Стальные подкрановые балки. Узловые соединения.

ПБ разработаны для применения в зданиях с пролетами от 18 до 36 м с обычным и тяжелым режимом работы, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью от 5 до 320 т различного режима работы, при шаге колонн 6,12,18,24 м. Опирание балок пролетом 6 и 12 м возможно как на стальные, так и на ж/б колонны, балок пролетом 18-24 м –только стальные.

Сечение выбирается по расчету в зависимости от грузоподъемности крана, пролета здания, шага колонн, режима работы крана и марки стали. Балки имеют двутавровое сечение со сплошной стенкой – симметричное или нет (с более широким верхним поясом). В нессиметричных балках момент от действия горизонтальных тормозных сил воспринимается верхним поясом балки, и поэтому спец. тормозные устройства не требуются. Такие сечения применяются в основном для балок пролетом 6 м. В симметричных балках всегда есть тормозное устройство в виде горизонтальной фермы или балки из стального листа.

Есть средние и крайние балки. Крайние – у темп.швов и в торцах пролетов, у таких балок одна из опор отодвинута на 500 мм. Для крепления балок между собой и к колоннам в нижнем поясе у опор и в торцовых ребрах предусмотрены отверстия для болтов.

По конструкции подразделяются на разрезныепостоянного сечения, стыкуемые на опорах и неразрезные, компануемые из различных сечений, свариваемых между собой заводскими или монтажными стыками в четвертях пролетов. Неразрезные легче разрезных, но сложнее в транспортировке и монтаже.

Высота унифицированных балок на опоре для шага колонн 6м – 0,8 м, при грузоподъемности крана до 20 т и 1,3 м – при грузоподъемности 30-50 т, для шага колонн 12м – соответственно на 0,3 м более.

Для обеспечения жесткости стенка балки снабжена ребрами жесткости с интервалом 1,5м. Они обрываются не доходя до нижнего пояса 60 мм

Крановые пути прокладываются из железнодорожных рельсов для кранов до 20 т и из крановых рельсов спец. профиля для кранов любой грузоподъемности. Для предупреждения аварий при работе крана у торцов здания крановые пути снабжаются устройством, автоматически включающим торможение, и ограничиваются концевыми упорами типа железнодорожных тупиков. Концевые упоры привариваются к подкрановой балке так, чтобы сила удара была передана через концевое опорное ребро на каркас здания. Для смягчения они снабжаются брусчатыми или пружинными амортизаторами.

2. Несущие конструкции покрытия из сборного железобетона. Узловые соединения.

НКП

По схеме восприятия внешних и распределению внутренних усилий

Для предотвращения стока гидроизоляционных мастик уклон рубероидных кровель рекомендуется ограничивать 8 %. Этим определяется уклон верхнего пояса стропильных балок. В безраскосных фермах с круговым очертанием 5%-ный уклон кровли обеспечивается выпущенными из верхнего пояса «рожками».

Балки пролетами 6 и 9 м предназначаются для покрытий зданий с плоской кровлей, с подвесным подъемно-транспортным оборудованием и без него. Для покрытия зданий пролетом 6 м балки имеют тавровое, а для пролетов 9м- двутавровое сечение
Для покрытия зданий пролетом 12 м со скатной или плоской кровлями применяют балки с параллельными поясами Они используются при шаге колонн 6 м и допускают устройство фонарей шириной 6 м. Опорная часть балок позволяет устанавливать балки горизонтально или с уклоном (1 : 20). При уклонном варианте колонны, на которые опираются балки, должны иметь разную высоту, обеспечивающую требуемый уклон покрытия.
Для устройства покрытий пролетами 18 м наиболее рациональны предварительно напряженные двускатные балки двутаврового сечения и решетчатого типа

Балки двутаврового сечения можно применять для зданий пролетом 24 м с шагом 6 и 12м с использованием подвесного транспорта грузоподъемностью до 5 т и устройством фонарей шириной 6 м. По технико-экономическим показателям такие балки являются одними из самых эффективных конструкций.

Балки двутаврового сечения можно применять для зданий пролетом 24 м с шагом 6 и 12м с использованием подвесного транспорта грузоподъемностью до 5 т и устройством фонарей шириной 6 м. По технико-экономическим показателям такие балки являются одними из самых эффективных конструкций.
Решетчатые балки устанавливают с шагом только 6 м, к ним можно крепить пути подвесного транспорта грузоподъемностью до 5 т. Отверстия в стенках балок облегчают прокладку верхних коммуникаций и несколько снижают массу. Однако на устройство решетчатых балок расходуется больше бетона, чем на балки двутаврового сечения.

