Примеры расчета рамных конструкций 2013. Рамные конструкции

24. Рамные конструкции покрытий большепролетных зданий. Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.

Типы рам и компоновка каркасов. В перекрытиях зданий боль­ших пролетов обычно применяют двухшарнирные и бесшарнирные рамы (рис. 18.5).

Рамы большепролетных зданий могут быть либо сплошного, как правило, таврового или коробчатого сечения, либо сквозные. При больших пролетах зданий рамы обычно делают сквозного сечения с высотой ригеля, равной 1/12—1/20 пролета.

При больших оптимальных шагах поперечных рам (30—42 м) выгодной по расходу металла становится рамно-блочная система каркаса, когда по­перечные рамы с помощью решеток связываются попарно в пространственные блоки (рис. 18.12).

Мощное крановое оборудование сделало выгодным раздельную компо­новку колонн: шатровая ветвь 2 поддерживает ригели рамы, подкрановые ветви 3 воспринимают вертикальное давление кранов. Ветви между собой соединены листовыми шарнирами б, передающими на раму только горизон­тальную нагрузку от кранов.

Перекрытие между блочными рамами решено по консольной схеме 7, в которой существенное место занимает фонарь. Для подвески стенового ог­раждения между блочными рамами и в торцах здания устанавливаются фахверковые стойки с промежуточными ригелями для передачи ветровой на­грузки от фахверка на поперечные рамы. В целом рамные блоки можно рассматривать как плоские рамы, элементы которых (ригели, колонны) име­ют сложную пространственную структуру.

Особенности расчета и конструирования. В силу уникальности большепролетных зданий выбор окончательного архитектурно-конструктив­ного решения делается на основе вариантного проектирования. На этом этапе допускается принимать упрощенные расчетные схемы конструкций и использовать приближенные методы расчета.

В упрощенном статическом расчете сквозной рамы допускается пред­ставлять ригель и стойки в виде стержней с эквивалентной жесткостью. В уточненном расчете сквозную раму рационально рассчитывать как стержне­вую систему с максимально точным учетом условий сопряжения элементов между собой.

При подсчете нагрузок на раму собственный вес конструкций, крановые и другие технологические нагрузки определяются аналогично обычных пром зданий с учетом всех требований СНиП. Нагрузки от ветра и снега существенно зависят от кон­фигурации здания и его габаритов, которые нередко для большепролетных зданий являются индивидуальными.

Для уточненных расчетов часто приходится делать специальные экспе­риментальные исследования с целью определения этих нагрузок.

Ввиду значительных размеров большепролетных зданий весьма сущест­венными будут усилия и перемещения в каркасе от температурных воздей­ствий. Поэтому, как правило, требуется производить температурный расчет для обеспечения прочности каркаса здания и грамотного проектирования устройств, обеспечивающих температурные перемещения несущих и ограж­дающих конструкций (деформационные швы, подвижные опоры и т.п.).

Расчеты статически неопределимых систем следует сопровождать подбо­ром сечений элементов с последующей корректировкой жесткостей в стати­ческом расчете. При этом дополнительные ограничения по перемещениям конструкций (второе предельное состояние) и предельной гибкости элементов обеспечат сходимость итерационного процесса расчета. Известно, что без этих ограничений статически неопределимые системы вырождаются в ста­тически определимые.

studfiles.net

Примеры расчета рамных конструкций 2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра конструкций из дерева и пластмасс

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс»

для студентов, обучающихся по профилю «Промышленное и гражданское строительство» (направление 270800 «Строительство»)

Москва 2013

1

С о с т а в и т е л и

профессор, доктор технических наук В.И. Линьков, профессор, кандидат технических наукЕ.Т. Серова,

доцент А.Ю. Ушаков

Р е ц е н з е н т ы

профессор кафедры проектирование зданий, кандидат архитектуры О.Л. Банцерова

Редактор Е.Д. Нефедова

Технический редактор С.М. Сивоконева

Компьютерная правка Н.В. Макаровой, О.В.Суховой

Компьютерная верстка О.В.Суховой

ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Издательство МИСИ – МГСУ.

