Металлические каркасы

Практически все современные производства размещаются в одноэтажных или многоэтажных зданиях. Безусловно все они разные, некоторые отличаются от других своей конструкцией, а некоторые схемами. Согласно числу своих пролетов, сегодня одноэтажные здания можно разделить на два, основных типа: одно- и многопролетные. В настоящее время особой популярность пользуются последние. Именно в них число пролетов составляет два и даже больше.

К каркасу здания следует прикрепить ограждающие конструкции, трубопроводы, лестницы и другое технологичное оборудование. Кроме этого, следует позаботится также и об наличие помещений, которые были бы защищены от воздействия окружающей среды и пути внутрицехового транспорта.

Каркас подразумевает под собой комплекс несущих конструкций. Именно они передает на фундамент нагрузки, которые получают в результате получения веса от ограждающих конструкций и разнообразного технологического оборудования. Не следует забывать также и об атмосферных нагрузках и воздействиях, температурных технологических воздействиях и нагрузках, полученных от внутрицехового транспорта. Думаю вы сами понимаете, что выбор материала, из которого было бы сделано ваше здание является важной и при все этом невероятно тяжелой технико-экономической задачей.

(Каркас металлического здания)

Большинство современных производственных зданий можно охарактеризовать большой высотой собственно самого помещения, достаточно большими пролетами и большими нагрузками, которые приходятся от мостовых кранов.
Конструкция здания обязана быть надежной, долговечной и экономичной. Только тогда она сможет полностью удовлетворять назначению самого сооружения.

Таким образом, к металлическим конструкциям каркасов можно предъявить такие требования, как:
- надежность.
- безопасность.
- экономичность.
- правильная форма (в архитектурном плане).
- долговечность.
- устойчивость к разнообразным агрессивным средам.
- эксплуатационные требования.

1. Эксплуатационные требования. Требования надежности и долговечности.
Начнем пожалуй с последних. Если сравнивать промышленные здания с другими, то тогда достаточно быстро можно понять, что на конструктивную схему каркаса в большей степени влияют технологии производства. Именно из-за этого, достаточно часто конструктивная форма полностью определяется расположением оборудования и его габаритами. Технологии производства разнообразной продукции являются весьма разнообразными, а вот эксплуатационные требования, в свою очередь, почти всегда конкретны, для этого производства они даже специфичны.

Несмотря на это, некоторые требования являются общими для всех производств зданий, которые были сделаны из разнообразных металлоконструкций. Их суть полагает в:
- необходимости освещения зданий и условий аэрации.
- долговечности конструкции. В большей степени она будет зависеть от степени агрессивности внутрицеховой среды.
- нормальной эксплуатация не только кранового оборудования, но еще и других подъёмных механизмов.
- удобстве обслуживания и ремонта оборудования, которое используется для производства.

На работу каркаса чрезвычайное воздействие оказывают краны. Воздействие кранов является динамическими, многократно повторяющимися и большими по своей величине, именно из-за этого очень часто возникают ситуации, когда они приводят к раннему износу и повреждению конструкций каркаса, особенно это касается подкрановых балок. Поэтому, во время того, как будет проектироваться здание, следует в особенной степени учесть режим работы мостовых кранов. Они будут зависеть не только от назначения самого здания, но еще и от производственного процесса внутри него.

Тип подвеса груза и режим работы кранов следует принимать во внимание во время проектировании каркасов. Вот например, тем кранам, которые обладают весьма тяжелым режимом работы должны быть обеспечены большая продольная и поперечная жесткость каркаса, большая надежность и соответственно выносливость так называемых подкрановых балок.

Таким образом, перед тем, как перейти к непосредственному проектированию каркаса, нужно как следует поискать и в итоге получить исчерпывающие данные, которые говорили бы о транспортном оборудовании и в котором было бы подсчитано число циклов нагружения конструкций за нормативный срок их эксплуатации. В качестве циклов для подкрановых конструкций подразумевают число подъемов груза за общий срок его службы.

Больше всего на долговечность и конечно же работу строительных конструкций зданий влияет внутрицеховая среда. Степень агрессивного воздействия на стальные конструкции со стороны внутрицеховой среды можно определить скоростью коррозионного поражения, которые протекают в незащищенной поверхности металла. В зависимости от относительной влажности и концентрации агрессивных газов можно будет установить четыре степени агрессивности среды для стальных конструкций: сильная, средняя, слабая и вовсе неагрессивная.

2. Экономические факторы.
Прежде всего к экономическим факторам следует отнести затраты, главным образом связанные с возведением сооружения. Этот процесс включает в себя стоимость разнообразным материалов, которые были необходимы для того, чтобы возвести это здание, перевозка и конечно же монтаж все необходимых конструкций. Кроме этого, также следует учитывать эффект, который получают в результате сокращения времени строительства или незапланированного начала производства той или иной продукции и расходы, которые связаны с поддержанием сооружения в состоянии, которое могло бы обеспечить ему условия нормальной эксплуатации в течение всего срока службы.

