Билет № 9

Вопрос №1 Связевая система конструкций, схемы и основные функции связей по колоннам при монтаже и эксплуатации (металлический каркас).

Связи – это важные элементы стального каркаса, которые необходимы для:

1.обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивость его сжатых элементов.

2.восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов).

3.обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых).

4.создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации.

Связи подразделяют на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра).

Система связей между колоннами обеспечивает о время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Для выполнения этих функций необходим хотя бы один вертикальный жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски включены две колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще всего проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной, элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы её элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементов решетки близки к 45°). При больших шагах колонн в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней – использования подстропильной фермы. Распорки и решетка при малых высотах сечения колонн располагаются в одной плоскости, а при больших высотах – в двух плоскостях. На связевые диски передаются крутящие моменты, и поэтому при расположении вертикальных связей в двух плоскостях они соединяются горизонтальными решетчатыми связями.

При размещении жестких дисков вдоль здания нужно учитывать возможность перемещения колонн при температурных деформациях продольных элементов (рис.11.6, а). Если поставить диски по торцам здания (рис 11.6, б), то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) возникают чрезмерные температурные усилия .

Поэтому при небольшой длине здания (температурного блока) ставится вертикальная связь в одной панели (рис 11.7, а). При большой длине здания (или блока) для колонн в торцах возрастают неупругие перемещения за счет податливости креплений продольных элементов к колоннам. Расстояние от торца до диска ограничивается с целью закрепления колонн, расположенных близко к торцу, от потери устойчивости. В этих условиях вертикальные связи ставят в двух панелях (рис 11.7, б), причем расстояние между осями должны быть такими, чтобы усилие  не были очень велики.

По торцам здания крайние колонны иногда соединяются между собой гибкими верхними связями (рис 11.7, а). Верхние торцевые связи также делают в виде крестов (рис 11.7, б).

Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцевых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части каркаса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоятельный конструктивный комплекс.

Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями.

Связи, устанавливаемые в пределах высоты ригелей в связевом блоке и торцевых шагах, проектируют в виде самостоятельных ферм, в остальных местах ставят распорки.

Продольные элементы связей в точках крепления к колоннам обеспечивают несмещаемость этих точек из плоскости поперечной рамы (рис 11.8, а). Эти точки в расчетной схеме колонны (рис 11.8, б) могут приняты шарнирными опорами. При большой высоте нижней части колонны бывает целесообразна установка дополнительной распорки (рис 11.8, в, которая закрепляет нижнюю часть колонны посередине ее высоты и сокращает расчетную длину колонны (рис 11.8, г).

При большой длине элементов связи, воспринимающие неольшие усилия, рассчитываются по предельной гибкости.

Вопрос №2 Сплошные подкрановые балки: особенности конструирования (опорные узлы).

Подкрановые балки-фермы применяются при пролетах (шаге основных колонн каркаса) 12¸36 м, при кранах грузоподъемностью до 30 т, при группах режима работы К1÷К5 [6]. Конструкция их – с ездой поверху, параллельными поясами, треугольной решеткой и стойками. Верхний пояс выполняется из обычных или широкополочных прокатных двутавров (типа Ш [5]). Верхний пояс может также выполняться из составных сечений подкрановых балок малых пролетов (см. рис. 21.7, а также [6]). Нижний пояс и решетка выполняются из спаренных уголков (тавр). Соединения в узлах выполняются с помощью фасонок толщиной не менее 10 мм. Центрирование элементов решетки рекомендуется делать на нижнюю грань верхнего пояса. Прикрепление фасонок к верхнему поясу делается на сварке с проваром на всю толщину. Чтобы снизить концентрацию напряжений, концы этих швов должны быть зачищены для обеспечения плавного перехода от фасонки к поясу. Монтажные (укрупнительные) стыки жесткого верхнего пояса располагаются в сечениях с неполным использованием его по прочности и выполняются сваркой встык.

Вопрос №3 Расчет внецентренно нагруженных фундаментов: расчет на продавливание

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что   ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

 , где

N_II – суммарная вертикальная нагрузка, включая G_f и G_g;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Двузначную эпюру стараются не допускать, т.к. в этом случае образуется отрыв фундамента от грунта.

Давление принимаем на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

 , но 

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

проверяют условия

 ;   

Деформационный шов представляет собой зазор между двумя и более сопрягаемыми элементами конструкции. На величину деформаций влияет длина сопрягаемых элементов или расстояние между деформационными швами. Для уменьшения влияний деформации и предотвращения повреждений конструкции специально расчленяют на отдельные участки, разделенные деформационными швами. При определении величины зазора деформационного шва желательно придерживаться схемы, что он должен в 4 раза превышать прогнозируемую деформацию.