Лекция 3 1 Основные несущие конструкции одноэтажного промышленного

Лекция 3: 1. Основные несущие конструкции одноэтажного промышленного здания 1. 1. Конструкции безраспорной поперечной рамы 1. 1. 2. Колонны а) основные б) фахверковые 1. 1. 3. Подкрановые балки

1. 1. 2. а) Колонны основные. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Колонны (К) • это несущие конструкции каркаса; Колонны Рис. 1. Основные конструкции одноэтажного промышленного здания

• составляют поперечную раму, наряду со стропильными конструкциями; стропильная конструкция колонна Рис. 2. Простейшая поперечная рама

• воспринимают и передают на фундамент нагрузки: - со стропильных конструкций; - постоянную (в т. ч. от навесных стен); - ветровую; - крановую (от опорных кранов) и пр. • работают на внецентренное сжатие; Рис. 3. Конструкции каркаса

• применяют (типовые) для зданий с высотой помещения Но до 18 м; Уровень нижнего пояса фермы Но Уровень чистого пола Рис. 4. Поперечная рама

• - различают части колонны: оголовок; стержень; а) база; Оголовок воспринимает нагрузки со стропильных конструкций и перераспределяет их на стержень колонны. База перераспределяет нагрузку со стержня колонны на фундамент и обеспечивает сопряжение колонны с фундаментом. Фундамент Стропильная конструкция б) Рис. 5 а) Части колонны; б) база стальной колонны

• проектируют под колонны, как правило, фундаменты столбчатые (а, б) либо свайные (в), выбор зависит от грунтовых условий и нагрузок; а) б) Рис. 6. Некоторые типы фундаментов в)

• колонна характеризуется: а) 1. Высотой Нк (мм), а при наличии опорных мостовых кранов, - высотой подкрановой (нижней) части Нн, - высотой надкрановой (верхней) части Нв; 2. Поперечным сечением, в т. ч. габаритами сечения - высотой h; b - шириной b. Нк б) h Рис. 7 а) Стальная колонна, б) сечения А-А и Б-Б

• устанавливают колонны, по длине здания, с шагом (Вк, м). Рис. 8. Основные конструкции одноэтажного промышленного здания

Колонны. КЛАССИФИКАЦИЯ 1. По материалу 1. 1. Стальная; 1. 2. Железобетонная (бетон усилен стальной арматурой); Рис. 9. Колонны а) стальная, б) железобетонная а) б)

2. По расположению 2. 1. Крайние колонны (колонны внешнего ряда); 2. 2. Средние колонны (колонны внутреннего ряда; Рис. 10. Колонны 1. среднего, 2. крайнего рядов Рис. 11. Поперечный разрез Крайняя колонна Средние колонны Крайняя колонна

3. По конструкции 3. 1. Без консолей, для зданий без кранов либо с подвесным п/т оборудованием; Рис. 13. Поперечные рамы с подвесным п/т оборудованием Рис. 12. Колонна без консолей 1. среднего, 2. крайнего рядов Тельфер Кран-балка

Рис. 13. Пролет цеха с монорельсами для кран-балки, подвешенными к нижнему поясу фермы

3. 2. С консолями, б) для зданий, оборудованных опорными мостовыми кранами; а) Рис. 14 а) Колонна с консолями 1. среднего, 2. крайнего рядов; б) среднего ряда

3. 3. Ступенчатая, - для зданий, оборудованных опорными мостовыми кранами; - сечение верхней (надкрановой) части – сплошное; - сечение нижней (подкрановой) части, как правило, сквозное, состоит из 2 -х ветвей. Ветви колонны Рис. 15. Ступенчатая колонна 1. среднего, 2. крайнего рядов

Железобетонные колонны. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА б) • (типовые) применяют - для зданий с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью Q до 50 т; • бетон армирован (стальными каркасами); • предусмотрены закладные элементы для крепления 1 - несущей конструкции покрытия; 2, 3 - подкрановой балки; 4 - стеновых панелей и связей; а) Рис. 16. Железобетонная колонна а) выпуски арматуры, б) закладные элементы

• назначают обрез фундамента под колонну, как правило, на отметке -0, 150; • применяют стаканный тип сопряжения колонны с фундаментом; а) «стакан» фундамента б) Обрез фундамента Рис. 17 а) Установка ж/б колонны в «стакан» , б) 1 - колонна; 2 - фундамент

