Сталеві підкранові балки

Сталеві підкранові балки проектують розрізними і нерозрізними. Перші мають постійний переріз і стикуються на опорах, а другі стикуються в чвертях прольоту і можуть мати різні перерізи.

Уніфіковані типові балки розрізного типу застосовують для будівель з прольотами від 18 до 36 м з кранами звичайного і важкого режимів роботи і вантажопідйомністю від 50 до 3200 кН при кроці колон 6, 12, 18 і 24 м.

Балки прольотом 6 і 12 м застосовують як в сталевих, так і залізобетонних каркасах, а прольотом 18 і 24 м - тільки в сталевих.

За типом перерізу можуть бути суцільними і наскрізними(гратчастими). Суцільні балки застосовують при кроці 6 м і невеликій вантажопідйомності кранів. Наскрізні підкранові балки у вигляді шпренгельних систем застосовують у будівлях з кроком 12 м і більше, а також з кранами великої вантажопідйомності(≥ 750 кН).

Сталева підкранова балка суцільного перерізу є зварною або прокатний двотавр, що має пояси однакової ширини або ширший верхній пояс. Двотаври з однаковими по ширині поясами в площини верхнього поясу, посилені гальмівними балками або фермами, застосовують в основному у будівлях, що мають мостові крани вантажопідйомністю 500 кН і більше і крок колон 12 м. У будівлях з кранами вантажопідйомністю до 500 кН і кроці колон 6 м використовують балки з розвиненим верхнім поясом, здатним сприймати гальмівні зусилля від роботи кранів.

Розміри перерізів сталевих підкранових балок призначають на основі розрахунку. Уніфіковані балки мають висоту на опорі 0,8 м при кроці колон 6 м і вантажопідйомності крану до 200кН і 1,3 м - при вантажопідйомності крану 300 кН і більше. Для кроку колон 12 м балки мають висоту 1,6 м.

Для забезпечення стійкості стінки балки посилюють поперечними двосторонніми ребрами жорсткості через 1,5 м, а у балках прольотом 18 і 24 м ще і горизонтальним повздовжнім ребром.

Елементи перерізу балок сполучають зварюванням. При великій вантажопідйомності кранів або при важкому режимі їх роботи балки виконують клепаними.

На колони підкранові балки спирають через торцеві ребра, що виступають, і кріплять за допомогою анкерних болтів і планок. Між собою балки сполучають болтами через торцеві ребра.

На малюнках 9, 10 наводяться вузли кріплення сталевих підкранових балок до сталевих і залізобетонних колон одноповерхових будівель.

а б

Мал. 9. Кріплення сталевих підкранових балок :

а - до сталевої колони; б - між собою

Мал. 10. Кріплення сталевих підкранових балок до залізобетонних колон

Забезпечення просторової жорсткості і стійкості одноповерхових промислових будівель

Каркас одноповерхових будівель складається з поперечних рам, шарнірно пов'язаних зверху кроквяними конструкціями. Поперечна жорсткість будівлі забезпечується колонами, жорстко затисненими у фундаменті і диском покриття.

У будівлях з покрівлею, що влаштовується по суцільному настилу з великорозмірних залізобетонних плит, умови роботи окремих рам полегшуються за рахунок часткової передачі навантажень «жорсткою» покрівлею на суміжні рами.

Будівлі з покрівлею з плит, що укладаються по прогонах, знаходяться в менш сприятливих умовах, оскільки незалежність деформації окремих рам при дії на них місцевих навантажень може привести у ряді випадків до погіршення експлуатаційних властивостей будівлі.

Тому при проектуванні будівель з мостовими кранами значної вантажопідйомності, а також безкранових, що мають велику висоту, слід передбачати повздовжні зв'язки по верхніх поясах крокв’яних конструкцій, що до деякої міри об'єднують роботу рам в поперечному напрямі.

Забезпечення жорсткості будівлі в повздовжньому напрямі тільки за рахунок колон економічно виправдовується лише для безкранових будівель: з прольотами L ≤ 24 м і висотами Н ≤ 8,4 м, а також для будівель з L= 30 м і Н ≤ 7,2 м. Для будівель великої висоти і будівель з мостовими кранами необхідно передбачати вертикальні зв'язки жорсткості в повздовжньому напрямі. Такі зв'язки влаштовують між колонами і при необхідності в покритті будівлі.

