Основные конструкции одноэтажных каркасных промзданий

а) Колонны. Стеновые панели.  Высота колонн одноэтажных промзданий определяется технологическим назначением самих зданий. Поперечное сечение колонн преимущественно принимается прямоугольной формы, развитой в плоскости поперечной рамы здания. В зданиях без мостовых кранов форма сечения колонн по высоте не меняется с шириной сечения =300-400мм, высотой сечения =400-600мм для крайних и средних колонн соответственно.

Для зданий с мостовыми кранами применяют ступенчатые по высоте колонны так же прямоугольного сечения размерами надкрановой части, например, х =400х400мм, х =400х600мм для крайних и средних колонн соответственно, и размерами подкрановой части х =400х600мм, х =400х800мм для крайних и средних колонн соответственно.

При пролетах зданий 24м и более, грузоподъемности мостовых кранов Q≥30тн, и отметке головки кранового рельса ≥ 10,0м рекомендованы к применению колонны с двухветвевой (сквозной) подкрановой частью, ветви которой разнесены на определенное расстояние, образующее просветы между ветвями шириной 400, 700, 800,1000мм. Высота сечения ветвей  =300мм.  Ветви по высоте соединены между собой распорками с шагом (8-10) . Просветы между ветвями используют для пропуска коммуникаций вдоль здания. Размеры сечений надкрановых частей двухветвевых колонн х =500х400мм, подкрановых частей - х =500х1000(1300)мм, х =500х1400(1600)мм для крайних и средних колонн соответственно.

Ширину и высоту сечений принимают кратной 100, 200, 300мм. Гибкость стоек не должна превышать λ≤ 120.  Примеры конструкций колонн см. на рис. 11.6. В бетоне колонн предусматривают стальные закладные детали для крепления других ж/бетонных элементов.

 

Рисунок 11.6 Конструкции ж/бетонных колонн одноэтажных промзданий

 

Армирование колонн сплошного и двухветвевого сечения выполняют сварными арматурными каркасами из стержневой арматуры периодического профиля продольной класса А300, А400 и поперечной арматурой класса А240. В оголовках колонн применяют арматурные сетки косвенного армирования. Двухветвевые колонны средних рядов армируют симметрично, чтобы на монтаже их можно было устанавливать любой стороной в направлении того или иного пролета. Бетоны для колонн применяют тяжелые класса В15-В40 по прочности на сжатие в зависимости от требуемой прочности колонн.

 

 

 

 

 

б)Подкрановые балки. Ж/бетонные подкрановые балки пролетом 6 и 12м проектируют предварительно напряженными для зданий с мостовыми кранами легкого и среднего режима работы грузоподъемностью до 30т. Сечение подкрановых балок пролетом 6м принимается тавровым с полкой в сжатой зоне. Высота балок =1000мм, ширина полки =650мм. Сечение балок пролетом 12м принимается двутавровым высотой =1400мм, ширина сжатой полки так же =650мм, нижнюю растянутую полку принимают шириной =340мм для удобства размещения в ней предварительно напряженной арматуры. Подкрановые балки работают на восприятие крановых нагрузок в двух плоскостях: в вертикальной – на восприятие вертикальных нагрузок от колес кранов с вовлечением в работу всего сечения балки; в горизонтальной – на восприятие тормозных усилий от поперечного торможения крановой тележки с грузом с вовлечением в работу только верхнего пояса балки в его горизонтальной плоскости, рис.11.7.

Рисунок 11.7 Конструкции ж/бетонных подкрановых балок пролетом 6,0м

(а), пролетом 12,0м (б), рабочие сечения балок при их работе на

вертикальные и горизонтальные нагрузки (в)

 

Сборные ж/бетонные подкрановые балки по условиям технологичности изготовления и монтажа выполняют разрезными с монтажным стыком на колоннах. Расчет балки ведется на нагрузки от двух сближенных кранов одинаковой грузоподъемности с коэффициентом сочетаний нагрузок 0,85 и 0,95 в зависимости от режимов работы кранов [3].