Первоначальный процесс типизации конструктивных элементов можно определить с помощью проведенных сведений к обоснованному минимуму размеров основных параметров здания. Это можно достичь с помощью унификации габаритных схем зданий. После этого разрабатывают схемы колонн, подстропильных и стропильных ферм, связей, подкрановых балок и разнообразных вспомогательных конструкций. Следующим, окончательным этапом типизации считают разработку рабочих чертежей сортамента типовых конструктивных элементов, из которых потом собственно и собирают каркас здания.

Принцип модульности является основной предпосылкой для проведения типизации, модулем называют соизмеримости размеров элементов, кратности их определенной величине, он полагает в:
- снижении до минимума объема укрупнительной сборки непосредственно на самой строительной площадке. Делается это благодаря укрупнению отправочных элементов.
- сокращение времени, отведенного на проектирование.
- необходимой жесткости элементов не только при транспортировании, но еще и во время монтажа.

С помощью унификации объемно-планировочных и конструктивных можно резко сократить число типоразмеров конструктивных элементов каркасов зданий и таким образом решить проблему, связанную с возможностью разработки типовых конструкций для их многократного применения.

На сегодняшний день исключительно для производственных зданий общего назначения были разработаны чертежи так называемых типовых колонн, ферм, вспомогательных конструкций, подкрановых балок и конечно же фонарей.

Достаточно большое снижение стоимости монтажа конструкций каркаса можно достичь с помощью использования конвейерной сборки. Во время нее на специальной площадке в жесткие пространственные блоки собирают отдельные элементы каркаса. Его называют блочным методом, наиболее целесообразно использовать его для зданий, которые обладают большой площадью. Кроме этого, во время проектирования подобных каркасов следует учесть возможность его использования.

Конструктивные схемы и состав каркаса металлоконструкции.
В большинстве случаев каркасы производственных зданий проектируются таким образом, чтобы несущая способность поперек здания, которую обеспечивают поперечные рамы, а вдоль - продольные элементы каркаса, кровельные панели. Первые, то есть поперечные рамы каркаса состоят из стоек рамы и особых ригелей. А вот под продольными элементы каркаса подразумевают некие подкрановые конструкции, связи между колоннами и фермами, подстропильные фермы и кровельные прогоны. Кроме всех этих, вышеперечисленных элементов в состав каркаса обязательно должен входить также и конструкции торцевого фахверка, лестницы, площадки и другие подобные элементы.

Конструктивные схемы каркасов являются достаточно многообразными. Наиболее простой конструктивной схемой в каркасах с одинаковыми шагами колонн являются поперечные рамы, на которых, в свою очередь опираются не только подкрановые конструкции, но еще и прогоны или панели покрытия. Подобное конструктивное решение способно обеспечить выполнение эксплуатационных требований в абсолютном большинстве современных машиностроительных цехов.

В цехах, в которых средним рядам шаг колонн должен быть больше, чем по крайнему ряду, обязательно нужно установить подстропильные фермы, именно на них будут опираться ригели рам. Очень часто целесообразно совместить функции подстропильных ферм и подкрановых конструкций в кранах, обладающих большой грузоподъемностью. Но, очень важно предусмотреть, чтобы верхний пояс опирался на специально предусмотренные для этого кровли, а нижний, в свою очередь - на краны.

Размещение колонн в плане.
Проектирование каркаса производственного здания следует всегда начинать с выбора определенной конструктивной схемы и конечно же ее компоновки. Здесь, роль исходного материала играет технологическое задание, в котором даются не только расположение, но еще и габариты оборудования. Технологическое задание должно содержать данные, которые говорили бы об условиях эксплуатации цеха и районе, в котором планируют начать непосредственное строительство.

После того, как вы совершили выбор в пользу той или иной конструктивной схемы, следует сразу же решить принципиальные вопросы, касающиеся главным образом архитектурно-строительной части проекта. В ней вам следует окончательно определится с ограждающими конструкциями, определится с расположением оконных и дверных проемов.

Во время компоновки конструктивной схемы каркаса следует определится с ответами на вопросы, связанными с
размещением колонн здания в плане. Кроме этого, необходимо провести установку внутренних габаритов здания, назначить размеры основных конструктивных элементов каркаса.

Размещение колонн в плане следует проводить только после того, как прошли все необходимые исследования, связанные с учетом абсолютно всех технологических, конструктивных и экономических факторов. Оно обязательно должно быть увязано с габаритами технологического оборудования, его расположением и конечно же направлением грузопотоков. Размеры фундаментов под колонны должны увязываться с расположением и габаритами всех подземных сооружений. Колоны, в свою очередь, следует разместить так, чтобы вместе с ригелями им удалось образовать поперечные рамы.

