Конструктивные схемы одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий.

Одноэтажные произ­водственные здания каркасные бывают с самонесущими или ненесущими навесными наруж­ными стенами, а все конструк­ции внутри здания опираются на элементы каркаса или на самостоятельные фундаменты. Их строят многопролетными с пролетами одинаковой или раз­ ной ширины и высоты или однопролетными. Такие здания воз­водят с плоскими (рис. 7, а) или скатными пологими покрытиями, бесфонарными или с фо­нарными надстройками (рис. 7, б).

Рис. 7. Схемы каркасов одноэтажных промышленных зданий: а — с плоской кровлей, б — со скатной кровлей и фонарями; 1 — фундаментные балки, 2 — фундаменты, 3 — колонны крайнего ряда, 4 — колонны среднего ряда, 5 — подкра­новые балки, 6 — балки покрытия, 7 — плиты покрытия, 8 — воронка водостока, 9 — утеп­литель и кровля, 10 — парапет, 11 — панели стены, 12 — оконные переплеты, 13 — пол, 14 — фонарь, 15— стропильные фермы

В многопролетных цехах при необходимости редкого расположения колонн по сред­ним рядам стропильные фер­мы 15 опирают на подстропильные фермы, устанавли­ваемые по продольным рядам колонн обычно в том же уров­не, что и стропильные фермы. Крупнопанельные железо­бетонные плиты 7 опирают не­посредственно на балки 6 покрытия или на верхние пояса стропильных ферм и прикреп­ляют к ним в трех углах мон­тажной сваркой.

Вместо кирпичных стен ча­сто устраивают стены 11 из на­весных крупноразмерных железобетонных, асбестоцементных и других панелей, прикреп­ляемых непосредственно к ко­лоннам каркаса.

Для устойчивости и про­странственной жесткости кар­каса здания к поясам ферм и между колоннами прикрепляют вертикальные и горизон­тальные связи.

Фонари 14 располагают вдоль пролетов здания. Боко­вые вертикальные поверхности П-образных фонарей делают остекленными открывающими­ся или глухими, чтобы обеспе­чить не только освещение, но и проветривание помещений.

Многоэтажные про­изводственные здания строят с полным каркасом. Наружные стены из навесных панелей кре­пят к колоннам, а междуэтажные перекрытия укладывают по ригелям, опирающимся на ко­лонны. Конструктивная схема таких зданий аналогична схе­мам гражданских зданий (см. рис. 5).

Рис. 5. Конструктивная схема каркасного здания:
1 — колонны, 2 — ригели, 3 — рядовые плиты перекрытий, 4 — связевая
плита перекрытий, 5 — навесные стеновые панели

26. Каркасы промышленных зданий. Силовые и не силовые воздействия, воспринимаемые карка­сом

Каркасные системы рациональны при динамич. нагрузках. несущий остов одноэтажного каркасного здания-поперечные рамы и связывающие их продольные элементы. поперечные рамы- состоит из стоек жестко защемленных в фундаменты и ригелей(несущие кон-щии) шарнирно опертых на стойки. Огорождающие кон-ции покрытий состоит из ³ -х частей: 1.несщ.часть- плиты покрытий 2.кровля. Продольные эл-ты учавсивуют в обеспечении пространственной жесткости каркаса-обеспечивает устойчивость каркаса в продольных напрвлениях и воспринимают продольные нагрузки. продольные кон-ции(лежат вдоль цеха) фундаментные балки, обвязочные, снеговые панели подкрановые балки подстроп кон-ции, плиты покрытия, связи) наруж. стены- огорождающие(самонесущие и навесные).

многоэт. осн.элементы: колонны, ригели, плиты перекрытия, связи. колонны и ригели соеденены жестко в узлахи образуют рамы, оси располаг.вдоль, поперек и в 2х направлениях. междуэтажные перекрытия балочные и бесбалочные. перекрытия явл. горизонт. связи, они воспринимают горизонт.нагрузку между элементами каркаса и обеспечивает совместную работу. верти. связи- продольные и поперечные стены ж/б стены диафрагм и стальные связи между колоннами или ядро жесткости (рамная, рамно-связевая, связевая).

Воздушная среда, температура, влажность, скорость движения воздушных потоков, содержание в них хим. Мех. Примесей инсоляция, осадки, вибрация, сейсмо волны, давление грунта

27 Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий: колонны, фахверк и связи ме­жду железобетонными элементами.

