Железобетонные конструкции промышленных зданий

Железобетонный каркас одноэтажного здания состоит отдельных элементов: колонны, стропильной или подстропильной конструкции покрытия, связей. Рассмотрим элементы.

Колонны. Для зданий без мостовых кранов разработаны колонны прямоугольного сечения. С мостовыми кранами- прямоугольного сечения или двухветвевые.

Классификация:

  • по количеству этажей: 1,2,3,4-этажные;
  • по наличию консолей: одно-, двух-, безконсольные;
  • по форме поперечного сечения: прямоугольные, квадратные, круглые, многоугольные;
  • по конструкции: постоянного сечения, переменного, сплошные, сквозные.

Колонны разработаны для зданий:

  • без мостовых кранов высотой 3-9,6 м и высотой 10,8-14,4 м. . (серия 1,423-5);
  • с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 т. h=8.4. 9.6,  10.8 м  (серия КЭ -01-49);
  • с мостовыми кранами груз. до 50 т. h=10.8-18 м. (КЭ-01-52).

[ad#centre]Колонны предназначены для применения в 1-4 географических районах по ветровой и снеговой нагрузке, в не-, слабо-, среднеагрессивной среде, в отапливаемые- без ограничения зимней температуры, неотапливаемые- до -40оС, в сейсмических районах.

Колонны рассчитаны на вертикальные нагрузки: масса покрытия, фонарей, навесных стен, снега, подвесного транспорта, мостовых кранов, подкрановых балок и т.д, и горизонтальные: ветровые, от торможения крана, сейсмические и т.д.

В зданиях, оборудованных более двумя мостовыми кранами в пролете, по условиям безопасности обслуживающего персонала, обслуживающего  краны и подкрановые пути, предусматриваются сквозные проходные галереи вдоль подкрановых путей. С этой целью применяют двухветвевые колонны с проходами размером 0,4*2 м в надкрановой части (в уровне верха подкрановой балок)

Высота колонн в зданиях с подстропильными конструкциями на 600 мм. меньше – это высота опорной части подстропильной конструкции на которую опирается стропильная конструкция.

Все серийные колонны запроектированы с отметкой обреза фундамента -0,150.

Сечение колонны определяется с помощью ключа серии в зависимости от условий эксплуатации. Высота сечение средней колонны должно быть не менее 600 мм или колонна снабжается капителью для опирания конструкций покрытия.

Длину колонн подбирают с учетом высоты цеха и глубины заделки в фундамент. Для колонн прямоугольного сечения без мостовых кранов глубина заделки 750 мм (отметка низа колонны -0,9 м); в зданиях с мостовыми кранами для колонн прямоугольного и двутаврового сечения -850мм (отметка -1,0м) и двухветвевых колонн с отметкой верха 10,8 -900мм, а с отметкой более 10,8 м-1200 (отметки -1,05 и 1,35 м)

Крепятся конструкции покрытия к колонне с помощью сварки закладных деталей оголовка колонны и покрытия. Для обеспечения шарнира в зданиях высотой до 9,6 м.у крайних колонн (реже у средних) закладная деталь выступает на 10 мм. над торцом колонны.

Стальные конструкции покрытия устанавливаются с помощью анкерных болтов с последующей сваркой.

В колоннах предусмотрены:

  • закладные детали для крепления наружных стен;
  • сквозные монтажные отверстия;
  • анкерные болты для крепления подкрановых балок;
  • закладные детали для крепления верхнего пояса подкрановых балок;
  • закладные детали для крепления связей;
  • закладные детали у торцевых колонн для крепления приколонных стоек фахверка.

В поперечном направление устойчивость здания с железобетонным каркасом обеспечивается защемлением колонн в фундамент, жестким диском покрытия, образованным из панелей, соединяемых сваркой со стропильными конструкциями.

В продольным направлении устойчивость здания обеспечивается, кроме того, системой вертикальных связей между колоннами и в покрытии.

Фермы (сегментные, арочные раскосные и безраскосные, полигональные, с параллельными поясами, треугольные).

Сегментные раскосные фермы имеют горизонтальный нижний и ломанный верхний пояс с прямоугольными участками. Горизонтальная проекция каждого участка 3 м., сечение элементов фермы прямоугольное, ширина пояса одинаковая, высота опорной части 900 мм., величина пролета фермы составляет 18, 24 м., шаг фермы 6, 12 м. предназначены под ж/б плиты покрытия шириной 1,5, 3 м.

Фермы запроектированы с подвесным оборудованием с грузоподъемностью до 5 т.,  для этого в нижнем поясе фермы предусмотрены закладные детали для крепления путей или предусмотрены стальные подвески с верхнего пояса. Кроме этого в фермах предусмотрены закладные детали для опирания на колонны, для крепления плит покрытия, для опирания стоек фонарей, крепления стеновых панелей, столбики для опирания плит покрытия

Арочные фермы разработаны для зданий со скатной и малоуклонной кровлей, с шагом ферм 6, 12 м. пролетом 18, 24 м. Фермы имеют круговое очертание верхнего пояса. Фермы для малоуклонных кровель имеют стойки для опирания плит покрытия, уклоны принимаются 3,3-5%.

Все остальное аналогично сегментным фермам, преимущество этих ферм в лучшем использование межферменного пространства для прокладки коммуникаций и т.д.

Двухскатные решетчатые балки. Разработаны пролетом 12, 18 м., устанавливаются с шагом 6 м., допускается подвесное оборудование с грузоподъемностью до 5 т. Фонари могут применяться пролетом 6 м . Высота балки на опоре 900 мм., сечение прямоугольное переменной высоты с двухскатным уклоном 1:12. для снижения массы в балках предусмотрены проемы, которые могут быть использованы для прокладки коммуникаций. Перечень закладных деталей такое же.