Передача вітрових навантажень з торцевих стін на колони і вертикальні зв'язки через конструкції покрівлі доцільна тільки для будівель певних прольотів і висоти. У вкликопролітних будівлях більш менш значної висоти таке використання покрівлі утрудняє кріплення крокв’яних конструкцій до колон, ускладнює конструкції, що забезпечують стійкість покриттів, а у ряді випадків і взагалі не може бути здійснено без порушення цілісності покрівлі, міцності кріплень її до крокв’яних конструкцій.

Торцеві стіни таких будівель повинні проектуватися із застосуванням горизонтальних вітрових ферм і з передачею на них пригнічуючій частині вітрового навантаження.

Покрівлі з відносно дрібних виробів, що укладаються по прогонах, можуть сприймати вітрові навантаження від торцевих стін і передавати їх на колони лише за умови розв'язки їх системою поперечних горизонтальних зв'язків по верхніх поясах кроквяних конструкцій. Умови застосування таких, а також інших другорядних конструкцій(вертикальні зв'язки між фермами, розпірки, розтяжки) залежать від параметрів будівлі.

Усі одноповерхові промислові будівлі ділять на конструктивно однорідні групи залежно від типу транспортного устаткування і габаритних характеристик(проліт і висота), які приведені в таблиці 1 нижче.

До групи I відносять будівлі з прольотами до 24 м, що мають висоту до 8 м, а також будівлі з прольотами 30 м і заввишки до 7 м.

До групи II відносяться будівлі, що мають поперечні температурні шви при : L= 18 м і Н = 9 - 15 м; L= 24 м і Н = 9 - 12 м; L ≥ 30 м і Н = 9 - 10 м;

До групи III відносяться будівлі з поперечними температурними швами, але більш високі, ніж будівлі групи II, а також будівлі без поперечних температурних швів з прольотами L= 18 м, 24 м, 30 м, заввишки більше 12 м.

Усі будівлі вказаної номенклатури, за винятком будівель групи А - б - I, вимагають застосування зв'язків.

Таблиця 1

Група будівель по висоті	з безпрогонними покрівлями		з покрівлею по прогонах
	з мостовими кранами	без мостових кранів	з мостовими кранами	без мостових кранів
Низькі	А - а - I	А - б - I	Б - а - I	Б -б - I
Середні	А - а - II	А - б - II	Б - а - II	Б -б - II
Високі	А - а - III	А - б - III	Б - а - III	Б -б - III

Вертикальні зв'язки жорсткості між колонами встановлюють в середині температурного блоку кожного повздовжнього ряду. У будівлях з мостовими кранами вертикальні зв'язки по колонах влаштовуються тільки на висоту до низу підкранових балок (рис.1), а у будівлях без мостових кранів - на повну висоту колон. Між сталевими колонами будівель з кранами зв'язки встановлюють ще і в надкранових частинах колон, як в середині температурного блоку, так і в крайніх його кроках(мал. 2 а, б). При висоті підкранової частини сталевої колони що перевищує 8,5 м зв'язку здвоюють(мал. 2 в).

За схемою сталеві зв'язки між колонами підрозділяються на хрестові і портальні. Хрестові характерні 6-метровим крокам колон, портальні - 12-метровим.

а б

Мал. 1. Вертикальні зв'язки по залізобетонних колонах:

а - хрестові зв'язки при кроці колон 6 м;

б - портальні зв'язки при кроці колон 12 м

а б в

Мал. 2. Вертикальні зв'язки по сталевих колонах:

а - хрестові зв'язки; б - портальні зв'язки; в - хрестові здвоєні зв'язки

Капітальні стіни, розташовані в розпір між колонами і міцно пов'язані з ними, можуть бути використані для забезпечення повздовжньої жорсткості будівлі замість вертикальних зв'язків лише при гарантії, що ці стіни не підлягатимуть розбиранню при експлуатації або реконструкції будівлі.

У усіх будівлях з покрівлею по прогонах необхідно передбачати горизонтальні поперечні зв'язки жорсткості, які встановлюють по верхніх поясах кроквяних конструкцій в крайніх панелях кожного температурного блоку, незалежно від наявності або відсутності вітрових ферм.

