому существенного увели­чения напряжений от температурных воздействий и осадок опор в них не возникает. Трехшарнирные арки не имеют преимуществ по сравнению с двух-шарнирными, так как их статическая определимость при достаточной деформативности арочных конструкций существенного значения не имеет. Наличие же ключевого шарнира осложняет конструкцию самих арок и устройство кровельного покрытия. Бесшарнирные арки имеют наиболее благоприятное распределение изгибающих моментов по пролету и поэтому оказываются самыми лег­кими, однако они требуют устройства более мощных опор, и их прихо­дится рассчитывать на температурные воздействия. При слабых грунтах может оказаться целесообразным, чтобы рас­пор арки воспринимался затяжкой.

В многопролётных арках распоры смежных пролётов в значительной мере уравновешиваются, и средние опоры работают на изгиб только от односторонней временной вертикальной и ветровой нагрузки. Опоры таких арок имеют небольшое сечение, почти не загромождают помещение, и поэтому такое решение целесообразно применять в вокзальных перекрытиях, павильонах и других подобных сооружениях.

13. Рамные конструкции большепролетных покрытий.

В большепролетных перекрытиях применяются как сплошные, так и сквозные рамы. Сплошные рамы применяются сравнительно редко и лишь при относительно небольших пролетах (/ = 50-60 м); их преиму­щества—меньшая трудоемкость, транспортабельность и возможность уменьшения высоты помещения. Сплошные рамы часто проектируют двухшарнирными. Чтобы облег­чить конструкцию опор, можно для восприятия распора рамы устраи­вать затяжку, расположенную на уровне опорных шарниров, ниже уровня пола. Натяжением затяжки можно дополнительно разгрузить ригель рамы. Сквозные рамы с мощным ригелем и стойками небольшой высоты распространены в ангаростроении, где L=100—120 м. Сквозные рамы могут быть двухшарнирны­ми— с шарнирами в местах сопряжений ригеля со стойками или на уровне фундаментов и бесшарнирными . При расположе­нии шарниров в местах сопряжения ригеля со стойками значительно упрощается монтаж конструкций, но зато более мощными получаются фундаменты и отсутствуют разгружающие ригель опорные моменты. Бесшарнирные рамы применяют при пролетах 120—350 м, когда уменьшение изгибающего момента в ри­геле особенно необходимо.

14. Компоновка конструктивных схем каркасов большепролётных покрытий.

Каркасы большепролетных покрытий с балочными и рамными несу­щими системами имеют компоновочную схему, близкую к каркасам про­изводственных зданий. Но при больших пролетах и от­сутствии подкрановых балок более выгодным оказывается увеличивать расстояния до 12—18 м между основными несущими конструкциями. Отличительной особенностью компоновки конструктивной схемы каркаса ангаров является размещение основных несущих элементов (рам, арок) в направлении большего размера плана здания (поперек его продольной оси), вызванное необходимостью устройства по фасад­ной стене сплошного проема для ворот. При пролетах 80— 100 м шаг рам принимается 12 м и более. По ригелям рам укладывают решетчатые прогоны, а по ним — кровельный настил. Можно прямо по ригелям укладывать утепленные кровельные панели, что упрощает мон­таж, систему горизонтальных связей и дает капитальное решение по­крытия.При больших пролетах ворот (100—120 м) и небольшой глубине по­мещения (40—50 м) более рациональной может быть другая—продоль­ная компоновка каркаса ангара. Над воротами устанавливают основ­ную несущую конструкцию (ферму, раму или арку), на которую опирают стропильные фермы, расположенные в продольном направлении здания. Другим концом фермы опирают на колонны. Высота про­дольных ферм получается меньше высоты надворотной рамы, благодаря чему между отметками верха ворот и низа продольных ферм остается свободное пространство, удобное для размещения подвесных подъемно-транспортных приспособлений.