Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Девятнадцатый билет базы колонн типы и конструктивные особенности баз колонн
Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При шарнирном сопряжении база при действии случайных моментов должна иметь возможность некоторого поворота относительно фундамента, при жестком сопряжении необходимо обеспечить сопряжение базы с фундаментом, не допускающее поворота.
По конструктивному решению базы могут быть с траверсой, с фрезерованным торцом и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты.
При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000-5000 кН) чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. Чтобы увеличить равномерную передачу давления с плиты на фундамент, жесткость плиты увеличивают дополнительными ребрами между ветвями траверсы. В легких колоннах роль траверсы могут выполнять консольные ребра, приваренные к стержню колонны и опорной плите. В колоннах с большими расчетными усилиями (6000 - 10000 кН и более) целесообразно фрезеровать торец базы. В этом случае траэерса и ребра отсутствуют и плита, чтобы равномерно передать нагрузку на фундамент, должна иметь значительную толщину. Конструкция базы с фрезерованным торцом значительно проще и в этом случае позволяет вести монтаж более простым, безвыверочным способом.
Базы с шарнирным устройством четко отвечают расчетной схеме, но из-за большей сложности монтажа в колоннах применяются редко.
При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы; благодаря гибкости плиты обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов. При жестком сопряжении анкеры прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли и затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению, что устраняет возможность поворота колонны.
Диаметр анкерных болтов при шарнирном сопряжении принимают равным d=20-30 мм, а при жестком d=24-36 мм. Для возможности некоторой передвижки колонны в процессе ее установки диаметр отверстия для анкерных болтов принимается в 1,5-2 раза больше диаметра анкеров. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к базе.
восьмой билет ФАХВЕРК И КОНСТРУКЦИИ ЗАПОЛНЕНИЯ ПРОЕМОВ
Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия (с последующей передачей на фундаменты и другие конструкции) ветровой нагрузки.
Фахверк устраивается для наружных стен (вдоль здания и торцовых), а также для внутренних стен и перегородок.
При самонесущих стенах, а также при панельных с длинами панелей, равными шагу колонн, необходимости в конструкциях фахверка нет.
При длине панелей, меньших шага колонн, устанавливаются стойки фахверка, и панели опираются на столики колонн и этих стоек. Сечения стоек фахверка - прокатные обычные и широкополочные, а также сварные двутавры, составные из швеллеров и сквозные из швеллеров (прокатных или гнутых). Стойки опираются на фундамент и с помощью листового шарнира, передающего горизонтальные усилия, но не стесняющего вертикальные перемещения ферм, - на связи по нижним поясам ферм. Если по высоте есть горизонтальные площадки, то стойки опираются в горизонтальном направлении и на них. При стенах из малоразмерных элементов (волнистые асбестоцементные, стальные, алюминиевые листы) кроме стоек предусматриваются ригели, к которым и крепятся стеновые листы. Ригели воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки (от веса стенового ограждения и ветровой нагрузки), и поэтому проектируются достаточно жесткими в обеих плоскостях. Сечения их составляются из уголков, листов, швеллеров, гнутых профилей.
В торцах здания обязательно устанавливаются стойки, а при малоразмерных листах ограждения и над большими проемами - ригели. В высоких цехах для обеспечения устойчивости стоек фахверка в плоскости стены ставятся распорки, которые крепятся к вертикальным связям.
Фахверк внутренних стен устраивается аналогично. Если внутренние стены кирпичные, то стойки и ригели фахверка располагаются в пределах толщины стены.
седьмой билет НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА РАМУ
1. Постоянные нагрузки
2. Временные нагрузки
На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки - от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные - технологические (от мостовых кранов, подвесного транспорта, рабочих площадок и т.п.), а также атмосферные (воздействие снега, ветра). В некоторых случаях приходится учитывать особые нагрузки, вызываемые сейсмическими воздействиями, просадкой опор, аварийными нарушениями технологического процесса и др.
1. Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки на ригель рамы обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля.
Величину расчетной постоянной нагрузки на 1 м2 покрытия gКР удобно определять в табличной форме.
В распределенную поверхностную нагрузку включаются нагрузки от всех слоев кровли, конструкций фермы, фонаря, связей с соответствующими коэффициентами перегрузки. Линейная распределенная нагрузка на .ригель собирается с площади A1.
При подсчете линейной нагрузки на ригель qП нужно спроектировать qКР на горизонтальную поверхность и собрать с ширины, равной шагу стропильных ферм bФ. Таким образом,
При шарнирном сопряжении ригеля с колонной нужно учесть внецентренность опирания фермы на колонну, из-за которой возникает сосредоточенный момент, равный произведению опорной реакции фермы на эксцентриситет еф. При наличии подстропильных ферм на колонньд передаются еще сосредоточенные силы FПФ, равные опорным реакциям подстропильных ферм. Сила FПФ равна весу покрытия на площади А2.
