55.Рамы. Статические схемы

Рамы представляют собой плоские конструкции, состоящие из прямолинейных, ломаных или криволинейных пролетных элементов-ригелей, и жестко связанных с ними вертикальных или наклонных элементов-стойками. Благодаря жесткому сопряжению ригеля и стоек в рамных конструкциях по сравнению с аналогичной поперечной рамой в виде фермы или балки, шарнирно опертой на колонны, достигается более эффективное использование металла и повышается жесткость ригеля. Их проектируют при пролетах более 60 м, могут конкурировать с фермами и балками при пролетах 24—60 м.

В статическом отношении рамы могут быть трехшарнирными, двухшарнирными и бесшарнирными (рис. 1-11).

Трехшарнирные рамы (рис. 1-11, а) - металлоемки,. Их применяют в том случае, когда пролет и высота позволяют полностью изготовить полураму в заводских условиях и транспортировать на строительную площадку. Двухшарнирные рамы (рис. 1-11,6) имеют наиболее широкое применение, так как в них достаточно полно проявляется эффект за-щемления ригеля в стойках и они мало чувствительны к осадке фундаментов.

Самые экономичные по расходу материала — бесшарнирные рамы (рис. 1-11,в), поэтому их используют при самых больших пролетах, характерных для рам. Такие рамы очень чувствительны к осадке опор и температурным воздействиям.

Большепролетные рамные конструкции находят применение в зда-ниях и сооружениях обществ назнач—выставочных павильонах, театрах и зрелищных залах, крытых рынках и крупных универсамах, стадионах и спортивных залах; в зданиях и сооружениях промышленного назначения — авиасборочных цехах, ангарах, судостроительных эллингах, автопарках, универ¬сальных промышленных зданиях и пр. Применение рамных конструкций обеспечивает высокую архитектурно-планировочную гибкость..

Двухшарнирные сплошные рамы имеют двутавровые, как правило, переменные сечения ригеля и стоек,(рис. 146).

Чаще всего применяют сварное сечение из трех листов, как наименее трудоемкое в изготовлении Высоту сечения сплошных рам принимают 1/30— 1/40 .пролета, но не более 2 м из экономических соображений..

Наиболее распространенная форма сплошной рамы — однопролетная двухшарнирная с горизонтальным или наклонным ригелем .С увеличением пролета до 60 м рамы с ломаным ригелем становятся более экономичными, но требуют постановки затяжки между узлами сопряжения ригеля со стойками для погашения распора . При необходимости ригель рамы или стойки рамы могут быть наклонными для организации уклонов кровли или по архитектурным соображениям проектируемого сооружения. В таких рамах входящие острые углы следует проектировать не менее 45° для предупреждения возникновения сильных концентраторов напряжений в сжатой зоне узла.

Благодаря малой деформативности сплошные рамы хорошо работают в сооружениях с мостовыми или подвесными кранами .В том и в другом случае высота ригеля рамы может быть принята 1/2о— 'До пролета. В однопролетных рамах, загруженных тя-желыми мостовыми кранами грузоподъемностью более 25 т, рекомендуется устраивать затяжку, расположенную на уровне опорных шарниров ниже уровня пола.

Высокими технико-экономическими показателями обладают нераз-резные многопролетные рамы Наряду с однопролетными рамами, имеющими две стойки ,(в практике строительства могут применяться одностоечные Г- или Т-образные рамы или сложные рамы с наклонным или горизонтальным ригелем. Высоту ригеля в месте его заделки в стойку рамы принимают '/4—1/в вы¬лета консоли при условии обеспечения нормальной эк¬сплуатации кровли.

При пролетах более 60—80 м сплошные рамы заменяют сквозными (решетчатыми) рамами, сечения ригеля и стоек которых проектируют аналогичными решетчатым фермам .Двухшарнирные сквозные рамы про- ектируют с ш арнирами на уровне фундаментов.

С квозные бесшарнирные рамы обладают большей жесткостью, чем двухшарнирные, поэтому высоту ригеля в таких рамах можно уменьшить до 1/12—~1/20 пролета. Эффективность сквозных рам повышается при соизмеримости жесткостей стойки и ригеля рамы.

С этой целью ширину стоек сквозной рамы принимают равной панели ригеля (3—6 м). В этом случае линейная жесткость стойки (отношение жесткости к длине элемента) становится больше жесткости ригеля, благодаря чему эффект защемления ригеля возрастает.

Наибольший эффект разгружения сквозной рамы достигается с по-мощью использования предварительного напряжения ригеля и стоек рамы (рис. 149, г—ж). Введение предварительного напряжения создает в системе рамы изгибающие моменты, обратные по знаку моментам от вертикальной нагрузки. Значение усилия предварительного напряжения подбирают из условия получения ; минимума массы конструкции. Напрягаемую затяжку в рамных конструкциях выполняют на монтаже и распо^ лагают в растянутых зонах, по очертаниям, соответству¬ющим эпюре' изгибающих моментов от вертикальной статической нагрузки.

В специальных сооружениях (ангарах, эллингах и т. п.) целесообразно проектировать неразрезные двухпролетные предварительно напряженные рамы ,позволяющие размещать локальные прямолинейные затяжки. Такой прием упрощает решение узлов в предварительно напряженных рамах.

Компоновочная схема рамных покрытий по своей структуре близка к схеме покрытия одноэтажного производственного здания с шарнирным сопряжением ригеля с колоннами Однако рамные конструкции всегда требуют постановки горизонтальных связей по нижним поясам вдоль покрытия, так как в зонах, прилегающих к узлам сопряжения ригеля со стойками возникают сжимающие усилия в нижних поясах. Кроме того, в жестких блоках по торцам покрытия две крайние рамы связывают гори¬зонтальными связями по верхним и нижним поясам, а вертикальные связи между рамами ставят на расстоя-нии не более 18м.

При пролетах до 90 м рамы проектируют плоскими с шагом 6 или 12 м. При больших пролетах и отсутствии подкрановых балок це-лесообразно увеличивать шаг до 18—24 м, а в некоторых случаях и до 36 м Между рамами в этом случае устанавливают решетчатые фермы с параллельными поясами, привязываемые в одном уровне с верхними или нижними поясами рам. В зоне выступающей рамы, развязанной связями с фермами, устраивают фонари. При пролетах более 90 м для устойчивости, проектируют спаренные рамы или рамы треугольного поперечного сечения. Шаг рам в этом случае может достигать 60 м. Такие решения целесообр в ангаростроении, т. е. там, где рамы из функциональных соображений размещают в направлении большего размера плана здания, а не поперек его продольной оси. Шаг ферм, устраиваемых между рамами, целесообразно проектировать равным 6 м для укладки по ним непосредственно плит покрытия без прогонов. При большем шаге по фермам укладывают прогоны ив каждом отсеке устраивают системы связей, аналогичные компоновочным схемам покрытий из ферм.