Статья: Расчет несущих конструкций промышленного здания

Несущие конструкции промышленного здания

Проектирование и возведение промышленных зданий требует специальных навыков и опыта работы, так как архитектурные решения промышленных зданий значительно отличаются от гражданских. Их конструкции предназначены не только для того, чтобы нести вес самих себя и вышележащих элементов, но и для того, чтобы нести огромный вес технологического оборудования. При этом расстояния между конструкциями, пролеты также делают увеличенными (от 24 метров), чтобы можно было разместить оборудование, входящее в технологическую линию. Все это приводит к тому, что размеры конструкций получаются очень большими, как и их масса. Для их монтажа необходимы краны и подъемные устройства повышенной грузоподъемности.

В большинстве случаев мы имеем дело с одноэтажными промышленными зданиями, поэтому к числу несущих конструкция можно отнести:

• фундамент;
• колонны и стены;
• фермы;
• стропильные и подстропильные балки.

Каждая из конструкций рассчитывается по двум группам предельных состояний с учетом воздействия неблагоприятного сочетания нагрузок. К примеру, для колонн учитывается действие мостового крана, который опирается на их консоли. Из-за большой массы конструкций на основание приходятся огромные нагрузки, которые должны быть равномерно распределены с помощью фундамента. Обычно промышленные здания не имеют подвала, так как целесообразнее размещать необходимые подсобные и служебные помещения в соседних ангарах или складах.

Конструкции производственного здания могут быть как железобетонными, так и металлическими. В сельскохозяйственных предприятиях используются также деревянные конструкции, но не все специалисты объединяют промышленные и сельскохозяйственные здания в одну группу.

Рисунок 1. Несущие конструкции промышленного здания.

Расчет несущих конструкций промышленного здания

Рассмотрим основные этапы выполнения расчета на примере стального каркаса производственного здания:

• расчетная часть начинается с компоновки балочной клетки и обозначения всех искомых элементов, на схеме показывают оси и расстояния между ними, привязку колонн, а также нумеруют все примененные типы колонн, балок и ферм;
• на следующем этапе приступают к расчету балки настила. Расчет делится на две части статический и конструктивный расчеты. В статическом расчете составляют расчетную схему балки, определяют максимальные усилия, определяют погонную нагрузку на балку настила, находят усилия, возникающие в баки настила от действия расчетных нагрузок. Конструктивный расчет включает подбор сечения балки и проверку балки по предельным состояниям;
• расчет балки проводят также в два этапа, сначала выполняют расчет статический расчет, затем конструктивный. Из-за больших нагрузок прокатная балка не сможет удовлетворить условиям прочности, поэтому подбирают составную балку. После составления расчетной схемы определяют максимальные усилия, возникающие в главной балке от расчетных усилий. Конструктивный расчет состоит из компоновки основного сечения, компоновки уменьшенного сечения на приопорных участках, проверки подобранных сечений главной балки;
• расчет колонны первого этажа выполняется в два этапа. Вначале выполняется статический расчет, который начинается с составления расчетной схемы и определения условий закрепления колонны, параметров нагрузки. Затем приступают к конструктивному расчету, в котором определяется требуемая площадь сечения;
• после расчета основных элементом приступают к расчету узлов, а именно, узла сопряжения главной балки и балки настила, расчету опорного узла главной балки, расчету монтажного узла главной балки, расчету базы колонны;
• расчет фермы покрытия состоит из статического расчета и конструктивного расчета. На этапе статического расчета определяют нагрузки на ферму, на этапе конструктивного расчет выполняется подбор стержней (сжатых и растянутых) и проверка несущей способности;

Графическая часть выполняется по результатам расчетов. В графической части показывают элементы балки настила, элементы главной балки, главную и балку, и балку настила, узлы и фермы.

Рисунок 2. Несущие и самонесущие конструкции.