Железобетонные балки применяют для пролетов от 6 до 18 м в покрытиях промышленных зданий с односкатным, двухскатным и плоским профилем кровли. В целях снижения массы балок, а также для создания возможности смонтировать под покрытием трубопроводы, воздуховоды и другие инженерные коммуникации в вертикальных стенках балок делают сквозные отверстия различной геометрической формы. Балки с пролетом более 12 м крайне громоздки и имеют большую массу, поэтому для облегчения транспортировки их расчленяют на отдельные сборные элементы с последующей сборкой и применением напряженной пучковой или прядевой арматуры. После натяжения арматуры закладные трубки в отдельных элементах балки заполняют жидким цементным раствором, который предохраняет стальную арматуру от коррозии.
При пролетах 6 и 9 м балки изготовляют таврового сечения и имеют высоту на опоре от 590 до 790 мм, а для пролетов 12 и 18 м поперечное сечение их – двутавровое с высотой на опоре от 790 до 1490 мм.
В верхнем поясе балок закладывают стальные пластинки, к которым прикрепляют сваркой прогоны или панели покрытия. На нижнем поясе и стенке также устанавливают закладные устройства для закрепления путей подвесного транспорта. Опорные части балок имеют стальные листы с вырезами для крепления их к колоннам.
Железобетонные фермы предназначены для покрытий промышленных зданий с пролетами 18, 24, 30 м, но в отдельных случаях могут перекрывать пролеты в 36 м и более.
В зависимости от условий строительства, возможности транспортировки и способа изготовления фермы могут быть цельными либо расчлененными на полуфермы или на отдельные блоки длиной до 6 м.
Железобетонные фермы по расходу металла экономичнее стальных конструкций, но значительно тяжелее их, что затрудняет перевозку и усложняет монтажные работы. Геометрическая схема фермы определяет очертание ее верхнего и нижнего поясов, а также расположение раскосов и стоек.
В настоящее время выпускают следующие типы железобетонных ферм, применяемых в промышленном строительстве: сегментные, арочные, треугольные, трапециевидные и параллельными поясами. Для изготовления ферм применяется бетон высоких марок 300 – 500 с предварительным напряжением арматуры в нижних растянутых поясах. Раскосы в решетчатых фермах значительно усложняют использование межферменного пространства при монтаже инженерных коммуникаций и воздуховодов. Поэтому целесообразнее применять безраскосные фермы Виренделя с параллельными поясами или арочные. Треугольные и трапециевидные фермы применяют реже.
Железобетонные стропильные фермы обычно устанавливают с шагом 6 или 12 м. В случае расположения колонн в промышленных зданиях с шагом 12 – 24 м, увеличивать шаг стропильных ферм более 6 м нецелесообразно при необходимости устройства подвесных потолков, а также при креплении подъемно-транспортного оборудования (кошки, тали, подвесные краны, краны-штабелеры) к нижнему поясу фермы. В этом случае по колоннам вдоль промышленного здания устанавливают подстропильные конструкции, на которые опираются стропильные фермы или балки.
Сегментные фермы для покрытий промышленных зданий с пролетами 18, 24, 30 м и шагом ферм 6 и 12 м подробно разработаны в альбомах серии ПК-01-129/68. В выпуске I содержатся материалы для проектирования, а в выпусках II, III и IV – рабочие чертежи. Указанная серия утверждена Госстроем СССР 24 марта 1969г. (Постановление №32).
Безраскосные предварительно напряженные железобетонные фермы пролетом 18 и 24 м с шагом их 6 и 12 м предназначены для покрытий промышленных зданий со скатной кровлей, серия 1.463 – 3. В выпуске I этой серии даны все материалы по проектированию, а в выпусках II, III, IV и V – рабочие чертежи. Постановлением № 93 от 4 августа 1969г. Госстрой СССР утвердил серию 1.463 – 3 с вводом в действие с 1 октября 1969г.
Пространственная жесткость и неизменяемость системы покрытий с железобетонными фермами обеспечивается за счет приварки настилов к стальным закладным элементам в верхних поясах ферм, в результате чего в плоскости покрытия создается жесткий диск.
Крепление ферм к колоннам и к подстропильным конструкциям выполняют анкерными болтами с последующей сваркой закладных опорных деталей.
Ограждение конструкции покрытий выполняют в зависимости от эксплуатационного режима промышленного здания, поэтому их проектируют невентилируемыми и вентилируемыми.
Стены и перегородки
Стены из железобетонных и ячеистобетонных панелей обладают высокой индустриальностью, улучшают качество и снижают массу зданий, трудоемкость их на 30 – 40% меньше, чем у стен из кирпича. Для промышленных отапливаемых зданий выпускают однослойные, двухслойные и трехслойные панели. Длина панелей 6 и 12 м, высота основных типов панелей 1,2 и 1,8 м, толщину их в целях унификации форм стальной опалубки принимают 200, 240 и 300 мм. При необходимости изготовляют доборные панели высотой 0,9 и 1,5 м. На заполнение простенков применяют стеновые панели длиной 3; 1,5; 0,75 м.
