Фахверк, устанавливаемый в плоскости продольных стен здания, называется продольным фахверком. Фахверк, устанавливаемый в плоскости стен торца здания, называется торцевым фахверком.

Торцовый фахверк состоит из вертикальных стоек, которые устанавливаются через 6 или 12 м. Верхние концы стоек в горизонтальном направлении опирают на поперечную связевую ферму в уровне нижних поясов стропильных ферм.

Чтобы не препятствовать прогибу стропильных ферм от временных нагрузок, опирание стоек фахверка осуществляется с помощью листовых шарниров, представляющих собой тонкий лист t=(8 10мм) шириной 150 200мм, который в вертикальном направлении легко изгибается, не препятствуя прогибу фермы; в горизонтальном направлении он передает усилие. К стойкам фахверка крепят ригели для оконных проемов; при большой высоте стоек в плоскости торцевой стены ставят распорки, уменьшающие их свободную длину.

Стены из кирпича или бетонных блоков устраивают самонесущими, т.е. воспринимающими весь свой вес, и только боковая нагрузка от ветра передается стеной на колонну или стойку фахверка.

Стены из крупнопанельных ж/б плит устанавливаются (навешиваются) на столики колонн или фахверковых стоек (один столик через 3 – 5 плит по высоте). В этом случае фахверковая стойка работает на внецентренное сжатие.

 

Особенности расчета поперечных рам.

Для расчета рамы необходимо наметить ее расчетную схему, собрать действующие на раму нагрузки, произвести статический расчет и выявить комбинации наибольших расчетных усилий. По этим комбинациям подбирают сечения элементов рамы.

Для расчета рамы ее конструктивную схему надо привести к расчетной.

Оси стоек в расчетной схеме совмещают с центрами тяжести сечений надкрановой и подкрановой частей колонн. В колоннах крайнего ряда центры тяжести сечений верхней и нижней частей лежат не на одной оси, и поэтому стойка в расчетной схеме имеет уступ с эксцентриситетом е. Расчетная ось ригеля рамы совмещается с нижним поясом стропильной фермы. При расчете статически неопределимых систем требуется знать жесткости EI элементов или при одном и том же модуле упругости E – соотношение моментов инерции. Этими моментами инерции предварительно задаются на основе прикидочных расчетов или ранее запроектированных аналогичных рам. Обычно соотношения моментов инерции элементов рамы находятся в пределах .

Отклонение в соотношениях жестокостей элементов рамы до 30 % мало отражается на расчетных усилиях в раме, поэтому, если после подбора сечений элементов фактические соотношения моментов инерции отличаются от первоначально принятых не более чем на 30 %, перерасчет рамы можно не производить.

Нагрузки на раму собирают раздельно по видам (от собственного веса конструкций, снега, ветра, кранов и т.д.). От каждой нагрузки определяют усилия и затем составляют их самые невыгодные сочетания. Установив с допустимыми упрощениями расчетную схему рамы, ее расчет на отдельные загружения выполняют или непосредственно способами строительной механики (метод сил, перемещений, распределения моментов) или практическими методами и использование таблиц, формул, графиков или с помощью ЭВМ.

При расчете поперечных рам учитывается пространственная работа каркаса. Смещения рам, входящих в систему каркаса, отличаются от смещения отдельно стоящих рам, нагруженных также. Продольные элементы каркаса (связи, тормозные конструкции подкрановых балок, кровля) для загруженной рамы являются: горизонтальными, упругими опорами; воспринимают часть нагрузки и передают ее на соседние рамы. В результате этого горизонтальные смещения рамы становятся меньше.

 

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 всего покрытия и его отдельных элементов.

В конструкциях покрытия наибольшее распространение получили два конструктивных решения: с применением продольных прогонов и без них. В первом случае по стропильным фермам укладывают с шагом 1,5 или 3 м легкие несущие элементы – прогоны, на которые опираются мелкоразмерные кровельные плиты; во втором – непосредственно на фермы кладут крупноразмерные плиты или панели, совмещающие функции прогонов и плит.

Ii. Покрытия с прогоном.

Наиболее простыми прогонами являются балки из прокатных швеллеров или двутавров (в том числе и перфорированных) при шаге строительных ферм до 6 м. Прогоны устанавливают на верхний пояс фермы в ее узлах.

Кровельные покрытия бывают теплыми (с утеплением) в отапливаемых производственных зданиях и холодными без утеплителя (для неотапливаемых зданий, а также горячих цехов, имеющих избыточные тепловыделения от технологических установок).

Для теплых кровель в качестве несущих элементов, укладываемых по прогонам применяют стальной профилированный настил из оцинкованной листовой стали. Применяются также мелкоразмерные асбоцементные, армоцементные, керамзитобетонные плиты, а также трехслойные панели, состоящие из двух металлических листов, между которыми расположен утеплитель.

Холодные кровли выполняют из волнистых алюминиевых, стальных, или асбоцементных листов.

В горячих цехах целесообразна кровля из плоских стальных листов.

Сплошные прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях.

