Состав каркаса. Конструктивные схемы каркасов.

1- колонны; 2 – стропильные фермы; 3 – подкрановые балки;

4 - светоаэрационные фонари; 5 – связи по колоннам.

Размещение колонн в плане при компоновке конструктивной схемы каркаса. Назначение связей.

Размещение колонн в плане принимают с учетом технологических конструктивных и экономических соображений. Оно должно быть увязано с габаритами технологического оборудования, его расположением и направлением грузопотоков. Размеры фундаментов под колонны увязывают с расположением и габаритами подземных сооружений (фундаментов под рабочие агрегаты, боровов, коллекторов и т.п.). Полезно также учитывать возможные в дальнейшем изменения технологического процесса и связанное с эти увеличение габаритов рабочих агрегатов, что приводит к целесообразности назначения укрупненной сетки колонн.

Очень важным технологическим требованием при размещении колонн является создание возможно больше жесткости каркаса цеха, что необходимо для нормальной эксплуатации кранов и сохранности ограждающих конструкций. Поэтому следует стремиться к такой разбивке колонн в плане, при которой несущие колонны многопролетного здания располагались бы на одной поперечной оси и включались в состав поперечных рам.

Согласно требованиям унификации промышленных зданий расстояние между колоннами вдоль и поперек здания (шаг колонн и размеры пролетов) назначают кратным 6 м. Исходя из этого, колонны зданий в плане расставляют по модульной сетке разбивочных осей. Шаг колонн однопролетных зданий (рис. IV.I), а также шаг крайних (наружных) колонн многопролетных зданий не зависят от расположения технологического оборудования и его принимают равным 6 или 12 м. У торцов (рис. IV.I) здания колонны обычно смещаются с модульной сеткой на 500 мм для удобства оформления углов здания стандартными ограждающими плитами и панелями.

При больших размерах здания его разрезают на отдельные отсеки поперечными и продольными температурными швами.

Рис. IV.I. – Сетка колонн однопролетного здания.

Рис. IV.II. – Сетка колонн многопролетных зданий. Устройство температурных швов: а – поперечных и продольных; б – примыкание перпендикулярных пролетов.

5. Компоновка поперечных рам: назначение вертикальных размеров.

Компоновку поперечной рамы начинают с установления основных (генеральных) габаритных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязывают к отметке уровня пола, принимая её нулевой (рис. V.I.). Все размеры принимают в соответствии с основными положениями по унификации.

Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия . В сумме размеры и определяют полезную высоту цеха H.

H= +

Сначала целесообразно установить вертикальные размеры. Размер диктуется высотой мостового крана:

где - габаритный размер от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями, равный 100 мм;

а – размер учитывающий прогиб конструкций покрытия (ферм, связей), принимаемый равным 200-400 мм, в зависимости от размера пролета (для больших пролетов больший размер).

Далее устанавливают размеры верхней части колонны , нижней части и высоту у опоры ригелей . Высота верхней части колонны:

где - высота подкрановой балки, которая предварительно принимается 1/8 – 1/10 пролета балки (шага колонн);

- высота кранового рельса, принимаемая предварительно равной - 200 мм.

Окончательно уточняют после расчета крановой балки.

Размер нижней части колонны:

где (600…1000) мм – обычно принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Общая высота колонны рамы от низа башмака до низа ригеля:

h= +

Высота колонны у опоры ригеля зависит от принятой конструкции стропильных ферм и равна их высоте на опоре.

В типовых стропильных фермах под рулонную кровлю с уклоном i= 1,5%

= 3150 (по граням поясных уголков).

6. Компоновка поперечных рам: назначение горизонтальных размеров.

Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания. Все размеры принимают в соответствии с основными положениями по унификации. Привязка наружной грани колонны к оси колонны может быть нулевой (bo=0) или иметь размеры 250 или 500 мм. Нулевую привязку принимают в зданиях без мостовых кранов, а также в невысоких зданиях (при шаге колонн 6 м), оборудованных кранами грузоподъемностью до 30 т включительно.

Привязку размером bo =500 мм принимают для очень высоких зданий с кранами грузоподъемностью 75 т и более, а также для зданий с кранами «особого» режима работы, если в верхней части колонны устраиваются проемы для прохода. В остальных случаях bo=250мм.

Ширина верхней части колонны из условия необходимой жесткости не должна быть меньше bв>1/12hв. Очень часто ширину колонны bв принимают равной 500 или 1000 мм, тогда ось колонны располагается посередине верхней части колонны.

Чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны (размер l) должно быть не менее

При устройстве прохода вне колонны размер l включает еще 450 мм (400 мм габарит прохода и ~50 мм на ограждение). Пролеты кранов имеют модуль 500 мм, поэтому размер l должен быть кратным 250 мм.

Ширину нижней части колонны bн назначают в зависимости от грузоподъемности кранов и высоты здания. Ось подкрановой ветви колонны обычно совмещают с осью подкрановой балки; в этом случае ширина нижней части колонны

.

Верхнюю часть колонны обычно проектируют сплошной, двутаврового сечения; нижнюю часть принимают сплошной при ширине 1 м включительно, а при большей ширине ее экономичнее делать сквозной.

Размеры пролета здания L и пролета крана L к связаны зависимостью:

7. Связи между колоннами: назначение, размещение и конструкция.

Важными элементами стального каркаса промышленного здания являются системы связей. Связи необходимы для:

1) обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов;

2) восприятия ветровых нагрузок и инерционных воздействий кранов;

3) создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечений нормальных условий эксплуатации в течение всего периода службы сооружения;

4) обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа элементов сооружения.

Надлежащая компоновка связей обеспечивает совместную пространственную работу конструкций каркаса, что имеет большое значение для повышения жесткости сооружения и экономии материала. Связи, предназначенные для восприятия определенных силовых воздействий (ветер, тормозные силы), должны обеспечивать последовательное доведение усилий от места приложения нагрузки до фундаментов опор здания; путь передачи усилий должен быть кратчайшим.

Связи устанавливаются в том случае, если большая длинна здания, большие статические и динамические нагрузки, необходимость обеспечения дополнительной жесткости и устойчивости элементов подвергающихся осевому сжатию.

Связи устанавливают в средних пролетах здания, крестовым способом, с помощью швеллеров и двутавров.

По торцам здания крайние колонны иногда соединяют между собой гибкими верхними связями, передающими ветровые усилия верхней части торца здания на жесткие продольные элементы подкрановой конструкции, по которым ветровые усилия передаются на нижние вертикальные связи.

Чтобы повысить продольную жесткость здания, целесообразно располагать верхние связи также и в тех средних панелях, где расположены связи нижнего яруса.

Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями. Схемы вертикальных связей могут быть достаточно разнообразными.

Наиболее простой является крестовая схема связей. Она применяется при шаге колонн до 12 м. Рациональный угол наклона раскосов связей к горизонтали 35-55*. Поэтому при небольшом шаге, но большой высоте колонн нижние связи делают в виде двух крестов.

8,9,10. Связи по верхним, нижним, поясам ферм: назначение, размещение и конструкция. Вертикальные связи между фермами: назначение, размещение и конструкция.

Связи по верхним поясам ферм состоят из поперечных связевых ферм и продольных элементов между ними. Располагаются в верхних поясах стропильных конструкций.

Элементы верхнего пояса стропильных ферм сжаты, а потому необходимо обеспечить их устойчивость при продольном изгибе из плоскости ферм.

Система связей по нижним поясам ферм состоит из поперечных и продольных связевых ферм. Они устанавливаются для уменьшения поперечных смещений колонн в уровне приложения инерционных сил и обеспечения горизонтальной жесткости каркаса поперек и вдоль здания. Располагаются в нижних поясах стропильных конструкций, над уровнем подкрановых балок.

Связи обеспечивают совместную работу системы плоских рам, вследствие чего поперечные деформации каркаса от действия сосредоточенной силы значительно уменьшаются.

Стропильные фермы обладают незначительной боковой жесткостью, а потому процесс монтажа без их предварительного взаимного раскрепления недопустим. Поэтому необходимо устраивать особые вертикальные связи между фермами, располагающиеся в плоскости вертикальных стоек стропильных ферм; для удобства крепления элементов связей эти стойки часто проектируют крестового сечения (из двух уголков).

При опирании опорного нижнего узла стропильных ферм на оголовок колонны (железобетонной или стальной) сверху вертикальные связи необходимо располагать также по опорным стойкам ферм.

Вертикальные связи в направлении вдоль цеха размещают между поперечными связевыми фермами связей по верхним и нижним поясам, чем обеспечивается создание жестких пространственных блоков у торцов здания. К этим блокам распорками и растяжками привязывают промежуточные фермы.

В многопролетных производственных зданиях продольные связевые фермы также располагают у крайних колонн.

Вертикальные связи между фермами и фонарями лучше всего делать в виде отдельных транспортабельных ферм, что возможно, если их высота будет 3900 мм.

Дата добавления: 2015-08-17