Рамная конструкция – Вопрос 59. Конструктивные решения большепролетных систем. Нагрузки, действующие на большепролетные конструкции. Компоновка каркасов большепролетных покрытий

Рамы, рамные металлоконструкции, основы проектирования и классификация

Рамой называют каркасную плоскую систему, состоящую из элементов, обеспечивающих пролет – ригелей, и элементов, обеспечивающих высоту – стоек.

Для организации внутреннего функционального пространства плоские рамы располагаются в здании параллельно, воспринимая нагрузки от второстепенной системы настила и прогонов. Пространственная работа каркаса из рам обеспечивается путем обустройства системы вертикальных и горизонтальных связей соответственно по стойкам и ригелям. Также жесткость каркаса можно повысить примыканием к железобетонным элементам и диафрагмам.

Преимущества, которые обуславливают широкое применение рам:

  • Экономичное перераспределение изгибающих моментов между ригелями и стойками.
  • Концентрация материала.
  • Малоэлементность и скорость монтажа.

    В то же время рамы имеют некоторые недостатки: небольшую высоту стоек, присутствие сложных жестких узлов и ограниченность использования конструктивной формы.

    Классификация рам

    По статической схеме различают бесшарнирные, двухшарнирные и трехшарнирные рамы.

    По абрису конструктивной формы рамы могут быть:

  • С вертикальной стойкой и горизонтальным ригелем.
  • С вертикальной стойкой и наклонным ригелем.
  • С наклонной стойкой и наклонным ригелем.
  • С ригелем ломаного очертания.

    Выбор того или иного типа очертаний рамы зависит от функционального пространства, конструктивных и архитектурных требований.

    Основы проектирования рам

    Рамы относятся к конструкциям, работающим преимущественно по сечению. В ригелях и стойках рам возникают значительные изгибающие моменты, а также продольные и поперечные силы. Характерной особенностью рам является наличие жесткого карнизного узла. Элементы рам рассчитывают на прочность и общую устойчивость в плоскости и из плоскости как сжатоизогнутые, а также проверяют касательные напряжения и местную устойчивость отдельных участков сечения. Контролю также подлежат горизонтальные и вертикальные перемещения рамы, в соответствии с ограничениями по второму предельному состоянию.

    Наибольшее распространение получили рамы, которые имеют наклонные ригели и вертикальные стойки, шарнирно примыкающие к фундаментам. Такие рамы также называются портальными. При этом коньковый узел выполняется, как правило, жестким для увеличения жесткости и уменьшения значений изгибающих моментов в ригеле, однако может быть и шарнирным. Такой тип рам нашел широкое применение благодаря экономичности и наибольшей функциональности в большинстве типов быстровозводимых зданий при пролетах от 20 до 70 м. Портальные рамы, пролетом до 20 м, в основном изготавливают из горячекатаных профилей, а при больших пролетах применяют сварные двутавровые сечения.

    В последнее время в рамах находят все более широкое применение перфорированные профили, составные двутавры с гофрированной и гибкой стенкой. Применение эффективных сечений, рационального ломаного очертания и увеличение габаритов в карнизном узле позволяет увеличить пролет рам до 80-100 м. Для усиления ригелей и обеспечения плавности передачи усилий в жестком карнизном и коньковом узлах применяются скошенные элементы – вуты. В случае прокатных элементов вуты представляют собой подваренный тавровый профиль из того же двутавра или листов. В составных сварных профилях вуты представляют собой развитие сечения для достижения необходимых геометрических характеристик.

    С точки зрения общей устойчивости каркаса, особенно в процессе монтажа, большое значение для рам имеют кровельные и стеновые прогоны, а также связи. В табл. приведены ориентировочные данные для эскизного проектирования портальных бескрановых рам. Минимальный уклон кровли, с учетом возможных прогибов и обеспечения водостока, как правило, принимается около 6°. Стойки тяжелее ригелей и их высота составляет примерно 1/5 пролета рамы. Шаг рам зависит от действующих нагрузок и принятой системы прогонов.

