2.2. Подкрановые балки

Железобетонные предварительно напряженные подкрановые балки испытывают динамические воздействия от мостовых крапов и поэтому их применение рационально при кранах грузоподъемностью до 30 т среднего режима работы и кранах легкого режима работы. При кранах тяжелого режима работы и кранах грузоподъемностью 50 т среднего режима работы и более целесообразны стальные подкрановые балки.

Наиболее выгодна двутавровая форма поперечного сечения подкрановой балки. Развитая верхняя полка повышает жесткость балки в горизонтальном направлении, уменьшает перемещения при поперечных тормозных условиях, а также улучшает условия монтажа и эксплуатации крановых путей и крана; нижняя полка дает возможность удобно разместить напрягаемую арматуру и обеспечить прочность балки при отпуске натяжения. Расчетным на вертикальные нагрузки является тавровое сечение с верхней сжатой полкой, а на горизонтальные нагрузки - прямоугольное сечение (верхняя полка) .

Рис.8. Армирование колонн одноэтажного здания:

а – сплошного прямоугольного сечения; б - сквозные двухветвевые

Высоту сечения подкрановых балок назначают в пределах h =(1/8...1/10)1, толщину верхней полки = (1/7...1/8)h, ширину верхней полки = (1/10...1/20)l. По условиям крепления и рихтовки крановых путей принимают размер полки =500...650 мм. Типовые подкрановые балки имеют высоту сечения h = 1000 мм при пролете 6 м и h = 1400 мм при пролете 12 м (рис.10).

Сборные подкрановые балки пролетом 6 и 12 м по условиям технологичности изготовления и монтажа выполняют разрезными с монтажным стыком на колоннах.

Рис.10. Конструкция предварительно напряженной подкрановой балки пролетом 12 м: а - общий вид; б - армирование напрягаемой проволочной арматурой; в – то же стержневой арматурой

3. Система связей

Назначение связей. Система вертикальных и горизонтальных связей имеет следующие назначения: обеспечить жесткость покрытия в целом; придать устойчивость сжатым поясам ригелей поперечных рам; воспринимать ветровые нагрузки, действующие на торец здания; воспринимать тормозные усилия от мостовых кранов. Система 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 и т. д.) усилия воспринимаются продольной рамой, ригелем которой является покрытие. 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 (рис.11, а), а приложенная к одной из колонн - вызвать ее существенную деформацию без передачи нагрузки на остальные колонны (рис.11, б). Систему вертикальных связей по линии колонн здания предусматривают для того, чтобы создать жесткое, геометрически изменяемое в продольном направлении покрытие.

Рис. 11. Схема деформаций каркаса здания от горизонтальных нагрузок и расчетные схемы: а – деформации ригелей из плоскости; б - деформация колонны; в - к определению момента, передающегося на стальные опорные листы ригеля; г – расчетная схема колонн торцовой стены; 1 – опирание колонны на покрытие; 2 – опирание колонны на покрытие на горизонтальную связевую ферму

Вертикальные связевые фермы из стальных уголков устанавливают в крайних пролетах блока между колоннами и связывают железобетонными распорками или распорками из стальных уголков по верху колонн (рис.12, а). Решетка вертикальных связевых ферм для восприятия горизонтальных сил, действующих слева или справа, проектируется как крестовая система. При небольшой высоте ригеля на опоре (до 800 мм) и наличии опорного ребра, способного воспринять горизонтальную силу, продольные связи выполняют только в виде распорок по верху колонн. В этом случае стальные опорные листы ригеля должны быть соединены сваркой с закладным листом колонны, рассчитанной на момент и опорное давление F (см. рис.12, в). Вертикальные связи между колоннами из стальных уголков устанавливают в каждом продольном ряду в середине температурного блока. Эти связи приваривают к стальным закладным деталям колонн.

Горизонтальные связи по нижнему поясу ригелей. Ветровая нагрузка, действующая на торец здания, вызывает изгиб колонн торцовой стены. Для уменьшения расчетного пролета этих колонн покрытия используют как горизонтальную опору (см. рис.11,г). 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 (рис.12,б). Такая дополнительная опора возможна также в виде горизонтальной фермы в уровне верха, подкрановых балок. 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.

Рис.12. Схемы связей покрытия: а - вертикальные связи; б – горизонтальные связи по нижнему поясу; в – то же по верхнему поясу; г – связи фонаря; 1 – вертикальные связи фермы; 2 – распорка по верху колонн; 3 – вертикальные связи; 4 – ригель поперечной рамы; 5 – распорка по оси верхнего пояса фермы; 6 – плоскость остекления фонаря; 7 – фермы фонаря

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 (рис.12, в). 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 (рис.12, г).