Билет 1.Основы унификации конструктивных систем одноэтажных производственных зданий: основные параметры, габаритные схемы, типовые ячейки, секции и т.д.
Унификация - это (экономически и технически обусловленное) установление однотипности объемно-планировочных решений, конструкций, деталей с целью сокращения числа типов размеров и обеспечения универсальности и взаимозаменяемости изделий.
Основные строительные параметры зданий, подлежащие унификации: пролет, шаг опор (сетка колонн) и высотные габариты; привязка элементов конструкций к разбивочным осям; размеры вставок в местах температурных швов, уклоны кровель из различным материалов, производственные нагрузки и воздействия.
В качестве основного модуля принят модуль М, равный 100мм. Применяют также следующий ряд укрупненных модулей: 3М(300мм), 6М(600мм), 12М (1200мм),15М (1500мм), 30М (3000мм), 60М (6000мм).
Размеры планировочных и конструктивных элементов устанавливаются кратными одну из укрупненных модулей. Например, при пролетах более 12000мм, пролеты и шаги колонн, размеры конструкции покрытия рекомендуется принимать кратными 60М; при пролетах 6000-12000мм – 30М; для размеров высот приняты модули 6М (600мм) и 12М (1200мм) в зависимости от типа зданий и их высоты.
На основании Единой Модульной Системы созданы следующие объекты унификации: унифицированный типовой пролет, пространственная ячейка, унифицированная типовая секция.
УТП (унифицированный типовой пролет) принимают за основу формирования объемно-пространственных элементов здания.
Принимают L = 6, 9, 12, 18, 24, 30 м и более.
H (в бескрановых зданиях) = 3, 3.6, 4.2, 4.8м и более.
H (в крановых зданиях) = 8.4, 9.0, 9.6м и более.
Объемно-пространственный элемент – это часть зданий с размерами высоты этажа, пролета и шага. Различают ОПЭ (объемно-пространственные элементы): угловые, торцевые, боковые, средние, боковые у температурного шва, средние у температурного шва и т.д.
Из набора ОПЭ собирается унифицированная типовая секция. Чаще всего, такая секция представляет собой температурный отсек здания.
билет 2. Привязка элементов несущего остова одноэтажных производственных и общественных зданий к разбивочным осям.
Разбивочные оси определяют взаимное расположение всех несущих конструкции. Привязкой называют расположение граней всех конструктивных элементов (несущих и ненесущих) к координационным осям.
В одноэтажных каркасных зданиях для колонн крайних рядов существует 2 варианта привязок к продольным осям здания: нулевая и 250 мм.
Внутренние плоскости наружных стен размещают с отступом 30 мм от граней колонн (для закладных деталей и т.п.)
Нулевая привязка более предпочтительна, так как привязка 250мм требует доборных элементов для заполнения зазора в покрытии, но такая привязка необходима в связи с увеличением сечений верхних ветвей колонн.
Привязку 250 применяют при кранах грузоподъемностью 30 и 50т, и высоте здания 12м и более, при шаге колонн 6м; при шаге 12м и при грузоподъемности кранов до 20т; при стальном каркасе и т.д.
Нулевая привязка
Привязка 250
Колонны средних рядов имеют осевую привязку: геометрические оси сечения нижней части колонны и координационные оси совпадают.
Колонны, прилегающие к поперечному температурному шву, смещают по обе стороны от оси, совпадающей с геометрической осью шва. При больших размерах температурного отсека (до 144м) величина зазора увеличивается на 100мм, в этом случае устраиваются 2 координационные оси.
Колонны, примыкающие к продольному температурному шву, привязываются с образованием парных координационных осей и вставок.
Билет 3 . Несущие остовы одноэтажных зданий с применением плоскостных безраспорных конструкции: балок и ферм.
Плоскостными называют конструкции, работающие только в одной вертикальной плоскости. К ним относятся арки, рамы (плоскостные распорные конструкции), балки и фермы (плоскостные безраспорные).
Наиболее распространены 2 конструктивные схемы несущего остова с применением балок и ферм: в первой стропильные конструкции (балки, фермы) опираются непосредственно на колонны, во второй стропильные конструкции опираются на балки или фермы, расположенные вдоль здания (подстропильные конструкции). Подстропильные балки или фермы позволяют увеличить шаг колонн, например, с 6 до 12м, возможно даже до 18м.
Балка – конструктивный элемент, имеющий в сечении форму прямоугольника, двутавра или тавра и работающий на изгиб.
