Классификация железобетонных ферм и их назначение

Завершающий этап возведения любого здания – крыша. От правильного расчёта и изготовления зависят безопасность и надежность сооружения. Стропильные фермы в зависимости от размера и типа конструкции изготавливают из дерева, металла, железобетона. Последний материал используют в тех случаях, когда другие материалы не в состоянии обеспечить требуемую прочность.

Классификация ферм из железобетона

Железобетонные фермы – несущие элементы кровли, предназначенные для перераспределения её массы и дополнительных нагрузок от снежного покрова на несущие конструкции крупногабаритного здания. Эту продукцию изготавливают на специализированных предприятиях, необходимы точные расчёты размеров и массы, так как малейшая ошибка может привести к разрушению здания. Ферма – каркасная конструкция. Верхние и нижние пояса соединены вертикальными стойками и наклонными элементами – раскосами, создающими решётку.

Производители выпускают продукцию разных типов и размеров.

По конструкции выделяют стропильные разновидности:

• раскосные сегментные фермы, их устанавливают на зданиях со скатной кровлей;
• безраскосные сегментные, их можно использовать для скатной и малоуклонной кровли;
• безраскосные треугольные для скатной кровли;
• полигональные для малоуклонной кровли.

Подстропильные фермы производят двух типов – раскосные (скатная кровля) и безраскосные (малоуклонная кровля).

Маркировка содержит следующие сведения – типоразмер, вид материала, длину.

Назначение железобетонных ферм

ЖБИ ферма для крыши

Предприятия изготавливают железобетонные фермы в соответствии с требованиями ГОСТ 20213-201. Использование стандартной продукции ускоряет строительные работы. Конструкция имеет значительную массу, для её транспортировки и монтажа необходимо специальное оборудование.

При возведении скатных крыш используют стропильные и подстропильные типы, они принимают на себя нагрузку ветра и снега. И те и другие изделия – решетчатые металлические конструкции. Подстропильные фермы соединяют ряд колонн, установленных через каждые 6000мм, являются основой для размещения стропильных ферм. Для соединения используют подстропильные элементы. Для возведения одного пролета применяют стропильные фермы одного типа. По конструкции эти разновидности отличаются наличием у подстропильных моделей параллельных поясов и стоек, необходимых для фиксации и монтажа. В частном строительстве ЖБИ применяют редко по причине сложности монтажа и большой массы.

Основная сфера применения – возведение промышленных объектов, многоэтажных построек, путепроводов, мостов.

Преимущества жби ферм:

• прочность, создание жесткой структуры, способной выдерживать значительные нагрузки;
• долговечность;
• устойчивость к климатическим воздействиям – осадкам, высоким и низким температурам;
• огнестойкость.

Производство железобетонных ферм в Санкт-Петербурге

Компания ДорЖБИ предлагает заказчикам надежную продукцию из железобетона, изготовленную со строгим соблюдением требований строительных нормативов. Наша компания обладает современным оборудованием, использует при производстве изделий качественное сырье.

Мы освоили производство раскосых сегментных железобетонных ферм для скатных кровель:

• 3ФС18;
• 2ФС24;
• 2ФС18;
• 1ФС24;
• 1ФС18.

Продукция изготовлена в соответствии с требованиями ГОСТ, прошла проверку качества на всех этапах изготовления. Предусмотрена гарантия, её срок определяет изготовитель исходя из особенностей продукции, условий эксплуатации.

Фермы железобетонные

Наименование	Длина	Ширина	Высота
1ФБМ 18 17940 × 240 × 3000 мм	17940 мм	240 мм	3000 мм	Цена: Рассчитать стоимость
1ФПМ 12 11960 × 500 × 3320 мм	11960 мм	500 мм	3320 мм	Цена: Рассчитать стоимость
1ФПС 12 11960 × 550 × 2200 мм	11960 мм	550 мм	2200 мм	Цена: Рассчитать стоимость
2ФПМ 12 11780 × 500 × 3320 мм	11780 мм	500 мм	3320 мм	Цена: Рассчитать стоимость
2ФПС 12 11860 × 550 × 2200 мм	11860 мм	550 мм	2200 мм	Цена: Рассчитать стоимость
3ФС 18-5 17940 × 250 × 2725 мм	17940 мм	250 мм	2725 мм	Цена: Рассчитать стоимость
3ФС 24-5 23940 × 300 × 3280 мм	23940 мм	300 мм	3280 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБМ 24 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБС 24-10 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБС 24-11 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБС 24-12 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБС 24-13 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБС 24-8 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
4ФБС 24-9 23940 × 280 × 3300 мм	23940 мм	280 мм	3300 мм	Цена: Рассчитать стоимость
ФБ 18 17940 × 280 × 3000 мм	17940 мм	280 мм	3000 мм	Цена: Рассчитать стоимость
ФБ 24 23940 × 280 × 3000 мм	23940 мм	280 мм	3000 мм	Цена: Рассчитать стоимость

