11.3 Компоновка многопролетных рам

Для максимальной типизации конструкции каркаса желательно, чтобы все пролеты были равными и имели одинаковую высоту, но это не всегда удается сделать, тогда нужно стремиться к наименьшему числу их размеров (рисунок 11.4). Наиболее часто здания проектируются с плоской кровлей (уклон 1,5%) и внутренним водостоком.

Рисунок 11.4 – Схемы поперечных рам многопролетных зданий

При компоновке конструктивной схемы каркаса решаются вопросы:

– применения односкатных и двускатных покрытий, водостока;

– применения типа кровли:

при рулонной – покрытия с уклоном i = 1.52.5%;

при стальных листах – покрытия с уклоном i = 1/81/10.

Определение компоновочных размеров для крайних рядов производится аналогично однопролетным рамам, но размер Н₂ принимается по наибольшему крану, а размеры Н₁, Н₂ и Н₀ –как и для крайних рядов. Заглубления колонн ниже уровня пола принимаются одинаковыми –6001000 мм, высота сечения верхней части колонны – 400, 700, 1000 мм, нижней части – h_н= 2₁ (рисунок 11.4 г).

Привязка кранового рельса к разбивочной оси (рисунок 11.4 д) должна быть не менее

₁'= а + t_ст + 450 + В₁ + 75 мм,

величину ₁' округляют до 250 мм, тогда h_н = ₁ + ₁'.

11.4 Связи

Связи служат для:

– обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов; восприятия и передачи на фундамент некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов);

– обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например: крановых);

– создания жесткости каркаса;

– обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа.

Подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами.

11.4.1 Связи между колоннами обеспечивают геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и жесткость в продольном направлении и устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Для выполнения этих функций необходим хотя бы один вертикальный жесткий диск по длине температурного блока, установленные нормами (таблица 11.2).

Таблица 11.2. Предельные размеры между вертикальными связями, м.

Характеристика здания	От торца блока до оси ближайшей вертикальной связи (м)	Между осями вертикальных связей в одном блоке(м)
Отапливаемое	90(60)	50(40)
Неотапливаемые и горячие цеха	75(50)	50(40)

Жесткий диск (рисунок 11.5) включает две колонны, подкрановую балку, горизонтальные распорки и решетку крестовую (рисунок 11.5 а) или треугольную (рисунок 11.5 б), схема которой зависит от шага колонн и устанавливается в верхней части колонны – в торцах и середине температурных блоков и в нижней части колонны – в середине температурного блока.

Рисунок 11.5 – Схемы конструкций жестких дисков связей между колоннами

При небольшой длине здания (температурного блока) вертикальные связи ставятся в одной панели (рисунок 11.6 а), а при большой длине – в двух панелях (рисунок 11.6 б).

а – коротких (или температурных отсеках); б – длинных; 1 – колонны; 2 – распорки; 3 – ось температурного шва; 4 – подкрановые балки; 5 – связевый блок; 6 – температурный блок; 7 – низ ферм; 8 – низ башмака Рисунок 11.6 – Расположение связей между колоннами в зданиях

Связи располагают между одними и теми же осями здания.

Для того чтобы иметь свободное пространство между колоннами в нижней ее части, при шаге колонн 12 м, конструируют портальные связи (рисунок 11.5 в).

Продольные элементы связей в точках крепления к колоннам обеспечивают несмещаемость этих точек из плоскости поперечной рамы (рисунок 11.7 а) и могут быть приняты шарнирными опорами (рисунок 11.7 б) в расчетной схеме колонны. При большой высоте колонны целесообразна установка дополнительной распорки (рисунок 11.7 в), сокращая расчетную длину колонны.

Рисунок 11.7 – Связи между колоннами и расчетные схемы колонн из плоскости рам

Кроме того, связи воспринимают усилия от ветра, направленного на торец здания, и от продольных воздействий мостовых кранов. Связи шатра передают силу F_w на связи между колоннами (рисунок 11.8) и затем на фундамент.

а – ветровой нагрузки на торец здания; б – мостовых кранов Рисунок 11.8 – Работа связей между колоннами при воздействии

Передача силы F_w на фундамент, на рисунке 11.8 показана стрелками.