Остальные постоянные нагрузки собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой части колонны по оси сечения. Сила F1 включает в себя собственный вес нижней части колонны и нагрузку от стен на участке от низа рамы до уступа колонны (если стена не самонесущая); аналогично сила F2 включаете себя вес верхней части колонны и вес подвесных стен выше уступа; силы F1С и F2С равны весу нижней и верхней частей средней колонны. При этом моменты, возникающие от веса стен, в расчете не учитываются.
2. Временные нагрузки
Нагрузки от мостовых кранов. При движении колеса мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлениий.
Вертикальная сила FК зависит от веса крана, веса груза на крюке крана, положения тележки на крановом мосту. Сила FK динамическая, так как из-за ударов колеса о рельс, рывков при подъеме груза возникают вертикальные инерционные силы, суммирующиеся со статической составляющей. У мостовых кранов не менее четырех колес, и, следовательно, опирание крана на рельсы статически неопределимо. При движении крана происходит перераспределение вертикальных сил между колесами, движущимися по рельсу с одной стороны крана. Динамические воздействия колес крана, а также перераспределение усилий между колесами с одной стороны крана учитываются при расчете подкрановых балок, а при расчете рам вертикальная составляющая считается квазистатической и одинаковой для всех колес с одной стороны крана (небольшая разница может быть за счет смещения центра тяжести механизмов передвижения и кабины). Наибольшее вертикальное нормативное усилие Fкmax определяется при крайнем положении тележки крана на мосту с грузом на крюке крана, масса которого равна грузоподъемности крана Q. Fкmax указана в стандартах на краны или в паспортах кранов.
Горизонтальная сила Тк, расположенная в плоскости поперечной рамы, возникает из-за перекосов крана, торможения тележки, распирающего воздействия колес при движении по рельсам, расстояние между которыми несколько меньше пролета крана и т. п. Нормативное значение силы Тnk, передаваемой на поперечную раму, определяется по формулам:
Вертикальная нагрузка на подкрановые балки и колонны определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов (при любом числе кранов на одном ярусе пролета). В многопролетных цехах в одном створе рассматривается воздействие не более четырех кранов (по 2 в разных пролетах). Горизонтальная нагрузка учитывается не более чем от двух кранов, расположенных на одних путях или в разных пролетах. Эти условности связаны с тем, что вероятность совпадения нормативных нагрузок от нескольких кранов очень мала. Вероятность зависит от того, насколько часто краны поднимают большие грузы, масса которых близка к грузоподъемности, и поэтому связана с режимом работы кранов. Разная вероятность совпадения нормативных нагрузок от разных кранов учитывается в расчете введением коэффициента сочетаний nC, равного при учете нагрузок от двух кранов весьма тяжелого ВТ и тяжелого Т режимов работы 0,95, среднего С и легкого Л режимов - 0,85, а при учете от четырех кранов - соответственно 0,8 и 0,7.
второй билет СОСТАВ КАРКАСА И ЕГО КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ
Каркасы производственных зданий в большинстве случаев проектируются так, что несущая способность (включая жесткость) поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль -продольными элементами каркаса, кровельными и стеновыми панелями.
Поперечные рамы каркаса состоят из колонн (стоек рамы) и ригелей (в виде ферм или сплошностенчатых сечений).
Продольные элементы каркаса - это подкрановые конструкции, подстропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей).
Кроме перечисленных элементов в составе каркаса обязательно имеются конструкции торцевого фахверка (а иногда и продольного), площадок, лестниц и других элементов здания.
Конструктивные схемы каркасов достаточно многообразны. В каркасах с одинаковыми шагами колонн по всем рядам 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 удобно размещается при относительно небольших шагах колонн по внутренним рядам (6 - 12 м).
В цехах, где по средним рядам шаг колонн должен быть больше, чем по крайнему ряду, устанавливаются подстропильные фермы, на которые опираются ригели рам. При кранах большой грузоподъемности и с большим расстоянием между колоннами часто оказывается целесообразным совместить функции подстропильных ферм и подкрановых конструкций и предусмотреть по среднему ряду подкраново-подстропильную ферму, на верхний пояс которой опирается кровля, а на нижний - краны.
первый билет Стальные конструкции должны в первую очередь удовлетворять ряду основных требований, без которых невозможна их нормальная эксплуатация, а именно:
конструкция должна отвечать своему эксплуатационному назначению;
обладать необходимой несущей способностью, т. е. должна быть прочной и устойчивой;
обладать необходимой жесткостью.
Указанные основные требования определяют предельное состояние конструкции, так как без удовлетворения этих требований эксплуатация ее невозможна.