ЖБИ  

фермы ГОСТ 20213-89 — это каркасные конструкции, представляющие собой, соединенные между собой стержни. Железобетонные фермы — это одни из основных конструктивных элементов, позволяющих возводить одноэтажные здания в г. Челябинск. Данные изделия предназначены для создания крыши. Железобетонные фермы применяются в г. Челябинске в строительстве крыш различного типа и назначения зданий, мостов, гидротехнических сооружений, опор ЛЭП и прочих конструкций различного назначения.

Также фермы применяются для перекрытия больших пролетов. Стропильные фермы поддерживают настил кровли и перекрывают сами пролеты. Фермы предназначены для покрытия сооружений с пролетами шесть, девять, двенадцать, восемнадцать и двадцать четыре метра.

Вертикальные части конструкции фермы называются стойками, наклонные расколами они образуют решетку. Места соединения элементов конструкции называются узлами. Решетка состоит из раскосов и стоек. Пояса работают на изгиб, а элементы фермы на осевые усилия. Некоторые узлы можно рассматривать как шарнирные, потому что жесткость улов не всегда действует на работу общей конструкции. Примыкание в узлах делается с помощью фасонок — ими скрепляются одни элементы с другими.

Фермы обладают противопожарными качествами, которые придают изделию высокий уровень безопасно при использовании данных изделий при возведении зданий в Челябинской области. Стропильные железобетонные фермы предают конструкции прочность и жесткость, долговечность и устойчивость.

Классификация ферм железобетонных

Фермы могут быть литыми либо сборными.

По своей форме фермы могут быть следующих видов: полигональные, арочные и сегментные.

Фермы железобетонные бывают нескольких видов:

ФС — это раскосные фермы, использующиеся для покрытий зданий со скатной кровлей;

ФП — фермы для покрытий из плит, имеющих длину, равную пролету;

ФБС — это безраскосные фермы для покрытий зданий со скатной кровлей;

ФПН — фермы, использующиеся в строительстве для покрытий с малоуклонной кровлей с предварительно напряженными стойками;

ФПМ — это фермы для малоуклонной кровли без предварительного напряжения, ФПС — это фермы для покрытий зданий со скатной кровлей;

ФБМ — безраскосные фермы для покрытий со скатной малоуклонной кровлей;

ФТ — это безраскосные фермы треугольной формы для покрытия со скатной кровлей;

ФПС, ФПН, ФП — подстропильные фермы.

Фермы также подразделяются на: 

1.Фермы с параллельными поясами; 

2.Фермы с параллельными поясами и оттянутой из нижнего пояса в раскосы предварительно напряженной арматурой; 

3.Фермы подстропильные безраскосные; 5.Фермы стропильные безраскосные полигональные, сегментные.

Так же бывают фермы трапециевидные и треугольные.

Фермы подразделяются на плоские и пространственные типы. В плоских все стержни арматуры лежат в одной плоскости.

По статической схеме фермы также можно разделить на вантовые, арочные, рамные и балочные виды, которые делятся на разрезные, неразрезные и консольные типы.

Производство

Железобетонные фермы производятся из тяжелого и легкого бетона, специально созданного для данного типа конструкций, класса В30-В50. Армирование ферм зависит от ее длины. Например, фермы длиной более девятисот сантиметров армируются предварительно напряженной арматурой.

Процесс изготовления ферм осуществляется в одноярусных и многоярусных стендах-камерах.   Затем высокопрочная проволока натягивается гидродомкратами, после этого с помощью бетоноукладчиков добавляется бетон. На конечном этапе изделие подвергается термической обработке.

Фермы обладают высокими показателями по морозостойкости, прочности, плотности и водонепроницаемости. Изделие обладают устойчивостью к коррозии и  трещинам. Масса изделия на выходе состовляет от 6 до 50 тонн.

Маркировка

Маркировка состоит из буквенно-цифровых обозначений, разделенных дефисами.

