Каркасы

Металлический каркас промышленного здания состоит из ряда "плоских" элементов жестких и хорошо воспринимающих нагрузки в своей плоскости, но гибких в перпендикулярном направлении (рамы, подстропильные и промежуточные стропильный фермы и др.). Основное назначение связей - объединять плоские элементы в пространственную систему, способную воспринимать нагрузки действующие на здание в любом направлении. Во-вторых, связи служат, чтобы обеспечивать устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержней верхних поясов ферм, колонн и др. Опасность потери устойчивости таких элементов объясняется тем, что стержни металлического каркаса имеют большие длины и относительно небольшие компактные поперечные размеры. Связи раскрепляют сжатые элементы в промежуточных точках, уменьшая расчетные длины элементов в направлении этих раскреплений.

Различают следующие основные виды связей, применяемых в металлическом каркасе промышленного здания:

1) поперечные связи между верхними поясами ферм (сквозные ригели рам в дальнейшем будут называться "фермами");

2) вертикальные связи между фермами;

3) продольные и поперечные связи, расположенные в плоскости нижних поясов ферм;

4) вертикальные связи между колоннами.

СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНЫХ ЦЕХОВ.

Стальные каркасы применяют при строительстве цехов с большими пролетами и высотой, в основном для предприятий тяжелой промышленности. В конструктивном отношении схема стального каркаса не отличается от схемы железобетонного каркаса. Стальные колонны состоят из нижней части (база или башмак) и верхней части (стержень). По высоте колонны могут иметь одинаковое или переменное поперечное сечение (рис. 80).

Рис. 80. Стальные колонны. а — постоянного сечения; б — ступенчатая

Колонны делят на сплошные и решетчатые. Сплошные колонны выполняют из прокатных профилей или листов, сваренных между собой. Решетчатые колонны состоят из двух ветвей, выполненных из прокатных профилей и соединенных между собой поперечными планками или решеткой.

Нижняя часть (башмак) колонны опирается на железобетонный фундамент и крепится к нему анкерными болтами, заделанными в фундамент при его изготовлении (рис. 81). Башмак колонны, соприкасающийся с грунтом, для защиты от коррозии бетонируется.

Рис. 81. Башмак стальной колонны.

Обвязочные балки каркаса делают из сплошных стальных профилей (двутавра или швеллера). Подкрановые балки могут быть сплошные, сваренные из прокатных двутавров, или решетчатые в виде ферм. Крановые рельсы применяют нормального или квадратного сечения в виде стальных брусков, которые крепятся к верхнему поясу подкрановой балки или фермы с помощью болтов с пружинными шайбами и прижимных гаек (рис. 82).

Рис. 82. Крепление к подкрановым стальным балкам. а — рельса; б — бруска

Несущие конструкции покрытий и балки выполняют из прокатных профилей. При больших пролетах применяют фермы треугольные, полигональные и с параллельными поясами. Наиболее распространенными являются фермы полигонального очертания.

В узлах элементы ферм в большинстве случаев соединяются на сварке с помощью косынок из листовой стали. Все элементы ферм выполняют из прокатных профилей.
Опоры для ферм делают неподвижными. При больших пролетах, когда температурные деформации ферм, например в горячих цехах, могут быть большими, одну из опор выполняют подвижной на катках.

В качестве стальных несущих конструкций могут применяться также двух- и трехшарнирные арки сплошного и решетчатого сечения.

Пространственная устойчивость и жесткость ферм, арок и других несущих конструкций одноэтажных стальных каркасов обеспечивается системой связей в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Горизонтальные связи устраивают в виде решетки, соединяющей плоские пояса двух соседних ферм, арок или балок. Вертикальные связи размещаются в плоскостях опорных стоек ферм.

В промышленных одноэтажных зданиях применяют несущие каркасы смешанного типа, когда колонны железобетонные, а несущие конструкции покрытия — стальные.