Стропильные конструкции из железобетона

Одним из главных элементов любого строения является крыша, от правильного устройства которой зависит безопасность объекта и комфортность ее эксплуатации в целом. Стропильные фермы – это несущие конструкции кровли, и существуют они, чтобы перераспределять ее вес и дополнительный вес от снежного покрова на основания стен здания, противостоять природным аномалиям. Стропильные конструкции выполняются из разных материалов, в зависимости от требований, которые применяются к кровле различных объектов. Их можно разделить на три группы: железобетон, древесина и металл. Деревянные стропильные фермы изготавливают из бруса. Такие системы применяют в малоэтажном строительстве и в быстровозводимых зданиях. Собираются непосредственно на строении. Обрабатываются антисептическими средствами. Крепятся при помощи металлических скоб и болтовых соединений.

betonnaya-stropilnaya-konstrukziya

Стропильная конструкция из железобетона используется в тех случаях, когда другие материалы не могут обеспечить требуемой прочности.

Стропильные и подстропильные фермы – это несущие элементы кровли, расчет их, проектирование и строительство должны быть выполнено с высочайшей четкостью.

 Устройство стропильных конструкций

Для устройства деревянных стропильных конструкций ограничением служит площадь сооружения, так как безопасно длину пролета не увеличишь, существует вероятность разрушения конструкции из-за тяжести собственного веса. Кроме того, такую конструкцию будет сложно надежно соединить. Если строится здание с большой площадью кровли, применяются стальные стропильные фермы. Такие конструкции используются практически всегда во время возведения промышленных объектов. Стальные стропила с помощью болтовых соединений и сварочного оборудования быстро монтируются. Такая конструкция получается достаточно легкая и очень надежная. Для сборки таких ферм используют стальной прокат. А покрытием в таком случае чаще всего становится профилированный лист или листовой прокат. В жилом домостроении не используются открытые стропильные конструкции. Если необходимо надежное перекрытие больших пролетов с большой нагрузкой, используются железобетонные фермы.

Железобетонные стропильные конструкции отличаются высокой надежностью и долговечностью. Тем не менее применение их ограниченно из-за слишком большого веса. Такие стропила сложно монтировать. Обычно железобетонные материалы используются, чтобы создавать стропильные конструкции в одноэтажных зданиях, но с большой площадью и в сложных климатических условиях.

Особенности расчета ферм

Расчет стропил требует специальных знаний. Здесь важно множество факторов, которые могут повлиять на прочность конструкции. Такой расчет обязательно должен проводиться специалистами, еще во время проектирования объекта. Важность ситуации в том, чтобы правильно выбрать конструкцию стропил, материал для их изготовления, в подборе оптимальных соединительных элементов и деталей с учетом всех факторов. Расчет основывается на трех факторах:

Виды несущих ферм для бетонной стропильной системы

Конструкция стропильных железобетонных ферм зависит от проекта строящегося здания.

  • вес самой конструкции – стропильной системы и кровельного покрытия;
  • вес дополнительных нагрузок: снега, ветра и пр.;
  • вес периодической нагрузки: сейсмической активности, возможных ураганов и случайных факторов.

Точность расчета минимизирует затраты по строительству и обеспечивает безопасность объекта от разрушения. Производят железобетонные фермы на специальном оборудовании производственных мощностей. Точно соблюдают размеры, согласно указанным чертежам. Надежно скрепляют все элементы. К качеству стропил предъявляются очень высокие требования.

Специальным транспортом готовые стропильные конструкции поставляются к месту установки, где и монтируются при помощи подъемного крана. Для монтажа стропильных ферм необходимы специальные навыки и знания, поэтому выполнять такие работы должны профессиональные бригады. Самостоятельно можно возвести стропильные конструкции только из древесины. Они не сложные, но тоже требуют внимания и следует придерживаться правил их возведения. Все элементы стропильных систем – очень важные детали, и поэтому во время проектирования, расчета и монтажа необходимо соблюдать рекомендации СНиП.