Длина стен неотапливаемых промышленных зданий применяют железобетонные ребристые и часторебристые панели длиной 6 и 12 м, высотой 0,9; 1,2; 1,8 и 2,4 м, толщиной ребер 100 мм (часторебристых), 120 мм (ребристых с шагом колонн 6 м) и 300 мм (ребристых для шага 12 м).
Стены из асбестоцементных листов целесообразно применять в неотапливаемых промышленных цехах с избыточными тепловыделениями или на взрывоопасных производствах. Асбестоцементные стеновые панели выпускают двух видов – асбестопенопластовые и асбесто-деревянные.
Асбестопенопластовые панели выполняют из плоских асбестоцементных листов в сочетании с легкими плитными утеплителями в виде жесткого несгораемого или трудносгораемого пенопласта с воздушной прослойкой, пеностекла, цементного фибролита и других материалов. Толщина асбестоцементного листа – 8 мм, а всей панели – 136 мм. Соединение отдельных элементов панели осуществляют на клею и винтах с промазкой гидроизолирующей мастикой. Панели монтируют на опорные столики из оцинкованной листовой стали и прикрепляют к колоннам аналогично креплению железобетонных панелей. Вертикальные и горизонтальные швы между панелями заполняют пароизолом с защитой их сливами и нащельниками из оцинкованной стали или алюминия.
Асбесто-деревянные панели имеют каркас из деревянных брусков, который заполняют плитным утеплителем и обшивают с двух сторон плоским асбестоцементным листом толщиной 8-10 мм. Крепят асбестоцементную обшивку к деревянным брускам 50×100 мм шурупами. Такие панели имеют длину 5980мм, высоту 1185мм, толщину – 170 мм. Навесная конструкция асбесто-деревянных панелей позволяет легко монтировать их по ранее рассмотренному способу.
Для унифицированных конструкций применяют несколько видов крепления панелей к колоннам.
Конструкции легких неутепленных обшивных стен из асбестоцементных волнистых или стальных листов по сравнению с другими материалами имеют меньшую массу и стоимость, высокую индустриальность, лучшую стойкость к динамическим воздействиям. Нижние участки стен промышленных зданий подвергаются наиболее интенсивному увлажнению и механическим воздействиям, поэтому рекомендуется на высоту 2-3 м от пола возводить стены из других более прочных материалов (кирпича, панелей или блоков).
Для обшивки стен применяют асбестоцементные волнистые листы усиленного профиля (ВУ) длиной от 1750 до 2800 мм, шириной 994 мм и толщиной 8 мм с высотой волны 50 мм. Волнистые листы унифицированного профиля (УВ-7,5) имеют длину от 1750 до 3300 мм, ширину 1125 мм, толщину 7,5 мм и высоту волны 54 мм.
Асбестоцементные волнистые листы навешивают на ригели фахверка и стыкуют внахлестку на 100 мм по вертикали, а по горизонтали на 160 мм (ширина одной волны) с креплением их крюками в гребне волны.
Перегородки проектируют из несгораемых и трудносгораемых материалов. По своему назначению их делят на выгораживающие и разделительные.
Выгораживающие перегородки устраивают сборно-разборными на высоту от 2,2 до 3 м (не доходящими до потолка) для ограждения помещений цеховых контор, инструментальных кладовых, промежуточных складов и других вспомогательных целей. Железобетонные перегородки изготовляют сплошного сечения из легких бетонов (керамзитобетона, гипсобетона и др.) и из тяжелого армированного бетона. Панельные перегородки имеют длину 6 м, высоту 1,2 и 1,8 м при толщине от 70 до 120 мм.
В промышленных зданиях, где не предъявляют требования огнестойкости и нет вибрационных нагрузок, применяют перегородки из профильного стекла с использованием стеклопрофилита швеллерного или коробчатого сечения.
Разделительные перегородки (сплошные на всю высоту цеха) полностью изолируют помещения с различными производственными процессами и отделяют вредные производства, препятствуя прохождению газов, влаги, тепла, пыли и шума. Такие перегородки выполняют из кирпича, блоков, железобетонных и ячеистобетонных панелей длиной 6 м, высотой 1,2 и 1,8 м при толщине 70-80 мм. При большей высоте перегородок для их устойчивости используют фахверковые колонны (железобетонные или стальные) с отдельными фундаментами и шагом 6 м. Верхнюю часть ствола фахверковых колонн шарнирно крепят к фермам или балкам покрытия. Длина фахверковых железобетонных колонн меньше основных на 0,1-0,5 м.
