Перекрытия по металлическим балкам
По сравнению с деревянными достаточно надежны и более долговечны, а также имеют меньшую толщину (экономят пространство), но подобные перекрытия возводят редко. Для заполнения проемов между балками можно использовать легкобетонные вставки, облегченные железобетонные плиты, деревянные щиты или деревянный накат. Масса 1 м2 такого перекрытия часто превышает 400 кг.
Преимущества:
Металлической балкой можно перекрыть большие пролеты ( 4-6 метров и более).
Металическая балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям(гнили и т.д.).
Но перекрытия по металлическим балкам не лишены недостатков:
в местах повышенной влажности на металле образуется коррозия.
Кроме того, такие перекрытия имеют пониженные тепло- и звукоизоляционные качества. Чтобы смягчить этот недостаток, концы металлических балок обертывают войлоком.
В таких перекрытиях несущим элементом является прокатный профиль: двутавр, швеллер, уголки.
Между балками укладывают сборные железобетонные пустотелые плиты толщиной 9 см. По железобетонным плитам нанесен слой шлака и железобетонной стяжки толщиной 8-10 см. Расход стали высокий - 25- 30 кг/м2 в зависимости от марки стали, из которой изготовлены балки.
1 - "чистый" пол; 2 - дощатый настил; 3 - балка; 4 - сборная ж/б плита; 5 - гидроизоляция; 6 - сетка штукатурная; 7 - штукатурка.
Такие перекрытия обладают рядом ценных качеств, главными из которых являются большая прочность, долговечность и огнестойкость. При проектировании конструкций элементов сборных железобетонных перекрытий необходимо стремиться укрупнять их для сокращения числа монтажных операций и стыковых сопряжений.
Сборные железобетонные перекрытия подразделяют на три основные группы: в виде настилов (плит), крупнопанельные и балочные. Перекрытия в форме настилов состоят из плоских или ребристых однотипных элементов, укладываемых вплотную; соединяют их путем заполнения промежутков цементным раствором. Такие перекрытия состоят из несущей железобетонной части (обычно офактуренной снизу), звуко- или термоизоляционного слоя и конструкции пола. Опорами для настилов служат стены и прогоны. Наиболее распространены пустотелые настилы высотой 160 мм при пролетах до 4 м и 220 мм - при пролетах более 4 м. В настилах имеются продольные пустоты круглого сечения (рис. 2, а).
|
Рис. 2. Железобетонные пустотные настилы: а - с круглыми пустотами; б - с вертикальными |
При изготовлении настилов с вертикальными пустотами расход бетона снижается до 15% по сравнению с круглопустотными. Вертикальные круглые пустоты образуют с помощью вкладышей из труб (вкладыши приваривают к швеллерам). Настилы, которыми можно перекрывать целые комнаты, называют крупными панелями. Отсутствие стыков в панелях перекрытий в пределах комнаты повышает их звукоизоляцию и обеспечивает более высокое качество отделки потолка. Для обеспечения нормативных звукоизолирующих свойств от воздушного шума однослойные конструкции междуэтажных панельных перекрытий, выполненные из тяжелого бетона, должны иметь массу, превышающую 300 кгс/кв.м.
|
Рис. 3. Конструктивные схемы железобетонных междуэтажных панельных перекрытий: а - со слоистым покрытием пола; б - с раздельным потолком; в - в раздельным полом; г - из двух несущих панелей; д - со слоистым покрытием пола и раздельным потолком; 1 - несущая панель перекрытия; 2 - звукоизолирующий слоистый пол; 3 - покрытие пола; 4 - панель раздельного потолка; 5 - несущая панель пола; 6 - панель раздельного пола |
При устройстве перекрытий раздельного типа, в которых используется звукоизолирующая способность воздушного промежутка между верхней и нижней панелями перекрытия связи, а также при устройстве слоистых перекрытий обеспечить нормативную звукоизолирующую способность можно при массе перекрытия менее 300 кгс/кв.м. По конструкции междуэтажные крупнопанельные железобетонные перекрытия могут быть со слоистым полом, раздельного типа (с раздельным полом, потолком или из двух раздельных несущих панелей) и со слоистым полом и раздельным потолком (рис. 3). Все эти конструкции перекрытий имеют сравнительно небольшую массу (менее 300 кгс/кв.м.); нормативная звукоизоляция обеспечивается слоистой конструкцией пола или наличием сплошной воздушной прослойки в толще перекрытия. Панели перекрытий изготовляют сплошные, пустотные (с круглыми пустотами) и шатровые. Несущая однослойная панель (рис. 4, а) представляет собой железобетонную плиту постоянного сечения с нижней поверхностью, готовой под окраску, и верхней ровной.
