Конструирование и расчет рядового узла верхнего пояса фермы с элементами из парных уголков.

1. Оси стержней ферм должны быть центрированы во всех узлах

2. Расположение стержней – по центрам тяжести сечений (с округлением до 5 мм.)

3. Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками следует принимать не менее a = (6t-20) мм, но не более 80 мм (t – толщина фасонки, мм).

4. Фланговые сварные швы, прикрепляющие элементы решетки ферм к фасонкам, следует выводить на торец элемента на длину не менее 20 мм.

5. Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка, то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на совместное действие продольного усилия (от разницы усилий в поясах) и сосред. нагрузки:

- верхний пояс,  – нижний пояс.

Алгоритм:

1) Назначаем вид сварки и электрод

2) Назначаем материал и толщину фасонок, опред. R_un

3) Определяем R_wf = 0,55R_wun/γ_m и В_f – по металлу шва

4) Определяем R_wz= 0.45 R_un и В_z

В_f и В_z зависят от вида сварки, положения шва, катета шва.

5) Проверяем правильноть выбора марки электрода при ручной сварке.

Условие:

6) Расчет сварного соединения с угловыми швами производится:

7) Задаемся катетом углового шва

8) Требуемая суммарная расчетная длина шва определяется по формуле:

Расчетная длина шва должна быть и не менее 4 см.

Коэффициенты распределения длины швов по перу и обушку уголков принимаются:

- для равнополочных 0,3 и 0,7 соответственно

- для неравнополочных 0,25 и 0,75 соответственно

Расчет рядовых узлов фермы из уголков удобно производить в табличной форме.

(в длине шва есть дробь: числитель – расчетная длина, знаменатель - минимальная, устанавливаемая при конструировании узла)

16.Каркас одноэтажного промышленного здания с решетчатыми ригелями: основные элементы и их назначение. Компановка поперечной рамы.

Каркас – комплекс несущих конструкций, воспринимающих и передающих на фундамент действ. нагрузки.

Эффективный пролет каркас. зданий - 18, 24, 30, 36 м, а длина мб любой

По способу восприятия горизонт. воздействий: рамные, связевые, рамно-связевые (рамы в попер. направлении, верт. связи – в продол.). Рамно-связевая схема наиболее распространена - удовлетворяет эксплуат. требованиям и позволяет использовать эконом. сечение колонн в виде дву­тавра, обесп. простоту узлов сопряж. ригелей с колоннами.

Различают: однопролетные,многопролетн; одноэтажные/ многоэтажные; стальной/смешанный каркас (колонны-ж/б, покрытие – сталь).

По виду внутрицехового транспорта: бескрановые, с мостовыми кранами, с подвесными кранами, с подвесными конвейерами.

Металлический каркас по сравнению с ж/б легче, проще узлы крепления оборудования, больше температурные отсеки, легче перестроить или усилить, но он не огнестоек.

Элементы каркаса – сложная пространственно-стержневая система:

1. Плоские поперечные рамы (колонны+ригели);

2. Несущие элементы покрытия (ригели рамы, промежут. стропильные фермы, подстропильные констр., каркас фонаря, прогоны, связи по покрытию;

3. Стеновой каркас (колонны рам (крайние))), стойки фахверка, ригели фахверка, ветровые фермы)

4. Конструкции подъемно-транспортных механизмов (подкрановые констр.: подкрановые балки; монорельсы);

5. Система связей (связи по покрытию, вертикальные связи колоннам, связи для стенового фахверка);

6. Конструкции, связ. с технологическими особенностями (лестницы, стр. площадки).

Порядок компоновки конструктивной схемы каркаса:

1. Выбор типа рамы (ригель, колонна, жесткое или шарнирное сопряжение ригеля с колонной)

Жесткое:- при наличии значит. горизонтальных воздействий от мостовых кранов (кран с гибким подвесом > 100т, кран с тяж. режимом работы, кран с жестким подвесом

- высокие зд. (>20м)

- хорошие грунтовые условия. Высокая жесткость, чувств-ть к осадкам, t^o колебаниям, сложнее узел сопряжения ригеля с колонной.

Шарнирное: в остальных случаях. Большая дефформативность, возможность использовать типовые констр., проще узел сопряжения.                           

По сечению ригеля различают:

 -со сплошным ригелем: + малая высота, дешевле, - невысокая жесткость и несущая способность, больший расход стали. Пролеты до 30 м, краны грузоподъемностью до 15т.

 -со сквозным ригелем: + высокая жесткость и несущая способность, меньший расход стали, - большая высота и трудоемкость. Пролеты 24-36м, любая грузоподъёмность кранов.

