Поясните, за счет чего обеспечивается жесткость и устойчивость каркасного железобетонного одноэтажного промышленного здания в поперечном направлении.

Конструктивные системы промышленных зданий выполняют по различным конструктивным схемам. В основном для промышленных зданий применяют каркасную схему, в которых прочность, жесткость и устойчивость обеспечивается пространственными рамными каркасами как с поперечным или продольным расположением ригелей, так и безригельными.

Выбор конструктивной схемы осуществляют с учетом конкретных нагрузок и воздействий на здание, а также в соответствии с функциональными, экономическими и эстетическими требованиями. Наиболее предпочтительной является каркасная система с поперечным расположением ригелей, при которой в поперечном направлении образуются рамы, которые совместно со связями обеспечивают пространственную жесткость и устойчивость здания и позволяют, изменяя шаг колонн, обеспечивать гибкость планировочного решения внутреннего пространства здания. Каркасные системы – основной тип промышленных зданий, так как в них действуют большие сосредоточенные нагрузки, удары, сотрясения от технологического оборудования и кранов.

Пространственная жесткость и устойчивость здания в поперечном и продольном направлениях обеспечиваются совместной работой панелей перекрытий, колонн и поперечных диафрагм жесткости. По характеру пространственной работы эта конструктивная система является связевой. Каркас одноэтажных зданий состоит из поперечных рам, шарнирно связанных поверху стропильными конструкциями. Поперечная жесткость здания обеспечивается колоннами, жестко защемленными в фундаменте и диском покрытия. В зданиях с кровлей, устраиваемой по сплошному настилу из крупноразмерных железобетонных плит, условия работы отдельных рам облегчаются за счет частичной передачи нагрузок «жесткой» кровлей на смежные рамы.

Здания с кровлей из плит, укладываемых по прогонам, находятся в менее благоприятных условиях, т.к. независимость деформации отдельных рам при воздействии на них местных нагрузок может привести в ряде случаев к ухудшению эксплуатационных свойств здания.

Поэтому при проектировании зданий с мостовыми кранами значительной грузоподъемности, а также бескрановых, имеющих большую высоту, следует предусматривать продольные связи по верхним поясам стропильных конструкций, до некоторой степени объединяющих работу рам в поперечном направлении.

Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания.

Передача ветровых нагрузок с торцовых стен на колонны и вертикальные связи через конструкции кровли целесообразна только для зданий определенных пролетов и высоты. В большепролетных зданиях более или менее значительной высоты такое использование кровли затрудняет крепление стропильных конструкций к колоннам, усложняет конструкции, обеспечивающие устойчивость покрытий, а в ряде случаев и вообще не может быть осуществлено без нарушения целостности кровли, прочности креплений ее к стропильным конструкциям.

26. Поясните, почему установка связевых элементов в одноэтажном промышленном здании предусматривается отдельно для каждого температурного блока. Где устанавливаются эти связи (покажите на разрезе и плане двухпролетного здания: длина – 48м, величина пролетов – 18м, шаг колонн крайнего ряда – 6м, шаг колонн среднего ряда – 12м)?

Для ограничения усилий, возникающих в конструкциях от перепада температур, здание разрезается температурно-деформационными швами на отсеки (температурные блоки), размеры которых зависят от материала каркаса, теплового режима здания и климатических условий района строительства. Эти размеры определяются расчетом.

Продольные и поперечные температурно-деформационные швы указаны синим и красным цветами соответственно.

Для железобетонного и смешанного каркаса длина температурного блока А ≤ 72 м – если в здании по длине присутствуют неразрезные элементы (например, подкрановые балки). Для бескрановых зданий нормами разрешено увеличивать А до 144 м. Однако, если в здании есть подвесное оборудование (монорельс и т.п.) длина температурного блока не должна превышать 72 м. Допускается А увеличивать до 280 м, но при этом высота строения не должна превышать 8,4 м.
Ширина температурного блока Б не должна быть больше 90-96 м.
В особых климатических районах и для неотапливаемых помещениях длину температурного блока А назначают по инструкциям, привязанным к местным климатическим условиям.

В стальных каркасах зданий с мостовыми кранами А ≤ 120 м, в бескрановых зданиях А ≤ 240 м, а Б ≤ 210 м. В зданиях с кранами большой грузоподъемности (Q до 4500 кН) или при тяжелом или особо тяжелом режиме их работы А не должна превышать 96 м.

Исходя из того, что температурный блок это самостоятельный объем здания связи для различных блоков проектируют и устанавливают отдельно, для обеспечения жесткости здания.

Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания.

Вертикальные связи жесткости между колоннами устанавливают в середине температурного блока каждого продольного ряда.

Конструктивная схема стального каркаса одноэтажного промышленного здания 1. Колонны. 2. Подкрановые балки. 3. Стропильные фермы. 4. Прогоны по фермам. 5. Вертикальные связи между фермами. 6. Горизонтальные связи по фермам. 7. Рамы фонаря. 8. Горизонтальные связи фонаря. 9. Прогоны фонаря. 10. Вертикальные связи фонаря. 11. Вертикальные связи по колоннам.

Вертикальные связи:

- Между колоннамипредставляют собой систему распорок из уголков, стержневой арматуры, швеллеров, полосовой стали и т.д. Различают крестовые (при шаге колонн 6 м). и портальные (при шаге колонн 12 и 18 м) связи. Устанавливаются в каждом продольном ряду в середине температурного блока, в пределах температурного блока должно быть не менее одного при высоте помещения в бескрановых здания более 10,8 м., крановых- при любой

В коротких зданиях можно устанавливать в торцах здания, обеспечивая кратчайший путь передачи на фундамент ветровую нагрузку, но лишив здание свободы температурных перемещений. В длинных зданиях температурные перемещения сильно влияют на устойчивость, поэтому связевые блоки устанавливают в середине здания, обеспечив свободу перемещений.

Подкрановые балки, ригеля стенового фахверка, балки перекрытия и т.д. играют роль распорки, с помощью которых происходит передача усилий, кроме того, они уменьшают расчетную длину колонны из плоскости рамы, если проверка устойчивости не выполняется.