Состав каркаса и его конструктивные схемы.

Каркасы производственных зданий проектируются так, что несущая способность поперек зданий обеспечивается поперечными рамами, а вдоль – продольными элементами каркаса, кровельными и стеновыми панелями.

Поперечные рами состоят из колонн и ригелей в виде ферм или сплошь настеночных сечений. Продольные элементы каркасы – подкрановые конструкции(фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны). Так же в составе каркаса имеются конструкции торцевого фахверка площадок лестниц и других элементов зданий.

Кроме перечисленных элементов в составе каркаса обязательно имеются конструкции торцевого фахверка, а иногда и продольного, площадок, лестниц и других элементов зданий. Конструктивные схемы каркаса достаточно многообразны. Наиболее простая – поперечные рамы, на которые опираются подкрановые конструкции, а так же панели покрытия или прогоны. Такое конструктивное решение применяется в большинстве строительных цехов, цехах металлургического производства. При относительно небольших пролетах используются сплошные рамные каркасы, для одно и много пролетных зданий с пролетами 12-24 метра высотой помещения 5-8 метров. Без мостовых кранов и с кранами, грузоподъемностью 20 тонн, с фонарями и без. Мостовые краны опираются на консоль или устанавливаются на легкие крановые эстакады. Каркасы очень удобны в изготовлении, транспортировке и монтаже. Сечения рам: составные, из швеллеров, из листовой стали. Производство таких каркасов поставлено на поток, и в связи с этим они экономичны.

Конструктивные схемы каркасов различаются видом сопряжений ригеля с колонной(жесткое, шарнирное). При жестком сопряжении конструкция узла крепления фермы к колонне обеспечивает передачу момента и в расчетной схеме принимается жесткий узел.

***

Большая жесткость необходима в цехах с мостовыми кранами. В этих цехах горизонтальное перемещение колонн может препятствовать нормальной эксплуатации листовых кранов. В многопролетных цехах горизонтальные нагрузки на раму воспринимаются несколькими колоннами, и поэтому часто оказывается возможным использовать шарнирное напряжение.

Опирание колонн на фундаменты в плоскости рам обычно конструируется жесткими, но возможно решение, при котором часть колонн сопрягается с фундаментом шарнирным способом.

Подкрановые конструкции в большинстве случаев опираются на колонны каркасов. Возможные конструктивные решения, при которых внутри цеха проектируется специальная крановая эстакада, состоящая из колонн, связей между ними , подкрановых и тормозных балок. Каркасы промышленных зданий изредка проектируются в виде висячих конструкций, складок, оболочек, структур.

Компоновка конструктивной схемы каркаса. Проектирование каркаса промышленного здания начинают с выбора конструктивной схемы и ее компоновки. Исходным материалом является техническое задание, в котором даются расположение и габариты агрегатов оборудования цеха, количество кранов, их грузоподъёмностью режим работы. Технологическое задание содержит данные о районе строительства, условий эксплуатации цеха и т.д.

После выбора конструктивной схемы одновременно с компоновкой решаются принципиальные вопросы архитектурно строительной части проекта (определяются ограждающие конструкции, назначаются расположения оконных и воротных проемов). При компоновке конструктивной схемы каркаса решаются вопросы размещения колонн зданий в плане устанавливаются внутренние габариты здания, назначаются размеры основных конструктивных элементов каркаса.

Связи.

Связи это важные элементы каркаса, которые необходимы для:

1.Обеспечение неизменности пространства системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов.

2.Восприятие и передача на фундаменты некоторых нагрузок.

3.Обеспечение совместной работы поперечных рам при местных нагрузках, например, кранах.

4.Создание жесткости каркаса необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации.

5.Для обеспечения условий высококачественного монтажа.

Связи разделяются: связи между колоннами, связи между фермами.

Нагрузки, действующие на раму.

1.Постоянные нагрузки на ригель и рамы обычно принимают равномерно распределёнными по длине ригеля. Сюда включаются конструкции от всех слоев кровли, конструкции фермы, фонари, связи.

2.Временные нагрузки включают в себя нагрузки от мостовых кранов. При движении колеса мостового крана на кромовый пояс передаются силы трех направлений:

- вертикальная сила, зависит от веса груза на крюке крана; положение тележки на крановом мосту;

- горизонтальная сила расположения в плоскости поперечной рамы; возникает из-за перекосов рамы, торможения тележки, воздействия колес при движении по рельсам.

- продольная сила. Она возникает от трения колес об рельс и от сил торможения крана.

3.Снеговая нагрузка

4.Прочие нагрузки(нагрузки от веса конструкций

Конструкции покрытия.

Покрытие производственного здания состоит из кровельных ограждающих конструкций, несущих элементов (прогонов, ферм, фонарей) на которые опирается кровля, и связей по покрытию обеспечивающих пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость все покрытия и его отдельных элементов.

Конструкции кровли.

Покрытие производственного здания решается применением прогонов или без них. В первом случае между стропильными фермами через 1,5-3 м устанавливают прогоны, на которые укладывают мелкоразмерные кровельные плиты, листы, настилы. Во втором случае непосредственно на стропильные фермы укладывают крупноразмерные плиты или панели шириной 1,5 - 3 м или длиной 6 или 12, совмещающие функции несущих и ограждающих инструкции.

*****

Кровля по прогонам получается легче вследствие небольшого пролета ограждающих элементов, но требует большего расхода металла (на прогоны) и более трудоемка в монтаже.

Беспрогонная кровля индустриальна и проста в монтаже, обеспечивает меньший расход стали (при применении железобетонных панелей); основной недостаток ее - большая масса.

Прогоны устанавливают на верхний пояс стропильных ферм в их узлах. В качестве прогонов применяют прокатные балки, гнутые профили либо легкие сквозные конструкции (при шаге ферм больше 6 м). Кровельные покрытия бывают теплыми (с утеплителем) в отапливаемых Производственных зданиях и холодными без утеплителя (для неотапливаемых зданий, а также горячих цехов, имеющих избыточные тепловыделения от технологических агрегатов).

Для теплых кровель в качестве несущих элементов, укладываемых по прогонам, широко используется стальной профилированный настил. Применяют также мелкоразмерные керамзитобетонные, армоцементные и асбестоцементные плиты, трехслойные панели типа сэндвич, состоящие из двух металлических листов, между которыми расположен утеплитель, или монопанели с несущим слоем из профилированного настила и гидроизоляцией из мягкой кровли.

Профилированный настил изготовляют из оцинкованной рулонной стали толщиной t = 0,8; 0,9; 1 мм; высота профиля h =40, 60 и 80 мм; ширина B =680, 711 и 782 мм; длина до 12 м.

Профилированные листы укладывают по прогонам, расположенным через 3 - 4 м. При шаге стропильных ферм 4 м настил может опираться непосредственно на фермы.

Холодные кровли выполняют из волнистых асбестоцементных, стальных или алюминиевых листов, укладываемых по прогонам, расположенным через 1,25 - 1,5 м.