Колонны:

1) для зданий без мостовых кранов

2) с мостовыми кранами

По виду:

1) одноветьевые

2) двухветьевевые

По месту расположения: 1) крайние

2)средние

3) торцевые

Фахверковые колонны - это колонны, не воспринимающие основную нагрузку от конструкций покрытия. Их, как правило, устанавливают по торцам пролетов для крепления ограждающих конструкций и восприятия ветровых нагрузок.

Связи между колоннами в зданиях с железобетонными сбор
ными каркасами ставят при высоте их более 7—8 м. Эти связи
делают из стальных уголков крестообразными (рис. 96, а) или
портальными (рис. 96, 6). Их располагают по линиям колонн
здания в середине каждого температурного блока. Связи за-
крепляют с колоннами путем сварки косынок крестов связей с
закладными деталями в колоннах. При наличии в одноэтажных
промышленных зданиях мостовых (опорных) кранов подкрано-
вые балки, несущие нагрузку от кранов, одновременно являются
связями по колоннам в продольных рядах. Система связей железобетонного каркаса призвана обеспечить необходимую пространственную жесткость здания. Она работает совместно с основными элементами каркаса и позволяет обеспечить жесткость здания в целом: придать устойчивость верхним поясам поперечных рам, воспринять ветровую нагрузку, действующую на торец здания, и тормозные усилия от мостовых кранов. В ее состав входят вертикальные связи, горизонтальные связи по верхнему (сжатому) поясу ферм, связи по фонарям.

28 Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий: фундаменты, фундаментные балки.

Преобладающим видом промышленных зданий являются одноэтажные (примерно 64% всех промышленных зданий). Это объясняется требованиями технологии, возможностью передачи нагрузок от тяжеловесного оборудования непосредственно на грунт, сравнительной простотой и экономичностью их возведения.

Конструктивные схемы одноэтажных промышленных зданий разнообразны (рис. 1): наиболее распространенными являются од- нопролетная и многопролетная рамные схемы каркасов с системой покрытий (плоской и пространственной) в виде куполов и вантовых конструкций. По виду материалов конструкции каркасов бывают железобетонные и стальные. Железобетонные каркасы могут быть монолитными и из типовых сборных железобетонных элементов заводского изготовления.

Каркас одноэтажного здания с покрытием из плоских элементов состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами, и шарнирно опирающимися на колонны стропильными фермами или балками. В продольном направлении рамы связаны подкрановыми балками, балками-распорками, подстропильными фермами, жестким диском покрытия и- в необходимых случаях — стальными связями. Жесткий диск образуют плиты, приваренные к стропильным фермам или к балкам с последующим замоноличиванием швов. Плоские конструкции перекрывают пролеты до 36 м.

Пролетом называется внутренний объем, ограниченный двумя рядами колонн и торцовыми стенками.

В связи с массовым выпуском унифицированных 6-м стеновых и оконных панелей в крайних рядах колонн чаще принимают 6-м шаг. В целях эффективного и маневренного использования производственных площадей в средних рядах колонн наиболее распространен 12-м шаг.

Пролеты одноэтажных промышленных зданий принимают равными 12, 18, 24, 30 и 36 м для цехов с крановыми нагрузками и от 12 до 48 м и более для бескрановых цехов.

Фундаменты:

По способу возведения: 1)монолитные 2)сборные

Сборные:!) из блока 2) из плит

Рис. 13. Сборные фундаменты под отдельные опоры. а — под кирпичные столбы из блоков ленточных фундаментов; б — то же, из специальных железобетонных плит; в — под железобетонную колонну из башмака стаканного типа; г — то же, из блока-стакана и опорной плиты

Сборный фундамент под железобетонные колонны каркасных зданий может состоять из одного железобетонного башмака стаканного типа (рис. 13, в) или же из железобетонных блока-стакана и опорной плиты под ним (рис. 13, г).

Глубина заложения зависти от 1) от нагрузок на фундамент

2)от грунтовых условий

Сборно-монолитный фундамент

Фундаментные балки служат для передачи нагрузки от наружных и внутренних стен здания на фундаменты, они укладываются на
обрезы фундаментов. Фундаментные балки могут быть прямоугольного, трапецеидального и таврового сечения. Чтобы выдержать расположение балок на заданной отметке, их укладывают на бетонные столбики, устанавливаемые на обрезы фундаментов колонн (рис. 66). Верхние грани балок располагают на 5 см ниже уровня пола помещения.

Рис. 66. Опирание фундаментных балок. 1 - балка; 2 — стена; 3 — бетонный столбику; 4 — колонна.