Помимо этого, к стальным конструкциям предъявляется еще ряд важных требований, которыми характеризуется качество сооружения, — прогрессивность и рациональность.
Эти требования вытекают из трех основных принципов советской проектировочной школы, а именно:
наименьшей затраты материала на конструкцию (минимум веса стали);
наименьшей затраты энергии и труда на изготовление конструкции (минимум трудоемкости);
наименьшей затраты времени на осуществление сооружения (минимум времени на монтаж).
На этой основе к проектам стальных конструкций предъявляются следующие качественные требования.
Проектные требования
Форма конструкции и ее деталей должна быть приспособлена к эксплуатации и уходу, в частности она должна быть удобной для защиты от коррозии, от скопления пыли и грязи и т. д.
Конструкция должна обладать наивыгоднейшими (оптимальными) размерами, при которых материал по возможности был бы полностью использован. При этом необходимо стремиться к унификации конструкций и применению типовых элементов.
Производственные заводские требования
Необходимо стремиться к наибольшей повторяемости элементов конструкций в сооружении. Серийность заказа при минимальном количестве различных марок конструкций, т. е. с максимальной повторяемостью одинаковых элементов, в несколько раз снижает трудоемкость изготовления элементов или деталей конструкций.
В проекте должны быть учтены производственные возможности заводов-изготовителей (наличие кондукторов и приспособлений, характеристики станков, грузоподъемность кранов, применение автоматической сварки и т. д.).
Элементы конструкций должны иметь простую форму и состоять из минимального количества деталей, без «лишних» сварных швов или заклепок. Конструкция должна быть простой в сборке.
Организационные и монтажные требования
Конструкция или ее часть, отправляемая с завода (отправочный элемент), должна по своим размерам вписываться в габариты железной дороги или других видов транспорта.
Необходимо стремиться к минимальному количеству монтажных элементов в сооружении и к наибольшей их взаимозаменяемости. При этом сопряжения элементов сооружения должны быть простыми и удобными для монтажа.
Следует предусматривать возможность ведения крупноблочного монтажа.
Кроме того, при проектировании необходимо стремиться к тому, чтобы сооружение было пропорциональным и красивым.
Конструкции, удовлетворяющие всем вышеуказанным требованиям, могут быть названы высококачественными и рациональными. Но эти рациональные конструктивные формы не являются застывшими, они меняются и развиваются в соответствии с общим развитием науки и техники в нашей стране.
четвертый билет НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА РАМУ
1. Постоянные нагрузки
2. Временные нагрузки
На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки - от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные - технологические (от мостовых кранов, подвесного транспорта, рабочих площадок и т.п.), а также атмосферные (воздействие снега, ветра). В некоторых случаях приходится учитывать особые нагрузки, вызываемые сейсмическими воздействиями, просадкой опор, аварийными нарушениями технологического процесса и др.
1. Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки на ригель рамы обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля.
Величину расчетной постоянной нагрузки на 1 м2 покрытия gКР удобно определять в табличной форме.
В распределенную поверхностную нагрузку включаются нагрузки от всех слоев кровли, конструкций фермы, фонаря, связей с соответствующими коэффициентами перегрузки. Линейная распределенная нагрузка на .ригель собирается с площади A1.
При подсчете линейной нагрузки на ригель qП нужно спроектировать qКР на горизонтальную поверхность и собрать с ширины, равной шагу стропильных ферм bФ. Таким образом,
При шарнирном сопряжении ригеля с колонной нужно учесть внецентренность опирания фермы на колонну, из-за которой возникает сосредоточенный момент, равный произведению опорной реакции фермы на эксцентриситет еф. При наличии подстропильных ферм на колонньд передаются еще сосредоточенные силы FПФ, равные опорным реакциям подстропильных ферм. Сила FПФ равна весу покрытия на площади А2.
Остальные постоянные нагрузки собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой части колонны по оси сечения. Сила F1 включает в себя собственный вес нижней части колонны и нагрузку от стен на участке от низа рамы до уступа колонны (если стена не самонесущая); аналогично сила F2 включаете себя вес верхней части колонны и вес подвесных стен выше уступа; силы F1С и F2С равны весу нижней и верхней частей средней колонны. При этом моменты, возникающие от веса стен, в расчете не учитываются.
2. Временные нагрузки
Нагрузки от мостовых кранов. При движении колеса мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлениий.