    Рамы как конструктивный инструмент архитектурной формы

    Наибольшее использование рамные конструкции нашли в одноэтажных производственных зданиях или складах, для которых актуально наличие больших свободных площадей. Архитектурные требования к конструкциям промышленных объектов обычно невысоки, однако рамы с таким же успехом могут быть использованы в несущих каркасах спортивных и демонстрационных залов, выставочных и торговых павильонов, являясь важным элементом формирования выразительности внешней и внутренней архитектурной среды. Визуальная открытость или закрытость рам в здании главным образом зависит от конфигурации каркаса и внешней формы. В свою очередь, оболочка ограждающих конструкций зависит от их типа, а также архитектурных, конструктивных и экономических требований. Так, каркас с применением рам может быть полностью расположен снаружи здания, что позволяет прозрачно показать конструктивный принцип работы рам и придать строению современный вид объекта технической среды. И, наоборот, рамы могут быть полностью расположены внутри оболочки здания, что дает дополнительные возможности выражения и организации внутреннего пространства. Помимо этих противоположных решений, частичное взаимопроникновение рам и ограждающих конструкций позволяют получить дополнительный спектр желаемых визуальных эффектов.

    На схемах показаны основные типы рам по способу взаимодействия с внутренним функциональным пространством. Поскольку рамные конструкции главным образом проектируются для производственных и складских быстровозводимых зданий, в них часто организовываются внутренние антресольные либо внешние пристроенные этажи для размещения вспомогательных, административных и бытовых помещений. Такие этажи могут быть созданы в балочных перекрытиях между рамами либо возведены на собственных несущих конструкциях. Кроме того, дополнительные перекрытия могут потребоваться для оборудования или организации производственного процесса в нескольких уровнях. Для обслуживания производственного процесса в промышленных предприятиях применяется подвесное грузоподъемное оборудование, которое может крепиться к ригелям рам в виде крановых балок – тельферов, либо мостовое, имеющее подкрановые пути, организованные на стойках каркаса. К несущим конструкциям рам может быть присоединено различное транспортное и вспомогательное оборудование.

    Для внутреннего естественного освещения основного пространства и антресольных этажей могут быть эффективно применены зенитные фонари, шедовые покрытия и солнцеводы. Двух- и более пролетные рамы проектируют по принципу чередования, когда поперечники имеют общую стойку в местах сопряжения. Для экономии внутреннего пространства в многопролетных рамах шаг внутренних стоек может быть разрежен. При этом в местах отсутствия стоек под ригели подводятся подстропильные балки или фермы, которые передают нагрузку на оставшиеся стойки, сечение которых соответственно должно быть увеличено.

    Большепролетные рамы, как правило, кроме вутов, имеют переменное сечение и изменяемый угол наклона ригеля, который формируется из отдельных линейных элементов разной жесткости. Ригель ломаного очертания приближает работу рам к арочным конструкциям и дает свободу в организации архитектурной формы. Вместо наклонных ригелей могут быть также использованы криволинейные. Радиус изгиба при этом должен позволять установку ограждающих конструкций кровли. Гибка ограждающих элементов может быть выполнена на заводе либо непосредственно на строительном участке. Последнее может оказаться невыполнимым для некоторых систем ограждающих конструкций, имеющих значительную жесткость, например, для толстых многослойных панелей.

    Наглядный пример достижения архитектурной выразительности за счет рам каркаса, выступающих за пределы оболочки здания, представлен на рис. В данном случае перфорированный ригель и стояки переменного сечения подчеркивают легкость конструкции, сохраняя при этом свою первичную конструктивную функцию.

  • РАМА (конструкция) — это… Что такое РАМА (конструкция)?

    
    РАМА (конструкция)
    РАМА (конструкция)

    РА́МА,
    1) плоская или пространственная стержневая система, элементы которой (стойки, ригели) жестко соединены между собой во всех или некоторых узлах. Металлические, железобетонные и деревянные рамы служат несущими конструкциями зданий, мостов, эстакад и других сооружений.

    2) Несущая часть машины или установки.