• на оголовок колонны устанавливают стропильные (и подстропильные конструкции). Стропильная конструкция Колонна Рис. 18. Этапы установки ж/б стропильной балки на оголовок ж/б колонны

• в смешанных каркасах на ж/б колонны устанавливают стальные стропильные (и подстропильные конструкции). Рис. 18. Промышленный цех со смешанным каркасом

Типы ж/б колонн: 1. Прямоугольного сечения (одноветвевые); • отметка верха (типовой) колонны до + 14. 4 м; Рис. 19. Ж/б колонны прямоугольного сечения

1. 1. бесконсольные, • размеры поперечного сечения - ширина b = 300 (400)мм; - высота h = 500 (600; 700; 800)мм; б) а) b Рис. 20. Бесконсольные ж/б колонны прямоугольного сечения а) крайнего, б) среднего рядов h

1. 2. с консолями, • сечения надкрановой и подкрановой частей колонны - прямоугольные; а) б) в) Рис. 21. Ж/б колонны прямоугольного сечения с консолями а) размеры колонн, б) фасады и сечения колонн, в) колонна крайнего ряда

2. Двухветвевые ступенчатые, • отметка верха (типовой) колонны до + 18, 0 м; Рис. 22. Двухветвевые ступенчатые ж/б колонны Рис. 23. Поперечный разрез Мостовой кран

а) • сечения надкрановой части – прямоугольные; подкрановая часть состоит из 2 -х ветвей прямоугольного сечения. Колонна в целом называется – двухветвевая. Рис. 24. Ступенчатые ж/б колонны а) размеры колонн; б) фасад и сечение средней колонны б)

3. цилиндрические, • выполнены из (центрифугированного) бетона; • для зданий с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью Q до 30 т; • отметка верха (типовой) колонны до + 18, 0 м; • поперечное сечение - диаметром от 300 до 700 мм; - толщина стенки от 50 до 120 мм. 3. 1. бесконсольные; 3. 2. с консолями. Рис. 25. Бесконсольные цилиндрические ж/б колонны

Рис. 26. Типы цилиндрических ж/б колонн

Колонны стальные. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА • рациональны при больших пролетах и больших (в том числе крановых) нагрузках; Рис. 27. Здание цеха со стальными колоннами

• собирают из прокатной г) листовой и профильной стали (уголок, двутавр, швеллер…) в конструкцию с помощью сварки; а) б) д) в) Рис. 28, а – е) Прокатная сталь е)

3 • предусмотрены отверстия под болтовые соединения - в базе (1), для крепления колонны к фундаменту; - в крановой консоли (2), для 2 крепления к колонне подкрановой балки; - в оголовке (3), для крепления Стержень к колонне несущей колонны конструкции покрытия (либо надколонника); 1 Рис. 29. Стальная колонна Фундамент

Рис. 30. База колонны 1. Колонна, 2. Анкерный болт, 3. Анкерная планка, 4. Опорная плита, 5. Подливка из цементнопесчаного раствора, 6. Фундамент • крепление колонны к фундаменту производят с помощью анкерных болтов (2); • распределение нагрузки с колонны (1) на фундамент (6) выполняет опорная плита (4);

• сопряжение стропильной фермы (2) и колонны (3), как правило, проектируют через надколонник (1). Соединения, как правило, болтовые; Рис. 31. Узел сопряжения стропильной фермы и колонны оголовок колонны

Типы стальных колонн: а) 1. постоянного сечения (по высоте); • отметка верха (типовой) колонны до +9, 6 м; • сечение, как правило, двутавровое; • высота сечения h ≥ Нк/12; 1. 1. бесконсольные, • отметка низа (типовой) колонны -0, 2 м; отметка низа колонны б) b h Рис. 32 а) Бесконсольная стальная колонна, б) сечения А-А и Б-Б; в) двутавр в)

а) 1. 2. с консолями, • для зданий с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью Q до 20 т; • отметка низа (типовой) колонны - 0, 6 м; б) Рис. 33 а) Фасад стальной колонны с консолью; б) двутавры

а) в) б) д) е) ж) г) з) Рис. 34. Некоторые сечения стальных колонн а) двутавровое из прокатного профиля; б) двутавровое из 3 -х листов; в) крестовое из 2 -х уголков; г) крестовое из 3 -х листов; д) крестовое из 7– ми листов; е) труба; ж-з) замкнутые квадратный и прямоугольные профили