Вертикальная сила FК зависит от веса крана, веса груза на крюке крана, положения тележки на крановом мосту. Сила FK динамическая, так как из-за ударов колеса о рельс, рывков при подъеме груза возникают вертикальные инерционные силы, суммирующиеся со статической составляющей. У мостовых кранов не менее четырех колес, и, следовательно, опирание крана на рельсы статически неопределимо. При движении крана происходит перераспределение вертикальных сил между колесами, движущимися по рельсу с одной стороны крана. Динамические воздействия колес крана, а также перераспределение усилий между колесами с одной стороны крана учитываются при расчете подкрановых балок, а при расчете рам вертикальная составляющая считается квазистатической и одинаковой для всех колес с одной стороны крана (небольшая разница может быть за счет смещения центра тяжести механизмов передвижения и кабины). Наибольшее вертикальное нормативное усилие Fкmax определяется при крайнем положении тележки крана на мосту с грузом на крюке крана, масса которого равна грузоподъемности крана Q. Fкmax указана в стандартах на краны или в паспортах кранов.
Горизонтальная сила Тк, расположенная в плоскости поперечной рамы, возникает из-за перекосов крана, торможения тележки, распирающего воздействия колес при движении по рельсам, расстояние между которыми несколько меньше пролета крана и т. п. Нормативное значение силы Тnk, передаваемой на поперечную раму, определяется по формулам:
Вертикальная нагрузка на подкрановые балки и колонны определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов (при любом числе кранов на одном ярусе пролета). В многопролетных цехах в одном створе рассматривается воздействие не более четырех кранов (по 2 в разных пролетах). Горизонтальная нагрузка учитывается не более чем от двух кранов, расположенных на одних путях или в разных пролетах. Эти условности связаны с тем, что вероятность совпадения нормативных нагрузок от нескольких кранов очень мала. Вероятность зависит от того, насколько часто краны поднимают большие грузы, масса которых близка к грузоподъемности, и поэтому связана с режимом работы кранов. Разная вероятность совпадения нормативных нагрузок от разных кранов учитывается в расчете введением коэффициента сочетаний nC, равного при учете нагрузок от двух кранов весьма тяжелого ВТ и тяжелого Т режимов работы 0,95, среднего С и легкого Л режимов - 0,85, а при учете от четырех кранов - соответственно 0,8 и 0,7.
Одиннадцатый билет типы колонн, расчет и конструирование стержня колонны
В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, переменного по высоте сечения - ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, - раздельные.
В колоннах постоянного по высоте сечения нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн постоянного сечения (особенно сплошных) - их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (грузоподъемность до 15-20 т) и незначительной высоте цеха ( до 8-10 м).
При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на ступенчатые колонны, которые для одноэтажных произ-водственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и
располагается по оси подкрановой ветви. '
В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д.
При кранах особого режима работы либо делают проем в верхней части колонны (при ее ширине не менее 1 м), либо устраивают проход
между краном и внутренней гранью верхней части колонны
Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке поперечной рамы
В раздельных колоннах подкрановая стойка и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе поперечной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизонтальную поперечную силу от кранов.
Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (например, при расширении).
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТЕРЖНЯ КОЛОННЫ
Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжатие. Значения расчетных усилий: продольной силы JV, изгибающего момента в плоскости рамы Мх (в некоторых случаях изгибающего момента, действующего в другой плоскости, - Му) и поперечной силы Qx определяют по результатам статического расчета рамы При расчете колонны необходимо проверить ее прочность, общую и местную устойчивость элементов.
Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны должны обладать также необходимой жесткостью.
Сечения ступенчатых колонн подбирают раздельно для каждого участка постоянного сечения Расчетные длины участков колонн в плоскости и из плоскости рамы определяются в зависимости от конструктивной схемы каркаса.
третий билет КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНЫХ РАМ
Компоновку поперечной рамы начинают с установления основных габаритных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязывают к отметке уровня пола, принимая ее нулевой. Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания. Все размеры принимают в соответствии с основными положениями по унификации и другими нормативными документами.
1. Компоновка однопролетных рам
Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса H1 и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия H2. В сумме эти размеры составляют полезную высоту, цеха H0.
Размер H2 диктуется высотой мостового крана:
Габариты мостовых кранов даются в соответствующих стандартах и заводских каталогах.
Окончательный размер H2 принимается обычно кратным 200 мм.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм:
Размер H0 принимается кратным 1,2 м до высоты 10,8 м, а при большей высоте - кратным 1,8 м из условия соизмеряемости со стандартными ограждающими конструкциями. Если приходится несколько увеличить высоту цеха, то надо изменить отметку головки рельса (полезную высоту цеха), а размер H2 оставить минимально необходимым. В отдельных случаях при соответствующем обосновании размер H0 принимают кратным 0,6 м.
Далее устанавливают размеры верхней части колонны HВ нижней части HН и высоту у опоры ригелей HФ. Высота верхней части колонны:
Окончательно уточняют величину HВ после расчета подкрановой балки.
Размер нижней части колонны, мм
Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля
Н = НB + HH.
