КОНСТРУКТИВНЫЕ СРЕДСТВА УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ С МОСТОВЫМИ КРАНАМИ
STRUCTURAL FACILITIES FOR INCREASING SPATIAL STIFFNESS OF SINGLE-STOREY INDUSTRIAL BUILDINGS WITH BRIDGE CRANES

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами.
Известна конструкция одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами, когда поперечная жесткость обеспечивается системой поперечных рам, объединенных в единый каркас поперечными и продольными связями по покрытию и продольным рядом колонн (см. Металлические конструкции / Под ред. Ю.И.Кудишина.- М.: Академия, 2006. - 688 с., - с.306. - Каркас, с.319 - Связи).
Его недостаток - низкая горизонтальная жесткость здания в поперечном направлении, в результате чего возникают остаточные деформации каркаса и необходимость в достаточно частой рихтовке подкрановых путей.
Известны способы усиления отдельных конструкций - колонн, стропильных ферм и подкрановых балок посредством наваривания листовых элементов, профильной стали и изменения конструктивной схемы, повышающие их горизонтальную жесткость (см. Металлические конструкции / Под ред. Ю.И.Кудишина. - М.: Академия, 2006. - 688 с. - с.459. - Усиление конструкций). Их недостаток - материалоемкость и, как следствие, высокая стоимость.
Также известно конструктивное решение одноэтажных промышленных зданий с каркасом, когда отдельные отсеки здания соединяются с помощью пластин, прикрепляющихся к одному отсеку жестко, а к другому - при помощи болтов с тарированной пружиной (см. Авт. св. 394513 (СССР). Стыковое соединение отсеков здания / Харьков. ПромстройНИИпроект; авт. изобрет. В.Г.Подольский, А.А.Брудно. - Заявл. 03.05.71, №1654689/29-14; Опубл. в Бюл. №34, 1973).
В этом здании горизонтальная жесткость увеличена, однако, его недостаток - сложность конструкции и необходимость устройства отверстий в плитах покрытия.
Для зданий с температурными швами наиболее подходящей по своей сущности является конструкция связующих стержней, предлагаемая для соединения секций гидротехнического сооружения (Авт. cв. 1317057 (СССР). Узел соединения секций эстакады гидротехнического сооружения / Астрахан. техн. ин-т рыбн. пром-ти и хоз-ва; авт. изобрет. А.И.Сапожников. - Заявл. 30.10.85, №3986929 / 29-15; Опубл. в Бюл. №22, 1987). Однако обе конструкции предлагаются для гидротехнических сооружений, соединяющих только плиты верхнего строения эстакады. Предложенная система позволяет увеличить горизонтальную жесткость здания, но отличается сложностью и трудоемкостью устройства связей и не решает вопрос обеспечения совместной работы отсеков зданий, а также подкрановых балок, отделенных температурными швами.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению являются конструктивные средства увеличения пространственной жесткости одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами, включающие рамный каркас, покрытие и систему связей (SU 1357526, кл. E04G 23/00, 1987.).
Все вышерассмотренные конструктивные средства предлагаются для одноэтажных промышленных зданий по отдельности, однако, опыт проектирования и эксплуатации подобных зданий показал, что значительного повышения горизонтальной жесткости каркасов при этом не происходит либо повышению жесткости сопутствует значительное увеличение стоимости и трудоемкости.
Цель изобретения - повысить горизонтальную жесткость каркасов одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами, необходимую для надежной безаварийной их эксплуатации, без существенного увеличения стоимости и трудоемкости.
Цель достигается за счет постановки в торцах здания поперечных диафрагм жесткости, увеличения жесткости надкрановой части колонны, увеличения жесткости покрытия при его работе в своей плоскости, устройства связей в температурных швах на покрытии и в подкрановых балках, осуществленных в совокупности.
Данные конструктивные меры рассматриваются в совокупности, так как этим достигается повышенный эффект в обеспечении поперечной жесткости здания, поскольку диск покрытия, обладающий высокой горизонтальной жесткостью, способен поддерживать поперечные рамы путем передачи действующих на них нагрузок на поперечные диафрагмы. Увеличение жесткости надкрановой части колонны дает дополнительный эффект, так как мостовой кран расположен ближе к покрытию и при колонне более развитого в надкрановой части сечения передает большие усилия покрытию, перераспределяющему крановую нагрузку на остальные колонны и передавая ее поперечным диафрагмам.