Первая группа содержит обозначение типоразмера фермы: арабскую цифру, обозначающую порядковый номер фермы (при необходимости), тип фермы и ее длину в метрах, округленную до целого числа.

Во второй группе указывают: порядковый номер фермы по несущей способности, класс напрягаемой арматуры (для предварительно напряженных ферм) и вид бетона (для ферм, изготовляемых из легкого бетона).

В третью группу входят дополнительные обозначения, отражающие особые условия применения ферм — их стойкость к воздействию агрессивных сред, сейсмическим воздействиям, а также обозначения конструктивных особенностей ферм — наличие дополнительных закладных изделий и др.

Например, для ферм, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных газообразных сред, указывают показатели проницаемости бетона ферм, обозначаемые буквами: Н — нормальной проницаемости, П — пониженной проницаемости; для ферм зданий с расчетной сейсмичностью 7 или 8 баллов стойкость к сейсмическим воздействиям обозначают буквой С.

Транспортировка и хранение

Хранение ферм осуществляется на специально оборудованных складах с ровным плоским основанием в  вертикальном положении в кассетах рассортированными по типоразмерам и маркам. Фермы транспортируются в вертикальном (рабочем) положении или с небольшим уклоном (до 10°). Составные элементы конструкции транспортируются по частям и собираются на месте. В процессе перевозки и хранения ферм должны быть установлены  инвентарные подкладки из дерева. Деревянные подкладки должны быть толщиной не менее 40 мм, шириной не менее 150 мм, длиной — на 100 мм больше ширины фермы. При хранении прокладки размещаются в пределах опорных узлов и в местах установки опорных закладных изделий.  При транспортировке подкладки располагаются в пределах опорных узлов и в местах установки опорных закладных изделий или в местах, прописанных в рабочих чертежах.

 

Железобетонные изделия, поставляемые компанией ООО «Бетондеталь» производятся по всем нормам и требованиям ГОСТ, имеют всю необходимую документацию и проходят жесткий контроль качества.

Фермы вместо цельных перемычек – BridgeTech

Каким бы ни был метод строительства моста, ограничение собственного веса является основным требованием. Собственный вес является важнейшей нагрузкой на конструкцию, и его снижение создает запас, доступный для временных нагрузок. Собственный вес также определяет конструкцию строительного оборудования, амортизация которого является основным компонентом стоимости строительства моста.

Собственный вес балки коробчатого сечения из предварительно напряженного бетона представляет собой сумму веса верхней плиты, нижней плиты и стенок, и эти три компонента можно рассматривать отдельно для облегчения поперечного сечения. Толщина верхней плиты зависит от динамической нагрузки и необходимости обеспечения достаточной прочности на продавливание, поэтому ее нельзя уменьшать чрезмерно. Толщина нижней плиты часто зависит от необходимости содержать внутренние напрягаемые элементы, но ее конструкция, как правило, менее ограничена.

При использовании внутреннего пост-натяжения толщина стенки часто определяется необходимостью удерживать и отклонять напрягающие элементы, а в узких коробчатых балках площадь стенки может достигать 30% площади поперечного сечения. Стенки снижают изгибную эффективность поперечного сечения из-за их расположения близко к оси тяжести и увеличивают стоимость труда и материалов, так как они являются наиболее трудным для отливки элементом всего поперечного сечения. Однако полотна необходимы для передачи сдвига, и их эффективность сдвига в основном зависит от механических свойств материала.

Эффективность материала можно оценить по отношению его прочности к плотности. Бетон с давлением 45 МПа имеет эффективность сжатия около 1800 м и низкую эффективность растяжения; следовательно, эффективность сдвига также низка. Прочность на растяжение стального листа Fe 510 EN-10025 намного выше, около 4600 м при текучести, хотя нестабильность снижает эффективность сжатия.

Предварительно напряженная сталь определенно более эффективна. Прядь T15S EN-10138 достигает 21 500 м при нагрузке 0,1%, и трос, как правило, является наиболее эффективным способом использования натяжной стали. Соотнося эффективность конструкционных материалов в оптимальных рабочих условиях с эффективностью предварительно напряженной стали, бетон 45 МПа достигает 8,4%, а плиты из высококачественной стали достигают 21,4%.