Прверх фундаментных балок укладывают гидроизоляцию из двух слоев рулонного материала на мастике. Зазоры между торцами балок и между балками и колоннами заполняются бетонной смесью. Фундаментные балки с боков и снизу засыпают шлаком, чтобы предотвратить промерзание пола вдоль наружных стен. Снаружи здания вдоль фундаментных балок устраивают отмостку или тротуар.

29.Несущие конструкции покрытий промышленных зданий, ж/б фермы, ж/б рамы, оболочки.

В железобетоне может быть реализована практически любая геометрическая схема фермы. Однако в современном строительстве используются наиболее ра­циональные типы: сегментные, с параллельными поясами и трапециевидные двухскатные с прямым или ломаным нижним поясом. Решетка ферм обычно делается треугольной, при необходимости со стойками или дополнитель­ными раскосами.

Пролеты типовых ферм — 18, 24, 30 м при шаге 6...12 м. Для пролетов более 30 м экономически более выгодны металлические фермы, железобетонные арки или тонкостенные пространственные конструкции. Тем не менее в мировой практике известны примеры перекрытия пролетов 60 и даже 96 м.

Железобетонные фермы отличаются большим собственным весом, превыша­ющим вес стальных и деревянных ферм в 2—3 раза. Этот недостаток компенси­руется их повышенной огнестойкостью и экономией стали (до 50 %).

а - полигональной цельной; б - полигональной, состоящей из двух полу ферм, стыкуемых на месте монтажа; в - сегментной; г - трапециевидной сборной из четырех блоков; д - с ломаным нижним поясом из сборных треугольных и линейных элементов; е - с параллельными поясами; ж - безраскосной.

Рама железобетонная - Железобетонная конструкция, состоящая из колонн жестко закрепленных в фундаментах и балок

Пространственные и плоские рамы в большинстве случаев являются статически неопределимыми системами. Плоские рамы чрезвычайно разнообразны по конструктивной форме; они могут быть однопролетными, многопролетными, одноярусными (одноэтажными), многоярусными (многоэтажными), симметричными, несимметричными, замкнутыми и т. д.

Железобетонные рамы выполняют монолитными или сборными, они могут быть предварительно напряженными; их конструктивные формы весьма многообразны. В железобетонных Р. наиболее сложными являются узлы; их конструкция должна обеспечивать монолитность и неизменяемость при простоте выполнения.

Соединение ригелей со стойками обычно делается жестким; применяются также рамы, у к-рых это соединение выполняется шарнирным. Последние, одно- или многопролетные, являются осн. конструкцией каркасов сборных одноэтажных пром. зданий. Сборные Р. могут быть выполнены и с жесткими узлами.

Железобетонное покрытие с оболочкой положительной кривизны состоит из тонкостенной плиты (скорлупы) и контурной конструкции. В практике строи­тельства используют преимущественно пологие оболочки пролетами 18... 100 м.

В зависимости от способа возведения оболочки могут быть монолитными и сборными. Монолитные оболочки могут быть гладкими или ребристыми. Толщину сред­ней зоны гладкой оболочки, где возникают только сжимающие усилия, назнача­ют конструктивно и проверяют расчетом на устойчивость. В приконтурных и угловых зонах плита оболочки утолщается на величину от 0, 5г до T В целях раз­мещения дополнительной арматуры и восприятия действующих усилий.Для увеличения жесткости оболочки (пролетом более 40 м) можно устраи­вать ребра прямоугольного сеченияДля возведения монолитных оболочек необходимо устройство опалубки и поддерживающих лесов. Выполнение на месте строительства опалубочных, ар­матурных, бетонных и других работ индустриальными методами затруднитель­но. Поэтому для отечественной практики возведение таких оболочек не харак­терно, тогда как сборные покрытия получили широкое распространение.Конструктивное решение сборной пологой оболочки зависит от способа воз­ведения и членения на сборные элементы. Чаще всего для нее используют по­верхности вращения (сферическую, тороидальную) или круговую поверхность переноса. Сборная оболочка состоит из тонкостенных плит (панелей) и контур­ных элементов. По форме поверхности плиты могут быть плоскими, цилиндри­ческими и двойной кривизны,

А — переноса (из плоских панелей 3x3 м); Б — сферы (из цилиндрических панелей 3x12 м); В — вращения (из цилиндрических панелей 3x12 м); / — поверхность переноса; 2 — контурная кон­струкция; 3 — панель оболочки; 4 — сферическая поверхность; 5 — поверхность вращения с горизонтальной осью вращения; 6 — сегментная ферма; 7 — панель крайнего пояса оболочки; 8 — приконтурный элемент; 9 — выпуски арматуры

30.Стены из крупных панелей и листовых материалов. Панели типа «сэндвич».