а) 2. ступенчатые; • для зданий с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью свыше 50 т; • отметка верха колонны свыше + 10, 8 м; б) Рис. 35 Ступенчатая стальная колонна а) фасад, б) среднего ряда

hв • поперечное сечение надкрановой (верхней) части, как правило, двутавровое (сварное из 3 -х листов); высота сечения hв ≥ Нв/12; hв (для типовых колонн) = = 400; 450; 500 … 750 мм; Рис. 36. Двутавровое сечение верхней части ступенчатой стальной колонны Рис. 37. Ступенчатая стальная колонна

• поперечное сечение подкрановой (нижней) части (двухветвевое, как правило, из пары соединенных двутавров); высота сечения hн ≥ Нн/20; hн (для типовых колонн) = 750; 1000; 1250 …. 2000 мм; Ветви hн Решетка Рис. 38. Сечение нижней части ступенчатой стальной колонны

а) б) Рис. 39. а) Ступенчатые стальные колонны; б) сплошностенчатые сечения нижней части колонны

а) Рис. 40 а) Стальной каркас со ступенчатыми колоннами, б) сквозные сечения нижней части колонны б)

а) 3. раздельные, б) • рациональны для зданий - с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью свыше 250 т; - с двухярусным расположением кранов. Рис. 41. Раздельные стальные колонны а) с одноярусным, б) с двухярусным расположением мостовых опорных кранов

Рис. 42 Вариант проектирования пролета с раздельными стальными колоннами

Рис. 43. Поперечный разрез однопролетного цеха

1. 1. 2. б) Колонны (стойки) фахверка. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Фахверковые колонны (ФК) • составляют (наряду с ригелями фахверка) каркас стенового ограждения; • воспринимают нагрузку - от навесного стенового ограждения; - ветровую; • передают нагрузку - на фундамент; - на основные конструкции каркаса; Рис. 44. Стойки торцевого фахверка

• устанавливают в торцах здания, при необходимости, по крайним рядам колонн и для внутренних перегородок; • шаг назначают, как правило, равным 6 м; • высоту назначают, как правило, по высоте основной колонны. Высота (типовой) стойки фахверка до 18 м; • фундаменты проектируют подобно основным колоннам каркаса; • классифицируют стойки 1. по расположению - торцевые; - продольные; - внутренние; 2. по материалу - железобетонные; - стальные;

а) Рис. 45 а) Система торцевого фахверка 1. Основная колонна, 2. Стропильная ферма; 3. Стойка фахверка; 4. Ригель фахверка; б) сопряжение ригелей и стойки фахверка б)

б) а) Рис. 46 а) Схема конструкций торцевой стены, б) некоторые основные конструкции каркаса

• назначают поперечное сечение (типовых) железобетонных стоек – прямоугольным, шириной b = 400 мм; высотой h = 400 (500; 600; 700)мм; стальных стоек – двутавровым, коробчатым …; Рис. 47. Некоторые типы сечений стальных стоек фахверка

1. 1. 3. Подкрановая балка. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ б) Подкрановая балка (ПБ) - это продольный элемент каркаса; • обеспечивает движение мостового опорного крана вдоль пролета; а) Крановый рельс Подкрановая балка • служит опорой для кранового рельса; Рис. 48 а) узел крепления подкрановой балки; б) пролет каркаса

• воспринимает и передает на б) колонны крановые нагрузки; • опорой для ПБ служит консоль либо уступ колонны; • пролет подкрановой балки Lпб определяет шаг колонн Вк; а) Рис. 49 Опирание подкрановой балки на а) консоль ж/б колонны; б) уступ стальной колонны

• выполняют - железобетонными (применение ограничено грузоподъемностью кранов Q = 32 т); - стальными, компоновочная высота сечения h составляет 1/10 часть от пролета Lпб; • сечение рационально двутавровое (тавровое); Рис. 51 а-и) Типы сечений стальных подкрановых конструкций Рис. 50. Сечение типовых ж/б подкрановых балок а) пролетом Lк = 6 м; б) пролетом Lк =12 м

Рис. 52 Фрагмент схемы размещения колонн, стоек фахверка, подкрановых балок