Балочные мосты в основном рассчитаны на изгибные напряжения, а предварительно напряженная сталь используется для создания внецентренного сжатия, которое контролирует краевые напряжения. Это требует наличия двух широких фланцев для сжатия без нестабильности, а использование железобетона обеспечивает разумную эффективность сжатия при низких затратах. Как только потребность в изгибе удовлетворена, отклонение напрягаемой арматуры может уменьшить продольное усилие сдвига в стенках, благотворно влияя на толщину стенки и, следовательно, на изгибную эффективность поперечного сечения.

Внешнее пост-натяжение повышает эффективность поперечного сечения, снижает стоимость труда и материалов, ускоряет и упрощает строительство. Кроме того, эффективность сжатия железобетона можно повысить, увеличив прочность при той же плотности (, т. е. , при использовании высокопрочного бетона), или за счет снижения плотности при той же прочности (, т. е. ). ., с применением конструкционного легкого бетона).

Следующим шагом к повышению эффективности конструкции является отказ от концепции коробчатой ​​балки из предварительно напряженного бетона в пользу использования предварительно напряженных стальных балок, дополненных железобетонной плитой. Стальная пластина толщиной в несколько миллиметров сопротивляется той же силе сдвига, что и многодециметровая бетонная сетка, при этом вес ее составляет менее 10%. Однако нестабильность ограничивает использование стали при сжатии, а использование бетонной нижней плиты для двойного композитного действия в областях отрицательного изгиба обычно ограничивается самыми длинными пролетами. Таким образом, в большинстве случаев напряжениям кручения противостоят поперечные шпангоуты и боковые распорки, толстые стальные нижние полки выдерживают отрицательный изгиб, а поперечная устойчивость сжатых полок становится главной проблемой.

Аналогичная эффективность может быть достигнута с помощью предварительно напряженных композитных балок коробчатого сечения , которые сочетают в себе использование внешнего пост-натяжения, железобетонных плит и стенок из стальных гофрированных листов или легких ферменных стенок и пространственных рам. Эти решения предлагают эффективные поперечные сечения (состоящие из масс, удаленных от оси гравитации и эффективно предварительно напряженных), которые максимально используют предварительно напряженную сталь, а также легкие и простые в сборке. Опубликовано в ACI Concrete International в мае 2001 г., стр. 9.0011 Фермы вместо сплошных перемычек В представлено подробное описание этих инновационных конструкционных решений.

По сравнению с обычной коробчатой ​​балкой из предварительно напряженного бетона собственный вес уменьшается без ухудшения момента инерции и способности к изгибу, а эффективность конструкции сразу же увеличивается. При пролете 40 м для преднапряженной железобетонной фермы с внутренним пост-натяжением требуется около 0,55 м3 бетона на квадратный метр поверхности пролета, который уменьшается до 0,45 м при использовании внешнего предварительного напряжения. Для коробчатой ​​фермы из предварительно напряженного бетона с ферменными стенками или стальными гофрированными стенками требуется всего 0,35 м бетона, а облегчение составляет от 25 до 35%.

Так как бетон концентрируется на краях поперечного сечения, радиус вращения увеличивается, эффективность поперечного сечения при изгибе увеличивается с квадратичным соотношением, а потребность в последующем натяжении значительно снижается. Изгибная эффективность даже выше, чем у обычных ненапряженных композитных профилей.

Вклад материалов специализируется: бетонные плиты устойчивы к изгибу благодаря предварительному напряжению, отклонение которого снижает усилие сдвига до значений, которым можно противостоять с помощью легких стальных или бетонных ферм или стальных гофрированных листов. Каждый материал работает с равномерным, а не треугольным рисунком напряжения, с повышенной индивидуальной эффективностью.

По сравнению с мостами из ненапряженных композитных материалов, вес стальной конструкции составляет от 15 до 20%, а стоимость ее единицы аналогична, поскольку фермы могут быть изготовлены с промышленными формами, а стальные гофрированные стенки не требуют сварных ребер жесткости.

Полевые работы самые простые. По сравнению с мостами из предварительно напряженного бетона отливка бетонных стенок исключена. По сравнению со стальными композитными мостами сращивание в полевых условиях проще, а допуски на размеры менее строгие. Продолжительность строительства сокращается, а монтажное оборудование становится легче и дешевле.

Мосты из предварительно напряженных композитных материалов можно разделить на две категории, основное различие между которыми заключается в продольной передаче усилия сдвига. Мосты с пространственной рамой исключают использование материала, не работающего в схеме решетки Мерша, в то время как коробчатые балки со стальными гофрированными стенками выигрывают от более высокой эффективности сдвига стальных листов по сравнению с железобетонными стенками.