    Энциклопедический словарь. 2009.

    • РАМА (герой эпоса)
    • РАМА (короли Таиланда)

    Смотреть что такое «РАМА (конструкция)» в других словарях:

    • Рама (значения) — Рама  многозначный термин. Значения: Рама  аватара Вишну в индуизме, герой древнеиндийского эпоса «Рамаяна». Рама  центральноамериканский индейский народ. Рама  конструкция, элементы которой работают преимущественно на изгиб.… …   Википедия

    • Рама (автомобиль) — Рама пикапа Chevrolet 1956 года …   Википедия

    • рама планировщика полей — рама Основная несущая конструкция планировщика полей в виде фермы или балки, соединяющая его частиОсновная несущая конструкция планировщика полей в виде фермы или балки, соединяющая его части. [ГОСТ 22313 77] Тематики машины и орудия для… …   Справочник технического переводчика

    • РАМА ВАГОННАЯ — одна из важнейших частей вагона, являющаяся основанием кузова и имеющая назначение: 1) поддерживать кузов и его нагрузку либо самостоятельно, либо совместно со стенками кузова; 2) при помощи прикрепленных к ней ударных и тяговых приборов… …   Технический железнодорожный словарь

    • РАМА — (1) в строительной механике несущая конструкция в общественных и промышленных зданиях, инженерных сооружениях (мосты, путепроводы, эстакады и др.), состоящая из стержневых элементов из металла, железобетона, дерева и т.п., жёстко соединяемых в… …   Большая политехническая энциклопедия

    • рама подъемного механизма — Основная конструкция для крепления гидроцилиндров подъема отвала. [ГОСТ 29194 91 (ИСО 6747 88)] Тематики тракторы Обобщающие термины бульдозерное оборудование …   Справочник технического переводчика

    • Рама железобетонная — – железобетонная конструкция, состоящая из колонн жестко закрепленных в фундаментах и балок. [Словарь архитектурно строительных терминов] Рубрика термина: Теория и расчет конструкций Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

    • Рама ходовая крана стрелового типа — – несущая конструкция крана для установки поворотной платформы или башни, опирающаяся на ходовые тележки (колеса). [СТ СЭВ 4473 84] Рубрика термина: Крановое оборудование Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

    • Конструкция (в театре) — Конструкция в театре, 1) каркас для объёмных частей декорационных установок (стволы деревьев, скалы, колонны, лестницы, архитектурные арки, своды и пр.). 2) Невидимые зрителю постройки, представляющие собой станки из складных рам и накрывающих их …   Большая советская энциклопедия

    • конструкция с незакрепленным торцем — Рама с незакрепленным торцем с поперечным структурным соединением между угловыми стойками. [ГОСТ Р 52202 2004 (ИСО 830 99)] Тематики контейнеры грузовые Обобщающие термины контейнеры на базе платформы …   Справочник технического переводчика

    Вопрос 59. Конструктивные решения большепролетных систем. Нагрузки, действующие на большепролетные конструкции. Компоновка каркасов большепролетных покрытий

    Каркасы большепролетных покрытий с балочными и рамными несущими системами имеют компоновочную схему, близкую к каркасам производственных зданий. При больших пролетах и отсутствии подкрановых балок целесообразно увеличивать расстояния между основными несущими конструкциями до 12-18 м. Системы вертикальных и горизонтальных связей имеют те же назначения, что и в производственных зданиях и компонуются аналогично.

    Компоновка рамных покрытий бывает поперечная, когда несущие рамы ставят поперек здания, и продольная, характерная для ангаров. При продольной компоновке основная несущая рама ставится в направлении большего размера плана здания и на нее опираются поперечные фермы.

    Верхние и нижние пояса несущих рам и поперечных ферм развязываются крестовыми связями, обеспечивающими их устойчивость.

    В арочных системах шаг арок принимается 12 м. и более; по аркам укладываются главные прогоны, на которые опираются поперечные ребра, поддерживающие кровельный настил.

