Сборные железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий, принципы расчета и конструирования.

 

1) Элементы конструкций: колонны (стойки), заделанные в фундаменты, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающеяся на колнны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки, световые и аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивается защемлением колонн в фундаменты. В поперечном направлении пространственная жесткость обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.

2) Компоновка здания – сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мостовыми кранами может быть 12х18, 12х24, 12х30 или 6х18 6х24 6х 30м Шаг колонн преимущественно 12м, если при этом шаге используются стеновые панели 6м то необходима установка по крайним осям промежуточные фахверковые колонны. При шаге колонн 12м возможен щаг ригелей 6м с использованием в качестве промежуточной опоры подстропильной фермы.

3) Связи: Основное назначение: обеспечение жесткости покрытия в целом,

придание устойчивости сжатым поясам ригелей поперечных рам, восприятие ветровой нагрузки, восприятие тормозных усилий от мостовых кранов. Виды связей: вертикальные, горизонтальные по нижнему поясу ригелей, горизонтальные по верхнему поясу ригелей, связи по фонарям.

4) Расчетная схема и нагрузки Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от массы покрытия и различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра и др.

В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментом - жестким. Длину колонн принимают равной расстоянию от верха фундамента до низа ригеля Цель расчета поперечной рамы – определение усилий в колоннах и подбор их сечения Ригель рамы рассчитывается независимо как однопролетную балку ферму или арку.

5) Плиты – крупные ребристые панели 3×12, 3х6м (основные)1,5×12, 1,5×3 (доборные) или типа «ТТ»

6) Балки покрытия - пролет 12, 18, 24м По форме очертания: ломанные, трапецевидные По форме сечения: прямоугольного, двутавровое, тавровое Высота балок 1/10…1/15 пролета

7)Фермы – пролет 18, 24, 30м Высота ферм 1/7..1/9 пролета

Плоские покрытия зданий компануются по 2 схемам: беспрогонной и прогонной. Безпрогонная схема - плиты крепят к ригелям, сварка в 3-х точках, замоноличивание. Длина опирания плиты 6м пролета-80мм min, пролета 12м – 100мм min. В этой схеме возможно расположение ригелей в продольном и поперечном направлении.

Прогонная схема - на ригелях крепят прогоны прямоугольного или таврового сечения, а по ним укладывают плиты шириной 1,5-3м. Эта схема более трудоемка и применяется при реконструкции здания.

В качестве элементов покрытия применяются ребристые плиты 6-12м, плиты типа 2Т, КЖС, типа П и оболочки. Плита 2Т и П может служить одновременно и ригелем.

В промышленных одноэтажных зданиях применяются колонны сплошного сечения и двухветвевые. Выбор сечения колонны зависит от грузоподъемности крана, высоты здания и шага колонн. В торце производственных зданий устанавливаются фахверковые колонны.

При компоновке конструктивной схемы здания для создания жесткого каркаса выбирают вертикальные и горизонтальные связи. Их количество и тип зависит от технологического процесса, количества температурных блоков, высоты здания и шага колонн.

Сборные железобетонные покрытия после сварки закладных деталей и замоноличивания образуют жесткую горизонтальную диафрагму, связывающую поверху поперечные рамы в единый пространственный блок, размеры которого определяются расстоянием между температурными швами. Нагрузки от массы покрытия снега, ветра, приложены одновременно по всем рамам блока. При этих нагрузках пространственная работа каркаса не проявляется и каждую плоскую раму можно рассматривать в отдельности. Нагрузка же от мостовых кранов приложена к 2-м или 3-м рамам блока, но благодаря связевой диафрагме в работу включаются и остальные рамы блока. Происходит пространственная работа каркаса, которая в расчете учитывается коэффициентом динамичности Cdin.

При длине блока 72м для второй от торца блока поперечной рамы находящейся в наиболее неблагоприятных условиях (отсутствует помощь соседних рам), при шаге 12м Cdin=3,5 и при шаге 6м Cdin=4,7. Значения коэффициентов динамичности Cdin тем больше чем меньше шаг колонн и больше длина температурного блока. При остальных нагрузках Cdin=1.