Балка – наиболее простая несущая конструкция. Балки эффективно используются до пролета определенной величины. Для железобетонных балок предельный пролет, который рационально использовать, - 18м, для металлических - 15м, для деревянных - 12м.
Если пролет превышает указанные цифры, целесообразно перейти на использование ферм.
Железобетонные балки: односкатные, двускатные, с параллельными поясами. При пролете 6..9м железобетонные балки имеют тавровое сечение, при пролете 12 м и более – двутавровое.
Высота балки в среднем составляет 1/10 пролета (1/8..1/10 при ненапряженной арматуре и 1/10..1/15 при предварительно напряженном армировании)
Балки пролетом более 12 м тяжелы и громоздки, поэтому в некоторых случаях применяются составные балки из сборных элементов.
Металлические балки устраиваются в виде двутавровых балок прокатного профиля или составных двутаврового сечения из листовой стали.
Деревянные балки для покрытий в пролетах 6-15м. По форме балки могут быть двускатными и с параллельными поясами. Наиболее применяемые – балки из брусьев и клееные деревянные балки. Высота деревянных балок в середине пролета в среднем1/8 -1/12 пролета.
Ферма – плоская решетчатая сквозная конструктивная система, состоящая из отдельных прямолинейных стержней, соединенных между собой в узлах.
Геометрическая схема определяется очертанием ее верхних и нижних поясов и размещением стержневых элементов решетки: раскосов и стоек. По очертанию стропильные фермы покрытий бывают: с параллельными поясами, полигональные, трапециевидные, сегментные, треугольные и арочные.
Высота фермы в среднем 1/10пролета.
Железобетонные фермы (обычно сегментной прямоугольной или трапециевидной двускатной формы) применяются для пролетов 18, 24, 30м, возможно и для 36м.
Металлические фермы(обычно трапециевидной двускатной формы, с параллельными поясами и др.) применяются для пролетов от 12-18м и более
Деревянные фермы (сегментные или трапециевидные) для пролетов от 15м.
Обладая достаточной жесткостью в своей плоскости, фермы, установленные с определенным шагом, нуждаются в дополнительных связях: в верхнем поясе фермы раскрепляются ж/б плитами покрытия, привариваемого к узлам верхнего пояса, а в нижнем поясе фермы раскрепляются металлическими связями.
Билет 4. Несущий остов одноэтажных производственных бескрановых зданий - конструктивные схемы и основные элементы, обеспечение жесткости.
Назначение несущих конструкций - восприятие всех нагрузок, возникающих в здании (внешние (снег, ветер), нагрузки от внутренних эксплуатационных воздействий, нагрузки от собственного веса всех элементов здания), передача этих нагрузок на основание здания и обеспечение зданию прочности и устойчивости
В современной строительной практике одноэтажные промышленные здания выполняются в каркасной конструктивной схеме. Такая схема обеспечивает большие свободные пространства для размещения технологического оборудования.
Каркасы промышленных зданий могут выполняться в железобетоне, металле, а также смешанными – например, колонны ж/б, ригели металлические.
Сетки колонн одноэтажных производственных зданий назначают (в массовом применении) 6х18, 6х24, 6х30, 6х36, 12х18,12х24, 12х30, 12х36.
При шаге колонн >6м, по контуру здания устраиваются дополнительные фахверковые колонны с шагом 6м для крепления ригелей под стеновые панели.
Высота помещения для зданий без крановой нагрузки рассчитывается от уровня чистого пола до нижней отметки горизонтальной несущей конструкции.
Несущий остов здания составляют: вертикальные элементы (колонны, стойки) и горизонтальные ригели (балки, фермы), образующие плоские рамы, расположенные поперек оси здания и связанные между собой элементами покрытия и системой связей, обеспечивающих жесткость и устойчивость конструкции.
Существуют 2 наиболее распространенные конструктивные системы каркасного остова. В первой системе стропильные конструкции (балки, фермы и т.д.) опираются непосредственно на колонны, во второй – стропильные конструкции опираются на балки или фермы, которые в свою очередь опираются на колонны и располагаются вдоль здания. Такие балки и фермы называются подстропильными. Подстропильные конструкции применяются при необходимости увеличения шага колонн с 6м до 12 и 18м.
Обеспечение жесткости
Для обеспечения жесткости каркаса здания устраивают жесткие пространственные блоки, объединяя две (при больших пролетах три) смежные фермы с помощью вертикальных и поперечных горизонтальных ветровых связей в уровне их поясов. Такие жесткие блоки размещают в торцах здания и в конце температурного отсека. При большой длине отсека (более 144 м) — устраивается дополнительный блок ив середине отсека (с шагом не более 72 м).