Сечения связей выполняются из уголков, швеллеров, прямоугольных и круглых труб.

При большой длине связи, воспринимаемые небольшие усилия, рассчитываются по предельной гибкости, которая для сжатых элементов связей ниже подкрановой балки равна  = 210 – 60, где  -отношение фактического усилия в связи к его несущей способности, выше – 200; для растянутых эти значения составляют соответственно 200 и 300.

11.4.2 Связи по покрытию создают общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм, перераспределяют местные нагрузки (крановые), удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонну некоторых нагрузок.

Система связей покрытия состоят из горизонтальных (поперечных и продольных), располагаемых в плоскости нижнего и верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря и вертикальных связей (рисунок 11.9).

а – по верхним поясам ферм; б – по нижним поясам ферм; в – вертикальные; 1 – распорка в коньке; 2 – поперечные связевые фермы; 3 – продольная связевая ферма; 4 – растяжка по нижнему поясу; 5 – вертикальные связи Рисунок 11.9 - Связи между фермами

Поперечные связи по верхним поясам ферм располагают в торцах здания, а при большой длине температурного блока (более 144 мм) –дополнительно устанавливают поперечные связи в середине здания (рисунок 11.9 а). Здесь же устанавливают и поперечные связи по нижним поясам фермы (рисунок 11.9 б). Продольные связи устанавливают в плоскости нижнего пояса фермы вдоль (по периметру) здания по длине первой панели пояса.

В пределах фонаря, где нет кровельного настила, для раскрепления узлов верхнего пояса ферм из плоскости, предусматривают распорки, которые обязательны и в коньковом узле фермы. В процессе монтажа гибкость верхнего пояса из плоскости фермы не должна быть более 220. Если это условие не выполняется, то между коньковой распоркой и распоркой в плоскости колонн ставится дополнительная распорка.

Связи обычно устанавливают на болтах, а приварка увеличивает их жесткость в несколько раз.

Для сокращения свободной длины растянутой части нижнего пояса, в некоторых случаях, предусматривают растяжки (рисунок 11.9 б), которые воспринимают условную поперечную силу Q_fic (рисунок 11.9 в).

Вертикальные связи придают неизменяемость пространственному блоку, устанавливают в тех же осях, где расположены горизонтальные поперечные связи (рисунок 11.9 в), располагают в плоскости стоек ферм в пролете и на опорах. В пролете устанавливают 1-2 вертикальные связи (через 12-15м).

При отсутствии горизонтальных поперечных связей по верхним поясам ферм вертикальные связи устанавливают через 6 м (рисунок 11.10 д), в зданиях с подвесным транспортом связи устанавливают по всей длине здания.

I, II – связи соответственно по верхним и нижним поясам ферм Рисунок 11.10 – Схемы систем связей по покрытию

Для горизонтальных связей при шаге ферм 6м применяют крестовую или треугольную решетку (рисунок 11.10 а, б). Раскосы работают только на растяжение, а стойки – на сжатие, поэтому их проектируют из 2-х уголков крестового сечения, а раскосы – из одиночных.

Треугольные решетки могут быть сжаты и растянуты, поэтому их проектируют из гнутых профилей, они тяжелее крестовых, но проще в монтаже.

При шаге ферм 12 м диагонали связей получаются тяжелыми, поэтому наиболее длинный элемент должен быть не более 12 м, который поддерживают диагонали (рисунок 11.10 в, г).

Вертикальные связи лучше всего выполнят в виде отдельных ферм, если их высота будет менее 3900 мм. Схемы этих связей показаны на рисунке 11.10 е.

В многопролетных цехах горизонтальные поперечные и вертикальные связи ставят во всех пролетах, а горизонтальные продольные по нижним поясам – по контуру здания и некоторым средним рядам колонн через 60-90 м.

Элементы связей шатра рассчитываются по гибкости, предельная гибкость сжатого элемента –200, растянутого –400. Многие элементы связей могут быть сжаты или растянуты, тогда их сечения подбираются по худшему случаю – на сжатие. Распорки в коньке фермы подбираются на сжатие, а растяжки по нижнему поясу –на растяжение.

Сечения раскосов крестовой решетки подбираются по предельной гибкости для растянутых элементов связей.