Конструктивное решение каркаса одноэтажного промздания с крановыми нагрузками. Состав каркаса; расчет параметров габаритной схемы; система связей.
Конструктивной и технологической особенностью промышленных одноэтажных зданий является оборудование их транспортными средствами – мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны перемещаются по специальным путям, опертыми на колонны; подвесные краны перемещаются по путям, подвешенные к элементам покрытия. Покрытие одноэтажного производственного здания может быть балочным из линейных элементов или пространственным в виде оболочек.
Каркас – система поперечных и продольных рам.
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 (привариваются к ригелям и заполняю.т их между собой бетоном); подкрановые балки, световые или аэрационные фонари.
Схема таких зданий – рамно-связевой каркас.
Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами, заделанными в фундамент и ригелями.
Продольные рамы – образуют колонны, заделанные в фундамент, связи по колоннам, подкрановые балками и сверху все связано жестким диском покрытия.
Пространственная жесткость и устойчивость одноэтажного каркасного здания достигается защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении пространственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами.
Перемещение груза поперек пролета производственного здания осуществляется движением по мосту крана тележки. Вдоль пролета производственного здания груз перемещается при движении моста крана на колесах, число которых при грузоподъемности до 50 т равно 4 (по 2 колеса на каждом подкрановом пути).
Мостовые краны различают по режиму работы, т.е. по интенсивности эксплуатации и грузоподъемности:
- легкий режим работы (1К…3К – группы режимов работы) – редкая, не систематическая работа, малая скорость передвижения моста – до 60 м/мин (машинные залы, теплоэлектростанции; ремонтные цехи);
- средний режим (4К…6К) - регулярная, каждую смену работа, нормальная скорость передвижения – до 100 м/мин (механические и сборочные цехи заводов, формовочные цехи заводов сборных ЖБИ);
- тяжелый режим (7К, 8К) – весьма интенсивная трехсменная работа крана, высокая скорость – более 100 м/мин (литейные, прокатные, ковочные цехи).
В зависимости от технологии производственного процесса пролеты принимаются – 18, 24, 30 м; шаг колонн – 6, 12 м.
Расстояние от чистого пола до низа несущей конструкции (ригеля) – 8,4; 9,6; 10,8; 12; 13,2; 14,4… м (кратно 1,2).
Стеновые панели применяются высотой 1,2 и 1,8 м, в зависимости от высоты цеха: высота до 10,8 м – панели 1,2 м; более 10,8 м – 1,8 м. Цокольная панель всегда 1,8 м.
Привязка:
- в продольной раме разбивочные оси совпадают с осью колонны, кроме крайних, которые смещаются на 500 мм (наружу), для того чтобы применять типовые конструкции плит покрытия и стеновые панели;
- в поперечной раме привязка может быть нулевой (ось ряда совпадает с наружной гранью колонны) и смещенной на 250 мм (внутрь). Нулевая привязка применяется при: грузоподъемности крана до 30 т; шаге колонн – 6 м; и высоте цеха (до низа несущей конструкции) до 14,4 м.
При большой протяженности в продольном и поперечном направлении здание делят на температурные блоки.
Длина температурного блока:
- для отапливаемого здания при шаге колонн 6 м – до 60м; при шаге 12 м – до 72 м;
- для неотапливаемого при шаге 6 м – 36 м; при шаге 12 м – 48 м.
Продольнйый температурный шов выполняют на спаренных колоннах со вставкой, при этом колонны у температурного шва имеют привязку к продольным осям 250 мм, или нулевую, при шаге колонн 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.
Расчет габаритной схемы:
Высота здания (до низа несущей конструкции) – Н (дается в задании).
Высоту верхней части колонны можно определить:
– высота
подкрановой балки для кранов до 50 т при
шаге колонн 6 м – 0,8 м; 12 м – 1,2 м;
=0,12
м – высота кранового рельса;
– габарит крана;
– зазор между краном и низом стропильной
конструкции;
– предельно-допустимый прогиб фермы.
