Рамы. Статические схемы

Рамы представляют собой плоские конструкции, состоящие из прямолинейных, ломаных или криволинейных пролетных элементов-ригелей, и жестко связанных с ними вертикальных или наклонных элементов-стойками. Благодаря жесткому сопряжению ригеля и стоек в рамных конструкциях по сравнению с аналогичной поперечной рамой в виде фермы или балки, шарнирно опертой на колонны, достигается более эффективное использование металла и повышается жесткость ригеля. Их проектируют при пролетах более 60 м, могут конкурировать с фермами и балками при пролетах 24—60 м.

В статическом отношении рамы могут быть трехшарнирными, двухшарнирными и бесшарнирными (рис. 1-11).

Трехшарнирные рамы (рис. 1-11, а) - металлоемки,. Их применяют в том случае, когда пролет и высота позволяют полностью изготовить полураму в заводских условиях и транспортировать на строительную площадку. Двухшарнирные рамы (рис. 1-11,6) имеют наиболее широкое применение, так как в них достаточно полно проявляется эффект за-щемления ригеля в стойках и они мало чувствительны к осадке фундаментов.

Самые экономичные по расходу материала — бесшарнирные рамы (рис. 1-11,в), поэтому их используют при самых больших пролетах, характерных для рам. Такие рамы очень чувствительны к осадке опор и температурным воздействиям.

Большепролетные рамные конструкции находят применение в зда-ниях и сооружениях обществ назнач—выставочных павильонах, театрах и зрелищных залах, крытых рынках и крупных универсамах, стадионах и спортивных залах; в зданиях и сооружениях промышленного назначения — авиасборочных цехах, ангарах, судостроительных эллингах, автопарках, универсальных промышленных зданиях и пр. Применение рамных конструкций обеспечивает высокую архитектурно-планировочную гибкость..

Двухшарнирные сплошные рамы имеют двутавровые, как правило, переменные сечения ригеля и стоек,(рис. 146).

Чаще всего применяют сварное сечение из трех листов, как наименее трудоемкое в изготовлении Высоту сечения сплошных рам принимают 1/30— 1/40.пролета, но не более 2 м из экономических соображений..

Наиболее распространенная форма сплошной рамы — однопролетная двухшарнирная с горизонтальным или наклонным ригелем.С увеличением пролета до 60 м рамы с ломаным ригелем становятся более экономичными, но требуют постановки затяжки между узлами сопряжения ригеля со стойками для погашения распора. При необходимости ригель рамы или стойки рамы могут быть наклонными для организации уклонов кровли или по архитектурным соображениям проектируемого сооружения. В таких рамах входящие острые углы следует проектировать не менее 45° для предупреждения возникновения сильных концентраторов напряжений в сжатой зоне узла.

Благодаря малой деформативности сплошные рамы хорошо работают в сооружениях с мостовыми или подвесными кранами.В том и в другом случае высота ригеля рамы может быть принята 1/2о— 'До пролета. В однопролетных рамах, загруженных тя-желыми мостовыми кранами грузоподъемностью более 25 т, рекомендуется устраивать затяжку, расположенную на уровне опорных шарниров ниже уровня пола.

Высокими технико-экономическими показателями обладают нераз-резные многопролетные рамы Наряду с однопролетными рамами, имеющими две стойки,(в практике строительства могут применяться одностоечные Г- или Т-образные рамы или сложные рамы с наклонным или горизонтальным ригелем. Высоту ригеля в месте его заделки в стойку рамы принимают '/4—1/в вылета консоли при условии обеспечения нормальной эксплуатации кровли.

При пролетах более 60—80 м сплошные рамы заменяют сквозными (решетчатыми) рамами, сечения ригеля и стоек которых проектируют аналогичными решетчатым фермам.Двухшарнирные сквозные рамы про- ектируют с ш арнирами на уровне фундаментов.

Сквозные бесшарнирные рамы обладают большей жесткостью, чем двухшарнирные, поэтому высоту ригеля в таких рамах можно уменьшить до 1/12—~1/20 пролета. Эффективность сквозных рам повышается при соизмеримости жесткостей стойки и ригеля рамы.

С этой целью ширину стоек сквозной рамы принимают равной панели ригеля (3—6 м). В этом случае линейная жесткость стойки (отношение жесткости к длине элемента) становится больше жесткости ригеля, благодаря чему эффект защемления ригеля возрастает.

Наибольший эффект разгружения сквозной рамы достигается с по-мощью использования предварительного напряжения ригеля и стоек рамы (рис. 149, г—ж). Введение предварительного напряжения создает в системе рамы изгибающие моменты, обратные по знаку моментам от вертикальной нагрузки. Значение усилия предварительного напряжения подбирают из условия получения; минимума массы конструкции. Напрягаемую затяжку в рамных конструкциях выполняют на монтаже и распо^ лагают в растянутых зонах, по очертаниям, соответствующим эпюре' изгибающих моментов от вертикальной статической нагрузки.

В специальных сооружениях (ангарах, эллингах и т. п.) целесообразно проектировать неразрезные двухпролетные предварительно напряженные рамы,позволяющие размещать локальные прямолинейные затяжки. Такой прием упрощает решение узлов в предварительно напряженных рамах.

Компоновочная схема рамных покрытий по своей структуре близка к схеме покрытия одноэтажного производственного здания с шарнирным сопряжением ригеля с колоннами Однако рамные конструкции всегда требуют постановки горизонтальных связей по нижним поясам вдоль покрытия, так как в зонах, прилегающих к узлам сопряжения ригеля со стойками возникают сжимающие усилия в нижних поясах. Кроме того, в жестких блоках по торцам покрытия две крайние рамы связывают горизонтальными связями по верхним и нижним поясам, а вертикальные связи между рамами ставят на расстоя-нии не более 18м.

При пролетах до 90 м рамы проектируют плоскими с шагом 6 или 12 м. При больших пролетах и отсутствии подкрановых балок це-лесообразно увеличивать шаг до 18—24 м, а в некоторых случаях и до 36 м Между рамами в этом случае устанавливают решетчатые фермы с параллельными поясами, привязываемые в одном уровне с верхними или нижними поясами рам. В зоне выступающей рамы, развязанной связями с фермами, устраивают фонари. При пролетах более 90 м для устойчивости, проектируют спаренные рамы или рамы треугольного поперечного сечения. Шаг рам в этом случае может достигать 60 м. Такие решения целесообр в ангаростроении, т. е. там, где рамы из функциональных соображений размещают в направлении большего размера плана здания, а не поперек его продольной оси. Шаг ферм, устраиваемых между рамами, целесообразно проектировать равным 6 м для укладки по ним непосредственно плит покрытия без прогонов. При большем шаге по фермам укладывают прогоны ив каждом отсеке устраивают системы связей, аналогичные компоновочным схемам покрытий из ферм.