При этом, подвижную нагрузку от колес кранов располагают так, чтобы получить в сечениях балки наибольшие усилия , которые определяют по линиям влияния (рис.11.8).

 

Рисунок 11.8 Монтажный стык подкрановых балок на колонне (а), линия

влияния изгибающих моментов от подвижной нагрузки (б)

 

Высокими являются требования к жесткости подкрановых балок. С учетом действия длительных и кратковременных нагрузок максимальный прогиб балки не должен превышать 1/400-1/600 ее пролета для разных режимов работы кранов.

Для изготовления подкрановых балок применяют бетон тяжелый классов В30–В50 по прочности на сжатие, в качестве предварительно напряженной арматуры – высокопрочную проволоку класса Вр1400, Вр1500, стержневую арматуру классов А600, А800, канатную класса К1400, К1500. Продольная ненапрягаемая арматура- стержневая класса А400, А500, поперечная – класса А240.

 

в) Балки покрытий. Балки покрытий являются одним из типов стропильных конструкций покрытий одноэтажных промышленных зданий. Сборные ж/бетонные предварительно напряженные стропильные балки находят применение для покрытий зданий с пролетами 9, 12, 18м, редко 24м. Очертание верхнего пояса балки может быть односкатным (для малых пролетов) и двускатным (для больших). Шаг балок в покрытии принимается равным 6 и12м в соответствии с шагом колонн. Балки опираются на колонны, образуя стропильные конструкции поперечных рам зданий. Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытия – двутавровое с двускатным верхним поясом. Высота сечения балки в середине пролета , на опоре , см. рис. 11.9.

 

Рисунок 11.9 Двускатные балки покрытия одноэтажных промзданий

Стенка балки толщиной 60-100мм принимается из удобства размещения в ней арматурных каркасов с поперечной арматурой. Ширина верхней полки  принимается из условия обеспечения устойчивости полки и удобства размещения на ней плит покрытия. Ширину нижней полки  принимают из условия размещения в ней предварительно напряженной арматуры. В практике проектирования имеют место балки прямоугольного сечения переменной высоты с отверстиями в стенке в средней части пролета, где поперечная сила  невелика. Отверстия круглой или овальной формы устраивают для облегчения балки, уменьшения расхода бетона и пропуска коммуникаций в уровне покрытия здания. Ширина балок  В верхнем поясе балок устраивают закладные детали из стальных пластин с шагом 1,5-3,0м для крепления плит покрытия.

Для двускатных балок принимаются несколько расчетных сечений по длине пролета из-за их переменной жесткости: в (1/4, 1/3, 1/2) .

Материалы балок покрытий: бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В22,5-30, напрягаемая арматура проволочная класса Вр1400, Вр1500, стержневая - классов А600, А800, канатная- класса К1400, К1500, ненапрягаемая арматура- продольная стержневая класса А400, А500, поперечная – класса А240.

 

 

 

 

 

 

г) Фермы покрытий. Подстропильные конструкции. Сборные железобетонные предварительно напряженные фермы покрытий – стропильные конструкции, применяемые в одноэтажных промышленных зданиях с пролетами 18, 24, 30м при шаге ферм 6 и 12м. Расход металла в ж/бетонных фермах почти в 2 раза ниже, чем в стальных. Но собственный вес, трудоемкость и стоимость изготовления существенно выше. При пролетах 36м стальные фермы экономичнее.

Ж/бетонные стропильные фермы - двухпоясные стержневые конструкции. Они находят применение в скатных и малоуклонных одно- и многопролетных покрытиях зданий, т.к. могут быть изготовлены с сегментным (полигональным) верхним поясом или с параллельными поясами. Наибольшее распространение получили фермы пролетами = 18 и 24м. Стойки в фермах устанавливаются через 6м, а раскосы делят верхний пояс на панели шириной 3,0м. Фермы опираются на колонны, образуя стропильные конструкции, перекрывающие пролет здания. Высота ферм в середине пролета    Примеры конструкций ферм = 24м на рис.11.10.

