Проектирование промышленных зданий состоит из трех этапов, а именно эскиза, проекта и рабочей документации. Поперечная рама здания (далее – ПРЗ) задает его объем, поэтому ее габариты устанавливают еще на этапе эскиза. Далее рассмотрим какие требования к поперечной раме здания предъявляются при проектировании и как определяются расчетные усилия.
Требования к ПРЗ
В большинстве случаев проектирование промышленного здания сводится к разработке проекта одноэтажного здания, высотой от 5 до 11 метров. Шаг колонн и пролетов принимается кратным 6 метрам, эта мера позволяет унифицировать выпуск элементов, к которым относятся остекление, стеновые панели, фонари и прочее.
Поперечная рама здания может собираться из металлических, деревянных или железобетонных элементов. В идеале можно рассмотреть каждый из вариантов. Деревянные конструкции применяют для зданий сельскохозяйственного назначения, для складов, они требуют обработки антипиренами для того чтобы в случае пожара выдерживать требуемое время до потери прочности и устойчивости.
Металлические и железобетонные конструкции применяются в большинстве случаев. Область применения металлических конструкций ограничена тем, что их не применяют во влажных, агрессивных средах и в средах с высокой температурой.
Поперечная рама здания из выбранного материала, должна соответствовать ряду требований:
- ширина поперечной рамы должна соответствовать технологии, расположенной в одном пролете;
- высота рамы должна соответствовать габаритам напольного оборудования, подъемно-транспортного оборудования с учетом зазоров безопасности;
- элементы конструкции должны работать совместно.
Упругоподатливое соединение – это соединение элементов, при котором снижается напряженно-деформированное состояние, такое соединение допускает взаимные перемещения, но при этом возникают реакции в элементах.
Определение расчетных усилий в элементах ПРЗ
Рассчитывая усилия в поперечной раме здания, мы предполагаем, что схема не деформируется из-за внешних воздействий и не меняет своей геометрической формы и положения в пространстве.
Поперечная рама при расчетах рассматривается как плоская система, несмотря на то что фактически она является частью пространственного каркаса.
Учет пространственного взаимодействия между рамами вводится с помощью коэффициента пространственной работы. Этот коэффициент определяют исходя из жесткости колонн и покрытия, загруженности колонн и их шага.
На первых этапах расчета необходимо выявить предварительные моменты инерции колонны, в ее верхней и нижней частях, а также момент инерции ригеля, если он имеет жесткое сопряжение с колонной.
Для того, чтобы приблизиться к точным значениям усилия расчет проводят несколько раз:
- применяя предварительные величины жесткости определяем усилия и подбираем сечения;
- применяя точные жесткостные характеристики по подобранным сечениям производим коррекции несовпадающих осей в верхней и нижних частях колонны;
- определяем сочетания усилий и повторно подбираем сечения.
Рисунок 1. Расчетные усилия в поперечной раме здания, различные варианты сопряжения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Характерными сечениями в поперечной раме являются сечения в подкрановой, надкрановой части колонн и в ригеле.
Основной частью рамы являются колонны, но в то же время они входят и в пространственный каркас здания, следовательно, при определении их расчетных длин важно учитывать жесткость ригелей, которые опираются на колонну, а также жесткость и загруженность рядом стоящих колонн.
Стойка рассчитываются с учетом того, что ригели, которые на нее опираются, являются упругоподатливыми, либо жесткость ригелей не учитывается или приравнивается к бесконечности.
Важно учитывать то, что усилия во всех колоннах определяются от одного сочетания нагрузок.
При расчете одноступенчатой колонны жесткость ригеля рассматривается как бесконечная величина, так как момент инерции ригеля превышает момент инерции верхней части колонны. Если рама является однопролетной, то влиянием соседних колонн можно пренебречь, даже в критическом состоянии они не способны оказать поддерживающее влияние на стойку.
В многопролетных рамах с одноступенчатыми колоннами, если принимается решение о жестком диске покрытия, верхний конец стойки рассчитывается как неподвижный.