Тел. (495) 287-49-14,вн.13-71,(499)188-29-75,(499)183-97-95,e-mail:[email protected], [email protected]

Отпечатано в типографии Издательства МИСИ – МГСУ. Тел. (499) 183-91-90,(499)183-67-92,(499)183-91-44.

129337, Москва, Ярославское ш., 26

2

ВВЕДЕНИЕ. РАСПОРНЫЕ КЛЕЕНЫЕ РАМЫ

Рамные конструкции являются одним из видов плоских распорных конструкций заводского изготовления. В основном используют трехшарнирные рамы, что объясняется двумя причинами:

более легким их изготовлением, транспортировкой и монта-

жом;

более надежной работой конструкций, так как в двухшарнирных рамах возникает опасность просадки опор, к нему склонны статически неопределимые системы.

По своему очертанию клееные распорные рамы делятся на две группы: рамы с криволинейными участками и рамы из прямолинейных элементов. По материалу исполнения рамы могут быть: дощатоклееными, клеефанерными, из нового материала ЛВЛ и с применением пластмасс. Очертание рамных конструкций отличается от очертания арок и от кривой давления. Это влияет на распределение изгибающих моментов в пролете и приводит к возникновению больших моментов в жестких карнизных узлах, что ограничивает пролеты рам до 20—30м. Однако такое очертание дает возможность создать больший технологический объем внутри здания, чем при использовании арок. Рамы выполняются с переменной высотой поперечного сечения, что позволяет рационально использовать древесину в соответствии с напряженным состоянием рамы по ее длине.

Кроме того, рамы могут воспринимать горизонтальные нагрузки, обеспечивая поперечную устойчивость здания без устройства жестких поперечных стен.

Основные разновидности клеедеревянных трехшарнирных рам [1], их характеристики, достоинства и недостатки представлены в табл. 1.

Из рам, конструкции которых приведены в табл. 1, наиболее широко используются гнутоклееные рамы ДГР и клееные прямолинейные рамы РДП. Эти рамы, по сравнению с подкосными, являются более индустриальными, так как состоят из двух полурам заводского изготовления, которые при монтаже на строительной площадке объединяются в единую конструкцию с помощью простейших шарниров. Поэтому в настоящих методических указаниях рассмотрим два типа клееных распорных рам: гнутоклееные рамы и рамы из прямолинейных элементов с соединением ригеля и стойки на зубчатый шип.

3

1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РАСПОРНЫХ КЛЕЕНЫХ РАМ

1.1. ГНУТОКЛЕЕНЫЕ РАМЫ

Опыт эксплуатации и экспериментальные исследования подтвердили хорошие конструкционные качества гнутоклееных рам.

На рис. 1 представлена дощатоклееная гнутая рама (полурама) пролетом 18 м. Сечение рамы делают прямоугольным, а высоту сечения — переменной по длине, что достигается уменьшением числа досок в пакете с внутренней стороны рамы. Плавное изменение высоты сечения (рис. 1, а) предпочтительней с архитектурной точки зрения, но технологически менее выгодно, чем ступенчатое уменьшение высоты сечения (рис. 1, б).

Однако рамы типа ДГР обладают существенными недостатками технологического и экономического характера вследствие своего криволинейного очертания:

1. По условиям гнутья деревянных элементов при малом радиусе

толщина досок, из которых набирается пакет, не должна превышать 16—25мм, что приводит к существенным потерям древесины при фрезеровании и повышенному расходу клея.

2.Изготовление гнутоклееных конструкций требует дополнительных технологических операций при запрессовке, что значительно увеличивает трудоемкость изготовления.

3.В соответствии с п. 5.2 [5], расчетные сопротивления растяжению, сжатию и изгибу для гнутых элементов меньше, чем для прямолинейных элементов, так как необходимо учитывать коэффициент условия работы mгн < 1.