В зависимости от очертания стропильные фермы подразделяют на сегментные, безраскосные, с параллельными поясами, полигональные и треугольные. Сегментные раскосные фермы предназначены для покрытий зданий с неагрессивной средой, а также со слабо- и среднеагрессивными газовыми средами (за исключением ферм с пряде-вой арматурой диаметром 9 мм).
Их можно устанавливать с шагом 6 и 12 м на железобетонные колонны или подстропильные фермы. К ним можно подвешивать краны грузоподъемностью от 1 до 5 т. Очертание верхнего пояса позволяет использовать для покрытия плиты шириной 3 м (основной вариант) и 1,5 м (при шаге ферм 6 м).

3. Стальные НКП. Узловые соединения.

Стальные НКП могут использоваться как стропильные, так и подстропильные. В качестве стальных несущих конструкций покрытия наиболее распространены фермы. Они предназначены для использования в малоуклонных покрытиях с рулонной кровлей, с фонарями и без них, с внутренним и наружным водоотводом, с пролетами 17,24,30,36 м при стальных или ж/б колоннах, с настилом из ж/б плит шириной 2м. Могут устанавливаться с шагом 6 и 12 м.

Ферма представляет собой сквозную несущую конструкцию, образованную из стальных стержней, составного сечения из парных уголков, соединяющихся в узлах. Они имеют уклон верхнего пояса 1,5% и одинаковую высоту на опорах. Полигональные фермы с уклоном верхнего пояса 1 : 8 применяют для скатных покрытий из рулонной кровли, а треугольные с уклоном верхнего пояса 1 : 3,5 - для однопролетных, неотапливаемых зданий с наружным водостоком под кровлю из асбестоцементных или стальных листов.

На фермы могут закрепляться подвесные пути кранов в узлах или между ними.

В местах образования снеговых мешков устанавливаются шпренгели – дополнительные стержни фермы. Высота ферм на опоре: с параллельными поясами -2550 и 3750 мм, полигональных - 2200 мм и треугольных - 450 мм.

Подстропильные фермы. Для стропильных ферм из прокатных уголков проектируют подстропильные фермы с параллельными поясами длиной от 12 до 24м. Высота ферм составляет 3130мм, они имеют опорную стойку из двутавра, в нижней части которой предусмотрен столик для опирания стропильных ферм.

Пример условного обозначения (марки) фермы:

типоразмера 4ФС18, шестой по несущей способности, с напрягаемой арматурной сталью класса А-V, изготовляемой из легкого бетона, применяемой в зданиях с расчетной сейсмичностью 8 баллов, с дополнительными закладными изделиями:

4ФС18-6АVЛ-С1

То же, типоразмера ФП (Ферма подстропильная) 12, третьей по несущей способности, с напрягаемой арматурной сталью класса А-IIIв, предназначенной для применения в условиях воздействия слабоагрессивной газообразной среды, с опорным закладным изделием, предусмотренным для установки фермы у температурного шва или торцов зданий:

ФП12-3АIIIв-Н1.

Подстропильные фермы применяют в случае, когда шаг крайних колонн меньше шага средних или шаг колонн больше шага НКП.

4. Выбор конструктивной схемы и материалов каркаса.

Производят на начальном этапе разработки архитектурно-строительной части проекта.
Основанием для выбора конструктивной схемы служат: объемно-планировочная структура здания, обеспечивающая рациональную организацию производственно-технологического процесса; нагрузки на здания; требования прочности, устойчивости и долговечности.
Для большинства одноэтажных промышленных зданий характерны два варианта каркасной конструктивной схемы - с поперечными и продольными рамами

Конструктивная схема с поперечными рамами является наиболее распространенной. По такой схеме поперечная рама каркаса, образуемая жестко заделанными в фундаменте колоннами и поперечными ригелями, обеспечивает жесткость и устойчивость. В продольном направлении жесткость и устойчивость здания обеспечиваются совместной работой колонн, вертикальных связей между ними и диском покрытия.
Конструктивная схема с продольными рамами состоит из колонн и продольных элементов (подстропильные конструкции, подкрановые балки, вертикальные связи и др.), которые вместе обеспечивают устойчивость и жесткость здания в продольном направлении. В поперечном направлении жесткость и устойчивость здания обеспечиваются совместной работой колонн и элементов покрытия, например панелями покрытия "на пролет".

