Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра інженерних конструкцій

Конспект лекцій

з дисципліни „Металеві конструкції”

студента групи ПЦБ-3___

_______________________________________________

( прізвище, ініціали)

IX.	Каркаси виробничих будівель.
X.	Особливості розрахунку поперечних рам.
ХІ.	Компонування та розрахунок елементів покриття.
XII.	Колони поперечних рам.
XIII.	Підкранові конструкції.

Рівне – 2012р.

Конспект лекцій з дисципліни „Металеві конструкції” для студентів напряму підготовки 6.060101 „Промислове та цивільне будівництво” денної форми навчання. IX. Каркаси виробничих будівель. X. Особливості розрахунку поперечних рам. XI. Компонування та розрахунок елементів покриття. XII. Колони поперечних рам. XIII. Підкранові конструкції /Налепа О.І. – Рівне: НУВГП, 2012. – 130с./

Упорядник: Налепа О. І., к.т.н., доцент.

Відповідальний за випуск: Є.М.Бабич, д.т.н., професор, завідувач кафедри інженерних конструкцій.

 О.І.Налепа, 2012

 НУВГП, 2012

Зміст
	стор.
IX. КАРКАСИ ВИРОБНИЧИХ БУДІВЕЛЬ ………………………… 9.1. Загальна характеристика каркасів виробничих будівель …. 9.2. Основні елементи каркасу та їх функції ………………..….. 9.3. Області застосування стальних та змішаних каркасів ………………………………………………………...……... 9.4. Вимоги, які пред’являються до каркасів …………………… 9.4.1. Експлуатаційні вимоги ………………………………. 9.4.2. Вимоги надійності та довговічності ………………... 9.4.3. Економічні вимоги ……………………………............ 9.5. Конструктивні схеми основних несучих елементів стальних каркасів ………………………………………………… 9.6. Уніфікація об’ємно-планувальних параметрів. Розміщення колон в плані. Температурні шви та їх призначення …………………………………………............. 9.7. Компонування однопролітних поперечних рам каркасу ….. 9.8. В’язі стальних каркасів ……………………………………… 9.8.1. В’язі колон ……………………………………………. 9.8.2. В’язі покриття (шатра) ………………………………. 9.9. Фахверк ………………………………………………………. X. ОСОБЛИВОСТІ РОЗРАХУНКУ ПОПЕРЕЧНИХ РАМ ………... 10.1. Фактична робота стальних каркасів …………………………... 10.2. Розрахункова схема однопролітної поперечної рами ……….. 10.3. Визначення навантажень, які діють на раму …………............. 10.3.1. Постійні навантаження …………………………............ 10.3.2. Снігове навантаження ………………………………….. 10.3.3. Навантаження від мостових кранів ……………............ 10.3.4. Вітрове навантаження …………………………………. 10.4. Практичні прийоми для статичного розрахунку поперечних рам ……………………………………………….............. 10.5. Визначення розрахункових зусиль в елементах рами ……….. ХІ. КОМПОНУВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ ПОКРИТТЯ …………………………………………………………… 11.1. Конструкція покрівлі ………………………………............. 11.2. Безпрогонні покриття ………………………………............ 11.3. Покриття по прогонам ……………………………………... 11.4. Конструкція та розрахунок прогонів суцільного перерізу ……………………………………………………………. 11.5. Решітчасті прогони …………………………………............ 11.6. Вибір схеми кроквяних та підкроквяних ферм ………….. 11.7. Особливості роботи і розрахунку кроквяної ферми в системі поперечної рами ………………………………………… 11.7.1. Навантаження …………………………………….. 11.7.2. Визначення зусиль в стержнях ферм з урахуванням опорних моментів та розпору рами ………….............. 11.8. Конструювання та розрахунок опорних вузлів кроквяної ферми ……………………………………………… 11.8.1. Опорні вузли ферми при шарнірному опиранні …………………………………………………… 11.8.2. Опорні вузли ферми при жорсткому з’єднанні з колоною …………………………………………………... XII. КОЛОНИ ПОПЕРЕЧНИХ РАМ ………………………………... 12.1. Типи колон та їх перерізів ……………………………….. 12.2. Розрахункові довжини колон ……………………………. 12.2.1. Розрахункова довжина колони в площині рами ... 12.2.2. Розрахункова довжина колони з площини рами ... 12.3. Розрахунок суцільних (суцільностінчастих) позацентрово-стиснутих колон ………………………………... 12.4. Розрахунок та конструювання наскрізних позацентрово-стиснутих колон ………………………………... 12.4.1. Типи перерізів наскрізних позацентрово-стиснутих колон ………………………….. 12.4.2. Розрахунок стержня колони ……………………… 12.4.3. Робота і розрахунок елементів решітки ………… 12.4.4. Перевірка стійкості колони в площині рами (в площині дії моменту) як єдиного стержня …….. 12.5. Конструювання, особливості роботи та розрахунку основних вузлів позацентрово-стиснутих колон …………….. 12.5.1. Сполучення надкранової та підкранової частин (типове рішення) ………………………………….. 12.5.2. Розрахунок бази колон та фундаментних болтів .. XIII. ПІДКРАНОВІ КОНСТРУКЦІЇ ………………………………… 13.1. Загальна характеристика ………………………………… 13.2. Навантаження на підкранові конструкції ………………. 13.3. Конструктивні рішення суцільних підкранових балок … 13.4. Особливості розрахунку суцільних підкранових балок .. 13.4.1. Розрахункові зусилля ……………………………... 13.4.2. Перевірка міцності підкранових балок ………….. 13.4.3. Перевірка прогинів (жорсткості) ………………… 13.4.4. Перевірка місцевої стійкості ……………………... 13.4.5. Розрахунок поясних швів підкранових балок …... Література до вивчення дисципліни …………………………………	5 5 6 9 10 10 10 12 13 19 21 26 26 30 31 34 34 35 36 37 40 42 45 47 48 49 49 51 54 56 62 63 65 65 66 69 69 70 80 80 80 80 84 86 97 97 98 104 107 109 109 112 117 117 121 122 123 123 126 127 128 128 130