4.При проектировании зданий для устройства кровли в карнизных узлах требуется установка дополнительных элементов, обеспечивающих опору для ограждающих конструкций.

Все перечисленные недостатки ведут к высокой трудоемкости изготовления, высокому расходу древесины и клея при производстве гнутоклееных рам.

6

Рис. 1. Дощатоклееные гнутые рамы:

а— с переменной высотой сечения;

б— со ступенчатым изменением высоты сечения;

в— расчетная схема к определению напряжений

вкриволинейной части гнутоклееных рам

7

1.2.РАМЫ ИЗ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Вотличие от деревянных гнутоклееных, рамы клеедеревянные прямолинейные типа РДП значительно проще в изготовлении, что делает их более выгодными в технологическом отношении. Клееный пакет, составляющий поперечное сечение конструкции, может набираться из досок любой толщины (в пределах существующей номенклатуры для изготовления клеедеревянных конструкций — КДК), благодаря чему снижается, по сравнению с ДГР, расход исходных материалов — древесины и клея. Деревянные прямолинейные элементы, составляющие полураму, выполняются с переменной высотой поперечного сечения. В зависимости от решения карнизного узла конструкции полурам РДП могут изготовляться не только цельными, но сборными и сборно-разборными,что существенно облегчает их транспортировку и не намного увеличивает трудозатраты на укрупнительную сборку при монтаже. Кроме того, благодаря ломаному очертанию, конструкции РДП не требуют установки дополнительных деталей в карнизных узлах для обустройства кровли.

Как указывается в [2], в настоящее время на ряде ведущих предприятий по производству КДК организовано изготовление клеедеревянных прямолинейных рам. Конструкции РДП широко применяются в отечественной практике строительства.

Совпадение максимальных моментов и продольных сил с местом наибольшей анизотропии механических свойств применяемых материалов требует предельной тщательности расчета и конструирования карнизных узлов рам.

Подробная классификация клееных рам по решению жестких карнизных узлов дана в [2, 3].

Ниже рассмотрены основные существующие варианты решений карнизного узла рамы из прямолинейных элементов, представленные на рис. 2.

Вариант 1 (см. рис. 2, а) — соединение стойки с ригелем с помощью косынок из водостойкой бакелизированной фанеры или фанеры марки ФСФ. Фанерные косынки, установленные на синтетическом клее, располагаются с двух сторон соединяемых элементов и перекрывают стык, воспринимая действующие в карнизном узле внутренние усилия. У более поздних вариантов решений в этих узлах наряду с накладками появились и прокладки из бакелизированной фанеры. Однако дальнейшие исследования и эксплуатация таких рам выявили ряд недостатков, связанных в первую очередь с

совместной работой трех различных материалов — фанеры, клея и древесины. В результате того, что клеевой шов работает на скалывание, а фанерные накладки и деревянные элементы подвергаются усушечным деформациям при изменении влажности древесины, возможно разрушение клеевого шва. Это послужило причиной отказа от широкого применения такого решения карнизных узлов.

Вариант 2 (см. рис. 2, а, б) — соединение стойки с ригелем в карнизном узле с помощью нагелей, расставленных по окружности, где каждая пара нагелей, расположенных на одном диаметре окружности, воспринимает часть изгибающего моментаМ =Nср dокр.

Стойка выполняется более широкой, чем ригель, и имеет прорезь, в которую устанавливается ригель и закрепляется нагелями, диаметр которых следует принимать не более 20 мм. За рубежом нашли применение карнизные узлы с металлическими пластинчатыми вкладышами, которые устанавливаются в прорези, сделанные в ригеле и стойке и присоединяемые к ним при помощи болтов, поставленных по окружности. При этом головки болтов и гайки утапливаются в тело древесины и закрываются сверху деревянными заглушками на клею. Этим, во-первых,достигается внешний эффект отсутствия в конструкции металлических элементов, аво-вторых,— увеличивается огнестойкость всей конструкции. Недостатками таких решений являются начальная податливость соединения и высокая трудоемкость изготовления.