    При больших пролетах и высотах основных несущих систем (рам, арок) применяются пространственно устойчивые блочные конструкции путем спаривания соседних плоских рам или арок (рис.8), а также применением трехгранных сечений арок. Арки соединяются в ключе продольными связями, значение которых для жесткости сооружения особенно велико при большой стреле подъема арок, когда повышается их общая деформативность.

    Поперечные связи, расположенные между крайней парой арок, рассчитывают на давление ветра, передаваемого с торцовой стены арочного покрытия.

    ВОПРОС 60. Балочные большепролетные конструкции. Их достоинства и недостатки. Конструктивные решения. Нагрузки, действующие на балочные конструкции. Основы расчета и конструирования балочных конструкций.

    Балочные конструкции

    Балочные большепролетные конструкции применяют в случаях, когда опоры не могут воспринять распорных усилий.

    Балочные системы при больших пролетах тяжелее рамных или арочных, но проще в изготовлении и монтаже.

    Балочные системы применяют преимущественно в общественных зданиях – театрах, концертных залах, спортивных сооружениях.

    Основными несущими элементами балочных систем применяемых при пролетах 50-70 м и более являются фермы; сплошные балки при больших пролетах невыгодны по затрате металла.

    Основными достоинствами балочных конструкций является четкость работы, отсутствие распорных усилий и нечувствительность к осадкам опор. Главный недостаток – сравнительно большой расход стали и большая высота, вызванные большими пролетными моментами и требованиями жесткости.

    Рис. 1, 2, 3

    Из этих условий балочные большепролетные конструкции применяют обычно при пролетах до 90м. Несущие фермы больших пролетов могут иметь различное очертание поясов и системы решеток (рис. 1, 2, 3).

    Сечения стержней большепролетных ферм с усилиями в стержнях свыше 4000-5000 кН обычно принимают составными из сварных двутавров или прокатных профилей.

    Большая высота ферм не позволяет перевозить их по железной дороге в виде собранных отправочных элементов, поэтому они поступают на монтаж россыпью и укрупняются на месте.

    Элементы соединяют сваркой или высокопрочными болтами. Применять болты повышенной точности и заклепки не следует из-за большой трудоемкости.

    Рассчитывают большепролетные фермы и подбирают их сечения аналогично легким фермам промышленных зданий.

    Вследствие больших опорных реакций возникает необходимость передачи их строго по оси узла фермы, в противном случае могут возникнуть значительные дополнительные напряжения.

    Четкая передача опорной реакции может быть достигнута посредством тангенциальной (рис.4) или специальной балансирной опоры (рис. 5).

    При пролетах 60-90м становится существенным взаимное смещение опор из-за прогиба фермы и ее температурных деформаций. В этом случае одна из опор может быть катковой (рис.6), допускающей свободные горизонтальные перемещения.

    Если фермы устанавливаются на высокие гибкие колонны, то даже при пролетах до 90м обе опоры могут быть неподвижными из-за податливости верхних частей колонн.

    Большепролетные балочные системы могут состоять из трехгранных ферм с предварительным напряжением, удобных в изготовлении, транспортировке и монтаже (рис.7).

    Включение в совместную работу на сжатие ж/б плиты, уложенной по верхним поясам фермы, использование трубчатых стержней и предварительного напряжения делают такие фермы экономичными по затрате металла.

    Рис. 7

    Рациональной системой для пролетов 40-60 м является объемно-блочная предварительно напряженная конструкция, в которой несущая конструкция совмещена с ограждающей (рис. 8).

    Рис. 8

    Конструкция состоит из объемных блоков, включающих две вертикальные фермы высотой 2,5 м, расставленные на расстоянии 3 м и соединенные по верхним и нижним поясам стальными листами δ=16 мм. Балка собирается из отдельных блоков длиной 10-12 м.

    Стальные листы включаются в расчетные сечения верхнего и нижнего поясов ферм.

    Чтобы тонкий лист мог работать на сжатие, в нем создается предварительное растягивающее напряжение по величине большей сжимающего напряжения от нагрузки.