Высота нижней части колонны:
Расстояние
от разбивочной оси ряда до оси подкрановой
балки при кранах грузоподъемностью до
50 т принято равным
.
Если
нулевая привязка, то
,
Если
привязка 250, то
,
– высота
сечения верхней части колонны;
– зазор между торцом крана и колонны
принимается
– свес опоры крана.
Система связей.
Назначение:
- обеспечить жёсткость покрытия в целом;
- придать устойчивость сжатым поясам ригелей (ферм) поперечных рам;
- воспринимают ветровые нагрузки, действующие на торец здания;
- воспринимают тормозные усилия от мостовых кранов.
Система вертикальных и горизонтальных связей работает совместно с основными элементами каркаса и повышает пространственную жесткость здания.
Вертикальные связи. При действии горизонтальных нагрузок в продольном направлении здания (ветер на торец, торможение кранов) усилия воспринимаются продольной рамой.
Сопряжение между плитами покрытия и колоннами осуществляется через балки или фермы, обладающие малой жесткостью из своей плоскости. Поэтому при отсутствии связей горизонтальная сила, приложенная к покрытию может привести к значительным деформациям ригелей из их плоскости,
а приложенная к одной из колонн – вызвать ее существенную деформацию без передачи нагрузки на остальные колонны.
Вертикальные связевые фермы из стальных уголков 1 устанавливают в крайних пролетах блока между колоннами и связывают распорками 2 (жб, ме) по верху колонн. (Решетка вертикальных связевых ферм проектируется крестовой для восприятия горизонтальных сил). При небольшой высоте ригеля (фермы, балки) на опоре (до 800 мм) и наличии опорного ребра, способного воспринять горизонтальную силу, продольные связи выполняют только в виде распорок по верху колонны.
Вертикальные связи между колоннами 3 из стальных уголков устанавливаются в каждом продольном ряду в середине температурного блока. Эти связи привариваются к закладным деталям колонны.
При шаге колонн 6 м применяют крестовые связи, при шаге 12 м – портальные.
Горизонтальные связи по нижнему поясу ригеля.
Вертикальная нагрузка, действующая на торец здания, вызывает изгиб колонн торцевой стены. Для уменьшения расчетного пролета этих колонн покрытие используют как горизонтальную опору. В зданиях большой высоты и со значительными пролетами рационально создать горизонтальную опору для торцевой стены и в уровне нижнего пояса ригеля устройством горизонтальной связевой фермы.
Горизонтальные связи по нижнему поясу выполняют из стальных уголков, образующих вместе с нижним поясом крайнего ригеля связевую ферму с крестовой решеткой. Опорное давление горизонтальной связевой фермы передается через вертикальные связи на все колонны температурного блока и дальше на фундаменты и грунты основания.
Горизонтальные связи по верхнему поясу ригелей.
Устойчивость сжатого пояса ригеля поперечной рамы из своей плоскости обеспечивается плитами покрытия, приваренными закладными деталями к ригелям. При наличии фонарей расчетная длина сжатого пояса ригеля из плоскости равна ширине фонаря. Чтобы уменьшить расчетный пролет сжатого пояса ригеля, по оси фонаря устанавливают распорки, которые в крайних пролетах температурного блока прикрепляют к горизонтальным фермам из стальных уголков. Если же фонарь не доходит до торца температурного блока, то горизонтальную связевую ферму по верхнему поясу ригелей, не делают, так как железобетонные панели покрытия за пределами фонаря сами образуют жесткую диафрагму. В этом случае распорки прикрепляют к элементам покрытия крайнего пролета.
Связи по фонарям.
Фонарные фермы объединяют в жесткий пространственный блок устройством системы стальных связей: вертикальных – в плоскости остекления и горизонтальных – в плоскости покрытия фонаря.