Окна и фонари
Конструктивные решения по заполнению оконных проемов в промышленных зданиях зависят от особенностей технологии производства, температурно-влажностного режима и экономических соображений. В настоящее время заполнение оконных проемов проектируют с железобетонными, металлическими и деревянными переплетами, а также применяют ограждения производственных зданий сплошными светопрозрачными панелями из стекложелезобетона, стеклопластика и стеклопрофилита.
Железобетонные переплеты целесообразно применять в цехах с повышенной и высокой влажностью воздуха, они огнестойки, не подвержены загниванию и коррозии, менее металлоемки по сравнению со стальными конструкциями окон и дешевле в эксплуатации. Железобетонные переплеты комплектуют без оконных коробок нужной ширины и высоты восьми типоразмеров: высота первых четырех – 1085 мм, четырех других – 1185 мм, а ширина их для типов – 1490, 1990, 2985 и 3985 мм.
Стальные переплеты применяют из специальных прокатных профилей в горячих цехах, а также в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Допускается их применение и в зданиях при повышенной влажности воздуха.
Проектные размеры стальных переплетов приняты по ширине 1392 и 1860 мм при высоте их 1176 и 2352 мм. Конструктивно их выполняют из специальных горячекатаных профилей шести типов: уголков 25×35×3,3 мм, тавриков высотой 35 мм и элементов сложного профиля. При значительной ширине и высоте оконных проемов (более 7,2 м) против действия ветрового напора предусматривают ветровые ригели (горизонтальный импост) и стойки (вертикальный импост), которые выполняют из прокатных двутавров, швеллеров и уголков.
Деревянные переплеты применяют в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Заполнение оконных проемов и витражей деревянными переплетами осуществляют из коробок и створок. Коробки с переплетами устанавливают в оконные проемы в один или несколько ярусов и закрепляют их стальными ершами к деревянным пробкам в стенах. Щели между стеной и коробкой законопачивают паклей, смоченной в гипсовом растворе. Проемы заполняют оконными блоками с номинальными размерами их по ширине 1461, 2966, 4490, 1445, 2693,2943 мм и высоте 1164, 1764, 1182, 1782 мм. По сравнению с переплетами из железобетона или стали деревянные переплеты просты в изготовлении, имеют меньшую массу, сравнительно малую строительную стоимость, но они менее долговечны вследствие того, что подвержены загниванию, короблению и горению.
Фонари промышленных зданий по назначению разделяют на световые, светоаэрационные и аэрационные.
При значительной ширине промышленных зданий (более 30 м) невозможно обеспечить нормальную естественную освещенность средней рабочей зоны за счет окон или светопрозрачных ограждений в наружных стенах. Поэтому в покрытиях (крышах) этих зданий проектируют специальные проемы, которые закрывают остекленными надстройками – фонарями.
Основной материал для изготовления каркаса несущего фонаря-надстройки – это сталь или железобетон.
Урок 53-54 (9-10)
1. Фундаменты воспринимают нагрузки от надземной части, передают их на основание.
2. Работа фундаментов - в изменяющихся условиях от нагрузок, к их качеству повышенные требования.
3. Требования к материалам для фундаментов :
а) механическая прочность
б) высокая морозостойкость
в) долговечность
г) стойкость к агрессивным грунтовым водам.
4. Классификация фундаментов промышленных зданий :
А) по конструктивному решению: ленточные, столбчатые, свайные.
Б) по технологии возведения: монолитные и сборные
В) по заглублению - мелкого заложения и глубокого.
Столбчатые фундаменты для промышленных каркасных зданий (с. 180)
1. Монолитный под ЖБ колонну: подколонник + стакан + плита со ступенями. (рис)
2. Стакан сверху имеет уширение для удобства монтажа и центровки колонны.
3. Глубина стакана на 50-150 мм больше заводимой в стакан колонны.
4. Низ колонны фиксируют песком или бетоном, зазоры между стаканом и колонной заполняют бетоном или раствором.
5. Двухветвевые колонны - в общем стакане или двух стаканах под каждую ветвь (б).
6. В температурных и осадочных швах под каждую колонну нужен свой стакан.
7. Если шов осадочный, под каждую колонну устраивают - свой фундамент.
8. Подготовка под фундамент - бетон класса В5 толщиной 100 мм.
9. Плиты фундаментов и подколонник армируют.
10. Бетон для фундамента – класса В 12,5, В15.
11. Рабочая арматура - сталь классов A-II и A-111.
12. Подколонник опирают на один, два или три ряда фундаментных блоков.
13. Нижний ряд блоков - на песчаной подготовке на расстоянии 600 мм один от другого.
14. Сборные фундаментные плиты располагают на выравнивающем слое песка.
Фундамент под металлические колонны (182)
1. Столбчатый с подколонником сплошного сечения
2. Верх подколонника располагают на отметке -0,600 или -0,200.
3. У колонны устраивают опорную базу - башмак. Под колонну укладывают стальной лист для равномерной передачи нагрузки площадь бетона фундамента.