    ВОПРОС 61. Рамные большепролетные конструкции. Их достоинства и недостатки. Конструктивные решения. Нагрузки, действующие на рамные конструкции. Основы расчета и конструирования рамных конструкций.

    Рамные конструкции

    Рамы, перекрывающие большие пролеты, могут быть двухшарнирные и бесшарнирные.

    Бесшарнирные рамы более жестки, экономичнее по расходу металла и удобнее в монтаже; однако они требуют более массивные фундаменты с плотными основаниями для них и более чувствительны к температурным воздействиям и неравномерным осадкам опор.

    Рамные конструкции по сравнению с балочными более экономичны по затрате металла и более жестки, благодаря чему высота ригеля рамы имеет меньшую высоту, чем высота балочных ферм.

    Рамные конструкции применяются для пролетов до 150м. При дальнейшем увеличении пролетов они становятся неэкономичными.

    В большепролетных покрытиях применяются как сплошные, так и сквозные рамы.

    Сплошные рамы применяются редко при небольших пролетах (50-60 м), их преимущества: меньшая трудоемкость, транспортабельность и возможность уменьшения высоты помещения.

    Наиболее часто применяются рамы с шарнирным опиранием. Высоту ригеля рам рекомендуется принимать равной: при сквозных фермах 1/12-1/18 пролета, при сплошных ригелях 1/20 – 1/30 пролета.

    Рамы рассчитывают методами строительной механики. В целях упрощения расчета легкие сквозные рамы можно приводить к эквивалентным им сплошным рамам.

    Тяжелые сквозные рамы (типа тяжелых ферм) должны рассчитываться как решетчатые системы с учетом деформации всех стержней решетки.

    При больших пролетах (более 50 м) и невысоких жестких стойках необходимо производить расчет рам на температурные воздействия.

    Ригели и стойки сплошных рам имеют сплошные двутавровые сечения; их несущая способность проверяется по формулам для внецентренно сжатых стержней.

    В целях упрощения расчета решетчатых рам их распор допускается определять как для сплошной рамы.

    Рекомендуется следующий порядок расчета большепролетных рам:

    1. приближенным расчетом устанавливают предварительные сечения поясов рамы;

    2. определяют моменты инерции сечений ригеля и стоек по приближенным формулам;

    3. рассчитывают раму методами строительной механики; расчетную схему рамы следует принимать по геометрическим осям;

    4. определив опорные реакции, находят расчетные усилия во всех стержнях, по которым окончательно подбирают их сечения.

    Типы сечений, конструкция узлов и соединения рамных ферм такие же, как и для тяжелых ферм балочных конструкций.

    Уменьшение изгибающего момента в ригеле рамы можно получить путем передачи веса стены или покрытия пристроек, примыкающих к главному пролету, на внешний узел стойки рамы.

    Другим искусственным приемом разгрузки ригеля является смещение в двухшарнирной раме опорных шарниров с оси стойки внутрь. В этом случае вертикальные опорные реакции создают дополнительные моменты, разгружающие ригель.

    Рамный каркас стального здания | Быстровозводимое строительство

    Рамная каркасная система — это удобная конструкция, состоящая из металлических балок, а также колонн и ригеля. Все это между собой крепится и создает рамную конструкцию. Крепеж в соединительных частях рамы осуществляется за счет соединительных болтов. Прибегая к полному усилению все детали удобно соединяются между собой. Вместо крепительных компонентов могут послужить высокопрочные болты, а также использование сварочного аппарата. Согласно новой систематизации происходит модернизирование и увеличение устойчивости конструкций.

     

    Предназначение

    Система рамного каркаса обычно предназначается для построения любых жилых зданий, а также некоторых промышленных складов, сооружений, производственных помещений, и так далее. При помощи металлического каркаса можно будет соорудить здание высотой в 12 этажей. В дальнейшем осуществляется в виде сборных монолитных железобетонных конструкций. Колонны, а также ригеля в данном случае могут быть исполнены в виде сборной железобетнной конструкции. Для перекрывания применяются основные железобетонные сборные плиты с внутренним пространством.