IX. Каркаси виробничих будівель

9.1. Загальна характеристика каркасів виробничих будівель

Сучасні виробництва різного призначення розміщуються в одно- та багатоповерхових будівлях, схеми та конструкції яких достатньо різноманітні.

Виробничі будівлі поділяються на одноповерхові та багатоповерхові. В більшості використовуються одноповерхові будівлі. Одноповерхові виробничі будівлі проектуються в тих випадках, коли технологічний процес виробництва неможливо організувати в багатоповерхових будівлях. Одноповерхові будівлі бувають одно- і багатопролітними (з прольотами однакової і різної висоти).

Всі огороджувальні конструкції, які захищають внутрішні приміщення від впливу зовнішнього середовища, шляхи внутрішньоцехового транспорту, різноманітні площадки, балкові клітки, технологічне устаткування прикріплюються до каркасу будівлі.

Каркасом будівлі називають комплекс несучих конструкцій, який сприймає на себе і передає на фундаменти навантаження від ваги огороджувальних конструкцій (покрівлі, стінових панелей, засклення), атмосферні навантаження (сніг, вітер), навантаження від внутрішньоцехового транспорту (опорні та підвісні крани), від технологічного устаткування, від температурних технологічних впливів та інші можливі навантаження.

Параметри сучасних стальних каркасів досить значні: висота багатоповерхових будівель досягає 80 м при кранах вантажопідйомністю до 450 т, одноповерхових – 60 м при кранах вантажопідйомністю до 1200 т.

За видом внутрішньоцехового транспорту виробничі будівлі поділяються на безкранові, з мостовими опорними кранами, з підвісними кранами або конвеєрами.

Вибір транспорту диктується масою вантажів та траєкторією їх переміщення. При постійних траєкторіях переміщень вантажів найбільш зручні наземні або підвісні конвеєри. Для переміщення вантажів з великою масою і за різноманітними траєкторіями більш доцільні опорні або підвісні крани, за допомогою яких вантаж може бути доставлений в будь-яку точку цеху. Можуть використовуватися козлові та напівкозлові крани, але їх використання вимагає виключення частини площі цеху з технологічного процесу задля безпечної експлуатації крану.

9.2. Основні елементи каркасу та їх функції

Несуча здатність і жорсткість каркасів поперек будівлі забезпечується поперечними рамами, а вздовж будівлі – поздовжніми елементами каркасу, покрівельними та стіновими панелями.

Поперечні рами складають основу каркасу. Рами складаються з колон, які як правило жорстко защемлені в фундаменті, і ригелів у вигляді кроквяних ферм (наскрізні ригелі) або балок (суцільностінчаті ригелі). Ригелі з’єднуються з колонами жорстко або шарнірно.

Поздовжні елементи каркасу – це підкранові конструкції (балки або ферми), підкроквяні ферми, в’язі між колонами і фермами та прогони покриття (рис.9.1).

Крім перерахованих елементів в склад каркасу входять конструкції торцевого (а іноді і поздовжнього) фахверку, ліхтарів (світлових або аераційних), площадок, драбин та інших елементів будівлі.

Жорстке з’єднання ригелів з колонами порівняно з шарнірними дозволяє підвищити поперечну жорсткість будівлі, що є суттєвим для забезпечення нормальної роботи мостових кранів. Жорстке з’єднання рекомендується застосовувати для однопролітних будівель, а також багатопролітних будівель великої висоти, обладнаних важкими кранами.

Підкранові конструкції призначені для сприйняття навантажень від мостових кранів і передачі їх на колони (опорні крани) або ферми (підвісні крани).

Підкроквяні ферми використовують в тих випадках, коли крок колон перевищує проліт плит покриття. Плити в цьому випадку опираються на кроквяні ферми, крок яких рівний прольоту самих плит. Кроквяні ферми в проміжку між колонами опираються на підкроквяні ферми.

Система в’язів та елементи огородження забезпечують сумісну роботу окремих рам та їх стійкість.

Фахверком називається система конструктивних елементів (стояків та ригелів), які призначені для підтримання стінового огородження, сприйняття вітрового навантаження та передачу його на інші конструкції.

Ліхтарі призначені для аерації та природного освітлення приміщень будівлі і являють собою систему стояків і розкосів, які встановлюються на верхні пояси ферм. Будівлі можуть бути як з ліхтарями, так і без них.

- каркаси з підвісними кранами

Рис. 9.1. Основні елементи каркасу: 1 – колона крайнього ряду;

2 – колона середнього ряду; 3 – кроквяна ферма; 4 – підкроквяна ферма;

5 – ліхтар; 6 – підкранова балка; 7 – мостовий опорний кран;

8 – візок крана; 9 – підвісний кран