43.Конструирование узлов легких ферм.

Чтобы избежать дополнительных напряжений от расцентровки осей стержней в узлах, необходимо стремиться центрировать стержни в уз. лах по осям, проходящим через их центры тяжести с округлением до 5 мм (рис. 9.17). В легких сварных фермах из одиночных уголков узлы можно про­ектировать без фасонок и стержни решетки приваривать непосредствен­но к полке п ясного уголка угловыми швами (см. рис. 9.17).

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, уз­лы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стерж­ни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами. Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис. 9.18,в): Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уго­лок с отверстиями для болтов (рис. 9.18, в),

44,49.Конструирование узлов тяжелых ферм.

В тяжелых фермах необходимо более строго выдерживать центриро­вание стержней в узлах по осям, проходящим через центры тяжести, так как даже при небольших эксцентриситетах большие усилия в стержнях вызывают значительные моменты, которые необходимо учитывать при расчете ферм. Монтажные соединения в сварных фермах, особенно при работе ферм на динамические нагрузки, часто конструируются на высокопроч­ных болтах (рис. 9.30, а), что значительно упрощает монтажные работы и обеспечивает высокую надежность конструкции. Из-за наличия в центре узла повышенных напряжений полезно иметь утолщение пояса в пределах узла. Это утолщение получается в узлах на заклепках или болтах благодаря узловым фасонкам и накладкам (см. рис. 9.30);

45.Узлы ферм из парных уголков Конструирование и расчёт. Опорный узел.

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, уз­лы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стерж­ни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами. Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис. 9.18,в): Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уго­лок с отверстиями для болтов (рис. 9.18, в),

46.Узлы ферм из парных уголков Конструирование и расчёт. Коньковый узел.

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, уз­лы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стерж­ни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами. Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис. 9.18,в): Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уго­лок с отверстиями для болтов (рис. 9.18, в),

47.Узлы ферм из тавра. Конструирование и расчёт. Узел изменения сечения пояса. Тавры с параллельными гранями полок получают путем продольно­го роспуска широкополочных двутавров. Тавры применяются в поясах ферм, решетка выполняется из спаренных или одиночных горячеката­ных или холодногнутых уголков. По сравнению с фермами со стержня­ми из парных уголков фермы с поясами из тавров экономичнее по массе металла на 10—12 °/о, по трудоемкости на 15—20 % и по стоимости на 10—15 %. Экономия достигается за счет уменьшения числа деталей, размеров фасонок и длины сварных швов. При стержнях решетки из парных уголков и при ти­повой схеме решетки ферм, как правило, нужно иметь узловые ушире-ния, чтобы получить необходимую длину сварных швов (рис. 9.22, а).

48. Конструирование узлов ферм из гнутых профилей. Фермы из гнутосварных замкнутых профилей проектируют с бесфассночньши узлами и с беспрогонным опирание-м кровли (рис. 9.27)-. Для упрощения конструкции узлов схемы ферм следует принимать с разре­женной решеткой, при которой в узлах к поясам примыкает не более двух элементов решетки.

Для включения в расчет сжатого стержня его полного сечения не­обходимо для обеспечения устойчивости стенки выполнение условия Толщину стенок стержней ферм рекомендуется принимать не менее 3 мм. В одной ферме не должны применяться профили одинаковых раз­меров сечения, отличающиеся толщиной стенок менее чем на 2 мм. Для обеспечения плотности участков сварного шва со стороны ост­рого угла углы примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30°. Во избежание двойной резки концов стержней следует избежать пере­сечения стержней решетки в узлах.

50.Каркас одноэтажного производственного здания. Компоновка колон в плане. Каркас, т. е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и пе­редающий на фундаменты нагрузки от веса ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта (мостовые, подвесные, консоль­ные краны), температурные технологические воздействия и т.п., может выполняться из железобетона, смешанным (т.е. часть конструкций,— железобетонные, часть — стальные) и стальным. Выбор материала кар­каса является важной технико-экономической задачей. 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 (рис.. 10.2,а, б)

51Вертикальные связи в каркасе промышленного здания. Основные схемы места установки. 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. 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__м_ежду колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располаг1птГ~их следует~~между~ одними и теми же осями.