Высота части колонны в пределах ригеля HФ зависит от принятой конструкции стропильных ферм. При плоских кровлях и фермах с элементами из парных уголков в соответствии с ГОСТ 23119 - 78 "Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий" высота Hф (по обушкам уголков) принимается равной 2,25 м при пролете 24 м и 3,15 м при пролетах 30, 36 м. При элементах ферм, выполненных из других профилей, целесообразно принимать высоту такой же.
Если на здании есть светоаэрационные или аэрационные фонари, высоту их HФН определяют светотехническим или теплотехническим расчетом с учетом высот типовых фонарных переплетов (1250 и 1750 мм), бортовой стенки и карнизного элемента.
При определении горизонтальных размеров учитываются унифицированные привязки колонн к разбивочным осям, требования прочности и жесткости, предъявляемые к колоннам, эксплуатационные требования.
Привязка, наружной грани колонны к оси колонны, а может быть нулевой, 250 или 500 мм. Нулевую привязку принимают в зданиях без мостовых кранов, а также в невысоких зданиях (при шаге колонн 6 м), оборудованных кранами грузоподъемностью не более 30 т.
Привязку размером, а = 500 мм принимают для относительно высоких зданий с кранами грузоподъемностью 100 т и более, а также если в верхней части колонны устраиваются проемы для прохода. В остальных случаях, а = 250 мм.
Колонны постоянного по высоте сечения используются для цехов с подвесным транспортом и с мостовыми кранами небольшой грузоподъемности. Высота сечения таких колонн назначается с учетом унифицированных привязок наружных граней колонн к разбивочной оси, а также (при фермах с элементами из парных уголков) установленной ГОСТ 23119-78 привязки ферм к разбивочной оси (200 мм). Таким образом, высота сечения колонны может быть 450 мм (250+200) и 700 мм (500+200). Если по условиям прочности или жесткости колонны требуется большая высота (обычно высота сечения не должна быть менее 1/20 высоты колонны от верха фундамента до низа стропильной фермы), то можно рекомендовать высоту сечения колонны в пределах высоты фермы 450 или 700 мм, а ниже фермы - большей.
Высоту сечения верхней части ступенчатой колонны hВ назначают аналогично (450, 700 мм), но не менее 1/12 ее высоты HВ (от верха уступа до низа стропильной фермы).
В цехах с интенсивной работой кранов и большой скоростью перемещения (при ВT и частично Т режимах работы) возникает необходимость частого осмотра и ремонта крановых путей. Для выполнения этих работ должен быть обеспечен безопасный проход вдоль пути, поэтому в стенках верхних частей колонн устраиваются проходы шириной не менее 400 мм и высотой 2000 мм. Высота сечения верхней части колонны получается не менее 1000 мм (если проход не располагается вне сечения колонны).
При назначении высоты нижней части ступенчатой колонны нужно учесть, что для того чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не менее, мм
При устройстве прохода вне колонны размер l1 включает еще 450 мм (400 мм габарит прохода и 50 мм на ограждение). Пролеты кранов lК имеют модуль 500 мм, поэтому размер lК должен быть кратным 250 мм.
Ось подкрановой ветви колонны обычно совмещают с осью подкрановой балки; в этом случае высота сечения нижней части колонны
hH = l1 + a
С учетом обеспечения жесткости цеха в поперечном направлении высота сечения нижней части колонны назначается не менее 1/20 H, а в цехах с интенсивной работой мостовых кранов - не менее 1/15 H.
Верхнюю часть колонны обычно проектируют сплошной, двутаврового сечения; нижнюю часть принимают сплошной при ширине до 1 м, а при большей ширине ее экономичнее делать сквозной.
Ширина фонаря обычно назначается 6 или 12 м.
При компоновке устанавливаются схемы и размеры связей, фахверка и других элементов каркаса.
Пятый билет СВЯЗИ
1. Связи между колоннами
2. Связи по покрытию
Связи - это важные элементы стального каркаса, которые необходимы для:
- обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов;
- восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов);
- обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых);
- создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации;
- обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа.
Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра).
1. Связи между колоннами
Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом некоторые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.
Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один вертикальный жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски включены две колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще проектируется крестовой, и треугольной, элементы которой работают на растяжение и сжатие. При размещении жестких дисков (связевых блоков) вдоль здания нужно учитывать возможность перемещений колонн при температурных деформациях продольных элементов. Если поставить диски по торцам здания, то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) возникают значительные температурные усилия Ft.
Поэтому при небольшой длине здания (температурного блока) ставится вертикальная связь в одной панели. При большой длине здания (или блока) для колонн в торцах возрастают неупругие перемещения за счет податливости креплений продольных элементов к колоннам.
