13.Одноэтажные пром здания,Состав каркаса, поперечные рамы, связи и их назначение

Каркас производственного здания выполняет две функции. Во-пер­вых, на каркас опирается различное технологическое оборудование, преж­де всего подъемно-транспортное (мостовые и подвесные краны, тельфе­ры). На рис. 29.4 изображены схемы каркаса одноэтажного промышлен­ного здания. Колонны совместно со стропильными фермами образуют поперечные рамы, являющиеся основными несущими конструкциями каркаса. Кроме восприятия вышеуказанных нагрузок, а также снега и ветра, поперечные рамы обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении.

Неизменяемость каркаса в продольном направлении создается уст­ройством связей колонн, каждая из которых состоит из распорок и ре­шетчатых систем, расположенных между двумя колоннами (рис. 29.4). Остальные колонны соединяются со связями при помощи распорок.

Связи колонн воспринимают ветровую нагрузку, передаваемую на торцы здания, и усилия от продольного кранового торможения.

Колонны опираются на железобетонные фундаменты и передают на них нагрузки через базы, развитые в плоскости поперечных рам и снаб­женные анкерными болтами (рис. 29.5 и 29.6). Считается, что в попереч­ном направлении колонны абсолютно защемлены в фундаментах, а в продольном — имеют шарнирное опирание (рис. 29.4).

Поперечные рамы, объединенные в горизонтальной плоскости свя­зями стропильных ферм и диском кровли, образуют пространственную систему.

Температурные деформации конструкций каркаса компенсируются устройством температурных швов в виде парных колонн между темпе- атурными отсеками. Чтобы обеспечить свободу температурных дефор­маций конструкций каркаса, связи колонн необходимо располагать в се­редине температурного отсека.

Продольный шаг для колонн принимают 6 или 12 м, поперечный шаг (пролет рам) — чаще всего 18, 24, 30 и 36 At.

На рис. 29.5 и 29.6 показаны конструкции колонн одноэтажных про­мышленных зданий. При кранах грузоподъемностью до 20 т колонны имеют постоянное по длине двутавровое сечение.

14Компановка поперечной рамы, действующие нагрузки, особенности расчета

Компоновка поперечных рам

Бескрановые здания (рис. 2.3). Размеры по вертикали определяют по отношению к нулевой отметке, соответствующей уровню пола.

Полезную высоту-здания Но, от уровня пола до низа фермы, принима­ют в соответствии с технологическим заданием, но не менее 2,4 м и на­значают ее кратной 0,6 м. При выборе Н₀ в качестве определяющего фак­тора выступает либо габаритный размер по высоте стационарного обору­дования Hob

Но = Hob +(200...400) мм, (2.3)

либо параметры напольного транспортного средства и перемещаемого груза.

Высота колонны от низа базы до нижнего пояса фермы

Н = Н_в+Н_ь , (2.4)

где Н_b — заглубление опорной базы колонны ниже нулевой отметки, ко­торое назначают так, чтобы верх базы (анкеров или ребер и траверс) не доходил до уровня чистого пола на 50... 100 мм. Окончательно этот размер можно установить только после расчета базы. Для статического расчета рамы вы можете назначить его весьма приближенно. Если предполагаете выполнить базу из толстой плиты без траверс (в зданиях небольших про­летов), то назначьте Hb- 150...200 мм, при больших пролетах и нагруз­ках— Hb = 400...600 мм.

Участок в пределах высоты опорной части ригеля при шарнирном со­пряжении его с колонной обычно оформляют в виде отдельного отпра­вочного элемента — опорной стойки (см.рис.1.33). Длину этой стойки hro принимают равной высоте фермы на опоре. Вы можете ориентироваться на типовые серии стропильных ферм для пролетов 18...36 м, в которых рекомендованы двускатные фермы с уклоном /=1,5...2,5% и высотой на опоре 3150 мм, а также на типовые серии ферм из парных уголков пони­женной высоты — 2250 мм для пролетов 18 и 24 м, которые применяют только при покрытиях из стальных профилированных настилов, уложен­ных по прогонам.

Высоту сечения колонн в плоскости рамы назначают из условия жест­кости, ориентировочно принимая h - (1/20...1/30)Н.

Здания с подвесными мостовыми кранами (рис. 2.4). Исходным параметром, определяющим высоту Но, является отметка максимального подъема крюка крана Нк, который указывают в технологическом задании на проектирование. Она зависит от габаритов транспортируемого груза, требуемой высоты его подъема и длины строповочньтх устройств.

Полная полезная высота

Как и в бескрановых зданиях Н₀ принимают кратной 0,6 м. При опре­делении высоты колонны Н не забудьте добавить величину заглубления Н_ъ, как было указано выше.

Привязка наружной грани колонны к продольной оси рекомендуется нулевой, а высота сечения колонны h> U25H. Размещение крановых пу­тей в плане определяется технологическим заданием. Зазор между внут­ренней гранью колонны и торцевой плоскостью крана должен быть не ме­нее 100 мм.

Здания с мостовыми опорными кранами (рис. 2.5). Исходным дан­ным при определении размеров по вертикали является отметка головки кранового рельса Н₁ которую задают в технологическом задании на про­ектирование.

Размер Н₂ включает в себя габаритньгй размер мостового крана Нcr.—от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана, до-пуск на изготовление крана 100 мм, зазор с, который учитывает прогиб фермы и провисание связей по нижним поясам ферм. В зависимости от пролета с = 200...400 мм

При проектировании здания одноПролетного или многопролетного с одинаковой высотой пролетов, оборудованного мостовыми опорными кранами разной грузоподъемности, размер Н₂ определяют по параметрам крана большей грузоподъемности.