В здании с температурным швом в уровне покрытия и в подкрановых балках следует установить соединяющие стержневые элементы, препятствующие относительному поперечному смещению температурных блоков друг относительно друга, вовлекая в работу весь каркас.Кроме того, предлагаемые конструктивные меры позволяют выполнить реконструкцию здания при увеличении крановой нагрузки при незначительных затратах и запроектировать здание с более экономичными по сравнению с обычно применяемыми конструктивными решениями.
Конструкции поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена поперечная диафрагма жесткости;
на фиг.2 - конструкция надкрановой части колонны с увеличенной жесткостью;
на фиг.3 - конструкция связей в температурных швах на покрытии;
на фиг.4 - конструкция связей в температурных швах в подкрановых балках.
На фиг.1 - 4 представлено по два варианта конструктивных средств: а - для стального каркаса, б - для железобетонного.
Торцовые диафрагмы жесткости предлагается устанавливать в наружном торце температурного блока в виде стальных диагональных связей 1, конструкция которых аналогична конструкции вертикальных связей между колоннами по продольным осям цеха. В железобетонном варианте роль торцевых диафрагм жесткости выполняют стеновые панели 2. Диагональные связи 1 и стеновые панели 2 крепятся между собой через закладные детали 3 к колоннам каркаса 4 и фахверку 5 торцового ряда и через выпуски арматуры 6.
Увеличение жесткости надкрановой части колонны предлагается в виде наваривания сварного или прокатного тавра 7 при стальных колоннах, либо в виде увеличения площади сечения железобетонной колонны 8. Детали, увеличивающие сечения, выводятся за плоскость стеновых панелей 9.
Увеличение жесткости покрытия при его работе в своей плоскости решается известными способами - продольной раскладкой плит покрытия, свариванием выпусков арматуры из плит в швах между плитами, устройством шпонок, качественным замоноличиванием швов и поясов, в том числе по поперечным фермам при продольной раскладке плит покрытия, укладывая в пояса арматурные каркасы.
В качестве связей в температурных швах на покрытии используются металлические стержни 10, жестко прикрепляющиеся к одному температурному блоку путем приварки к стропильным конструкциям 11 или путем замоноличивания в швах между железобетонными плитами покрытия 12; другой конец пропускается в трубку, приваренную к стропильным конструкциям другого температурного блока 13 или замоноличенную в швах между железобетонными плитами покрытия 14.
В уровне подкрановых балок предлагается аналогичное конструктивное решение, когда связующие стержни 15 одним концом привариваются к верхней полке стальной подкрановой балки 16 или замоноличиваются в верхней части железобетонной балки 16; другой конец пропускается в трубку, приваренную к стальной подкрановой балке 17 или замоноличенную в верхней части железобетонной балки 18. В железобетонной балке в верхнем поясе также можно замонолитить два стержня.
В здании надкрановая часть колонны с увеличенной жесткостью передает на диск покрытия большие усилия. Диск покрытия, в свою очередь, при увеличенной в своей плоскости жесткости способен перераспределить крановую нагрузку на торцевые диафрагмы и остальные колонны, воспринимающие за счет своей увеличенной жесткости большую часть крановой нагрузки. Кроме того, при передаче нагрузки от загруженной краном колонны через ее верхний конец на покрытие, а через него - другим колоннам и торцевым диафрагмам, снижается изгибающий момент в заделке и в нижней части колонны, что позволяет уменьшить сечение нижней части колонны и дать экономию стали в 8…10%.
Связующие стержни в здании с температурными блоками допускают возможность перемещения вдоль здания одного температурного блока относительно другого, возникающего при температурных деформациях, но препятствуют их относительному перемещению в поперечном направлении.
Предлагаемые конструкции просты в изготовлении, не требуют устройства отверстий, ослабляющих конструкции, и могут быть выполнены не только в возводящихся зданиях, но и в уже построенных при их реконструкции, когда, например, требуется увеличить грузоподъемность мостовых кранов. Связующие стержни, оказывая препятствия относительному поперечному смещению температурных блоков друг относительно друга, тем самым вовлекают в работу при действии нагрузок от торможения крановых тележек каркасы соединяемых или смежных отсеков.