52. Связи по шатру одноэтажного промышленного здания. Схемы установки. Конструктивные формы. Элементы связей шатра рассчитываются, как правило, по гибкости. Предельная гибкость для сжатых элементов этих связей — 200, для рас­тянутых—400 (при кранах с.числом циклов 2Х10⁶ и более—300). Оп­ределить, растянут элемент связей или сжат, можно, если учесть, что связи воспринимают условные поперечные силы Q_yca (как при эксплуа­тации, так и при монтаже), ветровые воздействия на торец здания F_BT, продольные и поперечные воздействия мостовых кранов и что все эти силы могут быть направлены в одну или другую сторону (см. рис. 11.12).

53,54. Конструкции покрытия. Покрытия по прогонам. Сечения сплошных прогонов. Конструирование и расчёт. Покрытие производственного здания решается с применением прогонов или без них. В первом случае между стропильными фермами через 1,5—3 м устанавливают прогоны, на которые укладывают мелко­размерные кровельные плиты, листы, настилы. 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 | Кровля по прогонам получается легче вследствие небольшого проле­та ограждающих элементов, но требует большего расхода металла (на прогоны) и более трудоемка в монтаже. Прогоны устанавливают на верхний пояс стропильных ферм в их узлах. В качестве прогонов применяют прокатные балки, гнутые про-: фили 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)

55.Подкрановые конструкции. Состав. Основные конструктивные формы. Подкрановые конструкции воспринимают воздействия от различно­го подъемно-транспортного оборудования. Основным видом такого обо­рудования являются мостовые опорные и подвесные краны. Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны (рис. 15.1) состоят из подкрановых балок или ферм 1, воспринимающих вертикаль­ные нагрузки от кранов; тормозных балок (ферм) 2, воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия; связей 3, обеспечивающих жесткость и неизменяемость подкрановых конструкций; узлов крепле­ния подкрановых конструкций, передающих крановые воздействия на колонны; крановых рельсов 4 с элементами их крепления и упоров. Основные несущие элементы подкрановых конструкций подкрановые балки могут иметь различную конструктивную форму. Наиболее часто применяются сплошные подкрановые балки как разрезные (рис. 15.2, а), так и неразрезные (рис. 15.2, б). .

56.Сбор нагрузки, определение усилий в сплошной подкрановой балке. Нагрузки от крана передаются на подкрановую конструкцию через Колеса (катки) крана, расположенные на концевой балке кранового мо­ста. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста могут быть два, четыре катка и более (рис. 15.6, а, б).

Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, на нагрузки от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности (рис. 15.6, е) с тележками, приближенными к одному из рядов колонн, т, е. в положении, при котором на подкрановые конструкции действуют наи­большие вертикальные силы. Одновременно к балке прикладываются и максимальные поперечные горизонтальные усилия.

Расчетные значения вертикальных и горизонтальных сил определя­ют по формулам:

При расчете подкрановых конструкций под краны тяжелого и весьма тяжелого режимов работы учитывается горизонтальная нагрузка, вы­зываемая перекосом крана, поэтому силу Г" определяют по формуле

57. Система проверок сплошной подкрановой балки. Проверка прочности подкрановых балок. Под действием вертикаль­ных и горизонтальных крановых нагрузок подкрановая балка и тор­мозная конструкция работают как единый тонкостенный стержень на ко­сой изгиб с кручением (рис. 1.5.11, а), верхний пояс балки работает как ва вертикальную, так и на горизонтальную нагрузку, и максимальные напряжения в точке А (рис. 15.11,6) можно определить по формуле

Проверка прогиба подкрановых балок производится по правилам строительной механики или приближенным способом. С достаточной точностью прогиб разрезных подкрановых балок может быть определен по формуле где М— изгибающий момент в балке от нагрузки одного крана с и=1,0; в неразрезных балках гдеМ_л, Мер, М_Пр — соответственно моменты на левой опоре, в середине пролета и на правой опоре. Местная устойчивость элементов подкрановой балки проверяется так же, как и обычных балок.

58. Колонны промышленных зданий. Колонны постоянного сечения. Конструирование и расчёт. В колоннах постоянного по высоте сечения (рис. 14.1, а) 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 (Q до 15—20 т) и незначительной высоте цеха (Н до 8—10 м).

Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжа­тие. Значения расчетных усилий: продольной силы N, изгибающего мо­мента в плоскости рамы М_х (в некоторых случаях изгибающего момен­та, действующего в другой плоскости, — М_у) и поперечной силы Q_x определяют по результатам статического расчета рамы (см. гл. 12). При расчете колонны необходимо проверить ее прочность, общую и ме­стную устойчивость элементов. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны долж­ны обладать также необходимой жесткостью.

59Ступенчатые колонны. Расчёт и констррование.