Полная высота колонны

Высоту сечения подкрановой балки при компоновке можно назна­чить в пределах 1/8...1/101b (4—пролет подкрановой балки, равный шагу колонн) и уточнить при последующем проектировании. Высота краново­го рельса указана в табл. П3.4.

Высоту сечения подкрановой консоли h_c можно назначить в пределах 400...600 мм и после проектирования колонны уточнить. Некоторое отли­чие в заданных и фактических размерах мало скажется на результатах статического расчета.

Размеры по горизонтали (см. рис. 2.5). В схемах а и б высота сечения колонны h>1/25H; расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки

пролет крана должен быть увязан с пролетом здания

Определение расчетных нагрузок

На каркас производственного здания могут действовать в различных сочетаниях постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки (см.п.3.2.1 [1]), правила определения и условия учета которых регламентированы в нормах проектирования [6].

Ввиду того, что расчетные усилия для различных элементов каркаса получаются при разных комбинациях воздействий (для каждого элемента существует своя опасная комбинация нагрузок), необходимо для выявле­ния неблагоприятных сочетаний иметь полный набор расчетов по всем видам нагрузок и схемам загружений. Под видом здесь понимается тип нагрузки (собственный вес конструкций, снеговая нагрузка и т.п.), под схемой — один из возможных вариантов её расположения. Некоторые ви­ды нагрузок имеют лишь одну схему загружения, например, постоянная нагрузка, другие—две и более (например, ветер слева и ветер справа). Вследствие этого при рассмотрении видов загружений следует опреде­лять соответствующие им возможные схемы.

Постоянная нагрузка. При формировании схемы загружения от до­стоянной нагрузки необходимо определиться с конструкциями покры­тия, стен с учетом их сопряжений с колоннами (осуществляется ли пере­дача собственного веса стеновых ограждений на колонны, в каких мес­тах, с какими эксцентриситетами). Нагрузки от конструкций, которые еще только предстоит запроектировать (фермы, колонны, подвесные пу­ти, подкрановые балки, подкрановые рельсы), устанавливают по проек-там-аналогам. При отсутствии проектов-аналогов на стадии предвари­тельных расчетов можно воспользоваться усредненными весовыми пока­зателями, отнесенными к единице (1 м²) площади здания или площади стенового ограждения.

На расчетную раму передаются нагрузки от собственного веса всех конструкций, образующих расчетный блок. Вес конструкций покрытия с грузовой площади расчетного блока (заштрихованной на рис. 2.10) может быть передан на ригель в виде равномерно-распределенной погонной на­грузки полностью с интенсивностью q

Снеговая нагрузка. Нормативное значение снеговой нагрузки на го­ризонтальную проекцию покрытия определяют по формуле

Воздействие снеговой нагрузки через покрытие на поперечную раму аналогично воздействию нагрузки от веса покрытия.

Ветровая нагрузка. В нормах [6] ветровую нагрузку представляют в виде двух составляющих — средней (статической, соответствующей ус­тановившемуся скоростному напору ветра) и пульсационной (динамиче­ской). При расчете одноэтажных производственных зданий высотой h < ^36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5 динамическую состав­ляющую можно не учитывать. Далее мы будемрассматривать лишь влия­ние статической составляющей. Она оказывает активное давление на зда­ние с наветренной стороны и на отсос — с заветренной. Расчетное значе­ние ветровой нагрузки на 1 м² поверхности

В практических расчетах неравномерную по высоте здания нагрузку на участках от уровня земли до отметки расчетной оси ригеля (рис. 2.12, а) заменяют эквивалентной равномерно распределенной (рис. 2.12, в). Интенсивность эквивалентной нагрузки можно найти из ус­ловия равенства изгибающих моментов Мо в основании защемленной ус­ловной стойки от фактической эпюры ветрового давления и от равномер­но распределенной нагрузки

Нагрузки от мостовых кранов определяют с учетом группы режи­мов работы крана, вида привода и способа подвески груза.

Крановые нагрузки по своей природе являются динамическими, так как могут сопровождаться рывками и ударами при перемещении крана, тележки, подъеме и опускании груза. Однако, ввиду демпфирующих свойств подкрановых конструкций, проявление динамических эффектов на элементы поперечной рамы несущественно. В связи с этим при расче­тах поперечной рамы можно рассматривать нагрузки от кранов как стати­ческие.

На крановый рельс от колес крана передаются вертикальные силы Fk, которые зависят от веса крана, веса груза на крюке и положения тележки на крановом мосту; горизонтальные поперечные Tk , возникающие при торможении тележки; горизонтальная продольная Т_кр возникающая при торможении крана за счет трения колес о рельсы. Первые две из назван­ных нагрузок учитывают при расчете поперечной рамы, третью — ври проектировании вертикальных связей по колоннам.

Статический расчет рамы

При расчете рамы сквозной ригель заменяют эквивалентным по жест­кости сшюшностенчатым, момент инерции которого можно определить по формуле

Если площади сечений поясов неизвестны/ то

Осевая жесткость ригеля

При расчете рам с колоннами ступенчато-переменного сечения из-гибную и осевую жесткости подкрановой части колонны можно прибли­женно определить по формулам:

Определение расчетных сочетаний усилий