Железобетон, в котором совместная работа бетона и стальной арматуры обеспечивает ему хорошие физико-механические свойства, обладает высокой несущей способностью на сжатие и изгиб, долговечностью, огнестойкостью, стойкостью против атмосферных воздействий, сопротивляемостью против динамических нагрузок, малыми эксплуатационными расходами. В силу почти повсеместного наличия крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, железобетон доступен к применению практически во всех районах строительства. На изготовление железобетона расходуется в 2-3 раза меньше металла, чем на стальные конструкции.

В числе основных недостатков железобетона главным является большая собственная масса - качество во многих случаях нежелательное. Так, например, большая масса несущих конструкций покрытия (фермы, балки, плиты) влечет за собой необходимость устройства колонн с большими размерами сечений, а колонны, в свою очередь, - устройства массивных фундаментов. В целях снижения массы железобетона используют высокопрочные бетоны и стали, тонкостенные и пустотелые конструкции, а также конструкции с бетоном на пористых заполнителях.
По способу выполнения железобетонные конструкции каркасов могут быть сборные, монолитные и сборно-монолитные.

Монолитные железобетонные конструкции до настоящего времени, главным образом, использовались в тех случаях, когда требовалось обеспечить наибольшую жесткость каркаса в условиях высоких динамических нагрузок и сейсмики или когда параметры возводимого каркаса отличались нестандартностью.

Сборно-монолитные конструкции представляют собой рациональное сочетание основных сборных элементов каркаса с монолитным железобетоном, при котором обеспечивается их работа как единое целое.

Использование сталей в каркасах зданий, как впрочем и в других конструктивных элементах, требует специальных знаний их свойств, зависящих от способа выплавки (мартеновские, кислородно-конверторные, электросталеплавильные), от способа разлива в изложницы (кипящие, полуспокойные и спокойные), состоянию поставки (металлопрокат -после горячей прокатки, в термически обработанном состоянии, с очищенной от окалины поверхностью) и др.Назначение марок для стальных конструкций производят в зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, особенностей климатического района строительства и условий эксплуатации (отапливаемые, неотапливаемые и др.).
По степени ответственности стальные конструкции зданий и сооружений разделены на четыре группы. К первой группе отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (подкрановые балки, балки рабочих площадок и др.). Ко второй группе относятся сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке (фермы, ригели рам, балки покрытий и перекрытий и др.), а к третьей - работающие в таких же условиях колонны, стойки, опоры под оборудование и др. В четвертую группу входят вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, элементы фахверка, лестницы и др.).

Стальные конструкции обладают многими достоинствами. По сравнению с железобетонными они характеризуются значительно меньшей массой при равной несущей способности, высокой технологичностью, инду-стриальностью и сравнительной легкостью усиления.

Алюминиевые сплавы целесообразно использовать: в конструкциях покрытий крупных высотных и большепролетных сооружений; в сборно-разборных конструкциях, предназначенных для многократного использования в разных местах и при транспортировании на далекие расстояния; в климатических районах с холодным и суровым климатом, а также в районах с повышенной сейсмичностью. Особенно эффективны алюминиевые сплавы в стеновых и кровельных конструкциях, в конструкциях подвижного состава (краны различного назначения), больших ворот, оконных и фонарных заполнений.
Недостатками алюминиевых сплавов, ограничивающими область их применения, являются: меньший (почти в 3 раза, чем у стали) модуль продольной упругости; высокий коэффициент температурного расширения; ухудшение механических свойств в условиях повышенных температур и относительная сложность выполнения соединений.

Деревянные конструкции обладают рядом достоинств в силу хороших физико-механических свойств древесины, которая имеет небольшую массу, незначительные коэффициенты температурного расширения и теплопроводности, высокую стойкость в различных химических средах. Она легко поддается обработке и соединению, обладает высокими эстетическими и художественными качествами. Учитывая большие местные запасы древесины, во многих регионах России конструкции из дерева оказываются намного дешевле железобетонных и стальных конструкций.
Наибольшее применение древесина в каркасах одноэтажных зданий получила в форме клееных конструкций (рамы, балки, арки и металлоде-ревянные формы). К достоинствам клееных деревянных конструкций относят: возможность использования маломерных и низкосортных пиломатериалов и создание из них разнообразных по форме сечения и длине элементов конструкций; повышенную огнестойкость по сравнению с обычной древесиной; меньшую подверженность растрескиванию и короблению; возможность создания элементов с повышенной несущей способностью и др. Вместе с тем изготовление клееных конструкций требует специализированных условий (теплые помещения, тщательный контроль качества на всех стадиях изготовления, совершенное оборудование и др.)-
свай-стоек, навесов и т.п.
Существенными недостатками деревянных конструкций являются: подверженность загниванию, возгораемость, потери свойств под воздействием нагрузок, температур и влажности.