Билет 25

1. Конструкция, работа и расчет жесткого примыкания металлической стропильной фермы к колонне.

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления FR, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H1 = M/hо, которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы Np = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н1, как и Нр, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нормальной точности, которые ставятся в отверстия на 3 – 4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20 – 24 мм).

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 5.9).

Рис. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40 – 80 мм ниже верха фасонки).

Усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт определяется по формуле

Nmax = N1 = ,

где z – расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта ;

l1 – расстояние между крайними болтами;

– сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ( );

n = 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление FR передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5 tф.

Опорный столик выполняется из листа стали толщиной 30 –40 мм или при небольшом опорном давлении (FR = 200 – 250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой. Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н1.

2. Компоновка конструктивной схемы балочного сборного железобетонного перекрытия.

Компоновка конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления ригелей, установлении размеров пролета и шага ригелей, типа и размеров плит перекрытий; при этом учитывают:

1) величину временной нагрузки, назначение здания, архитектурно-планировочное решение;

2) общую компоновку конструкции всего здания. В зданиях, где пространственная жесткость в поперечном направлении создается рамами с жесткими узлами, ригели располагают в поперечном направлении, а панели — в продольном. В жилых и общественных зданиях ригели могут иметь продольное направление, а плиты—поперечное. В каждом случае выбирается соответствующая сетка колонн;

3) технико-экономические показатели конструкции перекрытия. Расход железобетона на перекрытие должен быть минимальным, а масса элементов и их габариты должны быть возможно более крупными в зависимости от грузоподъемности монтажных кранов и транспортных средств.

При проектировании разрабатывают несколько вариантов конструктивных схем перекрытия и на основании сравнения выбирают наиболее экономичную.

Общий расход бетона и стали на устройство железобетонного перекрытия складывается из соответствующего расхода этих материалов на плиты, ригели и колонны. Наибольший расход железобетона — около 65 % общего количества — приходится на плиты. Поэтому экономичное решение конструкции плит приобретает важнейшее значение.

3. Система связей одноэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом.

Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из колонн, фундаментов под ними, несущих элементов покрытия и связей. Кроме того, в состав каркаса входят (при наличии их в здании) — подкрановые, фундаментные и обвязочные балки. В каркасах зданий большой протяженности предусматривают температурные швы, располагаемые не более чем через 60 м. Эти швы конструктивно решаются установкой сдвоенных колонн. Они делят каркас здания.

Все сборные железобетонные элементы каркаса при изготовлении снабжаются стальными закладными деталями для сварки или сбалчивания их при монтаже, а также монтажными петлями (или отверстиями) для строповки при подъеме конструкций кранами.

Во избежание коррозии соединительных деталей в дальнейшем их обетонировают, покрывают антикоррозийными составами или выполняют из нержавеющей стали.

Колонны каркаса одноэтажных промышленных зданий можно подразделить на две группы: применяемые в пролетах без мостовых кранов и в пролетах с мостовыми кранами. По положению в здании колонны делятся на крайние (пристенные) и средние, устанавливаемые на стыке двух пролетов.

Для крепления других элементов каркаса, а также технологического и санитарно-технического оборудования, в колонны при их изготовлении закладывают специальные стальные детали.

Связи. Колонны и основные несущие элементы покрытий образуют систему поперечных рам. Для обеспечения пространственной жесткости здания между этими рамами создают систему связей. Связи можно подразделить на вертикальные (устанавливаемые в вертикальных плоскостях) и горизонтальные (располагаемые в плоскостях верхнего или нижнего поясов стропильных ферм или балок).

Для устойчивости колонн в продольном направлении и, в частности, для восприятия инерционных сил при торможении мостовых кранов, между колоннами в продольных рядах устраивают вертикальные диагональные связи. Эти связи размещают в середине каждого температурного блока. Они бывают крестовые и портальные. Портальные связи менее стесняют внутрицеховой транспорт. Между фермами, в плоскости их верхнего пояса, устанавливают горизонтальные стальные связи. Между узлами всех остальных ферм ставят железобетонные распорки.

При устройстве покрытия по прогонам, в крайних ячейках температурных блоков на всю ширину здания, под прогонами устраивают стальные горизонтальные связи крестовой системы.