По торцам здания крайние колонны иногда соединяют между собой гибкими верхними связями. Вследствие относительно малой жесткости надкрановой части колонны расположение верхних связей в торцовых панелях лишь незначительно сказывается на температурных напряжениях. Верхние торцовые связи также делают в виде крестов, что целесообразно с точки зрения монтажных условий и однотипности решений.
Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцовых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части каркаса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоятельный конструктивный комплекс.
Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам, колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями.
При проектировании связей по средним рядам колонн в подкрановой части следует иметь в виду, что довольно часто по условиям технологии необходимо иметь свободное пространство между колоннами. В этих случаях конструируют портальные связи.
Связи, устанавливаемые в пределах высоты ригелей в связевом блоке и торцовых шагах, проектируют в виде самостоятельных ферм (монтажного элемента), в остальных местах ставят распорки.
Продольные элементы связей в точках крепления к колоннам обеспечивают несмещаемость этих точек из плоскости поперечной рамы. Эти точки в расчетной схеме колонны могут быть приняты шарнирными опорами. При большой высоте нижней части колонны бывает целесообразна установка дополнительной распорки, которая закрепляет нижнюю часть колонны посередине ее высоты и сокращает расчетную длину колонны.
Связи, кроме условных поперечных сил, возникающих при потере устойчивости колонн из плоскости поперечных рам, воспринимают также усилия от ветра, направленного на торец здания, и от продольных воздействий мостовых кранов.
Ветровая нагрузка на торец здания воспринимается стойками торцевого фахверка и частично передается на связи по нижнему поясу ферм. Связи шатра передают силу FBT в ряды колонн.
2. Связи по покрытию
Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают: устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм; перераспределение местных нагрузок (например, крановых), приложенных к одной из рам, на соседние рамы; удобство монтажа; заданную геометрию каркаса; восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.
Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего, верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные связи состоят из поперечных и продольных.
Элементы верхнего пояса стропильных ферм сжаты, поэтому необходимо обеспечить их устойчивость из плоскости ферм. Ребра кровельных плит и прогоны могут рассматриваться как опоры, препятствующие смещению верхних узлов из плоскости фермы при условии, что они закреплены от продольных перемещений связями.
Для закрепления плит и прогонов от продольных смещений устраиваются поперечные связи по верхним поясам ферм, которые целесообразно располагать в торцах цеха с тем, чтобы они (вместе с поперечными горизонтальными связями по нижним поясам ферм и вертикальными связями) обеспечивали пространственную жесткость покрытия. При большой длине здания или температурного блока (более 144 м) устанавливаются дополнительные поперечные связевые фермы. Это уменьшает поперечные перемещения поясов ферм, возникающие вследствие податливости связей.
Необходимо обращать особое внимание на завязку узлов, ферм в пределах фонаря, где нет кровельного настила. Здесь для раскрепления узлов верхнего пояса ферм из их плоскости предусматриваются распорки, причем такие распорки в коньковом узле фермы обязательны. Если коньковая распорка не обеспечивает этого условия, между ней и распоркой в плоскости колонн ставится дополнительная распорка. Связи по верхнему поясу фонаря проектируются аналогично.
В зданиях с мостовыми кранами необходимо обеспечить горизонтальную жесткость каркаса как поперек, так и вдоль здания. Поэтому в однопролетных зданиях большой высоты (H0 > 18 м), в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т, с кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы при любой грузоподъемности обязательна система связей по нижним поясам ферм.
Поперечные связи закрепляют продольные, а в торцах здания они необходимы и для восприятия ветровой нагрузки, направленной на торец здания.
Опорные реакции торцовой фермы FBT воспринимаются связями между колоннами и передаются на фундамент.
В плоскости нижних поясов также устраиваются промежуточные поперечные связи, расположенные в тех же панелях, что и поперечные связи по верхним поясам ферм.
В длинных зданиях, состоящих из нескольких температурных блоков, поперечные связевые фермы по верхним и нижним поясам ставят у каждого температурного шва (как у троцов), имея в виду, что каждый температурный блок представляет собой законченный пространственный комплекс.
Вертикальные связи вместе с поперечными связевыми фермами по верхним и нижним поясам обеспечивают создание жестких пространственных блоков у торцов здания. К этим блокам распорками и растяжками привязывают промежуточные фермы.
десятый билет 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 утеп-литель, или монопанели с несущим слоем из профилированного настила и гидроизоляцией из мягкой кровли.
Настил крепится к прогонам самонарезающими винтами. Между собой листы настила соединяются комбинированными заклепками, позволяющими вести клепку с одной стороны настила.