Связи между колоннами на уровне опорных частей стропильных ферм в связевых блоках в торце здания и конце температурного отсека устраивают в виде ферм, в остальных местах ставят распорки.
Стальные вертикальные связи в пределах высоты колонн устраиваются по всем продольным рядам в середине каждого температурного блока. При шаге колонн 6м по верху колонны устанавливают стальные распорки, при шаге колонн 12м – подстропильные конструкции.
Билет 5. Несущий остов одноэтажных производственных зданий, оборудованных кранами, - конструктивные схемы и основные элементы, обеспечение жесткости.
Назначение несущих конструкций - восприятие всех нагрузок, возникающих в здании (внешние (снег, ветер), нагрузки от внутренних эксплуатационных воздействий, нагрузки от собственного веса всех элементов здания), передача этих нагрузок на основание здания и обеспечение зданию прочности и устойчивости
В современной строительной практике одноэтажные промышленные здания выполняются в каркасной конструктивной схеме. Такая схема обеспечивает большие свободные пространства для размещения технологического оборудования.
Каркасы промышленных зданий могут выполняться в железобетоне, металле, а также смешанными – например, колонны ж/б, ригели металлические.
Сетки колонн одноэтажных производственных зданий назначают (в массовом применении) 6х18, 6х24, 6х30, 6х36, 12х18,12х24, 12х30, 12х36.
При шаге колонн >6м, по контуру здания устраиваются дополнительные фахверковые колонны с шагом 6м для крепления ригелей под стеновые панели.
Высота помещения H от чистого пола до низа несущих конструкции складывается из высоты подкранового пути H1 (от уровня чистого пола до верха головки рельса) и габарита крана Н2 (от верха головки рельса до верхней точки тележки + зазор 100мм и 200-400мм – размер возможного прогиба нижнего пояса несущей конструкции покрытия).
Несущий остов промышленного здания составляют вертикальные элементы – колонны, стойки, иногда стены, горизонтальные элементы – несущие конструкции покрытий, жесткие связи, фундаменты, в зданиях, оборудованных мостовыми кранами, – подкрановые балки.
Подкрановые балки предназначены для движения мостовых кранов по уложенным на них рельсам. Подкрановые балки выполняются железобетонными и металлическими сплошного и сквозного сечения. Форма сечения подкрановых балок – двутавровая или тавровая с развитой верхней полкой.
Ж/б подкрановые балки применяются при шаге колонн производственного здания 6 и 12м при пролетах до 30 м, стальные – при шаге более 12м. Применение стальных подкрановых балок предпочтительнее.
Существуют 2 наиболее распространенные конструктивные системы каркасного остова. В первой системе стропильные конструкции (балки, фермы и т.д.) опираются непосредственно на колонны, во второй – стропильные конструкции опираются на балки или фермы, которые в свою очередь опираются на колонны и располагаются вдоль здания. Такие балки и фермы называются подстропильными. Подстропильные конструкции применяются при необходимости увеличения шага колонн с 6м до 12 и 18м.
Обеспечение жесткости:
Для обеспечения жесткости каркаса здания устраивают жесткие пространственные блоки, объединяя две, при больших пролетах - три смежные фермы с помощью вертикальных и поперечных горизонтальных ветровых связей в уровне их поясов. Такие жесткие блоки размещают в торцах здания и в конце температурного отсека. При большой длине отсека (более 144 м) — устраивается дополнительный блок ив середине отсека (с шагом не более 72 м).
Вертикальные связи по колоннам, обеспечивающие жесткость и неизменяемость каркаса здания устанавливаются в продольном направлении отдельно для подкрановой части каркаса и для его надкрановой части.
Основные связи (подкрановые) ставят всегда в середине температурного отсека. Надкрановые связи целесообразно совмещать с местами расположения связей между фермами покрытия – эти места обычно совпадают с краями отсека (при большой длине отсека – дополнительно в середине отсека)
Форма основных связей – портал, крестовина, форма надкрановых связей – раскосная, полураскосная, крестовая. При шаге колонн 6м и небольшой высоте помещения (до 8,5м) утраивается одна крестовая связь (а), при большей высоте – две крестовые связи (б), при шаге колонн >6м – портальная связь (в).
