Цель: расширение, углубление и детализация приобретенных на лекциях знаний, касающихся объёмно-планировочных и конструктивных решений одноэтажных промышленных зданий, овладение первичными навыками проектирования одноэтажных каркасных зданий.
Вопросы.1. Правила привязки конструктивных элементов одноэтажных
производственных зданий к модульным осям.
2. Подбор элементов железобетонного каркаса одноэтажного про -
изводственного здания:
2.1 Фундамент и фундаментные балки.
2.2. Колонны.
2.3. Стропильные конструкции.
2.4. Подкрановые балки .
2.5. Конструкции покрытия.
2.6. Вертикальные связи жёсткости.
Привязка конструктивных элементов к координационным осям осуществляется по приведенным ниже правилам (рис.3.1).
Колонны крайнего ряда при шаге 6 м и кранах грузоподъемностью до 30 т располагают с нулевой привязкой, совмещая ось ряда с наружной гранью колонны. В зданиях с кранами грузоподъемностью более 30 т разбивочную ось смещают внутрь здания на 250 мм от наружной грани крайней колонны. Геометрическая ось средних колонн совмещается с продольной осью ряда. Торцевые колонны смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм.
Расстояния между осями подкрановых путей и разбивочными осями здания принимаются равными: 750 мм — в зданиях, оборудованных мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью до 50 т включительно; 1000 мм — в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью более 50 т, а также при наличии проходов в подкрановой части колонны. Это расстояние допускается принимать равным 500 мм в зданиях, оборудованных мостовыми электрическими кранами до 15 т включительно и мостовыми ручными кранами любой грузоподъемности.
Здания большой протяженности в поперечном и продольном направлениях разделяются температурными швам. Продольные температурные швы устраиваются на спаренных колоннах со вставкой. При этом колонны у температурного шва имеют привязку к продольной разбивочной оси 250 мм (или нулевую при шаге 6м).
Поперечный температурный шов также выполняется на спаренных колоннах, но при этом ось температурного шва совмещается с поперечной разбивочной осью, а оси колонны смещаются на 500 мм от разбивочной оси. (рис. 3.1).
Рис.3.1. Сетка координационных осей одноэтажного промышленного здания:
С1 - осевая вставка при разной высоте параллельных пролетов и у продольных температур-
ных швов; С2 - осевая вставка в месте примыкания поперечного пролета к продольным;
а - привязка колонн к оси; в - толщина стены; Ф - фахверковая колонна; Ш - шаг колонн;
L - пролет; т.ш. - поперечный температурный шов (пунктирными линиями обозначены
температурные блоки)
Часть здания, расположенная между торцевой осью и осью температурного шва, а также между смежными осями температурных швов, называется температурным блоком.
Несущий остов одноэтажного промышленного здания, выполненного в железобетонном каркасе включает в себя фундаменты, фундаментные балки, колонны,
подкрановые балки, несущие конструкции покрытия (стропильные балки или фермы),плиты покрытия, связи жесткости.
Фундаменты– отдельно стоящие столбчатые, стаканного типа (рис. 3.3)
Фундаментные балки служат для опирания самонесущих стен, как кирпичных, так и панельных (рис. 3.4). Устанавливаются на специальные бетонные столбики или на выступы фундаментов.
Рис.3.2. Деформационные швы в одноэтажных промзданиях:
а) - продольный осадочный; б) - поперечный температурный
Рис.3.3. Столбчатый фундамент стаканного типа:
1 - опорная плита; 2 - подколонник; 3 - колонна; 4 - стакан; 5 - горизонтальные бороздки на колонне; 6 - бетонная подготовка; hc - глубина стакана; hф - высота фундамента; а, в, - размеры подошвы фундамента; ак, вк - размеры колонны.
Колонны - сборные железобетонные прямоугольного сплошного сечения в бескрановых зданиях и в крановых высотой до 10,8; двухветвевые - в зданиях с кранами грузоподъемностью до 50 т высотой колонн до 18 м (рис..
Колонны могут быть крайние, средние, фахверковые.
Рис.3.4. Фундаментные балки:
а) - номинальной длиной 6 м для кирпичных и панельных стен; б) - то же, 12 м для
панельных стен
Рис.3.5. Сборные железобетонные колонны: I - прямоугольного сечения бескрановых пролетов; II - то же, крановых пролетов; III - двухветвевые колонны; а) - крайняя колонна; б) - средняя колонна.
Подкрановые балки номинальной выполняются из сборного железобетона (длиной 6 и 12 м) и стали (длиной 6, 12, 18 и 24 м)(рис.3.6).