Хотя при небольших уклонах кровли q_y невелика, вследствие малой жесткости прогона относительно оси y-y напряжения от нее получаются большими. Чтобы уменьшить изгибающий момент от скатной составляющей, прогоны раскрепляют тяжами из круглой стали d=18 22мм, уменьшающими расчетный пролет прогона в плоскости ската.

Тяжи ставят между всеми прогонами, за исключением конькового. Составляющие нагрузки на прогон q_y и q_x в зависимости от угла наклона ската кровли

q_x= q_y×cos ; q_y= q×sin .

Значение изгибающих моментов в плоскости меньшей жесткости прогона зависят от числа тяжей. При шаге ферм 6м ставят 1 тяж, при шаге 12 м или крутом скате ставят 2 тяжа.

Изгибающий момент в плоскости ската определяется как в неразрезной двух или трех пролетной балке.

Максимальные напряжения в прогоне от совместного действия изгиба в двух плоскостях

Прочность прогонов разрешается проверять с учетом развития пластических деформаций

Если кровельный настил крепится к прогонам жестко и образует сплошное полотнище, то скатная составляющая будет восприниматься самим полотнищем кровли. В этом случае необходимость в тяжах отпадает, и прогоны можно рассчитывать только на нагрузку q_x. Общую устойчивость прогонов не проверяют. Прогиб прогонов проверяют от нормативной нагрузки только в плоскости его большей жесткости. Он не должен превышать 1/200 пролета.

При шаге ферм 12 м применение сплошных прогонов увеличивает расход стали. В этом случае применяют сквозные прогоны.

Сквозные прогоны рассчитывают как фермы с соответствующей системой решетки и неразрезным верхним поясом. Верхний пояс прогонов работает на сжатие с изгибом в одной плоскости, если нет скатной составляющей нагрузки, или в двух плоскостях. Остальные элементы испытывают продольные усилия.

Беспрогонное покрытие.

Для беспрогонного покрытия широкое распространение получили различного вида крупнопанельные унифицированные железобетонные плиты шириной 1,5 и 3м и длинной 6 и 12м.

Недостатком крупногабаритных ж/б плит является их большой собственный вес.

Стремление облегчить теплую крупнопанельную кровлю приводит к поиску других конструктивных решений панелей с применением гнутых профилей, профилированного настила, алюминия, легких утеплителей.

В последнее время находят применение металлические панели шириной 1,5 и 3 м и длинной 6 и 12 м. Вес таких панелей в 4-5 раз меньше железобетонных. По сравнению с кровлей по прогонам металлические панели более индустриальны.

Для холодных кровель крупноразмерные панели применяются чаще, поскольку их конструкция довольно проста.

Панели с использованием алюминиевых сплавов отличаются малой массой и высокой коррозионной стойкостью. Однако из-за высокой стоимости алюминия их применение требует обоснования.

Подкрановые конструкции.

Комплекс подкрановых конструкций включает в себя подкрановые балки, тормозные балки, крепления балок к колоннам, крановый рельс с креплениями его к подкрановой балке и крановые упоры в торцах здания.

Основные несущие элементы подкрановых конструкций – подкрановые балки могут иметь различную конструктивную форму.

Наиболее часто применяются сплошные подкрановые балки как разрезные, так и неразрезные.

Разрезные подкрановые балки проще в монтаже, нечувствительны к осадке опор, но имеют повышенный расход стали.

Неразрезные балки на 12 15% экономичнее по расходу стали, но более трудоемки при монтаже. Кроме того при осадке опор в них возникают дополнительные напряжения.

При легких кранах () и больших шагах колонн целесообразны решетчатые подкрановые балки с жестким верхним поясом.

Их применение позволяет снизить расход стали по сравнению с разрезными сплошными балками на 15 20%. К недостаткам решетчатых балок относятся большая трудоемкость изготовления и монтажа и более низкая долговечность при кранах тяжелого режима работы.

При больших пролетах (шаг колонн 24м и более) и кранах большой грузоподъемности применяются подкраново-подстропильные фермы, объединяющие в себе подкрановую балку и подстропильную ферму.

Экономичность таких конструкций возрастает с увеличением шага колонн. Однако такие фермы сложны в изготовлении и монтаже.

Работа подкрановых конструкций происходит в очень тяжелых условиях: вертикальное давление катков мостовых кранов достигает весьма больших значении (до 600 800кН) и прикладывается в виде движущейся сосредоточенной силы, что требует обеспечения повышенной надежности всей верхней части балки.

При торможении, а так же из-за перекосов моста крана при движении, непараллельности крановых путей возникают существенные горизонтальные нагрузки Т, для восприятия которых устраивают специальную тормозную конструкцию (балку или ферму).

Из-за внецентренного приложения вертикальных нагрузок F (при случайных смещениях рельса с оси подкрановой балки) и поперечных горизонтальных нагрузок Т, приложенных в уровне верха рельса, на верхний пояс балки действует дополнительный крутящий момент, вызывающий изгиб стенки.

Вертикальные и горизонтальные нагрузки от кранов носят динамический характер и часто сопровождаются рывками и ударами. Основными повреждениями подкрановых балок являются трещины в верхнем поясном шве и околошовной зоне, повреждения швов крепления тормозных конструкций к подкрановым балкам, повреждения элементов узлов, крепления балок к колоннам.