Стропила из железобетона

Железобетонные стропила изготовляют с напряженной арматурой (проволочной, канатной, стержневой, натягиваемой на упоры стенда) нижнего пояса. Изготовление выполняется на протяжных стендах, в многоярусных стендах-камерах и в одноярусных силовых формах и стендах-камерах. Затраты труда составляют около 10,4 чел./час для производства кубометра ферм с пролетом 18 м. В кассетных формах производят стойки и раскосы. Готовые стойки и раскосы укладывают в форму для армирования. Струнопакетами из высокопрочной проволоки с диаметром 5 мм армируются нижние пояса. Верхние пояса подлежат армированию обычными стержнями. Гидродомкратами натягивают струнопакеты. Бетон укладывается бетоноукладчиком. Через пару часов после бетонирования выполняют термообработку изделий. Оборачиваемость стендов происходит в течение 2 суток. Таким образом возможно изготовить до 8 ферм в сутки. Вес конструкции с пролетом 18 м составляет от 6 до 7,5 т, с пролетом 24 м – от 11 до 12,3 т.

http://youtu.be/JTjqVx9b4jI

Типы железобетонных ферм

В строительстве различают:

  • сегментные – верхний пояс очертания и раскосная решетка;
  • безраскосные арочные – жесткие узлы;
  • арочные раскосные – верхний пояс криволинейного очертания и редкая решетка;
  • полигональные – параллельные пояса или трапециевидное очертание (малый уклон верхнего пояса и раскосная решетка).
Схема монтажа железобетонных ферм

Схема монтажа железобетонных ферм.

Такие фермы выпускают в соответствии с ГОСТ № 13015.0. Оценка ферм производится по следующим характеристикам:

  • показатели прочности бетона;
  • средняя плотность бетона;
  • его морозостойкость;
  • толщина слоя вокруг арматуры;
  • марки стали, которые используются для армирования;
  • степень защиты от коррозии.

В частном домостроении фермы железобетонные используются, но крайне редко, из-за сложностей монтажа таких тяжелых стропильных конструкций, хотя отличаются они высокой прочностью и надежностью. Применяются железобетонные фермы в качестве ригелей покрытия с пролетом более 18 м и шагом 6-12 м. При пролете 18 м балки покрытий будут экономичнее, но часто применяются и фермы, в особенности при наличии различных технологических коммуникаций, которые удобно размещаются в пространстве конструкции. Конструкции с пролетами более 30 м будут очень тяжелыми, подлежат разделению на отдельные блоки. Такие блоки с укрупнительной сборкой значительно увеличивают стоимость.

Наиболее рациональное использование – сегментное или арочное очертание верхнего пояса, которое приближается к кривой давления. В таких фермах усилия по длине пролета в поясах незначительно изменяются и усилия невелики в элементах решетки. Более того, они имеют небольшую высоту на опоре, снижаются масса конструкции и высота наружных стен. Сегментные раскосные с пролетами 18-24 м приняты как типовые для покрытия скатных кровель промышленных зданий, признаны наиболее экономичными. Недостатком их можно назвать только значительную суммарную длину всех элементов решетки и соединительные сложные узлы.

Производство железобетонных ферм

Арочные безраскосные, они удобны в изготовлении. Армирование узлов у них проще. Пространство в ферме можно удобно использовать для коммуникаций и технических этажей. Они широко применяются при покрытии зданий со скатной, с плоской крышей или кровлей с малым уклонном. Готовят данные конструкции из высокопрочных бетонов класса B30-B60 с армирующим поясом. Для нижнего пояса используется стержневая арматура класс АIV-АтV, высокопрочная проволока ВрII, арматурные канаты К7, К19. Для предотвращения появления продольных трещин, возникающих по технологическим причинам, окаймляется напрягаемая арматура легкими проволочными каркасами. Длина таких каркасов принимается до 3 м, для беспрепятственного равномерного обжатия нижнего пояса.

http://youtu.be/msjmbl5MonY

С помощью сварных каркасов из арматуры армируется верхний пояс и элементы решетки. В опорных узлах устанавливаются, согласно расчету, по 2 плоских с поперечной рабочей арматурой каркаса. Такие каркасы дают прочность по наклонным сечениям. Промежуточные узлы нижнего и верхнего поясов армируются с помощью сварных каркасов, которые состоят из поперечных стержней 6-10 мм диаметром и шагом 100 мм, а также благодаря окаймляющему цельногнутому стержню диаметром 10-18 A-III. Готовую стропильную конструкцию фермы перевозят на специальных транспортных средствах, таких как фермовоз ФКП-16. Из-за того что все большее применение получает употребление стальных облегченных конструкций, железобетонные фермы нес­колько теряют спрос. Однако необходимость применения желе­зобетонных конструкций по противопожарным требованиям потребует дополнительных объемов производства железобетонных стропил в ближайшее время.