4. Базу заглубляют ниже отметки у.ч.п. и обетонируют).
7. Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, заделываемыми в фундаменты при их изготовлении.
8. Болты пропускают через опорную плиту и другие элементы базы.
9. Высота подколонника не менее 700 мм
10. Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки между подколонниками.
11. Под воротами для въезда в цех фундаментные балки не укладывают.
12. Участки стен в пределах этого шага колонн опираются на монолитную подбетонку.
ЖБ фундаментные балки (183)
1. Имеют трапециевидное или тавровое сечение.
2. Их размеры зависят от шага колонн.
3. Балки у температурного шва и торцевых стена укорачиваются на 500 мм.
4. Верх фундаментных балок - на 30 мм ниже уровня пола.
5. Устанавливают балки на подливку из цементно- песчаного раствора толщиной 20 мм.
6. Таким же раствором заполняют зазоры между торцами балок и подколонниками.
7. По фундаментным балкам -гидроизоляция стен – 1-2 слоя рулонного материала.
8. Во избежание деформации балок от пучения грунтов снизу и с боков балок -подсыпка из шлака, песка или кирпичного щебня.
9. Балки изготовляют из бетона класса В15-В30.
Свайные фундаменты под колонны промышленных зданий
1. Забивные или набивные сваи + ростверк сверху + ЖБ башмак со стаканом для колонн.
2. Свайные фундаменты устраивают при залегании у поверхности земли слабых фунтов и при наличии фунтовых вод.
Урок 55-57 (11-13)
Тема 3.5.3. ЖБК промышленных зданий
1. Каркас 1-этажного промышленного здания - колонны + подкрановые балки +покрытия.
2. Колонны каркаса: крайние и средние.
3. Виды колонн
А) постоянного сечения (бесконсольные) : 185
* для зданий с подвесными кранами
* крайние - прямоугольные постоянного сечения, средние – с консолью
Б) прямоугольного сечения с консолями – рис.186, а,б
* для здания пролетом 18 и 24 м, высотой до 10,8 м с мостовыми кранами гр. 10-20 т.
* крайние колонны одноконсольные, средние - двухконсольные.
В) двухветвевые колонны (186, в, г)
для зданий пролетом 18, 24, 30 м, высотой 10,8 -18 м, с мостовыми кранами гр. до 50 т.
Г) сборные ЖБ колонны для бескрановых пролетов одноэтажных зданий.
При строительстве одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий в качестве несущей принимается, как правило, каркасная система. Каркас позволяет наилучшим образом организовать рациональную планировку производственного здания (получить большепролетные пространства, свободные от опор) и наиболее приемлем для восприятия значительных динамических и статических нагрузок, которым подвержено промышленное здание в процессе эксплуатации.
В одноэтажном здании несущий остов представляет собой поперечные рамы, соединенные продольными элементами. Продольные элементы воспринимают горизонтальные нагрузки (от ветра, от торможения кранов) и обеспечивают устойчивость остова (каркаса) в продольном направлении.
Несущая поперечная рама каркаса составлена из вертикальных элементов - стоек, жестко закрепленных в фундаменте и горизонтального элемента - ригеля (балки, фермы), опертого на стойки. К продольным элементам остова относятся: подкрановые, обвязочные и фундаментные балки, несущие конструкции покрытия(в т.ч. подстропильные) и специальные связи (рис. 25.1).
Многоэтажные здания сооружают в основном с использованием сборного железобетонного каркаса, главными элементами которого являются колонны, ригели, плиты перекрытия и связи (рис. 25.2). Сборные междуэтажные перекрытия выполняют балочными или безбалочными. Сборные балочные перекрытия нашли применение для 2-5 этажных зданий с нагрузкой на перекрытие от 10 до 30 кПа.
Перекрытия обеспечивают пространственную работу каркаса в качестве горизонтальных диафрагм жесткости. Они воспринимают горизонтальное силовое воздействие от ветра и распределяют его между элементами каркаса. Вертикальными связями служат железобетонные продольные и поперечные внутренние стены, лестнично-лифтовые клетки и коммуникационные шахты, а также стальные крестообразные элементы, устанавливаемые между колоннами.
Наружные стены одно- и многоэтажных зданий выполняются навесными или самонесущими.
При рассмотрении соотношения относительной стоимости (в % от общей стоимости строительно-монтажных работ) основных элементов промзданий несущие конструкции каркаса составляют для одноэтажных зданий 28% и для многоэтажных 17%, соответственно, стены и покрытия - 28% и 24 % (перекрытия 30%), кровля - 11% и 4%.
Конструктивная схема покрытия может выполняться в двух вариантах: с использованием прогонов (дополнительных элементов) и без прогонов. В первом варианте вдоль здания, по балкам (фермам) укладывают прогоны (в основном, таврового сечения длиной б м), на которые опирают плиты сравнительно небольшой длины.
