Рамные конструкции из двутавров переменной жесткости разработаны ЦНИИСК им. Кучеренко и ЦНИИпроектлегконструкцией (шифр 828 КМ). Конструкции предназначены для применения в одноэтажных однопролетных зданиях общественного и производственного назначения пролетом 24 м, возводимых в I -IV снеговых районах, I-V районах по скоростному напору ветра и в сейсмических районах до 9 баллов включительно, при расчетной температуре наружного воздуха -40°С и выше. Высота рамных конструкций до низа ригеля 7,2 м, шаг рам 6 м. Уклон двухскатного ригеля рамы 1:10, рассчитан под кровлю полистовой сборки из профилированных листов и полужестких минераловатных плит. Элементы переменного двутаврового сечения в ригеле и стойках изготавливаются из прокатных двутавров с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83 путем их продольного роспуска по наклонной линии на тавры переменной высоты (рис. 11.24).

В качестве расчетной схемы принята рама с шарнирным опиранием на фундаменты и жесткими узлами в карнизах и коньке.

Монтажные узлы рамы располагаются в карнизах и коньковом узлах и выполнены на фланцах толщиной 25 мм с применением высокопрочных болтов.

Работа ригеля рамы на поперечный изгиб обеспечивается раскреплением верхнего пояса ригеля из плоскости прогонами с шагом 3 м, устойчивость стоек из плоскости рамы - распорками, расположенными на отметке 4,2 м.

Каркас здания с рамными конструкциями состоит из поперечных рам, разрезных прогонов, вертикальных связей и распорок по стойкам рам, стоек и балок торцевых фахверков.

Жесткость каркаса в поперечном направлении обеспечивается работой рам, в продольном направлении - вертикальными крестовыми связями и распорками по каждому ряду стоек рам. Функции горизонтальных связей по покрытию для районов с сейсмичностью до 7 баллов, выполняют диафрагмы жесткости, образуемые прогонами и профилированным настилом, которые располагаются по торцам здания и в осях расположения вертикальных связей каркаса. Крепление профнастила к прогонам в зонах диафрагм жесткости осуществляется самонарезающими болтами или дюбелями в каждой волне, а листов профнастила между собой - комбинированными заклепками с шагом для сейсмичности до 7 баллов - 500 мм. Для районов с сейсмичностью 8 и 9 баллов устанавливаются крестовые горизонтальные связи по покрытию в торцах здания и в осях расположения вертикальных связей каркаса.

В торцах здания рамы не предусмотрены, их заменяют угловые и рядовые стойки фахверка, жестко заделанные в фундаменты и связанные по верху балками, на которые опираются прогоны.

Конструкции каркаса рассчитаны на следующие нагрузки: - постоянные (от собственной массы конструкций, покрытия и стен), кратковременные (от снеговых и ветровых нагрузок), технологические (приложенные к покрытию) и сейсмические. Суммарная расчетная вертикальная нагрузка на покрытие без учета собственной массы ригелей рам и прогонов составляет 2400 и 3200 Па. При применении в I ветровом районе расчетная вертикальная нагрузка соответственно увеличивается до 2500 и 3300 Па.

Серийное изготовление рамных конструкций с элементами переменной жесткости применительно к зданиям физкультурно-оздоровительных комплексов (ФОК) организовано на заводах концерна «Легконструкция» без использования специализированного оборудования. При применении механизированной установки по роспуску и сборке прокатных двутавров в элементы переменной жесткости, разработанной в ЦНИИСК им. Кучеренко, можно снизить трудоемкость по переделу прокатного профиля до 40 %.

Расход стали на рядовую секцию каркаса здания размером 6 х 24 м с рамными конструкциями переменной жесткости из прокатных двутавров по чертежам КМД приведен в таблице 11.21.

Наряду с рабочей документацией по альбому шифр 8 28 КМ разработан также альбом технических решений (шифр 982ТР) стальных конструкций каркасов одноэтажных зданий с несущими рамами из двутавров переменной жесткости пролетами 18 и 24 м, с высотой до низа ригеля в карнизной зоне 6^-8,4 м с подвесным крановым оборудованием грузоподъемностью 3,2 т или мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т на встроенных эстакадах.

Конструкции рам в зависимости от назначения и параметров зданий решены в трех вариантах:

• для бескрановых зданий и зданий пролетом 18 м, оборудованных подвесными двухопорными кранами грузоподъемностью 3,2 т, все элементы рам имеют переменную высоту сечения и образованы роспуском прокатных двутавров;

• для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т все элементы рам имеют переменную высоту сечения из прокатных двутавров, стойки встроенных эстакад соединены решеткой со стойками рам для придания рамам повышенной жесткости в своей плоскости. Совместная работа стоек рам и встроенных эстакад учтена расчетом;

• для зданий пролетом 24 м, оборудованных подвесными трехопорными кранами грузоподъемностью 3,2 т, стойки рам имеют переменную высоту сечения из прокатных двутавров, ригели рам сварные с повышенной гибкостью стенки постоянного сечения.

Высокий уровень напряжений по периметру рамы с элементами переменной жесткости по сравнению с рамами, элементы которых имеют постоянное по длине сечение, вызывают повышенную деформативность ригеля и стоек. Это обстоятельство ограничивает применение в рамах, элементы которых образованы роспуском прокатных двутавров, мостовых кранов на консолях с существующими конструкциями реборд и жесткими требованиями по перемещению головок рельсов в процессе эксплуатации здания. Аналогичным образом затруднено применение в рамах пролетом 24 м трехопорных подвесных кранов, что потребовало применения в ригеле сварного двутавра с постоянным по длине сечением и гибкой стенкой. Отмеченные ограничения по применению кранового оборудования для подобного типа рам могут быть сняты при освоении производством сварных элементов переменной жесткости из листовых деталей. Расход стали в этом случае снижается на 5-*-12%.

Разработана рама со сварными элементами переменной жесткости из листовых деталей под снеговую нагрузку, соответствующую VI району, ветровую - VII району с сейсмичностью до 9 баллов включительно. Конструктивные решения узлов рамы принимались аналогичными узлам по альбому 828КМ. Наибольшая высота сечений в стойке и вутовой части ригеля в карнизной зоне составляет 900 мм, в пролетной зоне ригеля - 850 мм. Изготовление ФОКов со сварными элементами переменной жесткости из листовых деталей освоено Кулебакским ЗМК.