Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Конструктивная схема одноэтажных каркасных производственных зданий

Каркасные системы весьма рациональны при значительных статических и динамических нагрузках, характерных для промышленных зданий при больших размерах перекрываемых пролетов. Основой каркаса одноэтажного промышленного здания являются поперечные рамы и связывающие их продольные элементы. Поперечная рама каркаса включает в себя стойки (колонны), жестко заделанные в фундаменты, и ригели (фермы и балки), опертые на стойки каркаса (рис. 10.1, а). Продольные элементы включают в себя фундаментные, обвязочные и подкрановые балки, несущие конструкции ограждающей части покрытия и специальные связи (между стойками и между несущими конструкциями покрытия). При шаге колонн каркаса в 12 м и более иногда устраивают подстропильные конструкции (рис. 10.1, б), на которые устанавливают балки или фермы пролетом l с шагом 6, а иногда и 12 м (подробнее см. § 10.4).

Основными видами несущих элементов плоскостных покрытий производственных зданий являются балки, фермы и арки. Подобное покрытие одноэтажного производственного здания состоит из ограждающей конструкции, защищающей помещение от внешних атмосферных воздействий и несущих конструкций, на которые опираются ограждающие. Этим плоскостные покрытия отличаются от пространственных, состоящих из тонкостенных оболочек (складок), совмещающих в себе как несущую, так и ограждающую конструкции. В состав конструкции покрытия одноэтажного каркасного здания входят также фонари и связи. Несущие конструкции покрытий делят на главные стропильные балки, фермы или арки и второстепенные — крупнопанельные кровельные плиты.

Опирание ригелей на стойки может быть жестким или шарнирным. Для сборных конструкций заводского изготовления чаще применяют шарнирное соединение. В этом случае нагрузка, приложенная к одному из элементов, не вызывает изгибающих моментов в другом, что дает возможность независимой типизации ригелей и колонн, упрощает конструкцию стыка и допускает массовое заводское изготовление элементов. В результате конструкции одноэтажных рам с шарнирными узлами оказываются более экономичными, несмотря на то, что изгибающие моменты в них (рис. 10.2, б) больше, чем при жестком соединении элементов (рис. 10.2, а). Конструктивно соединение ригеля с колонной выполняется с помощью анкерных болтов и монтажной сварки опорного листа ригеля с закладной деталью в колонне (рис. 10.2, е).

Основы расчета поперечной рамы. Расчетная схема одноэтажного каркаса из сборных железобетонных элементов в поперечном направлении представляет собой раму с шарнирным соединением ригелей с колоннами (рис. 10.3, о). Заделка колонн в фундаменты стаканного типа считается жесткой. Ригель рамы, имеющий очень большую жесткость, считается недеформируемым. На раму передаются следующие нагрузки: постоянная и временные — снеговая, ветровая и крановая. В особых случаях могут действовать также сейсмические силы (при землетрясениях) и др. Вертикальные нагрузки, действующие на раму, вводят в расчет с их фактическими эксцентриситетами относительно центров тяжести сечений колонн. Ветровую распределенную нагрузку, действующую на конструкции, расположенные выше уровня стоек, при расчете рамы заменяют равнодействующими. В пределах высоты стойки ветровая нагрузка, передаваемая на колонну стен, прикладывается в виде распределенной нагрузки — положительной и отрицательной.

Вертикальные крановые нагрузки, складывающиеся из масс моста крана, тележки и груза, передаются на подкрановую балку через колеса крана. Наибольшее давление на одно колесо крана (рис. 10.3, б) возникает при наиболее близком к колонне положении тележки с грузом; при этом на противоположной стороне крана давление на колесо равно минимальному значению. В расчетах исходят из предположения, что в здании одновременно находятся два мостовых крана. Максимальную вертикальную нагрузку на стойку определяют от двух кранов, расположенных по отношению к раме наиболее невыгоднейшим образом (рис. 10.3, б).

Статический расчет рамы на каждый вид нагрузки производят отдельно, с тем чтобы для каждого расчетного сечения можно было выбрать наиболее невыгодные сочетания усилий. Наиболее удобно расчет вести методом перемещений, каноническое сравнение которого записывается так.

В расчете рам на вертикальные нагрузки (кроме однопролетных рам при крановой нагрузке) практически можно принять перемещение. В этом случае каждая колонна рассматривается отдельно как стойка с несменяемой опорой вверху. При действии нагрузок одновременно на все поперечные рамы здания (например, ветровой нагрузки, массы покрытия и др.) все рамы получают одинаковые горизонтальные перемещения, поэтому каждую плоскую поперечную раму следует рассматривать с учетом одинакового смещения.

При крановой нагрузке в основном загружается одна плоская рама, остальные, препятствуя смещению загруженной рамы (благодаря жесткому покрытию и связям), вовлекают в пространственную работу каркас здания. Для расчета следует выбрать вторую раму блока (считая от торца или деформационного шва), так как она оказывается в наиболее невыгодных условиях. Пространственную работу каркаса учитывают введением в каноническое уравнение коэффициента

Обеспечение пространственной жесткости здания. Жесткость здания в продольном направлении и восприятие продольных горизонтальных нагрузок (давление ветра на торец здания, продольное тормозное усилие крана) обеспечиваются продольными рамами здания (рис. 10.4). Они включают колонны поперечных рам, плиты покрытия, подкрановые балки и вертикальные связи. Последние устанавливают по элементам покрытия и по колоннам. По элементам покрытия связи размещают в крайних пролетах температурного блока (см. ниже) вдоль продольных осей на уровне опорных частей несущих констр\кций покрытия, а в остальных пролетах устанавливают распорки. При скатной кровле и высоте опорной части ригеля до 900 мм эти связи допускается не ставить. Вертикальные связи по колоннам устанавливают в середине температурного блока. В бес- крановых зданиях при высоте от уровня пола до низа несущих конструкций до 7,2 м включительно вертикальные связи по колоннам не ставят.

Деформационные швы. Температурные и усадочные деформации вызывают необходимость разделения железобетонных конструкций температурными (температурно-упадочными) швами на отдельные температурные блоки. Расстояние между этими швами зависит от жесткости конструкций, характера связи их с фундаментами, этажности здания. Наименьшая длина блоков принимается для конструкций, наиболее прочно связанных с основанием (например, для аэродромных и дорожных покрытий), для покрытий и перекрытий зданий длина температурного блока зависит от гибкости колонн и податливости соединений и др. Так. длина блока для монолитных и сборно-монолитных каркасных конструкций отапливаемых зданий равна 50 м, а для сборных каркасных конструкций зданий — 60 м; для железобетонных конструкций одноэтажных зданий эти длины увеличиваются на 20%.

Температурно-усадочные швы осуществляются, как правило, разрезкой всех конструктивных элементов, исключая фундаменты, а именно постановкой спаренных колонн с расстоянием в свету 12...20 мм.
Другой тип деформационных швов — осадочные — разделяют части сооружения, имеющие различную высоту или же опирающиеся на грунты с различными деформационными свойствами. Осадочные швы в отличие от температурно-усадочных разрезают все сооружение вместе с фундаментом. Цель устройства осадочных швов — обеспечить независимую осадку отдельных блоков.

Зайцев Ю. В., Строительные конструкции заводского изготовления: Учеб. для вузов по спец. «Пр-во строит. изделий и конструкций». — М., 1987

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики