- •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
- •А. Вертикальні розміри.
- •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
- •2) Чотирипанельний; 3) шестипанельний
- •11.6. Вибір схеми кроквяних та підкроквяних ферм
- •11.7. Особливості роботи і розрахунку кроквяної ферми в системі поперечної рами
- •11.7.1. Навантаження
- •А. Постійне 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 а. Верхній опорний вузол.
- •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
- •12.4.2. 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
- •12.5.2. Розрахунок бази колон та фундаментних болтів
- •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
9.4.3. Економічні вимоги
На економічні показники конструкцій впливають:
1) витрати на спорудження будівлі (матеріал, виготовлення, перевезення, монтаж);
2) строки початку виробництва продукції (більш ранні - більш економічні);
3) витрати на експлуатацію протягом строку служби.
Ці показники часто суперечать один одному, і необхідно знайти оптимальне техніко-економічне рішення.
Основні напрямки підвищення економічності:
- оптимізація конструктивної форми з метою мінімальних витрат сталі (доля вартості матеріалу в загальній вартості – до 60%);
- типізація конструкцій, уніфікація обємно-планувальних і конструктивних рішень, що скорочує число типорозмірів та знижує трудомісткість та вартість виготовлення. Це веде до серійного виробництва. Прискорюється проектування (тільки прив’язка до місцевості).
9.5. Конструктивні схеми основних несучих елементів стальних каркасів
Каркас виробничої будівлі являє собою єдину просторову систему несучих конструкцій, сприймаючих діючі на них навантаження.
При проектуванні виділяють основні несучі елементи, які включаються в розрахункову схему: колони і ригелі одноповерхових рамних каркасів незалежно від кількості прольотів та їх розмірів.
Конструктивні рішення основних несучих елементів каркасу залежать від габаритних розмірів будівлі, типу покриття, наявності кранів, їх вантажопідйомності та режиму роботи.
Стальні колони поперечної рами каркасу можуть бути виконані:
Рис.9.2. Колони постійного перерізу в безкранових будівлях
2) постійного перерізу по висоті колони при наявності мостових кранів вантажопідйомністю Q 20 т. В цьому випадку підкранові балки опираються на консолі колони (рис.9.3,в, г – суцільний переріз; рис.9.3,д – наскрізний переріз);
3) змінного перерізу по висоті колони при мостових кранах Q > 20 т, розміщених в одному рівні – одноступінчасті (або односходинкові).
Надкранова (верхня) частина колони завжди проектується суцільного двотаврового перерізу (зварний двотавр), а підкранова (нижня) частина – з двох віток, з’єднаних між собою або стальним листом по всій довжині (суцільний переріз, рис.9.4,е), або розкісною решіткою (наскрізний переріз, рис.9.4,є,ж).
2 – консолі колони; 3 – мостовий опорний кран;
4 – вітки наскрізної колони; 5 – розкісна з'єднувальна решітка
Рис.9.4. Колони змінного перерізу в будівлях з кранами
вантажопідйомністю Q >20 т: 1 – надкранова (верхня) частина
колони; 2 – підкранова (нижня) частина колони; 3 – підкранова балка;
4 – підкранова (внутрішня) вітка; 5 – шатрова (зовнішня) вітка;
6 – суцільний стальний лист; 7 – розкісна решітка з одинарних кутиків;
8 – підкранові вітки колони середнього ряду
Підкранові балки встановлюють на уступ підкранової частини колони, при цьому вісь балки суміщають з вертикальною віссю підкранової вітки. Зовнішня (шатрова) вітка крайньої колони проектується з швелера або двотавра, внутрішня (підкранова) – з двотавра. В колонах середніх рядів обидві вітки виконуються з двотаврів;
Рис.9.5. Колони змінного перерізу в будівлях з кранами вантажопідйомністю Q >20 т, розміщених в двох та більше рівнях
Під кожну підкранову балку проектується окремий уступ (рис.9.5, з, і). Якщо в одного з кранів Q < 20 т, то його обпирання можна виконувати на консолі (рис.9.5,к).
В окремих випадках проектують роздільні колони (рис.9.6), що раціонально при низькому розміщенні кранів великої вантажопідйомності або при розширенні цехів. В роздільних колонах підкрановий стояк сприймає тільки навантаження від вертикального тиску кранів і зв’язаний гнучкими в’язями (горизонтальними планками t = 10…12 мм) з колоною поперечної рами каркасу. Підкрановий стояк виконують з прокатного або зварного двотавра.
Рис.9.6. Роздільні колони при низькому розміщенні кранів великої вантажопідйомності
Для схем будівель, які часто зустрічаються в практиці, розроблені альбоми робочих креслень типових конструкцій колон.
Ригелі поперечних рам проектуються наскрізними (у вигляді ферм), які мають менші витрати сталі порівняно з аналогічними суцільного перерізу (балками).
Конструктивні схеми каркасів розрізняються видом сполучення ригеля з колоною (жорстке або шарнірне). При жорсткому сполученні конструкція вузла кріплення ферми до колони забезпечує передачу моментів і в розрахунковій схемі приймається жорсткий вузол. Це має місце у випадку примикання ферми до колони збоку.
При обпиранні ферми на колони зверху – шарнірне сполучення.
При жорсткому сполученні горизонтальні переміщення рам менші, ніж при шарнірному. Це суттєво, оскільки значні горизонтальні переміщення колон можуть перешкоджати нормальній експлуатації мостових кранів.
Жорстке з’єднання рекомендується застосовувати:
для однопролітних будівель;
для багатопролітних будівель великої висоти, оснащених важкими кранами.
Рис.9.7. Жорстке з’єднання ригеля з колонами
Рис.9.8. Шарнірне з’єднання ригеля з колонами
Рис.9.9. Шарнірне з’єднання в багатопролітних будівлях
В багатопролітних будівлях з прольотами різної висоти частина вузлів може бути жорсткими, а частина – шарнірними (рис.9.10).
Опирання колон на фундаменти в площині рам, як правило, проектуються жорсткими (рис.9.11), але можливе рішення, при якому частина колон з’єднується з фундаментом жорстко, а частина – шарнірно. Це вигідно при великих тепловиділеннях під час експлуатації будівлі.
Рис.9.11. Варіанти обпирання колон на фундаменти
При необхідності додаткового природного освітлення або аерації приміщень проектують ліхтарі, які встановлюють на верхні пояси ферм. Ліхтарі бувають (рис.9.12): 1) поздовжні; 2) поперечні; 3) точкові (зенітні).
Рис. 9.12. Види ліхтарів: 1-поздовжній; 2-поперечні; 3-точкові (зенітні)