Во втором, более экономичном, беспрогонном варианте применяют крупноразмерные плиты длиной, равной шагу балок (ферм). В строительстве используют два типа конструкций плит длиной, равной пролету: плиты П-образного сечения с плоскими скатами, плиты типа 2Т и сводчатая, типа КЖС (рис. 25.3, 25.4). Применение таких элементов позволяет отказаться от балок в покрытии.
Каркасы одноэтажных промышленных зданий выполняют, в основном, из железобетона (преимущественно, сборного), реже - из стали. В отдельных случаях используют монолитный железобетон, алюминий, древесину. Каждый из этих материалов обладает своими достоинствами и недостатками, поэтому, выбор материала осуществляется на основе всесторонней оценки его соответствия комплексу требований к возводимому зданию, с учетом его последующей эксплуатации.
Конструкции из железобетона обладают долговечностью, несгораемостью и малой деформативностью; их применение позволяет экономить сталь, не требует больших эксплуатационных затрат.
К недостаткам относятся: большая масса, трудоемкость выполнения стыковых соединений. Представляет сложность и требует дополнительных затрат выполнение монолитных железобетонных конструкций в зимних условиях.
Снижению массы и повышению несущей способности железобетонных конструкций способствует использование высокопрочного бетона и предварительно напряженной высокопрочной арматуры. Это позволило получить эффективные тонкостенные конструкции, существенно расширить область применения железобетона (рис. 25.5, 25.6, 25.7).
Все большее применение в строительстве промышленных зданий находят легкие несущие и ограждающие конструкции. Легкими называют конструкции, суммарная масса которых, приходящаяся на 1 м 2 ограждающей поверхности здания, составляет не более 100-150 кг. К ним относятся конструкции из стали и алюминиевых сплавов, из клееной древесины.
Использование легких конструкций ведет к существенному (на 10 - 15%) снижению массы производственных объектов и их стоимости, повышается эффективность строительства; стимулируется поиск новых конструктивных решений несущих и ограждающих элементов, разработка и внедрение новых эффективных теплоизоляционных материалов. Расширяется прогрессивный метод строительства зданий (секций) из комплектно поставляемых унифицированных строительных конструкций заводского изготовления - стальных пространственных, решетчатых (перекрестных), рамных и пр. Наряду с этим увеличивается количество зданий из смешанных конструкций (колонны - из железобетона, фермы, балки - металлические, из клееной древесины и т.п.).
Стальные конструкции (рис. 25.8) по своим свойствам более предпочтительны перед железобетонными. Они обладают меньшей массой и большей несущей способностью, высокой индустриальностью изготовления и сравнительно малой трудоемкостью монтажа, меньших затрат требует их усиление. Недостатками являются: подверженность коррозии и потеря несущей способности при пожаре под действием высоких температур, хрупкость при низких температурах.
Сравнительные характеристики железобетонного и стального каркасов приведены в табл. 25.1.
Конструкции из алюминиевых сплавов обладают легкостью и высокой несущей способностью, а также стойкостью против коррозии. Алюминий так же пластичен, как и сталь, менее хрупок при низких температурах, при ударных воздействиях не образуется искр. К недостаткам алюминиевых конструкций относят высокий коэффициент температурного расширения, малую огнестойкость (уже при +300 °С полностью теряет прочность), относительную трудоемкость соединения элементов, высокую стоимость. Экономически выгодно применять алюминиевые сплавы в качестве ограждающих конструкций, а как несущие - в большепролетных конструкциях(для существенного уменьшения их собственного веса).
Деревянные конструкции, напротив, обладают низким коэффициентом температурного расширения. Они значительно дешевле железобетонных и стальных. Главное их достоинство - высокая стойкость в химически агрессивных средах, что позволяет их применять в производственных зданиях химических предприятий. Вместе с тем, деревянные конструкции подвержены возгоранию, гниению, значительным деформациям под действием нагрузок вследствие разбухания и усушки. Наиболее прогрессивны клееные деревянные конструкции, в которых тонкие доски склеиваются синтетическими клеями и пропитываются минеральными солями, что делает их достаточно огнестойкими и неувлажняемыми. Наибольшее применение для промышленных зданий нашли деревянные балки, перекрывающие пролеты 6-12 м и сегментные фермы на пролеты 12-24 м. Применяются также клееные деревянные арки и рамы, которыми можно перекрыть пролеты до 48 м.
Конструкции из пластмасс отличаются легкостью, стойкостью к коррозии, инду-стриальностью. Применяются в составе ограждающих конструкций.
Каркасы одноэтажных промышленных зданий массового строительства выполняются в основном из железобетона. Стальные конструкции применяют в особых случаях, а именно:
А) колонны: высотой более 18 м; в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 50 т и более, независимо от высоты колонн; при тяжелом режиме работы кранов; при двухъярусном расположении мостовых кранов; при шаге колонн более 12 м; могут применяться в качестве стоек фахверка; в качестве несущих и ограждающих конструкций комплектной поставки; для зданий, возводимых в труднодоступных районах при отсутствии базы производства железобетонных конструкций.
