Билет № 5

1 Состав каркаса и его конструктивные схемы.

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

Поперечные рамы состоят из колонн и ригелей.

Продольные элементы каркаса – это подкрановые конструкции, подстропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны.

Кроме перечисленных элементов в составе каркаса конструкции торцевого фахверка, площадок, лестниц и других элементов здания.

Конструктивные схемы каркаса достаточно многообразны. В каркас с одинаковыми шагами колонн по всем рядам наиболее наиболее простая конструктивная схема – это поперечные рамы, на которые опираются подкрановые конструкции, а также панели покрытия или прогоны. Такое конструктивное решение обеспечивает выполнение эксплуатационных требований в большинстве машиностроительных цехов, в которых оборудование размещается при относительно небольших шагах колонн по внутренним рядам (6-12м). Такая схема удобна для бесфонарных зданий и зданий с продольными фонарями.

При необходимости освещение с помощью поперечных фонарей их конструкции могут быть использованы для опирания панелей покрытия. При необходимости больших шагов колонн по всем рядам можно использовать схему с продольным фонарем, несущим часть нагрузки от покрытия.

При больших пролетах и шагах колонн эффективно применяются каркасы с пространственным ригелем. Ригель рамы выполняется в виде коробчатого сквозного сечения с консолями, на которые опираются конструкции фонаря.

При относительно небольших пролетах используются сплошные рамные каркасы для одно- и многопролетных зданий с пролетами 12-24м , высотой помещения 5-8м без мостовых кранов и с кранами грузоподъемностью до 20т, с фонарями и без. Эти каркасы выполняются в виде бесшарнирных систем, трехшарнирных, трехшарнирных с затяжкой. Мостовые краны опираются на консоли или устанавливаются на легкие крановые эстакады. Каркасы очень удобны в изготовлении, транспортировке и монтаже. Сечения рам составные из швеллеров и листовой стали или из гнутосварных профилей.

В цехах, где по средним рядам шаг колонн должен быть больше, чем по крайнему ряду, устанавливаются подстропильные фермы, на которые опираются ригели рам.

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

В многопролетных цехах горизонтальные нагрузки на одну раму воспринимаются несколькими колоннами, и поэтому даже в цехах большой высоты часто оказывается возможным использовать шарнирное сопряжение.

В многопролетных цехах с пролетами разной высоты возможны решения, при которых часть узлов проектируются жесткими, часть – шарнирными.

Каркасы производственных зданий изредка проектируются в виде висячих конструкций, складок, оболочек, структур.

2. Сплошные подкрановые балки: определение расчетных усилий.

Типы сечения подкрановых балок зависят от нагрузки, пролёта и режима работы кранов.

При пролете 6 м и кранах,грузоподъёмностью до 50 т обычного режима применяют прокатные двутавры, усиленные листом или уголками, или сварные двутавры несимметричного сечения.

Для больших пролетов и грузоподъёмностей кранов применяют сварные двутавровые балки.

При кранах грузоподъёмностью до 50т рационалбны балки составного сечения из широкополочных тавров с тонкой стенкой-вставкой.

Расчетные усилия (наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы) и подкрановых балках находят от нагрузки двух сближенных кранов наибольшей.

Так как нагрузка подвижная, то сначала нужно найти такое поло­жение ее. при котором расчетные усилия в балке будут наибольшими.

Наибольший изгибающий момент в разрезной балке от заданной си­стемы сил возникает, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, н ближайшая к ней сила равно удалены от середины пролета балки; при этом наибольший изгибающий момент Мтах будет находиться под силой, ближайшей к середине пролета балки (пра­вило Винклера).

Поскольку сечение с наибольшим моментом расположено близко к середине пролета балки, значение Мmax можно определить, пользуясь линией влияния момента в середине пролета. Погрешность не превыша­ет 1-2%.

Наибольшая поперечная сила Qmax в разрезной балке будет при та­ком положении нагрузки, когда одна из сил находится непосредственно у опоры, а остальные расположены как можно ближе к этой же опоре .

В неразрезных подкрановых балках наибольшие усилия определя­ют загруженнем линий влияния, построенных для опорных и промежу­точных сечений (ординаты линий влияния приведены в справочной ли­тературе.

Балку разбивают на 8—10 равных частей. В каждом сечении путем наиболее невыгодного загружения линии влияния определяют макси­мальные значения моментов и поперечных сил и строят огибающие эпюры.

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы от вертикальной нагрузки определяют по формулам

Расчетный изгибающий момент Му и поперечную силу Qу от гори­зонтальной поперечной нагрузки находят при том же положении кранов. Поэтому при кранах одинаковой грузоподъемности Ми и Q„ можно определить из соотношения горизонтальных Тк ивертикальных Fк сил от колеса:

3.Армирование ребристой плиты покрытия.

Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей.

Поперечные стержни объединяют с продольной мон­тажной или рабочей ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, которые размещают в ребрах плит. Плоские сварные каркасы в круглопустотных плитах мо­гут размещаться только на приопорных участках, через одно-два ребра.

К концам продольной ненапрягаемой арматуры реб­ристых плит приваривают анкеры из уголков или пла­стин для закрепления стержней на опоре.

Сплошные плиты из тяжелого и легкого бетонов ар­мируют продольной напрягаемой арматурой и сварными сетками.

Монтажные петли закладывают по четырем углам плит. В местах установки петель сплошные панели ар­мируют дополнительными верхними сетками. Пример армирования ребристой панели перекрытия промышлен­ного здания приведен на рис XI.9. Номинальная шири­на этой панели считается равной 1,5 м. Применяют та­кие плиты также шириной 3 м.

Монтажные соединения панелей всех типов выполня­ют сваркой стальных закладных деталей и заполнением

В продоль­ных боковых гранях плит предусматривают впадины, предназначенные для образования (после замоноличива-ния швов) прерывистых шпонок, обеспечивающих сов­местную работу плит на сдвиг в вертикальном и горизон­тальном направлениях. При таком соединении сборных элементов перекрытия представляют собой жесткие го­ризонтальные диафрагмы.

Если временные нагрузки на перекрытиях больше (υ≥10 Н/м2), то ребристые плиты при замоноличивании швов целесообразно превращать в неразрезные. С этой целью швы между ребристыми плитами на опорах арми­руют сварными седловидными каркасами, пересекающи­ми ригель. На нагрузки, действующие после замоноличивания, такие плиты рассчитывают как неразрезные.