Согласно требованиям, которые выдвигаются по поводу унификации промышленных зданий, расстояния между колоннами поперек здания, должно назначаться исключительно в соответствии с укрупненным модулем, который равен 3 метрам. Расстояния, которое наблюдается между колоннами в продольном направлении также равно 6 метрам. Обычно, шаг колонн однопролетных зданий не зависит от расположения технологического оборудования и равен 12 метрам. Те здания, которые можно отнести к многопролетным шаг внутренних колонн определяют путем технологических требований. Ярким примером подобного процесса является передача продукции из пролета в пролет. Как правило, здания, обладающие большими пролетами (l > 30 м) и при всем этом довольно таки значительной высотой (H > 14 м) и кранами, обладающими большой грузоподъемностью (Q > 50 т), самым выгодным является шаг, длина которого составляет 12 м, соответственно шаг колонн 6 м, следует применять в противоположной ситуации, то есть тогда, когда здания обладают меньшими параметрами. Обычно у торцов зданий колонны смещаются с модульной сетки на расстояние, которое составляет 500 мм. Делается это для того, чтобы в дальнейшем иметь возможность использовать типовые ограждающие плиты и панели, номинальная длина которых составляет 6 или 12 м. Безусловно, смещение колонн с разбивочных осей имеет и свои, достаточно существенные недостатки. К самым существенным уверенно можно отнести факт того, что у торца здания продольные элементы стального каркаса получаются меньшей длины, а это, в свою очередь приводит к тому, что увеличивается типоразмер самой конструкции.

Те здания, которые можно отнести к многопролетному типу передача продукции из пролета в пролет часто принимается в увеличенной, но при всем этом кратной шагу наружных колонн.

В том случае, если здание большое, некоторые элементы каркаса будет возникать большие дополнительные напряжения, все это можно объяснить обыкновенным изменением температуры. Поэтому, в том случае, если это возможно, здание следует разрезать. В результате проведенного процесса из здания должны получится отдельные блоки. Провести подобную процедуру можно с помощью продольных температурных швов. Согласно норм проектирования были установлены предельные размеры температурных блоков, при них влияние климатических температурных воздействий можно даже не учитывать.

Самый распространенный в мире способ устройства поперечных температурных швов полагает в том, что в месте, в котором здание было собственно разрезано, ставят две обыкновенные поперечные рамы. Учтите факт того, что их при этом не связывают между собой какими-либо продольными элементами. Их колоны способствуют смещению с оси на 500 мм в каждую сторону. Здесь можно провести аналогию с элементами, находящимися у торца здания, они выполняют подобную функцию.

Эти температурные швы решают либо расчленением много-пролетной рамы на две независимые друг от друга, либо с подвижным в поперечном направлении опиранием одного или обоих ригелей за колонну с помощью катков, или другого подобного устройство, которое могло бы выполнить подобную функцию. Первый способ сегодня пользуется особой популярность. Суть первого полагает в том, что там устанавливают дополнительные колоны. Именно в нем предусматривается дополнительная разбивочная ось, его растояние составляет 1000 или 1500 мм от основной. Иногда в зданиях, которые имеют ширину, превышающую предельные размеры для температурных блоков, не делают продольную разрезку, в таких ситуациях многие предпочитают некоторое утяжеление рамы, которые в свою очередь необходимые по расчету на температурные воздействия.

В некоторых, определенных случаях планировка здания, обусловленная технологическим процессом, требует от тех людей, которые будут ее проводить то, чтобы продольные ряды колонн двух пролетов цеха располагались во взаимно перпендикулярных направлениях.

Очень часто при всем этом возникает необходимость, связанная главным образом с необходимостью в так называемой дополнительной разбивочной оси. Расстояние между осью торца примыкающего к нему одного отсека и осью продольного ряда колонн другого отсека, в результате этого колонны смещаются с оси внутрь на 500 мм.

Таким образом, в итоге можно прийти к достаточно логичному выводу, суть которого полагает в том, что размещать колонн в плане можно только после того, как будут учтены конструктивные, технологические, конструктивные и экономические факторы, которые в результате могут достаточно существенно повлиять на весь этот процесс. Обязательно следует учесть факт того, что все они должны быть увязанными вместе с габаритами технологического оборудования, его расположением, а также еще одним, немаловажным фактором под названием направление грузопотоков. Кроме этого, вы обязаны помнить также и о том, что размеры фундаментов, которые предназначены для колонны, следует обязательно увязать вместе с с расположением и габаритами подземных сооружений, под этими словами главным образом подразумевают фундаменты, предназначенные для коллекторов, рабочих агрегатов и конечно же боров. Очень важно, чтобы колонны разместились таким образом, чтобы в паре с так называемыми ригелями они в итоге смогли образовать поперечные рамы. Это предельно важно, ведь в тех цехах, которые относятся к многопролетному типу колонны разных рядов устанавливаются согласно одной и той же оси. Вот и все, мы рассказали вам все то, что хотели, надеемся вы все поняли и сделаете из всего этого правильные выводы.