Цель расчета поперечной рамы – подбор определенных усилий в колоннах от расчетных нагрузок и определение перемещений. Подбор сечений арматуры в колоннах и проверка назначенных сечений этих колонн. Прежде всего устанавливают расчетную схему здания, значение нагрузок и места их приложения. Поперечная рама – плоская стержневая система с жестким защемлением в фундаменте и шарнирным соединением ригелей с колонной.

Поперечная рама одноэтажного промышленного здания расчитывается на воздействие:

· Постоянных нагрузок (масса покрытия, стены, собственный вес, масса колонн)

· Временные нагрузки (длительного действия и кратковременного).

Длительные – от массы стационарно установленного оборудования, одного мостового крана, с коэффициентом 0,6 и части снеговой нагрузки.

Кратковременные – ветровая, нагрузка от 2-х сближенных кранов и части снеговой нагрузки.

Расчет рам выполняют на основные и особые сочетания нагрузок.

Постоянные нагрузки от массы покрытия передаются на колонну как вертикальное опорное давление ригелей F и определяется:

F=q·Af·G, г де q-нагрузка от массы кровли, Аf-площадь на колонне среднего ряда.

Аfср.р=a·l; Afкр.р=a·l/2. G-нагрузка от массы ригеля. G=m·g.

Нагрузка F от покрытия приложена по оси опоры ригеля с эксцентриситетом e относительно оси надкрановой части колонн. Исследования установили, что давление приложено на расстоянии 1/3 длины опоры от внутренней ее грани. Расстояние до продольной координационной оси м.б. принято 175мм. Момент от действия этой нагрузки в надкрановой части: N1=F·e.

В подкрановой части колонны действует суммарный изгибающий момент, каждый со своим знаком: N2=M1+(Fk*ek)+Fп.б.*eп.б.+(-Fw*ew)

Снеговая нагрузка действующая на колонны поперечника здания:

F=So*Af*γf*μ, г де So - нормативный вес снегового покрова в зависимости от географического района строительства; μ- коэффициент зависящий от профиля кровли; γf- коэффициент надежности по нагрузке.

Эксцентриситет приложения этой нагрузки принимается также как для постоянной нагрузки от покрытия.

Ветровая нагрузка – на колонну передается через стеновые панели, в виде распределенной нагрузки. P=a·ω, где ω- расчетное ветровое давление принимается в зависимости от района строительства и высоты здания.

Ветровая нагрузка в месте соеденения колонны с ригелем заменяется сосредоточенной.

Крановая нагрузка передается от 2-х сближенных кранов по линии влияния опорной реакции подкрановой балки.одно колесо крана распологается на опоре. Крановая нагрузка действует вертикально и горизонтально. Max и min вертикальная крановая нагрузка: Dmax=Fmax·Σyi, где Fmax - давление одного колеса крана на рельс подкрановой балки; Σyi - сумма ординат линий влияния в местах расположения колес крана.

Вертикальная крановая нагрузка передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом от подкрановой балки оси до оси сечения подкрановой части колонны.

Момент от крановой вертикальной нагрузки: Mmax= Dmax·lп.б.

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения от 2-х кранов определяется по тем же линиям влияния: H=Hmax·Σyi.

· Основная система получается введением дополнительной связи препятствующей горизонтальному смещению.

· Задаемся размерами сечения колонны и определяем их жесткости как для бетонного сечения, предпологает упругую работу материала.

· Основная система подвергается единичному смещению, возникает реакция RΔ от смещения.

· Затем основную систему последовательно загружаем постоянной и временной нагрузкой. Fпост.кр; Fs; P; N; Dmax;H.

· Находим суммарную реакцию от каждого вида загружения во всех стойках. R1pi=Σrgi

· Определяем изгибающий момент, продольную силу и поперечную силу в каждой стойке или колонне, как и консольной балке от действия упругой реакции Re и одной из внешних нагрузок. Для расчета колонн необходимо знать усилия как минимум в 3-х сечениях:

А) над крановой консолью

Б) под крановой консолью

В) в основании колонны.

· В каждом сечении колонны определяют следующие комбинации усилий:

А) Mmax--- N; Q

Б) Mmin----- N;Q

В) Nmax--- M; Q

Рассматривая две группы основных сочетаний. В 1 гр. Основных сочетаний учитываются постоянные и одна временная нагрузка с коэффициентом сочетания γi=1. во второй группе учитываются постоянные и несколько временных в их наиболее невыгодном сочетании при γi=0,9