книги из ГПНТБ / Глуховский А.Д. Каркасы многоэтажных промышленных зданий с крупной сеткой колонн

Рис. 27. Эпюры моментов п ригеле-ферме (значения усилий даны

всечениях, выделенных на эпюре утолщенными линиями)

а— эпюра моментов при испытании: б — эпюра моментов при расчете

Рис. 28. Общий вид испытания модели рамы

лученные в результате расчета н эксперимента, близки по значению.

Общий вид испытания крупной модели-рамы показан на рис. 28.

Анализ работы крупной модели в предельном состоя­ нии позволил выявить места образования пластических шарниров в рамах с ригелями-фермами. Первый пла­ стический шарнир образуется в местах стыка нижнего пояса фермы с крайней колонной, второй — в стыке ниж­ него пояса фермы с крайней стойкой фермы, третий —

что это перераспределение не должно превышать 10%.

Т а б л и ц а 27

Сравнительная таблица изгибающих моментов (тс-м), полученных при статическом расчете и экспериментальной проверке

под расчетной нагрузкой

Сечение (см. рис. 26)

Момент

17—1S 1S—17 IS—19 19— IS, 19—20 20—19 IS—26 26—IS

80

*. И:

*

Экспериментальная проверка ригелей-ферм нату­ ральной величины и крупной модели рамы позволяет сде­

лать следующие выводы.

1. Все испытанные ригели-фермы и модель рамы об­ ладают достаточной прочностью, жесткостью и трещиностойкостью при работе на усилия, возникающие при соответствующем загружении ферм.

2. Характер эпюр, полученных в результате экспери­ мента ригелей-ферм и модели рамы, соответствует ха­ рактеру эпюр, полученных в результате расчета. Тем са­ мым подтверждена правильность выбора расчетной схе­ мы рам с ригелями-фермами.

3. Величины замеренных деформаций поясов ферм наглядно характеризуют роль продольных сил в работе рамы. Это подтверждает выводы главы I о необходимо­ сти учета деформаций от продольных сил при статиче­ ском расчете.

4. В результате экспериментальной проверки ригеля четырехпанельной 12-метровой фермы с подкосами в крайних панелях со стойкой в середине пролета было доказано, что усилия, возникающие в средней стойке, незначительны. Поэтому от стойки можно отказаться и тем самым увеличить пролет в свету между крайними стойками.

5.В испытанных безраскосных фермах наибольшее раскрытие трещин произошло в узлах соединения поя­ сов со стойками, что свидетельствует о значительной концентрации напряжений в этих местах и о целесооб­ разности устройства вутов.

6.Поскольку в раме при загружении фермы нижнего яруса не возникало усилий в ригеле-ферме верхнего яру­ са, следует считать подтвержденными теоретические предположения о малом влиянии загружения нижних ярусов на усилия в верхних ярусах ферм, и наоборот. Таким образом, эксперимент подтвердил допустимость расчленения многоярусной рамы на одноярусные в це­ лях упрощения их расчета.

■7. Загружение одного пролета двухпролетной рамы незначительно влияет на усилия в соседнем пролете, а именно: в крайней колонне ненагруженного пролета усилий не возникает, имеют место лишь небольшие уси-

лия в местах стыка поясов фермы со средней колонной (10% величины усилий в аналогичных сечениях загру­ женного пролета). Тем самым результаты эксперимента полностью подтвердили теоретические предположения, изложенные в главе 1.

8. В результате изучения работы рамы в предельном состоянии выявлены возможности учета перераспределе­ ния усилий в сечениях рамы.

Г Л А В А III

КОНСТРУКЦИИ КАРКАСОВ С РИГЕЛЯМИ-ФЕРМАМИ

В многоярусных и многопролетных каркасах с риге­ лями-фермами могут применяться фермы с различной конструктивной схемой. Эта схема определяется в каж­ дом отдельном случае в зависимости от назначения по­ мещений, которые при проектировании предприятия рас­ полагаются в межферменном пространстве.

Каждой конструктивной схеме ригеля-фермы и мате­ риалу, из которого ферма изготовляется, свойственны определенные решения опорных элементов, узлов и со­

1. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ с х е м ы

Конструктивная схема ригеля-фермы оказывает оп­ ределенное влияние на величину усилий в элементах каркаса, которое исследуется на трех наиболее распро­ страненных конструктивных схемах: безраскосной фер­ ме с параллельными поясами без подкосов в крайних панелях, ферме с параллельными поясами и подкосами в крайних панелях (рамно-подкосной фермы) и безрас­ косной ферме с криволинейным верхним поясом. Послед­ няя ферма имеет надстройку для опирания настила пе­ рекрытия (рис. 29). Это средние ярусы трехъярусных двухпролетных рам. Все они были рассчитаны на еди­

82

схемах принята одинаковой, отношение жесткости ко­ лонн к жесткости поясов фермы во всех случаях приня­ то 10 : 1.

Сравнение полученных результатов произведено по шести расчетным сечениям: двум в верхнем поясе фер­ мы (1 и 3), двум в нижнем поясе (2 и 4) и двум сече­ ниям колони (а и б). Эти сечения показаны на рис. 26.