Б) стропильные и подстропильные конструкции: в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более; в неотапливаемых зданиях с легкой кровлей и подвесными кранами грузоподъемностью до 3,2 т с пролетами 12 м и 18 м; в зданиях с пролетами 24 м и более.
Использование в железобетонном каркасе одноэтажного здания линейных элементов. независимых по своему назначению (колонн от ферм, плит покрытия и т.д.) создает определенные преимущества как в изготовлении элементов на заводах ЖБИ, так и при монтаже на стройплощадке. Это также позволяет проводить их унификацию и типизацию.
Колонны каркаса опирают на отдельные фундаменты, в основном, стаканного типа. В некоторых случаях, - при слабых, просадочных грунтах, - устраивают фундаменты ленточные под ряды колонн или в виде сплошной плиты под все здание.
По способу возведения и конструкции фундаменты разделяют на сборные и монолитные. Сборные фундаменты устраивают из одного блока, состоящего из подколон-ника со стаканом или из блока(подколонника) и плиты. Блоки выполняют высотой 1,5; 1,8-4,2 м с градацией через 0,3 м, подколонники имеют размеры в плане 0,9x0,9...1,2x2,7 м с градацией через 0,3 м. Размеры стакана соотнесены с размерами поперечного сечения и глубиной заделки колонн. При этом, размеры стакана в плане поверху на 150 мм и понизу на 100 мм превышают размеры сечения колонн, а его глубина составляет 800, 900, 950 и 1250 мм. При установке колонн зазор заполняется бетоном, что обеспечивает жесткое соединение фундамента с колонной.
Элементы сборного фундамента укладываются на растворе и скрепляются друг с другом сваркой стальных закладных деталей.
В случаях, когда масса сборных элементов фундамента превышает грузоподъемность транспортных и монтажных средств, он сооружается из нескольких блоков и плит. При устройстве температурных швов на один фундаментный блок могут опираться от двух до четырех колонн. Одноблочные фундаменты заводского изготовления имеют массу до 12 т. Тяжелые фундаменты массой до 22 т обычно изготавливают монолитными непосредственно на стройплощадке.
Подошва блока фундамента имеет в плане квадратную или прямоугольную форму размерами от 1,5х1,5 м до 6,6x7,2 м с градацией 0,3 м. Площадь подошвы фундамента определяется расчетом и зависит от величины передаваемой нагрузки и несущей способности грунта основания.
Сборные фундаменты требуют большого расхода бетона и стали. В целях снижения этих расходов применяют сборные облегченные ребристые и пустотелые фундаменты. Широко применяются свайные фундаменты с монолитным или сборным ростверком, который используется и как подколонник.
Самонесущие стены промышленного здания опираются на фундаментные балки, которые устанавливают между подколонниками на специальные бетонные столбики сечением 300 х 600 мм. Фундаментные балки имеют высоту 450 мм для шага колонн 6м и 600 мм для шага 12 м. Поперечное сечение фундаментных балок бывает тавровым, прямоугольным и трапециевидным. Наибольшее распространение получили балки таврового сечения как более экономичные по расходу бетона и стали. Ширина балки поверху принимается 260, 300, 400 и 520 мм, исходя из толщины панелей наружных стен. Чтобы исключить возможную деформацию фундаментной балки под действием пучинистых грунтов балку на всю длину с боков и снизу засыпают шлаком. Эта мера также предохраняет пол от промерзания вдоль наружных стен.
Для одноэтажных зданий используют унифицированные колонны сплошного прямоугольного сечения высотой от 3,0 до 14,4 м бесконсольные (для зданий без мостовых кранов и с подвесными кранами), высотой от 8,4 до 14,4 м с консолями (для зданий с мостовыми кранами) а также двухветвевые высотой 15,6-18,0 м для зданий с опорными, подвесными кранами и бескрановых.
Подкрановые балки устанавливают в зданиях (пролетах) с опорными кранами для крепления к ним крановых рельсов. Они жестко крепятся (болтами и сваркой закладных деталей) к колоннам и обеспечивают пространственную жесткость здания в продольном направлении. Подкрановые балки выполняются из металла и железобетона. Последние имеют ограниченное применение, - при шаге колонн 6 и 12 м и грузоподъемности мостовых кранов до 30 т.
Каркас многоэтажного здания должен обладать долговечностью, прочностью, устойчивостью, огнестойкостью. Этим требованиям отвечает железобетон, из которого и выполняют каркасы большинства промышленных многоэтажных зданий. Стальной каркас применяется при больших нагрузках, при динамических воздействиях от работы оборудования, при строительстве в труднодоступных районах; каркас требует защиты от воздействия огня жаропрочной футеровкой, обкладкой кирпичом.
