12.Типы колонн и поперечных рам цеха

В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, переменного по высоте сечения - ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, - раздельные. В колоннах постоянного по высоте сечения нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн постоянного сечения (особенно сплошных) - их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (Q до 15-20 т) и незначительной высоте цеха (Н до 8-10 м).

При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на ступенчатые колонны, которые для одноэтажных производственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и располагается по оси подкрановой ветви. В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д.При кранах особого режима работы либо делают проем в верхней части колонны (при ее ширине не менее 1 м), либо устраивают проход между краном и внутренней гранью верхней части колонны. Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке поперечной рамы.

В раздельных колоннах подкрановая стойка и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе пoпepeчной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизонтальную поперечную силу от кранов. Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (например, при расширении).Поперечная рама является основной несущей конструкцией каркаса. Чтобы определить усилия в элементах рамы, необходимо установить расчетную схему рамы, определить действующие на нее нагрузки, произвести статический расчет рамы и выявить сочетания нагрузок, вызывающие наибольшие расчетные усилия для каждого из элементов рамы. Поперечная рама может быть однопролетная и многопролетная. В случае применения в качестве ригеля рамы треугольной фермы, опирающейся на колонны, за расчетную схему может быть принята П-образная рама с жесткими заделками и шарнирами в углах.Если в качестве рамы приняты колонны с металлической полигональной фермой, прикрепляемой к колоннам на уровне верхнего и нижнего поясов, то за расчетную схему принимают П-образную раму с жесткими заделками и жесткими верхними узлами. Эти рамы типичны для промышленных зданий с крановыми нагрузками; в сельскохозяйственном строительстве они применяются при строительстве зданий для ремонта сельскохозяйственных машин, а также комбикормовых цехов и заводов промышленного типа. Поперечные рамы воспринимают нагрузки от собственного веса конструкций (веса каркаса, кровли, а иногда и стенового ограждения), при наличии кранов — давление колес кранов и силы поперечного торможения, а также снеговую и ветровую нагрузки. В некоторых случаях на поперечные рамы передаются нагрузки от технологического и санитарно-технического оборудования. Раму рассчитывают способами строительной механики. Ввиду значительной сложности точных методов расчета рам в практике проектирования широко применяют приближенные методы, позволяющие значительно упростить расчет и получить результат, вполне приемлемый для практических целей. При расчете рамы приближенными способами принимают следующие допущения:

1. сквозной ригель условно заменяют сплошным;

2. при защемленных стойках в фундаментах допускают, что они не могут поворачиваться;

3. при действии на раму любых нагрузок, кроме вертикальных, приложенных непосредственно к ригелю, упругие деформации ригеля мало влияют на величины расчетных усилий. Это позволяет при расчете рам на указанные нагрузки считать ригель абсолютно жестким;

4. в многопролетных одинаковой высоты зданиях при числе пролетов три и более величина смещения на уровне ригеля, обусловленная суммарной жесткостью большого числа колонн поперечного ряда, обычно так мала, что при расчете на нагрузки, приложенные к отдельным стойкам, можно пренебречь величиной смещения верха колонн и рассчитывать колонны как стержни с неподвижными опорами;

5. в однопролетных и многопролетных рамах при небольшой асимметрии нагрузок или асимметрии колонн при расчете вертикальных нагрузок на ригель можно принимать, что горизонтальные перемещения верхних концов колонн отсутствуют;

6. при расчете рам сложной конфигурации допускается членение их на отдельные расчетные схемы без учета взаимной связи, этих схем друг с другом, если влияние, оказываемое ими друг на друга, невелико.

13.Расчёт и конструирование поперечных рам здания. Строят схемы загружения рамы и эпюры моментов в ней. В целях упрощения при достаточной точности расчёта ригель рамы ферма заменяется жёстким горизонтальным стержнем в уровне нижнего пояса фермы. В дальнейшем он рассчитывается как обычная ферма на вертикальную нагрузку. Усилия в её элементах получаются суммированием усилий от воздействия моментов, защемляющих ригель в стойках, и от вертикальной нагрузки (постоянной и снеговой). При этом усилия от моментов учитывают в случае, если они ухудшают работу колонны, то есть либо увеличивают усилия, либо меняют знак на отрицательный. Нормы предписывают снижать суммарные усилия от двух и более нагрузок на 10%, так как маловероятно одновременное воздействие их с максимальными величинами.

Раму рассчитывают на единичные загружения

1)вертикальную равномерную нагрузку на ригелей=1 от постоянной и снеговой нагрузок)

2)горизонтальную равномерную нагрузку на левой стойке p=1 от ветра слева направо

3)горизонтальную силу W=1 на уровне ригеля.

Усилия от ветра на правую стойку находят умножением на коэффициент, равный 0,75. Усилия р и w от ветра складывают, так как они действуют одновременно. Полученные усилия не могут дать чёткого представления о полных расчётных усилиях, поэтому необходимо рассмотреть все возможные комбинации нагрузок.

Основные расчётные усилия вычисляют на основании предыдущих вычислений. Необходимо рассматривать все возможные комбинации усилий, максимальные моменты обоих знаков и соответствующие этим моментам продольные силы, а также максимальные продольные силы и соответствующие этим силам моменты. Для расчёта анкерных болтов нужно найти сочетание с минимальной продольной силой и соответствующим моментом. Для расчёта фундаментов находят максимальную поперечную силу на опоре.

Все комбинации усилий определяют при 2х основных сочетаниях нагрузку от постоянной и одной временной нагрузки, от постоянной и двух и более временных нагрузок.

Определение суммарных усилий в колоне:

1.Находим сочетание усилий + M_max и N_c при с-1 и при с=0,9

2.Находим сочетания усилий –M_max и N_с

3. Находим сочетание усилий + N_max и М_с

4. Сочетание N_min и M_c.

Для расчёта фермы дополнительно находим суммарный момент на правой опоре, при тех же нагрузках, что дают -max∑M.