Вариант 3 (см. рис. 2, в) — соединение стойки с ригелем на зубчатый шип, получившее в настоящее время широкое распространение. Соединение выполняется в заводских условиях, и все технологические операции — нарезание шипов, нанесение клея и запрессовка узла — полностью автоматизированы. Недостатком такого решения, как отмечается в [2], является использование работы древесины под углом к волокнам на действие растягивающих и сжимаемых напряжений в биссектрисном сечении узла, когда действующие напряжения превышают расчетные сопротивления в том же направлении,

т.е. > R .

В соответствии с [4], для соединения клееных элементов на зубчатый шип по всему сечению рекомендуется длина зубьев 50 мм. Такое соединение допускается использовать в сопряжениях с углом между направлением сжимающего усилия и направлением волокон соединяемых элементов в пределах 0 < 38º.

Рис. 2. Варианты карнизного узла рамы из прямолинейных элементов:

а— с фанерными накладками; б — на стальных нагелях;

в— с соединением на зубчатый шип; г — с клеедеревянной вставкой;

д— со вставкой из древесного пластика повышенной прочности;

е— сборный узел на наклонных металлических вклеенных стержнях

10

studfiles.net

Рамные системы

Рамная система состоит из жестко соединенных колонн и ригелей, образующих плоские и пространственные рамы, объединенные перекрытиями.

В обычной рамной системе (рис. а) колонны регулярно расположены по всему плану здания с шагом 6-9 м. Пространственная жесткость и эффективность работы рамной системы существенно повышается при размещении колонн только по контуру здания с образованием внешней пространственной рамы (рис. б).

Преимущества системы с внешней пространственной состоит в повышении ее общей изгибной жесткости, потому что при распределении колонн по контуру увеличивается момент инерции горизонтального сечения каркаса. Система отличается высокой жесткостью при кручении. Эта система имеет и другие названия: рамная оболочка, рамная труба. Секционно-рамная система (рис. в), структура которой в плане напоминает обычную рамную систему, а составляющие ее плоские рамы решены как грани системы с внешней рамой и имеют часто расположенные колонны (шаг колонн меньше размера секции в плане). Жесткость этой системы по сравнению с предыдущей повышается благодаря дополнительному сопротивлению внутренних рам.

По такой системе построено здание высотой 442м (109 этажей) США.

Связевые системы.

Связевая система состоит из связевой конструкции, колонн и шарнирно присоединенных к ним ригелями.

Основные связевые системы:

1. с диафрагмами;

2. с внутренним стволом;

3. с внешним стволом.

Диафрагмы могут быть решены в виде плоских ферм, стенок жесткости (обычно ж/б), тяжелых рам.

Внутренний ствол может иметь открытое или замкнутое поперечное сечение. Возможно решение ствола в виде стальной пространственной фермы или жесткой рамы.

Внешний ствол, охватывающий все здание, наиболее эффективен с точки зрения обеспечения жесткости системы и восприятия горизонтальных нагрузок.

Рамно-связевые системы

Основные рамно-связевые системы аналогичны по своей схеме связевым, но отличаются от них рамным соединением колонн и ригелей, не входящих в связевую конструкцию.

Конструкции элементов и особенности расчета стального каркаса многоэтажных зданий

При небольшой свободной длине колонн (в пределах этажа 3-4м) и большой площади сечения (нагрузка в нижних этажах достигает нескольких десятков тысяч кН, коэффициенты продольного изгиба получаются близкими к единице. Поэтому в колоннах применяют двутавровые сварные сечения с толстыми полками и стенками (δ = 40–60мм), а также сплошные квадратные и прямоугольные сечения. В ряде высотных зданий применены колонны из пакета толстых листов (40–60 мм), соединенных продольными связующими швами. В колоннах с небольшими усилиями (4000–5000 кН) применяют сечения из двух уголков (рис.1) и из 4-х (рис.2) уголков усиленных внутренним листом.