Для производственных зданий с небольшой нагрузкой на перекрытия (до 145 кН/м) и вспомогательных зданий(бытовых, административных, лабораторных, конструкторских бюро и т.п.) используется связевой каркас межвидового назначения. Каркас имеет сетку колонн 6x6, (6+3+6)х6 и (9+3+9)х6 м; высоты этажей от 3,6 до 7,2 м. Разработаны единые унифицированные элементы - колонны, плиты междуэтажных перекрытий, лестницы, стеновые панели.
Колонны многоэтажных зданий по типу разделяют на крайние и средние, высотой в два этажа. Для зданий с нерегулярными, разными по высоте этажами разработана дополнительная номенклатура колонн - на один этаж, которые можно применить начиная с третьего этажа. При этом стыки колонн размещают на 600 - 1000 мм выше уровня перекрытия, что делает более удобным их выполнение. Сечение колонн 400x400 мм и 400x600 мм, плиты перекрытий плоские с пустотами высотой 220 мм и ребристые высотой 400 мм, шириной 1,0; 1,5 и 3,0 м (основные) и 750 мм (доборные). Ригели - прямоугольного и таврового сечения с полками понизу, соответственно, высотой 800 мм и 450 и 600 мм.
Балки железобетонные стропильные принимают: таврового сечения для пролета 6 м, двутаврового сечения для пролетов 9, 12, 18 и 24 м, а также подстропильные балки пролетом 12 м. Фермы используют для пролетов 24 м. Плиты покрытий ребристые плоские имеют размеры Зх6 м и Зх12 м.
Безбалочный каркас состоит из колонн высотой на один этаж сечением 400x400 и 500x500 мм с квадратными капителями с размерами 2,7x2,7 м; 1,95х2,7 м и высотой 600 мм, а также пролетных надколонных плит с размерами 3,1x3,54x0,18 м; 2,15x3,54x0,18 м и 3,08x3,08x0,15 м. Капители опираются на четырехсторонние консоли колонн и крепятся к ним сварными соединениями. Пролетные плиты укладывают на капители или консоли колонн и также крепят сваркой стальных элементов с последующим замоноличиванием швов бетоном. Используются квадратная сетка колонн 6x6м и высоты этажей 4,8 м и 6,0 м (рис. 25.9).
Железобетонные балки (рис. 62) применяют при пролетах 6, 9, 12 и 18 м для односкатных, двухскатных и плоских покрытий. Балки односкатных и плоских покрытий имеют прямолинейный верхний пояс, а балки двухскатных покрытий — ломаный пояс с уклоном скатов 1: 12. Для пролетов 6 и 9 м балки изготовляют таврового сечения с высотой на опоре от 390 до 790 мм, а для пролетов 12 и 18 м — двутаврового с высотой на опоре от 790 до 1490 мм.
Для изготовления балок применяют бетон марок 200—500 и обычное или предварительно напряженное армирование. В покрытиях зданий с агрессивной средой рекомендуются балки со стержневой арматурой, имеющей повышенную стойкость против коррозии.
На верхнем поясе балок предусматривают закладные элементы для крепления прогонов или панелей покрытия, на нижнем поясе и стенке — закладные элементы для крепления путей подвесного транспорта, а в опорных частях — стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам (рис. 62, в).
Рис. 62. Железобетонные балки покрытий
Железобетонные балки просты в изготовлении и монтаже, допускают опирание панелей в любом месте верхнего пояса и имеют небольшую высоту. Однако такие балки имеют очень большой вес (по сравнению с фермами на их изготовление расходуется больше бетона), затрудняют размещение в межбалочном пространстве инженерных сетей.
Покрытие промышленного здания определяет долговечность, характер внутреннего пространства и внешний облик здания. На него приходится от 20 до 50% от общей стоимости одноэтажного здания.
По теплотехническим качествам покрытия делят на утепленные и неутепленные (холодные). Их выбирают с учетом требований условий микроклимата помещений, климатических особенностей района строительства и способа удаления снега с кровли здания.
Утепленные покрытия устраивают над отапливаемыми помещениями. Толщину утеплителя назначают с расчетом, чтобы исключить образование конденсата на внутренней поверхности покрытия. Ендовы часто делают менее утепленными, нежели основное покрытие, что способствует их большему прогреву и исключает скопление снега и образование наледей.
Неутепленные покрытия устраивают в неотапливаемых зданиях и с избыточными выделениями тепла.
По конструктивным схемам покрытия классифицируют на плоскостные и пространственные. В первых несущие и ограждающие конструкции работают в основном независимо друг от друга. Во вторых – функции несущих и ограждающих конструкций совмещаются. Пространственные покрытия, имея криволинейные поверхности рациональной геометрической формы, обладают высокой жесткостью, позволяют снизить расход материала и целесообразны в зданиях с пролетами, превышающими 30 м.
