Технико-экономический анализ вариантов сварных рам

Расход стали на все варианты дается без конструктивного оформления узлов рамы: массы фланцев, опорных баз стоек и т. д., которые составляют 10—15% от массы основных элементов. Технико-экономический анализ вариантов рам показывает, что наиболее рационален последний, преимуществами которого являются сравнительно небольшой расход стали, невысокая трудоемкость и простота изготовления. Этот вариант и был принят для рабочего проектирования.

Для оценки соответствия теоретических расчетов реальному напряженно-деформированному состоянию в г. Казани были проведены натурные приемочные испытания рамы в составе связевого блока из двух рам пролетом 12 м, расположенных с шагом 3 м.

Пространственная жесткость испытанного блока из двух рам обеспечивалась вертикальными крестовыми связями по стойкам и горизонтальными — по ригелю.

Испытания рам проводились на действие вертикальной нагрузки, которая создавалась стальными листами, укладываемыми по прогонам. При нагрузках, вплоть до расчетной, рама в блоке работала практически упруго. После первого этапа остаточный прогиб в середине пролета составил 5 мм. На всех этапах загружения зависимость между нагрузкой и прогибами оставалась линейной, что также говорит об упругой работе рам.

Проведенный проверочный расчет блока рам показал, что разница между экспериментальными деформациями и теоретическими, полученными при расчете рамы на ЭВМ, составила ±2%.

Таким образом, натурные испытания блока из двух рам подтвердили правильность результатов расчетов этих рам на ЭВМ и показали надежность принятых фланцевых соединений (в «нулевых» точках ригеля).

На основании результатов расчетов на ЭВМ и проведенных испытаний ЦНИИСК совместно с ЦКТЛ Сельхозполимер была выпущена рабочая документация на холодные склады пролетом 12 и 15 м и организован выпуск таких зданий в Поволжском филиале ЦКТЛ.

Отапливаемые здания малых пролетов используются в качестве гаражей, складов, небольших мастерских, производственных помещений. Кровля в таких зданиях устраивается либо мягкой, либо из профилированного настила с утеплителем. Как правило, здания оборудуются подвесными кранами или тельферами. В ЦНИИСК разработаны различные варианты конструкций рамных каркасов отапливаемых зданий пролетом 12 м из прокатных и сварных двутавров.

Так, для Кулебакского ЗМК были разработаны несущие конструкции каркаса теплого здания пролетом 12 м, высотой 6 м, с подвесным краном грузоподъемностью 3,3 т, ригель односкатный с уклоном 2,5% под мягкую кровлю, шаг прогонов — 3 м (для профлиста).

При разработке несущего каркаса рассматривались следующие расчетные схемы: двухшарнирная рама с жестким соединением ригеля со стойками из сварных и прокатных элементов и рама с ригелем, шарнирно опирающимся на стойки, жестко заделанные в фундаментах. Исходя из требований заказчика, для сварных элементов принималась листовая сталь толщиной 5 или 9 мм.

Первые три варианта рам решены с использованием сварного ригеля постоянного сечения, а стойки приняты: в первом варианте — из прокатных двутавров [ 40БГ, во втором — из развитых прокатных двутавров Г30Б2, в третьем — из сварного двутавра переменной жесткости. Расход стали на раму соответственно 12,8; 10,9; 9,4 кг/м2.

Последние два варианта разработаны по второй расчетной схеме, т. е. ригель шарнирно опирается на стойки, жестко заделанные в фундаменты. Стойки в обоих вариантах из прокатного двутавра, а ригель запроектирован либо сплошностенчатым из двухскатной сварной балки, либо решетчатым из односкатной фермы с использованием замкнутых гнутосварных квадратных профилей 80 X 4 и 120 X 4. Расходы стали составил соответственно 10,7 и 10,1 кг/м2.

Таким образом, из вышеизложенного видно, что по первому типу расчетной схемы минимальный расход стали в третьем варианте, близки к нему второй и четвертый варианты. Однако изготовление элементов переменного сечения технологически затруднительно при отсутствии необходимого оборудования. Поэтому было решено, для рабочего проектирования принять первый вариант, для которого на заводе уже отработана технология изготовления, хотя он и более металлоемкий (свыше 13%), чем остальные варианты.

Для рабочего проектирования также был принят вариант с фермой из замкнутых гнуто-сварных профилей. На выбор его повлияла не только меньшая металлоемкость по сравнению с пятым вариантом, но и наличие на заводе отходов гнуто-сварных профилей после изготовления распорок и связей для зданий ФОК.

На основе этих двух вариантов были выпущены два альбома чертежей КМ «Здание комплектной поставки пролетом 12 м» (рамно-балочный и ферменный варианты).

Таким образом, проведенные в ЦНИИСК численные и конструктивные исследования по несущим конструкциям каркасов зданий малых пролетов из доступных прокатных и сварных профилей, а также анализ и оценка их технико-экономических показателей позволили выявить возможность получения достаточно экономичных решений по расходу стали при сравнительно небольших технологических затратах. В том числе в условиях неспециализированных производств.

Источник материалов по ссылке - http://polistirolbeton.com/