Колонны стыкуются по высоте через 2 этажа. Для удобства монтажа стыки размещают на 0,5-1м выше уровня междуэтажных перекрытий. Стыки проектируются с фрезеровкой торцов.

Базы колонн, как и стыки, проектируют с фрезерованными торцами с опиранием на строганую плиту толщиной до 200 мм.

Балки перекрытия проектируются двутаврового сечения – прокатные или сварные. Сопряжение балок с колоннами может быть шарнирным и жестким. При шарнирном сопряжении балки передают на колонны только вертикальные реакции; при жестком сопряжении – вертикальные реакции и момент.

Связи контролируют как фермы, у которых поясами служат колонны, стойками балки перекрытий, и дополнительно ставят раскосы.

Стальной каркас многоэтажных зданий рассчитывают на несущую способность и жесткость. Несущую способность проверяют при совместном действии вертикальных и горизонтальных нагрузок; жесткость проверяют при действии горизонтальных нагрузок – ветра.

При статическом расчете сложная пространственная система каркаса расчленяется на отдельные плоские системы.

Горизонтальную нагрузку воспринимают рамы, расположенные по всем рядам колонн (рамная система), или отдельные связи (связевая система). При рамной системе каркаса вся ветровая нагрузка распределяется между рамами пропорционально их жесткостям. Ввиду большой степени статической неопределимости рам многоэтажных зданий усилия в них находят приближенными методами. Распространен расчет, при котором рама принимается как статически определимая в результате размещения шарниров посередине пролета балки и посередине высоты колонн в пределах каждого этажа.

Ветровая нагрузка на отдельно стоящие вертикальные связи распределяется пропорционально их жесткостям. Если связи поставлены несимметрично, то необходимо учитывать дополнительные воздействия на них, получаемые от закручивания системы. После определения величин нагрузок, действующих на связи, они рассчитываются как вертикальные фермы обычными методами статики.

studfiles.net

Рамные конструкции | ОнегаМеталл - поставки металлопроката в Петрозаводске и на всей территории Республики Карелия

Рамные конструкции, выполненные из металла, являются изделиями, с помощью которых можно обустраивать большие пролеты. Они укомплектовываются ригелями и вертикальными стойками, облегчающими монтаж. Конструкции собираются так, что жесткость ригелей при необходимости повышается.

Изделия используются во многих строительных сферах. Они отличаются:

• Высокой прочностью;
• Большой жесткостью;
• Устойчивостью к коррозии и агрессивным средам.

Главное достоинство рамных конструкций заключается в том, что их можно перестраивать, надстраивать, использовать для усиления несущих оснований. Без таких конструкций невозможно построить стадионы, производственные цеха, торговые и спортивные центры. Рамные здания обычно обладают длинными пролетами и могут иметь оригинальную просторную архитектуру.

Устройство рамных конструкций

Детали рамных конструкций изготовлены из стали и соединяются с помощью болтов, склепывания, сварки и пайки. Там, где закручиваются болты, изделия можно разбирать. Такое соединение защищено гроверами. Заклепывание подразумевает неразрывное скрепление элементов. Оно производится при помощи стальных, медных, алюминиевых, железных заклепок.

Сваренные части рам тоже не подлежат разборке. Обычно их соединяют электросваркой. Метод заключается в создании электрической дуги в месте, где электрод прикасается к металлу. Он нагревается до температуры плавления, смешивается с расплавленным электродом, в результате чего образуется сварочный шов.

Металлические рамные конструкции применяют во многих областях строительства. Они позволяют реализовывать масштабные нестандартные проекты, строить просторные общественные объекты, отличающиеся долговечностью, прочностью, сейсмоустойчивостью, возводить большие здания в условиях вечной мерзлоты. Рамные системы дают возможность экономить на материалах и сооружать здания максимально быстро.