 

Рисунок 11.10 Конструкции стропильных ферм пролетом 24м, расчетная

схема фермы, узлы 1,2 на рис. 11.11

 

Ферма – стержневая конструкция, узлы которой обладают определенной жесткостью. Однако, в статических расчетах узлы ферм принимают шарнирными, пренебрегая жесткостью узлов. Расчетная схема фермы пролетом 24м на рис. 11.10. Усилия в стержнях ферм определяют методами строительной механики, в том числе: методом вырезания узлов, методом сечений, графическим методом построения диаграмм усилий, а так же численными методами с помощью компьютерных программ.

 

Рисунок 11.11 Армирование узлов ферм. Обозначение узлов на рис.11.10

 

Расчету фермы предшествует сбор нагрузок с приложением их к узлам верхнего пояса и назначение геометрических параметров сечений стержневых элементов. Материал ферм – бетон тяжелый класса В40-50 по прочности на сжатие. Каждый стержень фермы – элемент прямоугольного или квадратного сечения, армированный в соответствии с характером его напряженного состояния. Верхний пояс фермы сжат, его сечение, например, =350х300мм, армируют каркасами из продольной арматуры класса А400 и поперечной класса А240. Для нижнего пояса, всегда работающего на растяжение, предусматривают предварительные напряжения в арматуре и бетоне для обеспечения требуемой трещиностойкости и жесткости всей фермы. Сечение нижнего пояса, например, =250х300мм. Предварительно напряженная арматура принимается аналогично стропильным балкам:

- проволочная класса Вр1400, Вр1500, стержневая - классов А600, А800,

- канатная  класса К1400, К1500. Элементы решетки ферм: раскосы и стойки, как и верхний пояс армируют каркасами из ненапрягаемой арматуры продольной классов А400, А500, поперечной класса А240. Прочность сечений поясов и элементов решетки ферм рассчитывают как для сжатых и растянутых элементов.

Узлы ферм армируют обрамляющими цельногнутыми стержнями Ø10-18мм, формирующими контуры узлов, с вертикально расположенной поперечной арматурой Ø6-10мм с шагом 100мм. Арматурные каркасы стержней ферм заводят в узлы на величину зоны их анкеровки.

Опорные узлы ферм армируют дополнительной поперечной арматурой, обеспечивающей прочность наклонных сечений узлов. Предусматривается

так же косвенное армирование в виде вертикально и горизонтально расположенных проволочных сеток для обеспечения локальной прочности бетона в зонах действия опорных реакций колонн и анкеровки предварительно напряженной арматуры нижнего пояса фермы, см. рис.11.11.

 

 

 

 

 

 

 

д) Плиты покрытий. Конструкции на пролет (Двойное «Т», коробчатый настил). Сборные железобетонные предварительно напряженные плиты  безпрогонных покрытий представляют собой крупные ребристые изделия размерами 3х6 и 3х12м, которые опираются непосредственно на ригели поперечных рам промзданий, т.е. на стропильные конструкции.

Рисунок 11.12 Ребристая плита покрытия размерами 3х12м

 

Плиты покрытий размерами 1,5х6 и 1,5х12м используются как доборные элементы в местах повышенных снеговых отложений и в перепадах высот профилей покрытий. Наиболее эффективными являются крупноразмерные плиты покрытий размерами 3х12м высотой 450мм, рис.11.12.

Продольные ребра плит армируют предварительно напряженной арматурой стержневой классов А600-800 или канатной К1400(К7).

Поперечные ребра и полку армируют сварными каркасами и сетками без предварительного напряжения. Бетон плит тяжелый класса В30-В40 по прочности на сжатие.