В колоннах действуют изгибающие моменты и продольные силы.
Изгибающие моменты в колоннах для каждой схемы нагружения определяют по разности опорных моментов ригелей в узле ( из условия равновесия узла: 
), распределяя ее пропорционально погонным жесткостям стоек. Для рамы 1 этажа погонная жесткость нижней части колонны вследствие наличия заделки умножается на 1,5. Момент в защемленном конце колонны равен половине момента противоположного конца колонны первого этажа. Значения опорных моментов в ригелях берутся с окончательно выравненных эпюр моментов.
Продольные силы в колоннах определяются для каждой схемы нагружения и равны сумме нагрузок от покрытия, перекрытий и колонн. При этом временная нагрузка на перекрытие принимается в соответствии со схемой нагружения.
ЛЕКЦИЯ 2 0 , 2 1
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ОДНОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ
Конструктивные схемы зданий
Элементы конструкций
Для металлургической, машиностроительной, легкой и других отраслей промышленности возводят одноэтажные каркасные здания ( рис. 23.1, а ). Конструктивной и технологической особенностью таких зданий является оборудование их транспортными средствами – мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны перемещаются по специальным путям, опертым на колонны; подвесные краны перемещаются по путям, подвешенным к элементам покрытия. Покрытие одноэтажного производственного здания может быть балочным из линейных элементов или пространственным в виде оболочек.
К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием относятся: колонны ( стойки ), заделанные в фундаментах; ригели покрытия ( балки, фермы, арки ), опирающиеся на колонны, плиты покрытия, уложенные по ригелям; подкрановые балки; световые или аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.
Пространственная жесткость и устойчивость одноэтажного каркасного здания достигаются защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении пространственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами, образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями ( рис. 23.1, б, в ).
Одноэтажные производственные здания могут быть также с плоским покрытием без фонарей. Примером может служить конструктивная схема здания, в которой длинномерные панели покрытия на пролет уложены по продольным балкам и служат ригелями поперечной рамы ( рис. 23.2 ).
Мостовые краны
Перемещение груза поперек пролета производственного здания осуществляется движением по мосту крана тележки с крюком на гибкой или жесткой подвеске ( рис. 23.3. ). Вдоль пролета производственного здания груз перемещается при движении моста крана на колесах, число которых при грузоподъемности до 50 т равно четырем ( по два колеса на каждом подкрановом пути ).
Рис. 23.1. Одноэтажное промышленное здание с мостовыми кранами:
а- конструктивный поперечный разрез; б- расчетная схема поперечной рамы;
в- расчетная схема продольной рамы
Рис. 23.2. Одноэтажные промышленные здания с плоским покрытием :
1- длинномерные плиты покрытия; 2- продольные балки
Рис. 23.3 . Схема мостового крана и тележки с крюком на гибкой подвеске :
1 – ригель; 2 – колесо крана ; 3 – подкрановый рельс; 4 – подкрановая балка;
5 – крюк; 6 – тележка; 7 – мостовой кран; 8 - колонна
Мостовые краны различают по режиму работы, т.е. по интенсивности эксплуатации и грузоподъемности. Легкий режим работы крана ( группа режимов работы 1К…3К ) – редкая несистематическая работа, малая скорость передвижения – до 60м/мин ( машинные залы тепловых электростанций, ремонтные цехи и т.п. ); средний режим (группа режимов работы 4К…6К ) – интенсивная работа крана, нормальная скорость передвижения – до 100 м/мин
( механические и сборочные цехи заводов, формовочные цехи заводов сборных железобетонных изделий и т. п. ); тяжелый режим ( группа режимов работы 7К, 8К ) – весьма интенсивная трехсменная работа крана, высокая скорость передвижения – более 100 м/мин ( литейные, прокатные, ковочные цехи и т.п. ). Грузоподъемность мостового крана может быть 10, 20, 30, 50 т и выше.
Мостовой кран сообщает каркасу здания вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальные нагрузки складываются из веса моста, тележки, поднимаемого груза и передаются через колеса крана на подкрановые пути. Максимальное давление мостового крана возникает при крайнем положении тележки с грузом на одной стороне моста, при этом минимальное давление мостового крана возникает на другой стороне моста.
Нормативную вертикальную нагрузку Fn max равную давлению колеса на крановый рельс, определяют для кранов различной грузоподъемности по стандартам на мостовые краны. Значение нормативной вертикальной нагрузки Fn min определяют из расчета моста крана как балки на двух опорах ( на четырех колесах ):
| Fn min=Q+Qg+G/2-Fn max, | ( 23.1 ) |
где Q – грузоподъемность крана; Qg – вес моста; G – вес тележки.