При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на сту­пенчатые колонны (рис. 14.1, б, в, г), которые для одноэтажных произ­водственных 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.

Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжа­тие. Значения расчетных усилий: продольной силы N, изгибающего мо­мента в плоскости рамы М_х (в некоторых случаях изгибающего момен­та, действующего в другой плоскости, — М_у) и поперечной силы Q_x определяют по результатам статического расчета рамы (см. гл. 12). При расчете колонны необходимо проверить ее прочность, общую и ме­стную устойчивость элементов. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны долж­ны обладать также необходимой жесткостью.

60.Колонны раздельного типа. Расчёт и конструирование. В раздельных колоннах (рис. 14.2) 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).

1. Балочные конструкции. Класификация балок.

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Широкое распространение балок определяется простотой конструк­ции изготовления и надежностью в работе.В конструкциях небольших пролетов длиной до 15—20 м наиболее рационально применять сплошные балки. При увеличении нагрузки длина пролетов увеличивается, известны примеры применения сплошние пролеты меньше средних для сохранения постоянства сечения, то их конструкции являются немассовыми (индивидуальными), а примене­ние их — сравнительно редким.

2. Типы балочных клеток. Компоновка балочных конструкций. Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 7.3). В^упрощенной балочной клетке (см. рис. 7.3,а) нагрузка на пере­крытие передается через настил на балки настила, располагаемые обыч но параллельно меньшей стороне перекрытия на расстояниях а (шаг балок) и через них на стены или другие несущие конструкции, ограни­чивающие площадку. Из-за небольшой несущей способности настила поддерживающие его балки приходится ставить часто, что рационально лишь при небольших пролетах их. в нормального же типа балочной клетке (см. рис. 7.3,6) нагрузка с настила передается на балки настила, ко­торые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или другие несущие конструкции, ограничивающие пло­щадку. Балки настила обычно принимают прокатными. В усложненной балочной клетке (см. рис. 7.3, е) вводятся еще до­полнительные, вспомогательные балки, располагаемые между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны. В этом типе балочной клетки нагрузка передается на опоры наиболее длинно. Чтобы снизить трудоемкость перекрытия, балки настила и вспо­могательные балки обычно принимаются прокатными.

3. Расчёт и конструирование узлов сопряжения балок (поэтажное в одном уровне). Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное.

При этажном сопряжении (рис. 7.4, а) бал­ки, непосредственно поддерживающие настил, укладываются на глав­ные или вспомогательные. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует наибольшей строи­тельной высоты. При сопряжении в одном уровне (см. рис. 7.4,6) верх­ние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уров­не, а на них опирается настил. Этот способ позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия, но су­щественно усложняет конструкцию опирания балок.

Пониженное сопряжение (см. рис. 7.4, в) применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, й-а них поэтажно уклады­вают балки с настилом, которые располагаются над главной балкой. Этот тип сопряжения, так же как и сопряжение в одном уровне, позво­ляет иметь наибольшую высоту главной балки при заданной строитель­ной высоте перекрытия.

4.Настилы балочных клеток. Расчёт и конструирование. Настилы балочных клеток бывают весьма разнообразными в зависи­мости от назначения и конструктивного решения перекрытия. Очень часто поверх несущего настила устраивают защитный настил, который может быть из дерева, асфальта, кирпича и других материалов.

В качестве несущего настила чаще всего применяют плоские сталь­ные листы или настил из сборных железобетонных плит. из условия заданного предельного прогиба

Силу Н, на действие которой надо проверить сварные швы, прикреп­ляющие настил и поддерживающую его конструкцию, можно опреде­лять по приближенной формуле

5. Подбор сечения при упругой и упругопластической работе прокатных балок.

Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из глав­ных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле Поэтому требуемый момент сопротивления балки «нетто» можно опре­делить по формулеВыбрав тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают ближайший больший номер балки. Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочета­ниемМ и Q, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам: Для случая учета упругопластической работы при изгибе балки в одной из главных плоскостей подбор сечений можно производить по требуемому моменту сопротивления нетто по формуле

6.Прверка прокатных балок по первой и второй группам предельных состояний.

первой группы — по потере несущей способности и (или) полной непригодности к эксплуатации конструкций; второй группы — по затруднению нормальной эксплуатации соору­жений. Подобранное сечение проверяют на прочность от действия касатель­ных напряжений по формуле Проверка второго предельного состояния (обеспечение условий для нормальной эксплуатации сооружения) ведется путем определения про­гиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала. Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от назначения балки. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производитсяпо формуле