Преимущества по сравнению с традиционными балками коробчатого сечения из предварительно напряженного бетона могут быть значительными, и интересные аспекты этих конструктивных решений не ограничиваются экономией труда и материалов, так как также затрагиваются многие качественные аспекты.

Большинство коробчатых балок из предварительно напряженного бетона имеют только две стенки из-за веса и сложности многоячеистых секций, а продольные осевые напряжения в плитах отличаются от средних значений двухмерного продольного анализа из-за сдвиговой задержки. Надстройка с пространственной рамой использует несколько плоскостей фермы для достижения трехмерного распределения нагрузки, увеличения избыточности и пластичности, а также для уменьшения продольных сдвигающих усилий, передаваемых через узлы между диагоналями и плитами, а результаты анализа более надежны. Равномерные поперечные прогибы пространственного каркаса также делают результаты двумерного продольного анализа более реалистичными.

В обычной коробчатой ​​балке дифференциальная усадка из-за разной толщины стенок и плит вызывает градиенты напряжений в узлах поперечного сечения. В пространственно-каркасном мосту с бетонными диагоналями эти эффекты уменьшаются за счет одинаковой толщины конструктивных элементов. Наконец, рассредоточение нагрузки происходит по нескольким путям, а в случае разрушения элемента происходит перераспределение напряжений за счет большей степени резервирования.

Применительно к методу строительства миграция опорных реакций не предполагает поэтапный напуск ферменно-стенных и объемно-каркасных мостов. Когда продольный шаг узлов нижней плиты меньше ширины оголовка сваи, под узлами днища можно использовать подвижные спусковые опоры, хотя это требует прерывистой последовательности спуска и частых операций поддомкрачивания.

На сегодняшний день наиболее важные области применения этих конструкционных систем были получены путем сегментного сборного литья с самовыдвигающимися порталами, литья на месте на опалубке и уравновешенного консольного литья с путниками.

Во втором издании Мостов и Предварительно напряженные композитные мосты со стальными гофрированными стенками сравнивается эффективность предварительно напряженных композитных мостов (стальные гофрированные стенки и пространственные рамы) с эффективностью традиционных коробчатых балок из предварительно напряженного бетона с статистический анализ 76 автодорожных мостов с одноячеечным поперечным сечением постоянной глубины и внутренним пост-натяжением. Среднее улучшение изгибной эффективности составляет около 22%, в то время как улучшение структурной эффективности колеблется от 15% для 30-метровых пролетов до 27% для 70-метровых пролетов.

Поведение бетонных композитных плит при изгибе с различными конфигурациями поперечных соединителей типа фермы

NASA/ADS

ИЗГИБНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПЛИТ С РАЗЛИЧНЫМИ КОНФИГУРАЦИЯМИ СОЕДИНИТЕЛЕЙ НА СРЕЗ

• Канчанадеви А.
;
• Раманджанеюлу, К.
;
• Шринивас, В.

Аннотация

Система бетонных композитных полуплит, состоящая из нижнего сборного сегмента и верхнего сегмента на месте, обладает огромными преимуществами, такими как быстрое строительство, отсутствие использования опалубки и простота строительства. Срезные соединители ферменного типа чаще всего используются для установления сдвигового соединения между сегментами плиты.

Понимание сопротивления сдвигу, создаваемого различными формами систем соединителей сдвига типа фермы, и их сравнительная оценка характеристик очень скудны. Следовательно, в настоящем исследовании сравнительные характеристики композитных плит с различными конфигурациями соединителей сдвига типа фермы, а именно. унитарная ферма, двойная ферма и тип решетчатой ​​фермы оцениваются при четырехточечном изгибе. Характеристики композитных плит также сравниваются с показателями цельной плиты (т.е. контрольного образца). Отмечено, что композитная плита со сдвиговым соединителем унитарного типа фермы обладает лучшей несущей способностью, вращением, рассеиванием энергии, пластичностью по сравнению с композитной плитой с двойным стержнем и решетчатым соединителем сдвигового типа. Кроме того, для моделирования поведения композитных плит разрабатываются численные модели, и результаты численных моделей хорошо подтверждаются экспериментальными результатами. Из численных исследований было установлено, что композитная плита с решетчатыми соединителями сдвига показала частичное композитное действие при отсутствии сцепления на границе раздела.