У високих будівлях потрібно облаштування горизонтальних вітрових ферм в торцях будівель. У будівлях з мостовими кранами вітрові ферми встановлюються на рівні верху підкранових балок(рис.3).

Мал. 3. Схема розташування вітрової ферми в рівні підкранових балок

Для передачі тиску вітрових ферм по лінії підкранових балок проміжки між торцями балок заповнюють бетоном, а кріплення підкранових балок до колон зв'язкової панелі розраховується на сприйняття усіх горизонтальних сил(включаючи сили від повздовжнього гальмування кранів), що діють по лінії підкранових балок.

У будівлях без мостових кранів вітрові ферми необхідно розташовувати в рівні верху вертикальних зв'язків.

У усіх випадках застосування вітрових ферм у будівлях без підкрок’вяних конструкцій між колонами на рівні вітрових ферм мають бути поставлені розпірки для передачі вітрового тиску від ферм на вертикальні зв'язки.

У будівлях з підкрокв’яними конструкціями кріплення їх до колон розраховується на горизонтальні навантаження від вітрових ферм. Проміжки між торцями підкрокв’яних конструкцій рекомендується заповнювати бетоном.

Усі повздовжні навантаження, що сприймаються окремими елементами будівлі, кінець кінцем, мають бути передані вертикальним зв'язкам в подовжніх рядах колон або розподілені між колонами. Необхідність в другорядних пристроях для забезпечення міцності вузлів і стійкості елементів покриття, що беруть участь в такій передачі, значною мірою визначається типом покрівлі.

У будівлях типів А - а - I, II, III і А - б - I з жорсткими беспрогонними покрівлями вітрові навантаження розподіляються покриттям між усіма колонами в повздовжніх рядах. Кріплення кожної з крокв’яних конструкцій до колон в цих випадках має бути розраховане на сприйману нею частину загального вітрового навантаження.

При неможливості забезпечити необхідну міцність кріплення крокв’яних конструкцій до колон(наприклад, в покриттях тих, що мають кроквяні конструкції з великою висотою на опорах) встановлюють вертикальні зв'язки між опорними стійками крокв’яних конструкцій в крайніх панелях температурного блоку. При цьому встановлюють і розпірки між усіма колонами ряду по їх оголовкам для розподілу, що сприймається вертикальним зв'язком, вітрового тиску між усіма колонами ряду.

У будівлях типу А - б - II, в яких вертикальні зв'язки між колонами влаштовуються на усю висоту колон, вітрові зусилля передаються покриттям на колони лише у вузлах кріплення крокв’яних конструкцій до колон зв'язкової панелі. В цьому випадку необхідно влаштовувати додаткові зв'язки в покритті. Так, при невеликій висоті крокв’яних конструкцій на опорі між колонами кожного подовжнього ряду встановлюють розпірки, передавальні вітрові навантаження на вертикальні зв'язки. Кріплення кожної з крокв’яних конструкцій до колон при цьому працюватиме лише на частину загального вітрового навантаження, що доводиться на нього. А при значній висоті крокв’яних конструкцій на опорі(сталеві і залізобетонні ферми з паралельними поясами, залізобетонні безроскосні ферми і тому подібне) слід встановлювати вертикальні зв'язки(С1) між опорними стійками ферм в крайніх кроках температурного блоку, що сполучаються безперервним ланцюгом розпірок. Сталеві крокв’яні ферми додатково розв'язуються по нижніх поясах розкосами(С2) і кріпляться до інших ферм за допомогою розтяжок по нижньому поясу(С3) і розпірок по верхньому поясу(С4) (мал. 4).

Мал. 4. Схема зв'язків в покритті по сталевих фермах

У будівлях з мостовими кранами важкого або особливо важкого режимів роботи по подовжніх краях кожного температурного блоку в рівні нижнього пояса крокв’яних ферм встановлюють розпірки(С5) і розкоси(С6) (рис.4).

У будівлях з ліхтарями в межах ліхтаря встановлюються розпірки в середині прольоту, з’єднувальні вузли верхніх поясів крокв’яних конструкцій, а також вертикальні і горизонтальні зв'язки в крайніх кроках температурного блоку.

Зв'язки проектують з прокатних, гнутих, гнутозварних профілів або електрозварних труб. Кріплять їх за допомогою болтів нормальної точності або високоміцних, а також на зварюванні.