2. Компоновка поперечной рамы с определением основных размеров колонн и ригеля, разбивкой решетки составной колонны и решетки ригеля3. Разработка схемы связей жесткости

4. Разработка схем продольного (при необходимости) и торцевого фахверка

Разбивка сетки колонн в плане

1. Колонны располагаются на пересечении осей.

2. Шаг колонн учитывает технологические требования (размещение производственных грузовых потоков, оборудования), конструктивные требования (необходимость объед. колонн в плоские рамы по поперечным осям) и экономические (мин. затраты)

3. В многопролетных зданиях желательны одинаковые пролеты и высоты

4. Учитывается расположение t^o швов

Разделение на t^o отсеки   для исключения дополнительных напряжений в конструкциях устраиваются t^o швы – в продольном и поперечном направлениях. Фундаменты не разрезают, т.к. они не подвергаются t^o воздействиям.
t^o швы устраиваются путем расчленения 1 рамы на 2 самостоятельные (фундамент у них общий). Обычно t^o швы стремятся объединить с осадочными (тогда фундамент разрезают)

Требования унификации:

1. Пролеты и шаги колонн (расположение поперечных осей) – кратны 6м. Шаг однопролетных зданий принимается равным 6 или 12 м, опр. в процессе вариантного проектирования (крайние – 6-12м, средние – 6-24м).

2. При стенках из типовых сборных панелей колонны у торцов здания смещаются с разбивочной оси на 500 мм для сопряжения стеновых панелей в углах здания.

Типы колонн

1. По силуэту:

-постоянного сечения (бескрановые здания или колонны постоянного сечения с подкрановыми консолями – при гр. кранов до 20 т.)

- ступенчатые (двух, трех, …) (при гр. кранов более 20 т)

- раздельного типа (прим. при реконструкции)

2. Стержень колонны мб:

-сплошной (ширина сеч. до 1м)

- сквозной (ширина сеч. до 1,5 м)

Классическая поперечная рама состоит из двухступенчатых колонн, решетчатого ригеля, подкрановых и тормозных конструкций.

Определяющим фактор для размеров рамы - мостовой кран. В ходе компоновки рамы нужно определить:

1. Верт. зазор: Δ в+ Δ доп

Δ в = 100мм – во избежание касаний при некоторых перекосах – обеспесчить безопасность;

Δдоп =200-300мм – допустимый прогиб ферм и провисание связей по нижним поясам ферм (200мм – при L=24м, 300мм - при L=30м)

2. Гор. зазор: Δ г = 60-100мм – при отсутствии прохода между колонной и горизонтальным выступом крана

Условия компоновки:

1. обеспечение жесткости верхней и нижней частей колонн;

2. обеспечение требований унификации (как можно меньше исп. типоразмеров, модульная система, похожие констр. решения);

3. соответствие Тех. Заданию;

4. обеспечение габаритов для свободного передвижения мостовых кранов.

Для кранов режимов работы 7К (тяжелый) и 8К(весьма тяжелый) необходим проход в стенке колонны для обслуживания крана и путей шириной 400мм.(в основном нагружены пояса колоны, а не стенка).

Назначение размеров по вертикали

Исх. параметры: габариты крана, требования унификации.

1. Треб. отметка низа ригеля:

, . D_гр – отметка головки рельса

(при панельных стенах – кратно 0,6м, при кирпичных – кратно 0,2м).

2. Длина нижней части ступенчатой колонны:

;

Длина верхней части ступенчатой колонны: ,

 - высота подкрановой балки,  - высота подкранового рельса,
 - отметка верхнего обреза фундамента.
Назначение размеров по горизонтали

1. Ширина нижней части колонны:     

- по условию увязки пролета цеха L и пролета крана:  ;

- по условию жесткости: ;

- по треб. унификации должна быть кратна 0,25 м.

2. Ширина верхней части колонны:

-по условию обеспечения габаритов крана:
- по условию жесткости: ;

- по треб. унификации .

Предварительное назначение размеров ригеля (фермы)

1. высота фермы 3150 или 2200 мм – упрощается укрупнительная сборка ферм (транспортируется 2 или 3 отправочные марки, не нужно переналаживать кондукторы);

2. уклон верхнего пояса – в соответствии с принятым типом кровли (обеспечение треб. водостока);

3. высота фермы в коньке не более транспортного габарита (3,75м (3,95м)) – это без разбивки на отправочные марки по высоте.

1 7.Связи каркаса промышленного здания: назначение, основные принципы проектирования и размещения.

Пространственная жесткость одноэтажных пром. зданий обеспечивается рамно-связевой схемой - нагрузки в поперечном направлении воспринимаются рамами, а в продольном направлении – связями.

