Рамы из облегченных металлических конструкций представляют собой плоские конструкции, состоящие из прямолинейных, ломаных, реже криволинейных пролетных элементов (ригелей рам) и жестко связанных с ними вертикальных или наклонных элементов (стоек рам).
Системы несущих каркасов для легких одноэтажных производственных зданий можно разделить на три основные группы (рис.3.1): 1) сплошностенчатые рамные системы жестко или шарнирно соединенные с фундаментами; 2) сплошностенчатые системы рамно-балочного типа; 3) решетчатые рамные системы.
По форме конструктивных элементов сплошностенчатых рам существующие решения и предложения можно классифицировать следующим образом: 1) сечения из сварных двутавров (рис. 3.2, а); 2) сечения замкнутые гнутосварные с тонкими стенками, усиленными гофрами (рис. 3.2, б); 3) сечения из развитых по высоте прокатных двутавров (рис. 3.2, в).
Сечения из сварных двутавров могут быть скомпонованы из гладкой листовой стали, с использованием в полках гнутых профилей, с гибкой или гофрированной стенкой. Развитые прокатные двутавры имеют сплошную либо перфорированную стенку постоянной или переменной
Рис. 3.1. Типы поперечных рам:а - сплошностенчатые;
б - решетчатые;
в - рамно-балочные
196
Рис. 3.2. Типы сечений сплошностенчатых рам:а - из сварных двутавров;
б - замкнутые;
в - развитые по высоте
Рис. 3.3. Типы сечений решетчатых рам:а - из одиночных уголков;
б - из гнутых швеллеров;
в - из Z-образных профилей
высоты. Коробчатые сечения выполняют из прокатных или гнутых швеллеров, к которым приваривают листы, усиленные гофрами.
В решетчатых рамах эффективно использование сечений из одиночных прокатных или гнутых уголков, гнутых швеллеров или Z-образных профилей (рис. 3.3).
По статической схеме однопролетные рамные системы бывают трехшарнирными, трехшарнирными с затяжкой, двухшарнирными, двухшарнирными с затяжкой и бесшарнирными (рис. 3.4).
Трехшарнирные рамы (рис. 3.4, а) наиболее металлоемки и обладают повышенной деформативностью. Обычно их применяют при небольших пролетах, а также в том случае, когда пролет и высота здания позволяют
197
Рис. 3.4. Статические схемы однопролетных рам:а - трехшарнирная;
б, г - с затяжками в уровне карнизов;
в - двухшарнирная;
д - бесшарнирная
полностью изготовить полураму в заводских условиях и транспортировать на строительную площадку в виде Г-образных отправочных элементов.
Бесшарнирные рамы (рис. 3.4, д) - самые экономичные по расходу материала, но такие рамы весьма чувствительны к неравномерной осадке опор и температурным воздействиям. Узлы сопряжения стоек с фундаментом более сложны по конструкции, а сами фундаменты более материалоемки, так как помимо вертикального давления и распора воспринимают опорные моменты.
Двухшарнирные рамы (рис. 3.4, в) имеют наибольшее применение, так как в них достаточно полно проявляется эффект защемления ригеля в стойках, и они относительно мало (по сравнению с бесшарнирными) чувствительны к осадкам фундаментов. При такой схеме значительно снижается материалоемкость фундаментов.
Металлоемкость рамы можно понизить путем установки затяжки в уровне карнизных узлов (рис. 3.4, б, г), однако при этом повышается трудоемкость изготовления и монтажа, кроме того, применение затяжек затрудняет использование свободного объема помещения.
В многопролетных рамах статические схемы более разнообразны (рис. 3.5). При выборе их предпочтение отдают таким схемам, когда внутренние стойки соединены с ригелями шарнирно, что значительно упрощает конструкцию узлов сопряжения. Отметим, что при числе пролетов два и более выбор статической схемы зависит во многом от вида конструктивного оформления рамы (сплошностенчатая или решетчатая, постоянного сечения по периметру или переменного и др.). Так, в двухпролетных зданиях из сплошностенчатых рам переменного сечения, а также из решетчатых рам принимают схему, представленную на рис. 3.5, а; для Г-образных рам переменного сечения рациональна схема по рис. 3.5, в; для трехпролетных рам постоянного сечения - по рис. 3.5, б, а переменного сечения с меньшими пролетами по внешней стороне - по рис. 3.5, г. Определяющими факторами при выборе той или иной статической схемы являются снижение металлоемкости и повышение технологичности.
198
Рис. 3.5. Статические схемы двух- и трехпролетных рам
Перед составлением расчетной схемы необходимо определить конструктивное решение рамы и выполнить ее компоновку. Ориентировочно при компоновке сплошностенчатых рам по трехшарнирной схеме назначают высоту сечения карнизного узла в пределах h = (1/25...1/30)L, а в решетчатых рамах - h = (1/18...1/20)L, где L - пролет здания. При двухшарнирной схеме эту высоту можно уменьшить соответственно до значений (1/30...1/33)L и (1/22...1/28)L. Еще меньшей высоты требует бесшарнирная схема - соответственно (1/35...1/45)L и (1/28...1/35)L. Соотношения моментов инерции ригеля Jr и стойки (колонны) Jk при предварительном статическом расчете можно принять Jr / Jk = 2...3.
199