Величины усилий приведены в табл. 28 и 29. Из этих таблиц следует:

1)наименьшие моменты в поясах возникают в раме

сригелями-фермами, имеющими подкосы в крайних па­

нелях (в рассматриваемом примере их величина

в3—5 раз меньше, чем в безраскосных фермах);

2)в ригелях-фермах, имеющих арочный верхний

пояс, моменты в поясах немного больше, чем в ригеляхфермах с подкосами в крайних панелях (в сечениях 1„ 2 и 3 на 3—7%), но значительно больше сжимающие продольные силы (примерно в 2 раза);

3)наименьшие моменты в колоннах возникают также

враме с ригелями-фермами, имеющими подкосы в край­ них панелях, однако разница в моментах здесь не столь

существенна, как в поясах фермы (в рассматривае­ мом примере она меньше на 10%);

4) моменты в колоннах рамы с ригелями-фермами, имеющими арочный верхний пояс, несколько меньше мо­ ментов в колоннах рам с безраскосными фермами (на 2%);

5) продольные силы в колоннах всех трех конструк­ тивных схем рам практически одинаковы (разница до 1%).

Таким образом, конструктивная схема рамы сущест­ венно влияет на величину усилий в ее элементах. С точ­ ки зрения расхода материалов наиболее выгодной явля­ ется рама с ригелями-фермами, имеющими параллель­ ные пояса и подкосы в крайних панелях, что объясняется наличием подкосов и равномерно распределенной на­ грузкой на верхний пояс. В раме с ригелями-фермами, имеющими арочный верхний пояс, усилия несколько больше, это объясняется сосредоточенными нагрузками на верхний пояс от верхней надстройки.

Наибольшие усилия, как и следовало ожидать, в ра-

84

85 -

ме с ригелями — безраскосыыми фермами, но последние позволяют лучше использовать межферменное простран­ ство.

В качестве ригелей-ферм можно рекомендовать два типа: ферму безраскосную с параллельными поясами, обеспечивающую максимум свободного пространства, и ферму с параллельными поясами и подкосами в край­ них панелях (рамно-подкосная), для которой требуется наименьший расход материалов.

В результате исследования были предложены конст­ рукции каркасов многоэтажных промышленных зданий в зависимости от использования межферменного этажа:

при использовании межферменного этажа для обслу­ живающих помещений: каркасы с ригелями — безраскос­ ными фермами;

при использовании межферменного этажа только для прокладки коммуникаций: каркасы с ригелями-фермами с параллельными поясами и подкосами в крайних па­ нелях.

2. КОНСТРУКЦИИ КАРКАСОВ С РИГЕЛЯМИ — БЕЗРАСКОСНЫМИ ФЕРМАМИ

Сборный железобетонный каркас с ригелями — без­ раскосными фермами состоит из колонн и безраскосных ферм (рис. 30). Колонны разрезные без консолей. Ниж­ ние колонны заделывают в фундаменты, верхние опира­ ют на фермы нижнего этажа.

Таким образом, наружные стойки крайних панелей ферм одновременно служат основными несущими эле­ ментами каркаса.

Такое решение позволило отказаться от устройства опорных консолей колонн, что значительно улучшило ин­ терьер здания.

Обычно принимают один типоразмер безраскосных железобетонных ригелей-ферм, так как нагрузки на эта­ жах, как правило, одинаковы. В стыках стоек с поясами ферм делают вуты, так как в этих местах, как показали испытания ригелей-ферм, происходит концентрация на­ пряжений.

Влияние связи ригеля-фермы двухпролетной рамы со средними колоннами на распределение усилий в раме исследовали на примере расчета двух трехъярусных двухпролетных рам с ригелями — безраскосными ферма-

86

мм, отличающихся одна от другой только характером связи со средней колонной: в первом варианте связь фермы со средней колонной шарнирная, во втором — жесткая. Все остальные узлы обеих рам жесткие (рис.

31).

Жесткость элементов рам приняли одинаковой. Постоянная равномерно распределенная нагрузка в обоих случаях 4,05 тс/пог. м, временная — 3,6 тс/пог. м.

Сравнение полученных результатов произвели по че­ тырем расчетным сечениям (1, 2, 3 и 4) ферм первого и второго ярусов II двум расчетным сечениям (а и б) ко­ лонн трех ярусов. Результаты расчета приведены в табл. 30 и 31. Из этих таблиц следует:

1)в сечениях 1 и 3 ригеля-фермы величина момен­

Рис. 30. Сборный железобетонный каркас здания

а —•каркас; б — ферма

87

Рис. 31. Варианты конструктивной схемы рамы

с1 — шарнирная связь фермы со сродней колонной; б — жесткая связь фермы с

колоннами; 1, 2, 3, 4 — расчетные сечения ригелей-ферм; К — колонны; о, б — расчетные сечения колони; q — вертикальная павпомерно распределенная

нагрузка

связи. В сечении 3 при шарнирной связи продольные си­ лы во много раз превосходят величины, полученные при жесткой связи. В сечении 4 нижнего яруса продольные силы меньше на 16%, а в том же сечении второго яруса больше па 58%;

88