Рис.3.6. Подкрановые балки: I - сборные железобетонные пролетом 6 (а) 12 м (б);
II - стальные пролетом 6 (а), 12 (б), 18 и 24 м (в); III - деталь крепления
рельса.
В качестве несущих конструкций покрытия в одноэтажном железобетонном каркасе используются стропильные балки и фермы (рис. 3.7,3.8). Балки – могут быть двускатными, односкатными, горизонтальные, таврового (L = 6,9,12 м) и двутаврового сечения (L = 12, 18 и 24 м). Высота сечения балок зависит от пролета, прочности материала, нагрузок и допускаемых прогибов и колеблется в пределах от 1/10 до 1/12 пролета. Прогибы нормируются и должны быть приблизительно 1/200 – 1/300 пролета.
Фермы, используемые в одноэтажных каркасах промышленных зданий, включают в себя верхний и нижний пояса, которые соединяются вертикально и наклонно-поставленными элементами – решеткой фермы. Вертикальные элементы решетки называются стойками, наклонные раскосами. Такая конструкция намного легче балки, и, одновременно, может перекрывать большие пролеты (до 30 м).
Фермы могут быть с параллельными поясами, треугольные, сегментные, безраскосные. (рис.3.8)
.
Рис.3.7. Железобетонные типовые балки покрытия
Пространство безраскосных ферм может быть использовано в технических нуждах для прокладки инженерных коммуникаций.
Балки и фермы крепят к колоннам анкерными болтами. При шаге стропильных ферм 6 м и шаге колонн 12 или 18 м предусматриваются подстропильные фермы пролетом 12 или 18 м.
Рис.3.8. Сборные железобетонные фермы:
а) - сегментная; б) - безраскосная; в) - с параллельными поясами; г) - под-
пильная ферма. 1 - стропильная ферма.
Сборные железобетонные плиты покрытия размерами 3х6, 1,5х6 м (при шаге колонн 6 м) и 3х12, 1,5х12 м (при шаге колонн 12 м) монтируются на верхние пояса балок и ферм с последующей сваркой металлических закладных деталей и замоноличиванием швов цементно-песчаным раствором (рис.3.9). Такая система покрытия, называемая беспрогонной, выполняет несущую (несет нагрузку от кровли), ограждающую и теплоизоляционную функции, а также обеспечивает устойчивость каркаса в качестве горизонтального жесткого диска.
Прогонная система предполагает использование облегченных ограждающих элементов покрытия в виде профилированных металлических или асбестоцементных
листов, а также легких утепленных панелей типа «сэндвич», уложенных на прогоны из металлических профилей (обычно швеллер или двутавр), которые, в свою очередь, располагаются на верхних поясах стропильных конструкций с шагом 1,5, 3, 4,5 м.
Рис.3.9 Сборные железобетонные плиты покрытия:
а) - шириной 3 м; б - шириной 1,5 м; в) - комплексная (с изготовленными в заводских ус-
ловиях слоями пароизоляции и утеплителя).
Использование беспрогонной системы позволяет более, чем в три раза уменьшить материалоемкость покрытия, но при этом значительно возрастает расход металла.
Вертикальные стальные связи решетчатого типа предусматриваются в продольных рядах колонн при значительных горизонтальных силах в плоскости продольной рамы (торможение мостовых электрических кранов, большая ветровая нагрузка), а также при очень гибких колоннах с целью уменьшения их расчетной длины (рис. 22).
Связи следует располагать в средней части температурного блока для снижения усилий в элементах каркаса от температурных и других воздействий.
Рис.3.10. Схемы связей одноэтажных промышленных зданий без фонарей:
а) – при отсутствии мостовых кранов и высоте колон до 10 м; б) – при
отсутствии мостовых кранов и высоте колонн более 10 м ; в) – при нали-
чии мостовых кранов.
1 – диск покрытия; 2 – стропильные конструкции; 3 - колонны; 4 - распорки; 5 – связи
под колонами; 6 – подкрановые балки; 7 – стальные связи
Вертикальные стальные связи и распорки на опорах стропильных конструкций предусматриваются в случаях, когда опоры конструкций покрытия (плит, ферм, балок) или их сопряжения не обеспечивают передачу усилий с диска покрытия на нижележащие конструкции продольной рамы. Эти связи следует располагать по торцам температурного блока, а если они не обеспечивают передачу усилий, устанавливается дополнительная связь в середине блока. При составлении конструктивных и расчетных схем рам из сборного железобетона необходимо учитывать типовые привязки колонн к продольным осям зданий и габариты мостовых кранов Соединение балок и ферм с колоннами каркаса осуществляется с помощью болтов.