Типы колонн  и поперечных рам цеха

В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, переменного по высоте сечения - ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, - раздельные. В колоннах постоянного по высоте сечения нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн постоянного сечения (особенно сплошных) - их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (Q до 15-20 т) и незначительной высоте цеха (Н до 8-10 м).

При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на ступенчатые колонны, которые для одноэтажных производственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и располагается по оси подкрановой ветви. В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д.При кранах особого режима работы либо делают проем в верхней части колонны (при ее ширине не менее 1 м), либо устраивают проход между краном и внутренней гранью верхней части колонны. Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке поперечной рамы.

В раздельных колоннах подкрановая стойка и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе пoпepeчной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизонтальную поперечную силу от кранов. Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (например, при расширении).Поперечная рама является основной несущей конструкцией каркаса. Чтобы определить усилия в элементах рамы, необходимо установить расчетную схему рамы, определить действующие на нее нагрузки, произвести статический расчет рамы и выявить сочетания нагрузок, вызывающие наибольшие расчетные усилия для каждого из элементов рамы. Поперечная рама может быть однопролетная и многопролетная. В случае применения в качестве ригеля рамы треугольной фермы, опирающейся на колонны, за расчетную схему может быть принята П-образная рама с жесткими заделками и шарнирами в углах.Если в качестве рамы приняты колонны с металлической полигональной фермой, прикрепляемой к колоннам на уровне верхнего и нижнего поясов, то за расчетную схему принимают П-образную раму с жесткими заделками и жесткими верхними узлами. Эти рамы типичны для промышленных зданий с крановыми нагрузками; в сельскохозяйственном строительстве они применяются при строительстве зданий для ремонта сельскохозяйственных машин, а также комбикормовых цехов и заводов промышленного типа. Поперечные рамы воспринимают нагрузки от собственного веса конструкций (веса каркаса, кровли, а иногда и стенового ограждения), при наличии кранов — давление колес кранов и силы поперечного торможения, а также снеговую и ветровую нагрузки. В некоторых случаях на поперечные рамы передаются нагрузки от технологического и санитарно-технического оборудования. Раму рассчитывают способами строительной механики. Ввиду значительной сложности точных методов расчета рам в практике проектирования широко применяют приближенные методы, позволяющие значительно упростить расчет и получить результат, вполне приемлемый для практических целей. При расчете рамы приближенными способами принимают следующие допущения:

1. сквозной ригель условно заменяют сплошным;
2. при защемленных стойках в фундаментах допускают, что они не могут поворачиваться;
3. при действии на раму любых нагрузок, кроме вертикальных, приложенных непосредственно к ригелю, упругие деформации ригеля мало влияют на величины расчетных усилий. Это позволяет при расчете рам на указанные нагрузки считать ригель абсолютно жестким;
4. в многопролетных одинаковой высоты зданиях при числе пролетов три и более величина смещения на уровне ригеля, обусловленная суммарной жесткостью большого числа колонн поперечного ряда, обычно так мала, что при расчете на нагрузки, приложенные к отдельным стойкам, можно пренебречь величиной смещения верха колонн и рассчитывать колонны как стержни с неподвижными опорами;
5. в однопролетных и многопролетных рамах при небольшой асимметрии нагрузок или асимметрии колонн при расчете вертикальных нагрузок на ригель можно принимать, что горизонтальные перемещения верхних концов колонн отсутствуют;
6. при расчете рам сложной конфигурации допускается членение их на отдельные расчетные схемы без учета взаимной связи, этих схем друг с другом, если влияние, оказываемое ими друг на друга, невелико.