Связи между колоннами на уровне опорных частей стропильных ферм в связевых блоках в торце здания и конце температурного отсека устраивают в виде ферм, в остальных местах ставят распорки (4)
Тормозные связи устраиваются для обеспечения поперечной жесткости верхних поясов подкрановых балок при воздействии поперечных горизонтальных нагрузок мостовых кранов. Связи ставят между колоннами крайних и средних рядов по всей длине здания. (???)
Билет 6. Несущий остов одноэтажных производственных зданий с покрытиями по стропильным и подстропильным конструкциям из железобетона.
Покрытия большепролетных одноэтажных зданий ограждают внутреннее пространство от атмосферного и температурного влияния внешней среды. Выполняются пологими или плоскими.
Покрытия отапливаемых зданий состоят из:
1) Несущих элементов покрытия: плиты или настилы, опирающиеся на пролетные несущие конструкции – фермы или прогоны
2) Слой пароизоляции, укладываемый под теплоизоляцией. Служит препятствием проникновения паров воздуха из помещения в толщу утеплителя
3) Теплоизоляционный слой. Выполняет основные теплозащитные функции
4)Выравнивающая стяжка. Укладывается поверх теплоизоляционного слоя. Является основанием для гидроизоляционного ковра
5) Гидроизоляционный ковер. Препятствует проникновению в толщу утеплителя и внутрь помещения атмосферных осадков.
6)Защитный слой. Предохраняет гидроизоляцию покрытия от механических и атмосферных воздействий, а также от солнечной радиации.
Наиболее распространенный вид несущего настила - железобетонные ребристые плиты. Длина 6, 12м, ширина 1, 5, 3м.
Плиты укладываются на верхние пояса ферм или балок и крепят к ним сваркой закладных деталей с замоноличиванием швов.
Теплоизоляционный слой укладывают на несущий настил по слою пароизоляции. Для теплоизоляции применяют различные ячеистые плиты и плиты из легких бетонов (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, перлитобетон и т.д.)
Пароизоляция осуществляется из слоев пергамина и толь-кожи.
Выравнивающий слой на поверхности плитного утеплителя –мстяжку – устраивают из цементно-песчаного раствора.
Гидроизоляцию покрытий выполняют из рулонных кровельных материалов –рубероид и др.
Осуществление на строительстве всех элементов конструкций покрытия отапливаемых зданий требует длительного срока изготовления и больших затрат труда. Перенесение значительной части процессов изготовления покрытия в заводские условия дает возможность поставлять на стройку комплексные теплые настилы (настилы из легких бетонов (керамзитобетона, перлитобетона)), в которых несущие и теплоизоляционные функции совмещаются в одной плите.
Комплексные настилы покрытий изготавливают из легких, тяжелых и ячеистых бетонов размером 3х6м, 6х15м.
Билет 7. Несущий остов одноэтажных производственных зданий с покрытиями по стропильным и подстропильным конструкциям из металла.
Покрытия большепролетных одноэтажных зданий ограждают внутреннее пространство от атмосферного и температурного влияния внешней среды. Выполняются пологими или плоскими. Покрытия также могут быть отапливаемыми и неотапливаемыми.
Покрытия отапливаемых зданий состоят из:
1) Несущих элементов покрытия: плиты или настилы, опирающиеся на пролетные несущие конструкции – фермы или прогоны
2) Слой пароизоляции, укладываемый под теплоизоляцией. Служит препятствием проникновения паров воздуха из помещения в толщу утеплителя
3) Теплоизоляционный слой. Выполняет основные теплозащитные функции
4)Выравнивающая стяжка. Укладывается поверх теплоизоляционного слоя. Является основанием для гидроизоляционного ковра
5) Гидроизоляционный ковер. Препятствует проникновению в толщу утеплителя и внутрь помещения атмосферных осадков.
6)Защитный слой. Предохраняет гидроизоляцию покрытия от механических и атмосферных воздействий, а также от солнечной радиации.
Несущим элементом покрытия может случить стальной профилированный настил длиной 2-12 м.
Теплоизоляционный слой укладывают на несущий настил по слою пароизоляции. Для теплоизоляции применяют различные ячеистые плиты и плиты из легких бетонов (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, перлитобетон и т.д.)
Пароизоляция осуществляется из слоев пергамина и толь-кожи.
Выравнивающий слой на поверхности плитного утеплителя –мстяжку – устраивают из цементно-песчаного раствора.
Гидроизоляцию покрытий выполняют из рулонных кровельных материалов –рубероид и др.
