4. Схеми каркасів

Основу каркасів виробничих одноповерхових будівель складають пло-щинні поперечні рами, утворені колонами та ригелями, що на них спира-ються. Поперечні рами забезпечують геометричну незмінюваність і жор-сткість каркаса у поперечному напрямку. Каркас виробничих будівель являє собою послідовність однакових поперечних рам, розташованих з кроком В і з’єднаних між собою поздовжніми конструктивними елементами (наприклад, підкрановими балками) та в’язями. Основні особливості конструктивних рішень каркаса, що враховують умови експлуатації, наявність і вид крано-вого обладнання, величину і кількість прольотів, знаходять відображення перш за все в схемах поперечних рам і обумовлюють їх велику різноманіт-ність.

Залежно від наявності й виду кранового обладнання каркаси підроз-діляють на безкранові, обладнані опорними мостовими кранами та підвіс-ними кранами. Крім того, залежно від кількості колон у поперечному напрямку каркаси підрозділяються на однопрольотні та багатопрольотні (рис. 1.2, 1.3).

Однією з визначальних особливостей поперечних рам є конструкції ригелів, які можуть бути наскрізними і суцільними. Для традиційних рішень

Рис. 1.2. Конструктивні схеми однопрольотних каркасів:

а – крок колон дорівнює кроку ферм;

б, в, г – крок колон більший кроку ферм;

1 – кроквяні ферми; 2 – колони; 3 – підкроквяні ферми

Рис. 1.3. Конструктивні схеми багатопрольотних каркасів:

а – крок колон по зовнішнім і внутрішнім рядам – однаковий;

б – крок колон по зовнішнім і внутрішнім рядам – різний;

в – рама з консольними фермами;

1 – кроквяні ферми; 2 – колони; 3 – підкраново-підкроквяна ферма

однопрольотних і багатопрольотних рам із прольотами 18...36 м характерне використання наскрізних ригелів, які більш економічні за витратами сталі в порівнянні з суцільними. Похил верхнього пояса ригелів до горизонту зале-жить від огороджувальних конструкцій покрівлі. Так, під широко розпов- сюджену рулонну покрівлю із захисним шаром гравію використовують, як правило, наскрізні ригелі з паралельними поясами (рис. 1.2, а, б, в). Похил верхніх поясів для відведення води становить 1,5...2,5% і створюється за рахунок будівельного підйому.

В однопрольотних каркасах крок колон В і крок ригелів в поздов-жньому напрямку найчастіше приймається однаковим і рівним 6 м, особливо при наявності підвісних кранів і в безкранових каркасах. У безкранових каркасах невеликої висоти економічно ефективним може виявитись крок колон навіть менший 6 м. Крок колон і ферм 12 м ускладнює конструкцію підвісних колій, фахверку стінового огородження і може бути доцільним лише в будівлях з прольотами більше 30 м, значної висоти (Н  14 м) і з кранами великої вантажопідйомності (Q  50 т) (див. рис.1.2, б).

При будівництві будівель великої площі (понад 20 тис. м²) для зведення покрівлі може використовуватися метод блочного монтажу, який дозволяє зменшити трудомісткість виконання робіт на висоті. Цей метод передбачає утворення на землі монтажних блоків, які складаються з кроквяних і під-кроквяних ферм, об’єднаних в геометрично-незмінювану систему. При цьому на колони спираються підкроквяні ферми, а кроквяні зміщуються з осей колон (див. рис. 1.2, в).

При кроці колон 12 м ферми можуть бути розташовані з кроком 4 м, що дозволяє відмовитись від прогонів, при цьому сталевий профільований нас-тил вкладається безпосередньо по верхнім поясам ферм (див. рис. 1.2, г).

У разі необхідності для додаткового освітлення і аерації внутрішньоце-хового середовища по фермам розміщуються повздовжні ліхтарі (див. рис.1.2, а, б), які є найбільш простими в конструктивному відношенні й забезпечують експлуатаційні вимоги для великої кількості виробництв (машинобудування, металургія та ін.).

У багатопрольотних каркасах найбільш широко використовуються кон-структивні схеми з прольотами однакової ширини і ригелями, розташова-ними в одному рівні (див. рис. 1.3, а). Крок колон в повздовжньому напрямку для максимальної уніфікації елементів найчастіше встановлюється однако-вим по крайнім і середнім рядам, рівним 6 або 12 м, проте для деяких виробництв з метою звільнення внутрішнього простору крок колон по середнім рядам може бути більшим, ніж по крайнім. При цьому по середнім колонам встановлюються підкроквяні ферми або підкраново-підкроквяні ферми (див. рис. 1.3, б).