Стены из облегченных конструкций выполняют с использованием стальных, алюминиевых, асбестоцементных, пластмассовых и других лис­тов в сочетании с эффективными утеплителями.

В стенах одноэтажных отапливаемых зданий, предназначенных для размещения производств с неагрессивной и слабоагрессивной средой при относительной влажности воздуха помещений не более 60%, эффективны панели из металлических трехслойных панелей.

Трехслойные бескаркасные панели типа " сэндвич" изготавливают из двух облицовочных металлических листов и утеплителя, вспученного между ними в процессе изготовления, что обеспечива­ет его сцепление с обшивками без дополнительных средств. В качестве облицовок применяют рулонную оцинкованную сталь или ленты из алю­миниевого сплава толщиной 0, 8 мм, из которых изготавливают листы специального профиля.

Панели по очертанию поперечного сечения разделяют на три типа: первый тип выполняют с разными продольными кромками - одна в виде паза, другая в форме гребня, которые образуют соединение в шпунт; вто­рой тип выполняют с одинаковыми кромками в виде " кулачков"; третий тип выполняют, как и первый, с разными продольными кромками и сое­динением в шпунт, но несимметричными по толщине. Длина панелей может составлять от 2380 до 11380 мм (через 600 мм) и зависит от типа панели и завода-изготовителя. Ширина панелей состав­ляет 1016 мм, а толщина - от 50 до 100 мм.

Панели крепят к ригелям болтами с увеличенной шайбой, а панели второго типа в вертикальном шве - специальным комплектом крепежных деталей. Панели третьего типа дополнительно крепят к ригелю потайным креплением за внутреннюю обшивку самонарезающи­мися винтами. Горизонтальные швы между панелями заполняют полоса­ми из эластичного пенополиуретана, мастиками, а также устраивают сли­вы и нащельники из фасонной листовой стали.

Существенным недостатком стен из таких панелей являются их недо­статочная огнестойкость, в связи с чем в зданиях необходимо предусмат­ривать дополнительные противопожарные меры (вертикальные и гори­зонтальные преграды и т.п.).

Стены для отапливаемых зданий с применением профилированных оцинкованных стальных и алюминиевых листов могут быть выполнены и непосредственно в построечных условиях по методу полистовой сборки

В зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом стены можно устраивать из асбестоцементых многослой­ных панелей. В качестве обшивок в панелях используют плоские асбестоцементные листы, между которыми располагают утеплитель и па-роизоляцию.

При монтаже стен перечисленные панели ставят на стальные опор­ные столики и крепят к колоннам анкерами или уголками. 1 няют упругими прокладками и герметизирующими мастиками. I можно окрашивать в любой цвет.

В неотапливаемых зданиях и в зданиях с избыточными тепловыделе­ниями, а также со взрывоопасными производствами применяют лис­товые контрукции из асбестоцементаых волнистых листов, металла или пластмасс.

Асбестоцементаые листы, как правило, усиленного профиля, имеют длину от 2300 до 2800 мм, ширину 1000 мм и толщину 8 мм. Их навеши­вают рядами в направлении от цоколя к карнизу на стальные или дере­вянные ригели, размещаемые на расстоянии, кратном 600 мм.

Стальные листы (волнистые или специального профиля) в конструк­циях стен применяют редко из-за высокой стоимости стали. Промыш­ленностью выпускаются профилированные листы из оцинкованной стали и алюминия длиной 1420-2500 мм, шириной 710-1250 мм и толщиной 0, 8...1, 5 мм.

В ряде случаях для устройства легких стен используют светопроз-рачные волнистые листы из стеклопластика. Чаще всего их применяют сочетании с асбестоцементными листами. Размеры листов при толщине 1, 5 мм составляют по длине до 6000 мм, по ширине 1500 мм.

Стальные листы и листы из светопрозрачного волнистого пластика крепят к конструкциям фахверка аналогично листам из асбестоцемента.

31. Предельные состояния и основы расчета. Классификация нагрузок и сочетания нагрузок.