Холодные кровли выполняют из волнистых асбестоцементных, стальных или алюминиевых листов,"укладываемых по прогонам, расположенным через 1,25-1,5 м.. Стальные волнистые листы изготовляют из холоднокатаной стали толщиной от 1 до 1,8 мм. Высота волны h = 30 и 35 мм. Алюминиевые волнистые листы имеют толщину 0,6- 1,2 мм и массу 5-7 кг/м2. Волнистые листы крепят к прогонам с помощью специальных упругих кляммеров или крюков из круглой стали (рис. 13.3).
Для обеспечения водоотвода в местах стыков волнистые листы перепускают внахлестку на 150-200 мм, при этом уклон кровли для асбестоцементных листов должен быть не менее '/4*. а для стальных и алюминиевых - не менее '/е-
Прогоны воспринимают нагрузку от кровли и передают ее на стропильные конструкции. Прогоны бывают сплошного сечения и решетчатые. Сплошные прогоны тяжелее решетчатых, но значительно проще в изготовлении и монтаже. Они применяются при шаге ферм 6 м. Сплошные прогоны обычно изготовляются из прокатных швеллеров, реже из двутавров. Более рациональны прогоны из гнутых профилей швеллер.-ного, С-образного и Z-образного сечения (рис. 13.8). Такие прогоны могут иметь развитую высоту при тонкой стенке. Для обеспечения местной устойчивости полок устраивают отгибы.
При легкой кровле и небольших снеговых нагрузках прогоны из гнутых профилей могут применяться при шаге ферм до 12 м. При больших нагрузках более рациональны сквозные прогоны, а также разработанные в ЦНИИПроектстальконструкция прогоны из перфорированного двутавра ("сквозной" двутавр) (см. рис. 7.38) и тонкостенных балок.
девятый билет Покрытие производственного здания решается с применением про-гонов или без них. В первом случае между стропильными фермами через 1,5-3 м устанавливают прогоны, на которые укладывают мелкоразмерные кровельные плиты, листы, настилы (рис. 13.1, а). Во втором случае непосредственно на стропильные фермы укладывают крупноразмерные плиты или панели шириной 1,5-3 м и длиной 6 или 12 м, совмещающие функции несущих и ограждающих конструкций (рис. 13. 1,6).
Кровля по прогонам получается легче вследствие небольшого пролета ограждающих элементов, но требует большего расхода металла (на прогоны) и более трудоемка в монтаже. Беспрогонная кровля индустри-альна и проста в монтаже, обеспечивает меньший расход стали (при применении железобетонных панелей); основной недостаток ее -большая масса.
Снижение массы кровельной конструкции имеет чрезвычайно важ-ное значение, ибо уменьшает стоимость не только конструкции кровли, но и всех нижерасположенных конструкций: фонарей, ферм, колонн и фундаментов.
Выбор конструкции кровли производится на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов с учетом технологических и экономических факторов - назначения здания, температурно-влаж-ностного режима внутрицеховой среды, стоимости возведения, наличия производственной базы по изготовлению крупноразмерных панелей в районе строительства, условий транспортировки, обеспеченности монтажными механизмами и т. д.
В зависимости от принятого типа кровли определяется необходимый уклон покрытия для обеспечения водоотвода. При самозалечивающихся кровлях с гравийной защитой принимается уклон 1,5 %; при кровлях из рулонных материалов без защиты - '/в-Чп\ при кровлях, не обеспечивающих герметизацию покрытия (асбестоцементные листы, волнистая сталь и т. Д.), уклон кровли должен быть не менее одной чтвертой одной шестой
двенадцатый билет Расчетная схема одноярусной колонны определяется способом закрепления ее в фундаменте, а также способом прикрепления балок, передающих нагрузку на колонну.
Соединение колонны с фундаментом может быть жестким или шарнирным. Если фундамент достаточно массивен, а база колонны имеет надежное анкерное крепление, колонну можно считать защемленной в фундаменте. При расчете легких колони соединение с фундаментом с учетом запаса прочности чаще всего принимают шарнирным.
При одноярусных колоннах балки или другие поддерживаемые кон струкции могут опираться на колонну сверху Помимо четкости центральной передачи такое соединение при защемленных внизу колоннах удобно для монтажа, при этом колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце. Тогда при жестком закреплении колонны в фундаменте расчетная длина колонны принимается равной 0,7/, а при шарнирном геометрическая длина колонны от фундамента до низа балок).
Более жестким является присоединение балочной конструкции к колонне сбоку
При достаточно мощной балочной конструкции и жестком прикреплении балок к колоннам последние можно считать защемленными вверху. Тогда расчетная длина /0 в плоскости главных балок может приниматься равной 0,7/ при шарнирном закреплении колонн в фундаменте и 0,5/ при жестком. Однако в последнем случае расчетную длину балок чаще принимают равной 0,7/, так как при изгибе балки не дают полного защемления.
