Конструирование схемы железобетонных рам

Ригели поперечных рам по своей конструкции могут быть сплошными или сквозными, а соединение их со стойками - жесткое или шарнирное. Выбор очертания и формы сечения ригеля, его конструкции и характера соединения со стойками зависит от размера перекрываемого пролета, вида кровли, принятой технологии изготовления и монтажа.

Жесткое соединение ригелей и колонн рамы приводит к уменьшению изгибающих моментов. Однако при этом не достигается независимая типизация ригелей и колонн рамы, так как нагрузка, приложенная к колонне, вызывает изгибающие моменты и в ригеле, а нагрузка, приложенная к ригелю, вызывает изгибающие моменты и в колоннах (рис.13, а). При шарнирном соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузки, приложенные к одному из элементов, не вызывают изгибающих моментов в другом (рис.13, б). Шарнирное соединение ригелей с колоннами упрощает их форму и конструкцию стыка, отвечает требованиям массового заводского производства. В результате конструкции одноэтажных рам с шарнирными узлами как более экономичные приняты в качестве типовых.

При пролетах до 18 м в качестве ригелей применяют предварительно напряженные балки; при пролетах 24, 30 м - фермы.

Рис.13. К выбору рациональной конструкции поперечной рамы эпюры моментов:

а - при жестком соединении ригеля с колонной; б - при шарнирном соединении

Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от веса покрытия и различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра и др. (рис.14, а).

В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считают шарнирным, а соединение колонны с фундаментами - жестким. Длину колонн принимают равной расстоянию от верха фундамента до низа ригеля. Цель расчета поперечной рамы - определить усилия в колоннах от расчетных нагрузок и подобрать их сечения а также определить боковой прогиб верха рамы от нормальной ветровой нагрузки. Предъявленный прогиб, установленный нормами, составляет:

=Н/200 при Н = 15 м; =H/300 при Н =30 м, где Н - длина колонны от верха фундамента до низа стропильной конструкции - ригеля рамы.

Постоянная нагрузка от веса покрытия передается на колонну как вертикальное опорное давление ригеля F. Эту нагрузку подсчитывают по соответствующей грузовой площади. Вертикальная нагрузка приложена по оси опоры ригеля и передается на колонну при привязке наружной грани колонны к разбивочной оси на 250 мм с эксцентриситетом:

в верхней надкрановой части е=0,25/2=0,125 м (при нулевой привязке е=0);

в нижней подкрановой части [при нулевой привязке ];

нагрузка F приложена с моментом, равным М = Ре.

Временную нагрузку от снега устанавливают в соответствии с географическим районом строительства и профилем покрытия. Она передается на колонну так же, как вертикальное опорное давление ригеля Р, и подсчитывается по той же грузовой площади, что и нагрузка от веса покрытия.

Временную нагрузку от мостовых кранов определяют от двух мостовых кранов, работающих в сближенном положении. Коэффициент надежности для определения расчетных значений вертикальной и горизонтальной нагрузок от мостовых кранов = 1,1.

Вертикальную нагрузку на колонну вычисляют по линиям влияния опорной реакции подкрановой балки, наибольшая ордината которой на опоре равна единице. Одну сосредоточенную силу от колеса моста прикладывают на опоре, остальные силы располагают в зависимости от стандартного расстояния между колесами крана (рис.14, б). Максимальное давление на колонну

(1)

при этом давление на колонну на противоположной стороне

(2)

Вертикальное давление от кранов передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом, равным для крайней колонны (при нулевой привязке ), для средней колонны (рис.14, в).

Рис.14. Расчетно-конструктивная схема поперечной рамы;

а – нагрузка действующая па поперечную раму; б – к определению вертикальной нагрузки от мостового крана на колонну; в - к определению моментов от крановой нагрузки на колонну

Соответствующие моменты от крановой нагрузки

; (3)

Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения двух мостовых кранов, находящихся в сближенном положении, передается через подкрановую балку по тем же линиям влияния, что и вертикальное давление:

; (4)

Временную ветровую нагрузку принимают в зависимости от географического района и высоты здания, устанавливая ее значение на 1 поверхности стен и фонаря. С наветренной стороны действует положительное давление, с подветренной - отрицательное. Стеновые панели передают ветровое давление на колонны в виде распределенной нагрузки p=wa, где а - шаг колонн. Неравномерную по высоте здания ветровую нагрузку приводят к равномерно распределенной, Эквивалентной по моменту в заделке консоли.

Ветровое давление, действующее на фонарь и часть стены, расположенную выше колонн, передается в расчетной схеме в виде сосредоточенной силы W.