Где приобрести надежные рамные конструкции

Наша компания «ОнегаМеталл» уже много лет занимается производством металлопроката, сборкой металлических конструкций, и предлагает свою продукцию клиентам из Петрозаводска и всей Карелии. Мы имеем собственные склады, автопарк, цеха и продаем качественную продукцию в любых объемах по невысоким ценам. У специалистов фирмы есть большой опыт применения рамных конструкций разного типа.

Компания ежегодно реализует множество проектов и занимает лидирующие позиции на рынке. Мы строго контролируем производственный процесс и можем ручаться за надежность своих конструкций. Наш транспорт может быстро доставить заказ на объект, где специалисты при необходимости сразу займутся монтажом металлоконструкций. При возникновении вопросов звоните нашим менеджерам по телефонам, указанным на сайте, или обращайтесь к ним по электронной почте. Это профессионалы, которые хорошо разбираются в особенностях металлопроката. Они помогут с выбором продукции и оформят заказ на нее.

kareliametall.ru

Рамные конструкции

Для создания крупных общественных помещений могут применяться одноэтажные рамные конструкции, в которых ригели жестко соединены с колоннами. Такие рамы могут быть металлическими, железобетонными и деревянными. Применение клееной древесины позволяет получить рамные конструкции изящных и сложных форм, а дешевизна, легкость и прочность древесины в таких конструкциях делает их конкурентоспособными с другими видами конструкций, несмотря на опасность загнивания во влажных ycловияx и невысокую огнестойкость. Современная строительная техника позволяет путем пропитки дерева соответствующими составами придать ему значительную сопротивляемость гниению и действию огня, что позволяет применять деревянные клееные конструкции в покрытиях зданий II класса.

В большепролетных общественных зданиях применение деревянных клееных рам дает значительное уменьшение материалоемкости конструкций при простоте изготовления.

Железобетонные рамы больших пролетов применяют редко ввиду их массивности и высокой стоимости.

Металлические рамы сплошного сечения целесообразны только при сравнительно небольших пролетах (до 24 м), решетчатые же рамы могут применяться в пролетах до 150 м.

Рамные конструкции могут иметь разнообразные формы с прямыми, ломаными и криволинейными очертаниями, что в ряде случаев позволяет получить определенный архитектурный эффект. Они допускают устройство крупных нависающих консолей, например на железнодорожных перронах, посадочных площадках аэровокзалов, над трибунами стадионов, входами в крупные общественные здания и т.д. (рис. 4.5,6).

Арочные покрытия перекрывают пролеты 100 м и более. Высокие архитектурные качества арочных конструкций позволяют во многих случаях получить выразительные интерьеры крупных залов.

Арки могут быть деревянными, металлическими и железобетонными, сплошного или решетчатого сечения. При малых пролетах (до 30 м) деревянные и железобетонные арки имеют прямоугольное сечение, а металлические - двутавровое. При пролетах от 30 до 50 м независимо от материала- двутавровое, а при пролетах более 50 м- решетчатое.

Подъем арок обычно составляет от 1/4 до 1/6 пролета, а расстояние между, арками 6-12 м. Арки с затяжками применяются в спортивных залах,

При пролетах до 24 м применяются также сетчатые своды с перекрестным направлением стержней или с легкими затяжками из круглой стали.

cities-blago.ru

• 
  Как часто менять масло в машине
• 
  Радио трансмиттер
• 
  Почему турбина гонит масло в интеркулер
• 
  Какая страна производит автомобили марки мерседес
• 
  Абс ошибка
• 
  Матовая черная машина
• 
  На машине ночью
• 
  Шторки на окна на ваз
• 
  Как избавиться от скрипа дворников по лобовому стеклу
• 
  Плюсы и минусы лифан х 60
• 
  Как правильно перестраиваться