Билет №7

Вопрос №1

Размещение колонн в плане при компоновке конструктивной схемы металлического каркаса.

Размещение колонн в плане принимают с учетом технологических, конструктивных и экономических факторов. Оно должно быть увязано с габаритами технологического оборудования, его расположением и направлением грузопотоков. Размеры фундаментов под колонны увязывают с расположением и габаритами подземных сооружений. Колонны располагают так, чтобы вместе с ригелями они образовывали поперечные рамы, т.е. в многопролетных цехах колонны разных рядов устанавливают по одной оси.

Согласно требованиям унификации промышленных зданий, расстояние между колоннами поперек здания (размеры пролетов) назначают в соответствии с укрупненным модулем, кратным 6м (иногда 3м); для производственных зданий l =18,24,30,36м и более. Расстояние между колоннами в продольном направлении (шаг колонн) также принимают кратным 6м. Шаг колонн однопролетных зданий а также шаг крайних (наружных) колонн многопролетных зданий обычно не зависит от расположения технологического оборудования и его принимают равным 6 или 12м. Вопрос о назначении шага колонн крайних рядов (6 или 12м) для каждого конкретного случая решается сравнением вариантов. Как правило, для зданий больших пролетов (l≥30м) и значительной высоты (H≥14м) с кранами большой грузоподъемности (Q≥50т)  оказывается выгоднее шаг 12м и, наоборот, для зданий с меньшими параметрами экономичнее оказывается шаг колонн 6м. У торцов зданий колонны обычно смещаются с модульной сетки на 500мм для возможности использования типовых ограждающих плит и панелей с номинальной длиной 6 или 12м. Смещение колонн с разбивочных осей имеет и недостатки, поскольку у торца здания продольные элементы стального каркаса получаются меньшей длины., что приводит к увеличению типоразмеров конструкций.

В многопролетных зданиях шаг внутренних колонн исходя из технологических требований часто принимается увеличенным, но кратным шагу наружных колонн.

При больших размерах здания в плане в элементах каркаса могут возникать большие дополнительные напряжения от изменения температуры. Поэтому в необходимых случаях здание разрезают на отдельные блоки поперечными и продольными температурными швами.  

Наиболее распространенный способ устройства поперечных температурных швов заключается в том, что в месте разрезки здания ставят две поперечные рамы (не связанные между собой какими-либо продольными элементами), колонны которых смещают с оси на 500мм в каждую сторону, подобно тому как это делают у торца здания.

Продольные температурные швы решают либо расчленением многопролетной рамы на две (или более) самостоятельные, что связанно с установкой дополнительных колонн, либо с подвижным в поперечном направлении опиранием одного или другого устройства. В первом решении предусматривается дополнительная разбивочная ось на расстоянии 1000 или 500мм от основной. Иногда в зданиях, имеющих ширину, превышающую предельные размеры для температурных блоков, продольную разрезку не делают, предпочитаю некоторое утяжеление рам, необходимое по расчету на температурные воздействия.

В некоторых случаях планировка здания, обусловленная технологическим процессом, требует, чтобы продольные ряды колонн двух пролетов цеха располагались во взаимно перпендикулярных направлениях. При этом также возникает необходимость в дополнительной разбивочной оси. Расстояние между осью продольного ряда колонн одного отсека и осью торца другого отсека, принимается равным 1000мм, а колонны смещаются с оси внутрь на 500мм.

Вопрос №2 Сплошные подкрановые балки: проверка прочности.

Нагрузки от крана передаются на подкрановую конструкцию через колеса (катки) крана, расположенные на концевой балке кранового моста. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста могут быть два, четыре катка и более.

Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, на нагрузки от двух сближенных кранов максимальной грузоподъемности с тележками, приближенными к одному ряду колонн, т.е. в положении, при котором на подкрановые конструкции действуют максимальные вертикальные нагрузки. Одновременно к балке прикладываются и максимальные горизонтальные нагрузки. Типы сечений подкрановых балок зависят от нагрузки, пролета и режима работы кранов. При пролете 6м и кранах 500кН обычного режима работы (легкого, среднего) применяют прокатные двутавры, усиленные для восприятия горизонтальных сил Т листом или уголками или сварные двутавры несимметричного сечения. Для больших пролетов и Q кранов применяют сварные двутавровые балки с горизонтальной тормозной конструкцией

рациональны балки составного сечения из широкополочныхтавров с тонкой стенкой – вставкой. Иногда подкрановые балки проектируют бистальными: стенку – из малоуглеродистой стали, пояса – из низколегированной.

Подбор сечения балки. Задаемся сечением Значение коэфф. β по формуле: 

Определяем Оптимальную h_опт. и минимальную   высоту балки: Задаемся толщиной полок   .

Из условия среза стенки силой   : Определяем Размеры поясных листов   и определяем площадь пояса 

Проверка прочности сечения.

Определяем геометрические характеристики принятого сечения. Относительно оси х – х:   ,   .Относительно оси y – y(в состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения   ,   , 

Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе:   ;

Вопрос №3 Многоэтажные гражданские здания: панельные здания (железобетонный каркас).

Каркас предназначен для восприятия всех нагрузок, действующих от здания, и передаче их через фундаменты основанию.

Несущие элементы сборного железобетонного каркаса включают: колонны высотой на Один-два этажа с одной консолью для крайнего ряда и двумя консолями для среднего ряда; ригели таврового сечения с полкой для опирания плит перекрытий; стены диафрагмы из бетон­ных панелей, имеющие одно- или двусторонние консольные полки в верхней зоне для опирания перекрытий. Кроме того, в номенклатуру элементов системы входят фундаменты, панели стен-диафрагм, связевые балки, элементы лестниц и др.

К преимуществам каркасно-панельной системы перед другими системами относят фиксированную передачу нагрузки, возможность возведения многоэтажных и высотных зданий, обеспечение надеж­ного контроля качества изделий, стыков и производства работ; отно­сительно небольшое влияние случайных эксцентриситетов; возможность применения больших шагов и пролетов (до 18 м), унифициро­ванных конструктивных элементов; возможность размещения в пер­вых этажах зданий предприятий общественного обслуживания без изменения конструктивной схемы зданий; возможность включения в здание помещений больших площадей и, при необходимости, после­дующей перепланировки.

К недостаткам каркасно-панельной системы можно отнести по­вышенный по сравнению с бескаркасными зданиями расход стали (до 20-30 %}, увеличение числа монтируемых элементов с разницей в их массе, увеличение стоимости (на 5-10%) и трудоемкости (на 10-15%).