Покрытия должны иметь хорошую гидроизоляцию, теплозащиту, должны быть прочными, долговечными и надежными в эксплуатации, обладать необходимыми огнестойкостью и пожарной безопасностью, быть индустриальными, иметь простые и надежные узловые сопряжения конструктивных элементов.
Конструкции покрытий
Покрытия промышленных зданий, как правило, устраивают бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций.
Несущими стропильными конструкциями являются фермы, балки, арки и рамы. Они поддерживают ограждающую часть, придавая ей, соответствующий материалу кровли, необходимый уклон.
Ограждение включает настил (железобетонные плиты, асбестоцементные или металлические листы и т.п.), пароизоляцию, утеплитель, выравнивающую стяжку и гидроизоляцию.
В неутепленных («холодных») покрытиях отсутствуют пароизоляция и утеплитель.
В одноэтажных промышленных зданиях наиболее распространены покрытия из крупноразмерных плит, укладываемых по верхним поясам стропильных конструкций. При использовании настилов из мелкоразмерных элементов последние опирают на прогоны, укладываемые на стропильные конструкции.
Несущие конструкции покрытий
Несущие конструкции покрытий изготавливают из железобетона, металла, дерева и комбинированными (из перечисленных выше материалов, напр. металлодеревянные фермы и т.п.).
Металлические покрытия являются прочными и легкими конструкциями. Они просты в изготовлении и монтаже, являются высокосборными конструкциями. Покрытия, выполненные из железобетона, отличаются огнестойкостью и долговечностью.
Железобетонные стропильные балки и фермы.
Железобетонные балки применяются в односкатных, многоскатных и малоуклонных, а также плоских (i =1:20) покрытиях одноэтажных промышленных зданий с пролетами (L ) от 6 до 18 м.
Балки односкатных, плоских и малоуклонных покрытий имеют прямолинейный верхний пояс (рис. 1 а, б, в), а в двускатных балках верхний пояс имеет ломаное очертание с уклоном i = 1:12 (рис.2).
Конструкция балок допускает крепление к ним подвесных кранов грузоподъемностью до 50 кН.
Для пролетов 6 и 9 м балки имеют тавровое сечение с высотой на опоре 590 и 890 мм.
Балки пролетами 12 и 18 м изготавливают двутаврового или прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм. Балки двутаврового сечения с толщиной стенки 80 мм усилены на опорах массивными вертикальными ребрами. Для снижения массы в балках прямоугольного сечения устраивают отверстия (рис.2 б). Такие балки
опорных частях просты в изготовлении и облегчают разводку верхних коммуникаций, но имеют больший вес, нежели балки таврового или двутаврового сечений.
На верхнем поясе железобетонных балок предусматривают закладные элементы (М) для крепления прогонов или плит покрытия, на нижнем поясе и стенке – для крепления подвесных путей, а в – стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам. Опирание балки на колонну показано на рис. 3.
б)
г)
в
)
Рис. 1. Железобетонные балки пролетом 6, 9 и 12 м:
а) для односкатных покрытий (L = 6, 9 м);
б) для плоских покрытий (L = 12 м);
в) для малоуклонных покрытий (L = 12 м)
г) сечение балок для б) и в)
а
2 - 2
Рис. 2. Двускатные железобетонные балки:
а) сплошного сечения для L = 6, 9 м;
б) решетчатая для L = 12 и 18 м
Рис. 3. Опирание железобетонной балки на колонну
Железобетонные фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и редко 30 м. По очертанию поясов они бывают сегментными, арочными безраскосными и раскосными, с параллельными поясами и полигональными (рис.4).
Рис. 4. Очертания поясов ферм: а – сегментное; б – полигональное;
в – трапецеидальное; г – с параллельными поясами; д - треугольное
Треугольные фермы применяют, в основном, для кровель из асбестоцементных и металлических листов, а с параллельными поясами – для плоских покрытий под рулонную кровлю.
Для придания кровле небольших уклонов используют сегментные и арочные фермы со столбиками для опирания на них панелей покрытия. Такие «рожковые» фермы для малоуклонных покрытий приведены на рис. 5 а.
Наиболее рациональны по распределению материала сегментные и арочные фермы, имеющие ломаный или криволинейный верхний пояс. По сравнению с фермами других очертаний в элементах решетки этих ферм усилия меньше, что позволяет делать решетку более редкой. Фермы с параллельными поясами и полигональные имеют простую конфигурацию и хороши тем, что взаимозаменяемы со стальными фермами. Однако, к их недостаткам следует отнести сравнительно мощную решетку и большую высоту, что приводит к перерасходу материала на стены и увеличению малополезного объема здания, кроме того, они требуют дополнительных вертикальных и горизонтальных связей в покрытии.
Опирание железобетонной фермы на колонну показано на рис.6.
Рис. 5. Железобетонные безраскосные фермы:
а – для малоуклонной кровли;
б - для скатной кровли
Рис. 6. Опирание железобетонной фермы на колонну