Конструкции одноэтажных каркасных зданий. Нагрузки, действующие на здание. Пространственная работа каркаса при крановых нагрузках. Статический расчет рамы

Безбалочные монолитные перекрытия. Конструктивные схемы перекрытия. Расчет монолитного безбалочного перекрытия, армированного сварными сетками. Типы капителей колонн и их армирование.

Применяются для перекрытия холодильников, подземных резервуаров, метро, где предпочтение отдается гладким потолкам.

Состав перекрытия: плита, капитель, колонна.

Плита- плоская сплошная конструкция, котороя может опиратся в местах сопряжения с колонной на капитель. Перекрытия данного типа проектируют от 5 до 30кН/(м*м).

Сетка колонн квадратная или прямоугольная, рациональной считается 6*6м. Иногда в перекрытии удаляют излишний бетон из растянутых зон, в результате чего уменьшается его вес и экономия материалов. По контуру здания безбалочная плита может опираться на несущие стены, контурные обвязки или консольно выступать за капители крайних колонн.

Основной деталью перекрытия является капитель. Устройство капителей в верхней части колонн вызывается следующими конструктивными соображениями:

1. Созданием достаточной жесткости, сопряжением плиты сколонной
2. обеспечение прочности балочной плиты на продавливание по периметру капители
3. уменьшение расчетного пролета плиты
4. более равномерное распределение моментов по ширине плиты

В производственных зданиях принимаются капители 3-х видов:

Тип капители зависит от нагрузки

1. легкие нагрузки

1 1-плит

2 2-капитель

3 3- колонна

4

2.средние нагрузки

2-прокладки

3.уширение капители. Тяжелые нагрузки.

Во всех 3-х типах размер между поверхностью плиты принят исходя из распределения опорного давления в бетоне под углом 45.

Размеры и очертания капителей должны быть подобраны так, чтобы исключить продавливание безбалочной плиты по периметру капители.

Расчет капители осуществляется по прочности обеспечивая назначение ее геометрических параметров выполнение условий на продавливание.

Расчетное сечение проводят в местах изменения очертания поверхности капители. Капитель армируется стержнями.

6мм

8-10мм

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из условия ее жесткости. Она находится (1/32…1/35)L2=Hf(штрих).

L2-размер большего пролета.

Расчет безбалочного монолитного перекрытия производят по методу предельного равновесия. Для безбалочной плиты расчетным загружением является полосовая нагрузка через пролет и сплошная – по всей площади, которые обусловлавливают 2 схемы расположения линейных пластичных шарниров плиты и в каждом случае определяется условие прочности.

Компоновка конструктивной схемы здания состоит из:

• Выбора сетки колонн и внутренних габаритов здания
• Привязка колонн к разбивочным осям здания
• Разбивка здания на температурные блоки
• Выбор конструкции покрытия и элементов каркаса
• Выбор системы связей, обеспечивающих пространственную жесткость здания

С учетом требований унификации и взаимозаменяемости, технологии производственного процесса сетка колонн одноэтажного промышленного здания с мостовым краном м.б. 12*18м, 12*24м, 12*30м или 6*18м, 6*24м, 6*30м.

Высота здания 8,4-18м, через 1,2м.

В целях сохранения однотипности элементов покрытия здания, приняты следующие привязки колонн к продольным осям. Колонны крайних рядов к продольным разбивочным осям имеют нулевую привязку в зданиях без мостовых кранов, шаг 6-12м, в зданиях с кранами грузоподъемностью Q<=30т, шаг колонн 6м, H<=16,2м.

При шаге колонн а>=12м и грузоподъемностью крана Q>30т, H>16,2м- привязка 250мм.

Геометрические оси колонн среднего ряда совмещают с продольными разбивочными осями и привязка торцевых колонн температурного блока к поперечным осям 500мм внутрь здания. Высота здания определяется технологическими условиями и назначается исходя из заданной отметки верха кранового рельса.

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

Где 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,

Где So - нормативный вес снегового покрова в зависимости от географического района строительства,

Где μ- коэффициент зависящий от профиля кровли

Где 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. 3

RΔ=(3EI)/(H*(1+K+K1))

Где 1+K+K1 - учитывает перемену по высоте сечения.

Далее находим сумму реакций всех колонн от смещения Δ.

Получаем

r11=ΣRΔi.

· 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

· Для определения усилий в колонне составляем кононическое уравнение метода перемещений при рассматриваемом загружении. Cdin* r11*Δi+ R1pi=0

· Δi=(R1pi)/(Cdin* r11)

· Вычисляем упругую реакцию:

Rli=Ri+ Δi* RΔ.

· 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.

Дата добавления: 2017-01-13