Методы расчета по предельным состояниям. Цель расчета строительных конструкций — обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном рас­ходе материалов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж. Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воз­действия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по предельным состояниям. В расчетах конструкций на действие статических и динамических нагрузок и воздействий, которым они могут подвергаться в течение строительства и заданного срока службы, учитываются следующие пре­дельные состояния: первой группы — по потере несущей способности и (или) полной непригодности к эксплуатации конструкций; второй группы — по затруднению нормальной эксплуатации соору­жений. К предельным состояниям пер-вой группы относятся: общая потеря устойчивости формы; потеря устой-\чивости положения; разрушение лю­бого характера; переход конструкции в изменяемую систему; качест­венное изменение конфигурации; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести ма­териала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений или чрезмерного раскрытия трещин. Первая группа по характеру предельных состояний разделяется на две подгруппы: по потере несущей способности (первые пять состоя­ний) и по непригодности к эксплуатации (шестое состояние) вследствие раз-вития недопустимых по величине оста-точных перемещений (де­формаций).

К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию или снижающие долговеч­ность всле-дствие появления недопустимых пе-ремещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний, трещин и т. п.).

где - усилие при F_i = 1.

Несущая способность — предельное усилие S ко­торое может воспринять рассчитываемый элемент, должна определять­ся умножением геоме-трической характеристики сечения А (площади, момента сопротивления и т. д.) на расчетное сопротивление R и коэф­фициент условий работы γ. Расчетное сопротивление R получают делением ос­новной характеристики материала — нормативного сопро-тивления по пределу текучести R_т^н или временному сопротивлению разрыву R_в^н, ус­танавливаемой стандартами на поставку металла с учетом статистиче­ской изменчивости, на коэффициент надежности по материалам γ _m учи-тывающий выборочный характер контроля и возможность попада­ния в конструкции металла с пониженными характеристиками.Таким образом, предельная сила S определяется по пределу текуче­сти

по временному сопротивлению

где γ _b = 1, 3 — коэффициент надеж-ности для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность по временному сопротивлению. Для первой группы предельных со­стояний по прочности условие может быть записано:

или

.

Условие для первой группы преде-льных состояний по остаточным или полным перемещениям, при которых возникает необходимость пре­кращения эксплуатации, может быть записано в общем виде

где — перемещение, вызванное единичной нагрузкой; — предельное остаточное или полное перемещение.

Для второй группы предельных состоя-ний предельное условие мо­жет быть записано в виде

где — упругая деформация или перемещение конструкции, возни-кающие при единич­ной нагрузке (фун-кция нагрузок, материала и системы конструкции), — предельные де-формации или перемещения, устано-вленные нормами пли указанные в проектном за­дании (функции назна-чении конструкции), ограничивающие нормальную эксплуатацию.

Нагрузки и воздействия. Норма-тивные и расчетные нагрузки, коэф-ты надежности по нагрузкам, соче-тания нагрузок. При расчете конструкций нагрузки и воздействия принимаются по СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования» и по стандарту СТ СЭВ 1407—78 «Строительные кон-струкции и основания. Нагрузки и воздействия. Основные положения».

Классификация и характеристика нагрузок и воздействий. По времени дей-ствия нагрузки и воздействия относятся к постоянным (когда направление, место и время их приложения можно считать не­изменными), временным дли-тельным и кратковременным (нагрузки, которые в отдельные периоды строи-тельства и эксплуатации могут отсут-ствовать) и особым.

Нормативные нагрузки.. Посто-янные нагрузки и воздействия. Но-рмативные значения нагру­зок от массы конструкций определяются по данным стандартов и заво­дов-изготовителей или по размерам, уста-навливаемым в процессе про­екти-рования на основе опыта предыдущих проектировок и справочных материа-лов. Временные длительные нагрузки и воздействия на перекрытия складских помещений, архивов, библиотек и т. п. принимают по СНиП; вес оборудования Кратко-временные нагрузки и воздействия на перекрытия жилых и общественных зданий от массы людей, мебели и т. п. Снеговая на-грузкаНормативный вес снегового покрова р_н определяют по формуле

где р_о — вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимае­мый в зависимости от района; с — коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной по- верхности земли к снеговой нагрузке на покрытие с учетом его неравномерного рас­пределения в зависимости от рельефа кровли (рис. 3.1).

.

Ветровая нагрузка устанавливается на основании данных гидрометеорологических станций о скорости ветра на высоте 10 м от поверхности земли. По этим данным скоростные напоры ветра опреде­ляют по формуле

Гололедные нагрузки учиты-вают при проектировании воз­душных линий электропередачи и связи, ан-тенно-мачтовых устройств и других подобных сооружений. Гололедную нагрузку принимают по нор­мам проектирования.Температурные воздействия, обусло-вленные изменени­ем температуры окружающего воздуха и солнечной ра-диации, а также влиянием техноло-гических температур (излучение техно-логического оборудования и изделий. Вели-чины сейсмических воздействий устанавливают по нормам в зависимости от балль-ности района возведения сооружения.