Балки пролетом 6, 9 м. для покрытий с плоской кровлей. Разработаны с подвесным оборудованием до 5 т., кровля плоская, возможны перепады профиля покрытия, устанавливаются на оголовки колонн или на ж/б подушки кирпичных стен. Кроме обычных закладных деталей балки имеют отверстии диаметром 50 мм с шагом 100 мм. для подвески электропроводки и осветительного оборудования. Высота балок 600, 900 мм.

Балки с параллельными поясами пролетом 12 м. применяют для кровель со скатной 1:20. и плоской кровлей, с фонарями пролетом 6 м., шаг балок 6 м. опорная часть может быть обычной- для плоских кровель и с уклоном –для скатной кровли. В этом случае колонны должны иметь разную высоту для обеспечения уклона. Высота на опоре 890 мм

Подстропильная конструкция (балка, ферма) предназначена для устройства покрытия в зданиях, где шаг крайних и средних колонн не совпадает, применяется для скатных и малоуклонных кровель. Плиты покрытия опираются на верхний пояс и специальные стойки. Длина конструкций 12 м., высота 3,3, 2,2, 1,5 м.

Маркировка состоит из букв ПФ (подстропильная ферма), цифра – номер по несущей способности и условного обозначения основной рабочей арматуры. Для ферм у торцевых стен и у температурных швов в марке после номера добавляется буква «к» (концевая, крайняя).

В фермах предусмотрены закладные детали для опирания ферм на колонны, анкерные болты для опирания на них стропильных ферм, закладные детали в среднем верхнем узле и на верхних концах приопорных стоек для опирания плит покрытия.

Подкрановые балки предназначены для опирания оборудования мостовых кранов, являясь продольными элементами каркаса, обеспечивающих дополнительную пространственную жесткость здания. Высота балок длиной 6 м -800,1000, 1200 мм, длиной 12 м.-1400,1600,2000 мм. Балки высотой 800 мм предназначены для зданий высотой 8,4 м. пролетами 18, 24 м.

Балки устанавливаются на консоли ж/б колонн. Сечение балок тавровое или двутавровое с полкой в сжатой зоне. По месту установки в здание балки подразделяются на рядовые и торцовые, которые отличаются расположением закладных деталей.

Тормозные балки устраивают в начале, середине и конце пролета. При грузоподъемности 10 т не принимают тормозные балки и фермы, при 20-30 т с одной стороны, при 50 т – с двух сторон.

Крановые пути устанавливают на прорезиненую тканевую прокладку. К колоннам балки крепят сваркой закладных деталей и анкерными болтами. После выверки болты заваривают. Рельсы с подкрановыми балками крепятся стальными лапками, расположенными через 750 мм.

Железобетонные обвязочные балки и перемычки.

Обвязочные балки служат для опирания кирпичных и мелкоблочных стен в местах перепада высот смежных пролетов, а также для повышения прочности и устойчивости высоких самонесущих стен. В последнем случае расстояние между балками по высоте определяются расчетом в зависимости от высоты, толщины и материала стены, наличия в стене проемов и их размеров. Обычно обвязочные балки устанавливают над оконными проемами, и они служат тогда непрерывной перемычкой. Обвязочные балки имеют длину 5950 мм, высоту сечения 585 мм и ширину 200,250,380 мм. Балки укладывают на стальные столики-консоли со скрытым ребром жесткости и крепят к колоннам с помощью стальных планок, привариваемых к закладным элементам.

Железобетонные перемычки применяют для перекрытий отдельных проемов в стенах из кирпича и мелких блоков. Длина 3500 и 5000 мм (для проемов 3,0 и 4,5 м), ширина сечения 200,250,380,510 мм и высота 290 мм.

Арки применяются при перекрытиях 40 м. и более. Конструктивно делятся на 2-х. 3-х и безшарнирные. В шарнирных выполняются затяжки для восприятия распорных усилий. Очертания арок различное, в зависимости от воспринимаемых усилий (коробчатые,тавровые, крестообразные, прямоугольные). Наиболее трудоемкие при монтаже безшарнирные, т.к. они требуют мощных опор, на которые и будут передаваться нагрузки. По способу изготовления арки могут быть сборные и монолитные.  Располагаются с шагом 12 м.

Ж/б рамы. Состоят из стоек, ригелей жестко связанных между собой. Очертания прямоугольное, криволинейное, ломанное.

Торцовые и продольные фахверки. Фахверки служат для опирания и крепления элементов самонесущих и навесных стен и восприятия ветровой нагрузки. Продольный фахверк устраивается при шаге крайних колонн 12 м. и длине панелей 6 м. Внутренняя грань панели имеет зазор к грани колонны 30 мм.

Фахверковые колонны жестко заделываются в фундамент и шарнирно к элементам покрытия. Шарнирное соединение должно обеспечивать передачу ветровых нагрузок на каркас здания и устранять вертикальные воздействия покрытия на колонны фахверка.

При высоте помещений до 4,2 м фахверковые колонны проектируют из стальных профилей, при большей высоте – железобетонные. Длину торцевых железобетонных фахверков принимают на 100-500 мм меньше основных колонн, чтобы образовать необходимый зазор между их верхом и нижним поясом стропильных конструкций. На высоту покрытия фахверковые колонны наращивают стальными подставками двутаврового сечения, а на высоту парапета – уголками.

Колонны изготавливаются полностью ж/б или ж/б с верхней металлической стойкой. Сечение фахверка прямоугольное или квадратное.