Рамные конструкции, выполненные из металла, являются изделиями, с помощью которых можно обустраивать большие пролеты. Они укомплектовываются ригелями и вертикальными стойками, облегчающими монтаж. Конструкции собираются так, что жесткость ригелей при необходимости повышается.
Изделия используются во многих строительных сферах. Они отличаются:
- Высокой прочностью;
- Большой жесткостью;
- Устойчивостью к коррозии и агрессивным средам.
Главное достоинство рамных конструкций заключается в том, что их можно перестраивать, надстраивать, использовать для усиления несущих оснований. Без таких конструкций невозможно построить стадионы, производственные цеха, торговые и спортивные центры. Рамные здания обычно обладают длинными пролетами и могут иметь оригинальную просторную архитектуру.
Устройство рамных конструкций
Детали рамных конструкций изготовлены из стали и соединяются с помощью болтов, склепывания, сварки и пайки. Там, где закручиваются болты, изделия можно разбирать. Такое соединение защищено гроверами. Заклепывание подразумевает неразрывное скрепление элементов. Оно производится при помощи стальных, медных, алюминиевых, железных заклепок.
Сваренные части рам тоже не подлежат разборке. Обычно их соединяют электросваркой. Метод заключается в создании электрической дуги в месте, где электрод прикасается к металлу. Он нагревается до температуры плавления, смешивается с расплавленным электродом, в результате чего образуется сварочный шов.
Металлические рамные конструкции применяют во многих областях строительства. Они позволяют реализовывать масштабные нестандартные проекты, строить просторные общественные объекты, отличающиеся долговечностью, прочностью, сейсмоустойчивостью, возводить большие здания в условиях вечной мерзлоты. Рамные системы дают возможность экономить на материалах и сооружать здания максимально быстро.
Где приобрести надежные рамные конструкции
Наша компания «ОнегаМеталл» уже много лет занимается производством металлопроката, сборкой металлических конструкций, и предлагает свою продукцию клиентам из Петрозаводска и всей Карелии. Мы имеем собственные склады, автопарк, цеха и продаем качественную продукцию в любых объемах по невысоким ценам. У специалистов фирмы есть большой опыт применения рамных конструкций разного типа.
Компания ежегодно реализует множество проектов и занимает лидирующие позиции на рынке. Мы строго контролируем производственный процесс и можем ручаться за надежность своих конструкций. Наш транспорт может быстро доставить заказ на объект, где специалисты при необходимости сразу займутся монтажом металлоконструкций. При возникновении вопросов звоните нашим менеджерам по телефонам, указанным на сайте, или обращайтесь к ним по электронной почте. Это профессионалы, которые хорошо разбираются в особенностях металлопроката. Они помогут с выбором продукции и оформят заказ на нее.
Металлоконструкции в архитектуре » Конструкции, активные по сечению. Рамы
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.
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.
Для создания крупных общественных помещений могут применяться одноэтажные рамные конструкции, в которых ригели жестко соединены с колоннами. Такие рамы могут быть металлическими, железобетонными и деревянными. Применение клееной древесины позволяет получить рамные конструкции изящных и сложных форм, а дешевизна, легкость и прочность древесины в таких конструкциях делает их конкурентоспособными с другими видами конструкций, несмотря на опасность загнивания во влажных ycловияx и невысокую огнестойкость. Современная строительная техника позволяет путем пропитки дерева соответствующими составами придать ему значительную сопротивляемость гниению и действию огня, что позволяет применять деревянные клееные конструкции в покрытиях зданий II класса.
В большепролетных общественных зданиях применение деревянных клееных рам дает значительное уменьшение материалоемкости конструкций при простоте изготовления.
Железобетонные рамы больших пролетов применяют редко ввиду их массивности и высокой стоимости.
Металлические рамы сплошного сечения целесообразны только при сравнительно небольших пролетах (до 24 м), решетчатые же рамы могут применяться в пролетах до 150 м.
Рамные конструкции могут иметь разнообразные формы с прямыми, ломаными и криволинейными очертаниями, что в ряде случаев позволяет получить определенный архитектурный эффект. Они допускают устройство крупных нависающих консолей, например на железнодорожных перронах, посадочных площадках аэровокзалов, над трибунами стадионов, входами в крупные общественные здания и т.д. (рис. 4.5,6).
Арочные покрытия перекрывают пролеты 100 м и более. Высокие архитектурные качества арочных конструкций позволяют во многих случаях получить выразительные интерьеры крупных залов.
Арки могут быть деревянными, металлическими и железобетонными, сплошного или решетчатого сечения. При малых пролетах (до 30 м) деревянные и железобетонные арки имеют прямоугольное сечение, а металлические – двутавровое. При пролетах от 30 до 50 м независимо от материала- двутавровое, а при пролетах более 50 м- решетчатое.
Подъем арок обычно составляет от 1/4 до 1/6 пролета, а расстояние между, арками 6-12 м. Арки с затяжками применяются в спортивных залах,
При пролетах до 24 м применяются также сетчатые своды с перекрестным направлением стержней или с легкими затяжками из круглой стали.