Нормативную горизонтальную нагрузку, направленную поперек кранового пути и вызываемую торможением тележки, принимают: для кранов с гибким подвесом грузов
| Нп=0,05 ( Q+G ); | ( 23.2 ) | ||
| для кранов с жестким подвесом грузов |
| ||
| Нп=0,1 ( Q+G ); | ( 23.3 ) | ||
|
Нагрузка Нп может быть направлена как внутрь рассматриваемого пролета, так и наружу; она передается на один крановый путь и распределяется поровну между двумя колесами крана. Нормативная горизонтальная нагрузка, направленная вдоль кранового пути и вызываемая торможением моста ( одним тормозным колесом при кранах грузоподъемностью до 50 т )
Hn max=0,1 Fn max
Коэффициент надежности γf при расчете элементов конструкций здания на вертикальные и горизонтальные крановые нагрузки принимают 1,1. Подкрановые балки ( балки крановых путей ) при движении крана испытывают динамическое воздействие, вызванное быстрым приложением нагрузки и толчками, возникающими вследствие неровностей кранового пути, особенно в стыках.
| |||
Компоновка здания
Сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами в зависимости от технологии производственного процесса может быть 12х18, 12х24, 12х30 м или 6х18, 6х24, 6х30 м. Шаг колонн принимают преимущественно 12 м; если при этом шаге используются стеновые панели длиной 6 м, то по наружным осям кроме основных колонн устанавливают промежуточные (фахверковые) колонны. При шаге колонн 12 м возможен шаг ригелей 6 м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной фермы ( рис.23.4 ).
Лучшие технико-экономические показатели по трудоемкости и стоимости достигаются в сборных железобетонных покрытиях при шаге колонн 12 м без подстропильных ферм.
В целях сохранения однотипности элементов покрытия колонны крайнего ряда располагают так, чтобы разбивочная ось ряда проходила на расстоянии 250 мм от наружней грани колонны (рис.23.5). Колонны крайнего ряда при шаге 6 м и кранах грузоподъемностью до 30 т располагают с нулевой привязкой, совмещая ось ряда с наружной гранью колонны (рис. 23.6, а ). Колонны торцов здания смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм ( рис. 23.6, б ). При большой протяженности в поперечном и продольном направлениях здание делят температурными швами на отдельные блоки.
Рис. 23.4. Конструктивные схемы здания при шаге колонн:
а – 6 м с подстропильными фермами; б – 12 м без подстропильных ферм
Рис. 23.5. Привязка элементов конструкций к разбивочным осям на поперечном разрезе
Продольной температурный шов выполняют, как правило, на спаренных колоннах со вставкой (рис.23.6, в ), при этом колонны у температурного шва имеют привязку к продольным разбивочным осям 250 мм ( или нулевую при 6 м ). Поперечный температурный шов также выполняют на спаренных колоннах, но при этом ось температурного шва совмещается с поперечной разбивочной осью, а оси колонн смещаются с разбивочной оси на 500 мм ( рис. 23.6, г ).
Расстояние от разбивочной оси ряда до оси подкрановой балки при мостовых кранах грузоподъемностью до 50 т принято λ=750 мм ( см. рис. 23.3 ). Это расстояние складываются из габаритного размера крана В, размера сечения колонны в надкрановой части h2 и требуемого зазора С между габаритом крана и колонной. На крайней колонне λ=В+h2+С-250 ( в мм ).
Рис. 23.6. Компоновочные схемы привязки к разбивочным осям колонн:
а – крайнего ряда при шаге 6 м; б – в торце здания; в – у продольного
температурного шва; г – у поперечного температурного шва
Поперечные рамы
Ригели поперечных рам по своей конструкции могут быть сплошными или сквозными, а соединение их со стойками – жесткое или шарнирное. Выбор очертания и формы сечения ригеля, его конструкции и характера соединения со стойками зависит от размера перекрываемого пролета, вида кровли, принятой технологии изготовления и монтажа.
Жесткое соединение ригелей и колонн рамы приводит к уменьшению изгибающих моментов. Однако при этом не достигается независимая типизация ригелей и колонн рамы, так как нагрузка, приложенная к колонне, вызывает изгибающие моменты и в ригеле, а нагрузка, приложенная к ригелю, вызывает изгибающие моменты и в колоннах ( рис. 23.7, а ). При шарнирном соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузки, приложенные к одному из элементов, не вызывают изгибающих моментов в другом ( рис.23.7, б ). Шарнирное соединение ригелей с колоннами упрощает их форму и конструкцию стыка, отвечает требованиям массового заводского производства. В результате конструкции одноэтажных рам с шарнирными узлами как более экономичные приняты в качестве типовых.
Рис. 23.7. К выбору рациональной конструкции поперечной рамы; эпюры моментов
а – при жестком соединении ригеля с колонной; б – при шарнирном соединении
Рис. 23.8. Соединение ригеля с колонной на анкерных болтах и монтажной сварке
1 – ось ряда; 2 – анкеры; 3 – шайба; 4 – гайка; 5 – стальная пластинка
толщиной 12 мм; 6 – ригель; 7 – колонна; 8 – торцовая стальная плита
Конструктивно соединение ригелей с колоннами выполняют монтажной сваркой стального опорного листа ригеля с закладной деталью в торце колонны ( рис. 23.8 ).
При пролетах до 18 м в качестве ригелей применяют предварительно напряженные балки; при пролетах 24, 30 м – фермы.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 288.