При двутавровых колоннах с малой высотой сечения и большой шириной полок главные балки удобнее прикреплять не к стенке, а к полкам (поясам) колонны В этом случае при расположении
временной нагрузки с одной стороны колонны последняя работает на внецентренное сжатие. При этом момент условно принимается равным
M = N'e,
где N' - опорное давление от односторонней временной нагрузки, е - эксцентриситет приложения силы N'.
При примыкании сбоку к крестовым колоннам балки обычно располагаются в плоскости биссектрисы угла крестового сечения и опираются на столики между листами колонны, что также приводит к эксцентриситету приложения давления при односторонней нагрузке (рис. 8.11,г), хотя и меньшему, чем при двутавровых колоннах.
На трубобетонные колонны балки удобнее опирать сверху (рис. 8.11, д).
2. Выбор типа сечения колонны
При выборе типа сечения колонны необходимо стремиться получить наиболее экономичное решение, учитывая величину нагрузки, удобство примыкания поддерживаемых конструкций, условия эксплуатации, возможности изготовления и наличие сортамента.
Прежде всего надо решить, принимать ли колонну сплошной или сквозной. Максимально возможная расчетная нагрузка для сквозных колонн из двух швеллеров составляет 2700-3500 кН, для колонн из двух двутавров - 5500-5600 кН. При значительных нагрузках сквозные колонны получаются сложными в изготовлении, более рациональными оказываются сплошные колонны.
Сплошные колонны из гнутых профилей (см. рис. 8.3, д) при расчетной длине в пределах до 6 м благодаря простоте изготовления могут соперничать по стоимости со сквозными и при малых расчетных нагрузках (400-800 кН).
Трубобетонные колонны рациональны при больших нагрузках. Они рациональны с точки зрения архитектурных требований, удобны в эксплуатации на открытом воздухе и в агрессивной среде, так как легко окрашиваются и меньше подвержены коррозии.
Сжатые стержни из алюминиевых сплавов проектируют, как правило, сквозными, чтобы получить большую жесткость.
Шестой билет особенности расчета поперечных рам
Поперечная рама является основной несущей конструкцией каркаса. Чтобы определить усилия в элементах рамы, необходимо установить расчетную схему рамы, определить действующие на нее нагрузки, произвести статический расчет рамы и выявить сочетания нагрузок, вызывающие наибольшие расчетные усилия для каждого из элементов рамы.
Поперечная рама может быть однопролетная и многопролетная. В случае применения в качестве ригеля рамы треугольной фермы, опирающейся на колонны, за расчетную схему может быть принята П-образная рама с жесткими заделками и шарнирами в углах.
Если в качестве рамы приняты колонны с металлической полигональной фермой, прикрепляемой к колоннам на уровне верхнего и нижнего поясов, то за расчетную схему принимают П-образную раму с жесткими заделками и жесткими верхними узлами. Эти рамы типичны для промышленных зданий с крановыми нагрузками; в сельскохозяйственном строительстве они применяются при строительстве зданий для ремонта сельскохозяйственных машин, а также комбикормовых цехов и заводов промышленного типа.
Поперечные рамы воспринимают нагрузки от собственного веса конструкций (веса каркаса, кровли, а иногда и стенового ограждения), при наличии кранов - давление колес кранов и силы поперечного торможения, а также снеговую и ветровую нагрузки. В некоторых случаях на поперечные рамы передаются нагрузки от технологического и санитарно-технического оборудования. Раму рассчитывают способами строительной механики. Ввиду значительной сложности точных методов расчета рам в практике проектирования широко применяют приближенные методы, позволяющие значительно упростить расчет и получить результат, вполне приемлемый для практических целей.
При расчете рамы приближенными способами принимают следующие допущения:
сквозной ригель условно заменяют сплошным;
при защемленных стойках в фундаментах допускают, что они не могут поворачиваться;
при действии на раму любых нагрузок, кроме вертикальных, приложенных непосредственно к ригелю, упругие деформации ригеля мало влияют на величины расчетных усилий. Это позволяет при расчете рам на указанные нагрузки считать ригель абсолютно жестким;
в многопролетных одинаковой высоты зданиях при числе пролетов три и более величина смещения на уровне ригеля, обусловленная суммарной жесткостью большого числа колонн поперечного ряда, обычно так мала, что при расчете на нагрузки, приложенные к отдельным стойкам, можно пренебречь величиной смещения верха колонн и рассчитывать колонны как стержни с неподвижными опорами;
в однопролетных и многопролетных рамах при небольшой асимметрии нагрузок или асимметрии колонн при расчете вертикальных нагрузок на ригель можно принимать, что горизонтальные перемещения верхних концов колонн отсутствуют;
при расчете рам сложной конфигурации допускается членение их на отдельные расчетные схемы без учета взаимной связи, этих схем друг с другом, если влияние, оказываемое ими друг на друга, невелико.