|
Рис 4. Сборные железобетонные панели перекрытий |
Сплошными однослойными железобетонными панелями толщиной 140 мм перекрывают пролеты до 3,6 м. Для перекрытия больших пролетов (6-6,6 м) применяют в основном сплошные однослойные предварительно напряженные железобетонные панели толщиной 14-16 см или керамзито-железобетонные толщиной 18 см. Шатровая панель (рис. 4, б) имеет вид плиты, обрамленной по контуру ребрами, обращенными вниз в виде карниза. Устраивают междуэтажные перекрытия и из плоских железобетонных панелей толщиной 14- 16 см.
ВОПРОС №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
монолитный фундамент стаканого типа
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.
Вопрос №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. ф Вертикальные связи соединены со связевыми колоннами в среднем шаге температурного блока в каждом продольном ряду (см. рис. 10.1). Такое расположение позволяет обеспечить устойчивость всего продольного ряда колонн, связанных между собой плитами покрытия и подкрановыми балками и вместе с тем обеспечить свободу температурных деформаций продольной рамы в обе стороны температурного блока. Вертикальные связи выполняют в виде крестообразных металлических ферм из стальных профилей. В тех случаях, когда крестообразные связи препятствуют нормальному течению технологического процесса, их заменяют портальными. При малоуклонном покрытии, когда высота опорной части ригеля поперечной рамы более 900 мм, вертикальные связи устанавливают по линии колонн между опорными стойками двух крайних ферм температурного блока. ф При больших пролетах и высоте здания высота стоек фахверка в торцах здания получается значительной. В целях сокращения их расчетного пролета на уровне нижнего пояса ферм устраивают дополнительную опору в виде горизонтальной связевой фермы между крайними парами ферм, находящимися в торцах здания. ф Связи по фонарям устраивают в целях объединения фонарных ферм в жесткий пространственный блок. Их выполняют в виде крестообразных стальных связей: вертикальных — в плоскости остекления и горизонтальных — в плоскости покрытия, которые расположены в крайнем шаге фонаря с обеих его сто
Вопрос №33 Подбор сечений и расчет прокатных балок. Компоновка и подбор сечений составных балок.
Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из главных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле:
(7.5)
Поэтому требуемый момент сопротивления балки "нетто" можно определить по формуле:
(7.6)
Выбрав тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают ближайший больший номер балки. Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочетанием М и Q, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам:
- при изгибе в одной из главных плоскостей:
(7.6)
- при изгибе в двух главных плоскостях
(7.7)
Балки
составного сечения применяют в случаях,
когда прокатные балки не удовлетворяют
условиям прочности, жесткости, общей
устойчивости, т. е. при больших пролетах
и больших изгибающих моментах, а также
если они экономичнее.
Составные балки применяют, как правило, сварными. Сварные балки экономичнее клепаных. Их сечение обычно состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - полок, которые сваривают на заводе автоматической сваркой. Для балок под тяжелую подвижную нагрузку (большие подкрановые балки) иногда применяют клепаные балки, состоящие из вертикальной стенки, поясных уголков и одного - трех горизонтальных листов. Клепаные балки тяжелее сварных и более трудоемки в изготовлении, но их применение оправдывают благоприятная работа под большими динамическими и вибрационными нагрузками, а также относительная легкость образования мощных поясов.
Для экономии материала в составных балках изменяют сечения по длине в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Упругопластическая работа материала в таких балках допускается с теми же ограничениями, что и для прокатных балок.
Задача компоновки сечений составных балок вариантна, и от ее правильного решения во многом зависят экономичность и технологичность балок. Начинать компоновку сечения надо с определения высоты балки, от которой зависят все остальные параметры балок.