В багатопрольотних будівлях, що мають велику ширину і довжину, інколи доцільно використовувати ферми з консолями, на які спираються ліхтарі (див. рис. 1.3, в). Таке рішення дозволяє уникнути влаштування температурних швів, зменшити кількість ферм в покритті та розвантажити їх в середині прольоту. У рівнопрольотних конструкціях досягається максима-льна уніфікація і однотипність конструктивних елементів, проте для деяких виробництв ефективні каркаси з різними прольотами.

У багатопрольотних будівлях ригелі з паралельними поясами можуть бути використані тільки при організації внутрішнього водостоку, для чого необхідні водостічні жолоби і труби.

При неорганізованому водовідведенні вода стікає безпосередньо на землю і покрівля повинна мати відповідний профіль. У цьому випадку вико-ристовуються ригелі з похилом верхнього поясу, величина якого залежить від типу огороджувальних конструкцій покрівлі (див. рис. 1.3, б).

При неорганізованому водовідведенні висота ригелів на середній опорі може виявитися занадто великою, що не дозволить перевозити їх залізнич-ним транспортом. Крім того, велика довжина стиснутих елементів решітки буде обумовлювати роботу їх при граничних гнучкостях. У цьому випадку для зменшення висоти ригелів вони можуть бути запроектовані з ламаним нижнім поясом (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схема рами із зовнішнім водовідведенням і зменшеною висотою ферм

Для деяких виробництв умови технологічного процесу можуть обумов-лювати проектування каркасів з прольотами різної висоти для зменшення внутрішнього об’єму, однак при цьому конструктивні рішення каркаса ускладнюються і тому перепади висот 1,2 м і менше між сусідніми прольо-тами робити не рекомендується (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема рами з прольотами різної висоти і довжини

Розглянуті вище схеми доцільні для безліхтарних будівель або будівель з поздовжніми ліхтарями. Для деяких виробництв ефективним рішенням є каркаси з шедовим покриттям, в яких поперечні ліхтарі спираються на верхні і нижні пояси кроквяних ферм (рис. 1.6, а). Шедові конструкції мають багато позитивних якостей, але їх складно експлуатувати в районах з великим сніговим навантаженням. У випадках підвищених вимог до освітленості й аерації внутрішніх приміщень можуть бути запроектовані каркаси з поперечними ліхтарями, які спираються на верхні пояси ферм (рис. 1.6, б).

При наявності підвісних кранів вантажопідйомністю до 5 т підкранові колії кріпляться до вузлів нижнього поясу ригелів, де для цього, в разі необхідності, влаштовуються додаткові вузли (рис. 1.5).

В останній час значного поширення в практиці знайшли легкі металеві конструкції одноповерхових будівель, в тому числі конструкції комплектної поставки.

Для легких металевих конструкцій (ЛМК) характерне використання ефективних марок сталей та профілів, відмова від зварки на монтажі й заміна її сучасними з’єднаннями на високоміцних болтах та фланцевими з’єд-наннями. В легких металевих конструкціях використовуються колони та ригелі суцільного перерізу, в тому числі зі змінною висотою перерізу по довжині (рис. 1.7).

Рис. 1.6. Каркаси з підвищеними вимогами до освітлення:

а – з шедовим покриттям; б – з поперечним ліхтарем;

1 – ферми; 2 – ліхтар

Р ис. 1.7. Конструктивні схеми легких рам:

а – однопрольотна з елементами постійного перерізу;

б – однопрольотна з елементами змінної висоти; в – багатопрольотна

Висота суцільних ригелів значно менша від висоти наскрізних і стано-вить, як правило, 1/15...1/20 прольоту, а в деяких рішеннях може сягати 1/35 прольоту. Зменшення висоти ригеля забезпечує зниження витрат на опален-ня внутрішнього об’єму, що не використовується, а також на стінове ого-родження. Суцільні ригелі також менш трудомісткі у виготовленні й монтажі, більш зручні у транспортуванні. Вони найчастіше мають переріз у вигляді двотавру та є більш стійкими при корозії, ніж наскрізні ригелі, особливо з парних кутиків. Ефективність використання суцільних ригелів збільшується при зниженні власної ваги конструкцій покриття, для чого необхідно використовувати легкі огороджувальні конструкції (сталевий профільований настил), легкі утеплювачі, сталі підвищеної міцності.

За своєю конструктивною схемою каркаси з легких металевих конст-рукцій, як і традиційні, бувають однопрольотними та багатопрольотними, безкрановими і обладнані підвісними та мостовими кранами.