    Диафрагма жесткости обычно исполняются в монолитном варианте. Но совместно с ними иногда используют сборные железобетонные плиты. В виде наружной, а также внутренней стены обычно можно использовать небольшие материалы, возможно, применение крупных элементов.

    Преимущества построения

    Система всей конструкции рамного сооружения обычно предназначается для построения при хороших условиях, а также при условиях увеличенной сейсмичности площадки под строительство. Увеличение эффективной работы данных задач зачастую зависит от решений, связанных проектированием и построением жилых зданий, а также всевозможных общественных строений используемых конструкций, где также в наличии имеются основные технологические структуры производства строительного материала. Но данный проект наделен еще множеством разных преимуществ.

    В области повышенной опасности рамный каркас был прекрасно оценен со стороны оптимальной затраты на покупке строительных товаров, а также при обеспечении строительства с основными и значительно приемлемыми показателями качества всей систематизации. Но все же, исполнение нормативного требования по полному обеспечению конструкционной надежности данной системы с использованием сборно-монолитных материалов популярных моделей ИИС- 04, 1020.1 — 2с сопрягается с дополнительными сложностями:

    • Применение основного числа предметов, которые наделены опалубочной формой, а также некоторыми конструктивными компонентами.
    • При установке появляется необходимость вмонтировать железобетонную перемычку над несколькими проемами во внутренних, а также наружных стенках строения.
    • Использования предварительного усиления при создании ригеля.

    В данном случае вполне сложной считается определенная технология по процессу бетонирования, в том числе и прогревания монолитной опорной части ригеля в один из построечных условий при пониженной температуре.

    Согласно с этим, проектировщики Кузбасса предложили лучшие предложения по техническому решению, где были модернизированы имеющиеся конструкции на основном конструкционном строении. На основании сборно-монолитного металлического каркаса, была полностью сформулирована концепционные проекции совершенно новейшей систематизации рамного построения. Именно данный вопрос в последнее время очень часто обсуждалась в правительстве, а также по поводу этого были посвящены очередные публикации СМИ.

    К основным рамносвязевым конструкциям относятся все строительные системы, где использована несущая система жесткости в одностороннем расположении. Данные направления могут обеспечиваться жесткими рамными сооружениями, а также в другом варианте соединяться — диафрагмой жесткости. В данном случае (важнейшего направления) могут решиться все аналогичные конструкции вместе с рамными систематизациями, а общая жесткость построения в перпендикулярном направлении, согласно плоскостям рамы, может быть обеспечено диафрагмами вертикального расположения. Рамные варианты систем наделены высочайшим качеством по сравнению со связевыми конструкциями в целом.

    Монтаж

    Примером для формулировки конструкционных схем построения с рамными каркасами. В продольном построении трехэтажного здания связываются при помощи регелей, в результате образуют рамы с жесткими соединениями. В поперечном же образуются связевые плитки, облегченные для установки.

    Практически все перекрытия могут собираться из заранее напряженной много пустотной плиты, изготовленной из облегченного бетонного материала, толщина, которой составляет всего 22 сантиметров. Чтобы полностью обеспечить жесткостью строения в любом поперечном расположении в торцовой части могут быть вмонтированы диафрагмы жесткости вертикального направления. Практически все соединительные детали могут быть исполнены при помощи сварочного аппарата, где все арматурные выпуски свариваются между собой.

    К рамным каркасным конструкциям также обычно относятся каркасы, где использованы направления в качестве рамообразных сооружений, которые также способны устроить диафрагму жесткости. Все это в основном участвует в важнейшем восприятии нагрузок горизонтально расположения, и способны обеспечить полную устойчивость. В подобных систематизациях основным назначением рамного каркаса может стать полное снижение изгибов при перегружении элементной системы вертикального направления.

    Любые рамные систематизации могут в дальнейшем дополнены стальными конструкциями, этим образуют систему с жесткими подключениями, которые частенько увеличивают общую жесткость систематизации в целом. К этому варианту рам можно отнести и системы, наделенные специальными поясами для жесткости.

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о