Связи обеспечивают:

1. объединение попер. рам в пространств. систему путем создания в пределах зд. или t^o отсека ГН систем- дисков в различ. плоскостях;

2. перераспределение локальных нагрузок, действ. в пл-ти отдельной поперечной рамы, между соседними рамами;

3. восприятие и передачу на фундаменты горизонтальных нагрузок от ветра на торец здания, торможения кранов и других, действующих вдоль здания;

4. обеспечение устойчивости сжатых элементов каркаса за счет уменьшения их расчетных длин; взаимное закрепление конструкций в проектном положении с обеспечением их несущей способности и устойчивости в процессе монтажа.

Различают связи покрытия:

1. Попер. связи по верхним поясам стропильных ферм (попер. связевые фермы и продол. эл-ты между ними)

2. Контурные связи по нижним поясам

3. Вертикальные связи между стропильными фермами

4. Связи по фонарям

Связевые блоки устр. в торцах здания или t^o отсека, а при длине более 144м - ставятся дополнительные поперечные связи в промежутке. Крепятся связи в местах расположения узлов.

Связи по верхним поясам

Поперечные связевые фермы + продольные распорки по всей длине t^o отсека

Поперечные фермы располагаются над поперечными связями по нижним поясам, лучше всего в торцах здания.
Назначение:

1. обеспечение уст-ти сжатых поясов ферм;

2. регулирование расчет. длин из пл-ти ферм.

Функцию распорок могут выполнять прогоны или продол. ребра ж/б плит, если они соединены с верхними поясами ферм и жесткими блоками. Поэтому распорки нужны только в процессе монтажа, но их часто не снимают – дешевле оставить.

Связи по нижним поясам:

Поперечные и продольные связевые фермы, а также растяжки.
Располагаются по контуру:

- попер. связи – в торцах, у t^o швов, при длине здания больше 144м – в их средней части с расстоянием между связями не более 60м;

- продольные связи – вдоль здания в первых панелях нижнего пояса.

Назначение:

1. обеспечение пространственной работы каркаса (продольные связи при локальных воздействиях торможения тележки крана перераспределяют их между поперечными рамами, снижая гориз.  перемещения и внутренние усилия);

2. восприятие ветровых воздействий (со стоек фахверка)

При наличии кранов с тяжелым режимом работы также ставят по нижним поясам распорки для увеличения собств. частоты колебания нижних поясов в гориз. пл-ти.

Вертикальные связи

Назначение: устранение сдвиговых деформаций в блоке покрытия вдоль здания. Совместно со связями по верхнему и нижнему поясам обр. ГН брус.

Располагают в местах расположения попер. связей по верх. и ниж. поясам строп. ферм по торцам ферм, в середине пролета и по наружным стойкам фонарей.

Связи по колоннам: назначение, основные принципы проектирования и размещения.

Основноеназначение связей – объединить плоские элементы в пространственную систему, способную воспринимать действующие нагрузки.

Назначения вертикальных связей:

1. Обеспечивают ГН и создают жесткость каркаса в продольном направлении

2. Обеспечивают устойчивость колонн из плоскости поперечных рам – регулирование расчетных длин

3. Воспринимают ветровую нагрузку, действующую на торцевые стены здания

4. Воспринимают продольные инерционные воздействия мостовых кранов (связи в подкрановой части колонн).

Основные принципы проектирования:

1. Связи – горизонтальные и вертикальные фермы с крестовой или треугольной решеткой, поясами с стойками связей могут служить элементы каркаса.

2. В каждом температурном блоке здания следует предусматривать самостоятельную систему связей.

3. При недостаточной жесткости ветвей колонн в продольном направлении здания, следует устанавливать дополнительные распорки, закрепленные в узлах связей.

4. При двухветвевых колоннах, если расстояние между ветвями не менее 500 мм, вертикальные связи следует располагать в плоскости каждой из ветвей колонны. Ветви двухветвевых связей следует соединять между собой решетками.

5. Связи, воспринимающие горизонтальные усилия должны кратчайшим путем доводить их до фундамента.

Основные принципы размещения:

Система подкрановых связей должна исключать возникновение температурных напряжений в конструкциях каркаса, обеспечив свободу температурным перемещениям по обе стороны от связевого блока, и передачу горизонтальной продольной нагрузки мостового крана.

Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня балок крановых путей следует располагать по возможности в середине или около середине температурного блока

В надкрановой части вертикальные связи располагают на торцах. Целесообразность установки верхних связей в торцах здания – для создания кратчайшего пути передачи ветровой нагрузки на фундаменты.

Верхние вертикальные связи целесообразно располагать на торцах здания и в шагах колонн, примыкающих к температурным швам, а также в тех шагах, где расположены связи нижнего яруса