Осуществление на строительстве всех элементов конструкций покрытия отапливаемых зданий требует длительного срока изготовления и больших затрат труда. Перенесение значительной части процессов изготовления покрытия в заводские условия дает возможность поставлять на стройку комплексные теплые настилы (настилы из легких бетонов (керамзитобетона, перлитобетона)), в которых несущие и теплоизоляционные функции совмещаются в одной плите.
Комплексные настилы могут выполняться из алюминиевых листов размером 3х12м с полистирольным, полиуретановым или фенольным пенопластом. Также применяются комплексные настилы из стальных оцинкованных профилированных настилов и пенопласта.
Билет 8. Обеспечение пространственной жесткости одноэтажных производственных зданий (связи и их размещение)
Связи - это важные элементы каркаса, которые необходимы для обеспечения пространственной жесткости несущего остова и его устойчивости. Различают связи по фермам и связи по колоннам.
Связи по фермам:
В металлических конструкциях в начале, конце и посередине температурного отсека устраиваются жесткие блоки – путем завязки треугольными или крестовыми связями поясов ферм с привязкой их к опорному узлу. В вертикальном направлении фермы соединяются на опорах и посередине пролета вертикальными жесткими связями через один шаг.
Узлы промежуточных ферм привязываются к жесткому блоку прогонами и распорками.
В железобетонных фермах в виду наличия сплошного железобетонного покрытия и большой жесткости нижнего пояса устраивают только вертикальные связи в плоскости опор.
Подстропильные фермы играют роль опорных вертикальных связей.
В торцах пролетов в плоскости нижних поясов ферм устраиваются ветровые связи, обеспечивающие сопротивление ветровым нагрузкам, действующим на торец здания.
При наличии мостовых кранов обязательно устраиваются тормозные связи по всему периметру кранового отсека.
Связи по колоннам:
Кроме связей, обеспечивающих устойчивость несущих элементов покрытия, устраиваются связи по продольным рядам колонн. Такие связи могут быть крестовыми или портальными. Для зданий с крановой нагрузкой вертикальные связи устраиваются отдельно для подкрановой надкрановой части здания.
Связи выполняются из стальных прокатных или сварных профилей в виде раскосов, крестов, ферм.
Билет 9. Связи каркаса одноэтажного производственного здания, не оборудованного кранами.
Для обеспечения жесткости каркаса здания устраивают жесткие пространственные блоки, объединяя две (при больших пролетах три) смежные фермы с помощью вертикальных и поперечных горизонтальных ветровых связей в уровне их поясов. Такие жесткие блоки размещают в торцах здания и в конце температурного отсека. При большой длине отсека (более 144 м) — устраивается дополнительный блок ив середине отсека (с шагом не более 72 м). Связи между колоннами на уровне опорных частей стропильных ферм в связевых блоках в торце здания и конце температурного отсека устраивают в виде ферм, в остальных местах ставят распорки (4)Стальные вертикальные связи в пределах высоты колонн устраиваются по всем продольным рядам в середине каждого температурного блока. При шаге колонн 6м по верху колонны устанавливают стальные распорки, при шаге колонн 12м – подстропильные конструкции.В торцах пролетов в плоскости нижних поясов ферм устраиваются ветровые связи, обеспечивающие сопротивление ветровым нагрузкам, действующим на торец здания.
Вертикальные связи по колоннам в крайних рядах 1Вертикальные связи по колоннам шаг 6м, средний рядВертикальные связи по колоннам шаг 12м, средний ряд
Б
Билет 11. Связи покрытия одноэтажного производственного здания при его решении без прогонов и с прогонами. Связи, обеспечивающие жесткость каркаса разделяют на связи по колоннам и связи по покрытиям. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижних и верхних поясов ферм, состоят из поперечных и продольных связей. В беспрогонных покрытиях плиты покрытия укладываются непосредственно по стропильным балкам или фермам и привариваются к ним. Такие покрытия представляют собой жесткий диск, и в устройстве дополнительных связей в плоскости покрытия нет необходимости. Прогонные покрытия не обладают достаточной жесткостью, и поэтому в плоскости прогонов необходимо устройство специальных связей. В таких конструкциях устраивают поперечные горизонтальные связи, располагаемые между прогонами и двумя смежными несущими ригелями (балками, фермами); такие связи устанавливают по концам температурного отсека (при большой его длине, поперечные связи устанавливают также в середине отсека, с шагом не более 72м)Для зданий с крановой нагрузкой, помимо поперечных связей, устанавливают также продольные связи, располагаемые между крайними рядами прогонов вдоль всего здания.
Билет 12. Конструктивные решения торцевых стен одноэтажных производственных зданий. Фахверк и ворота.
В одноэтажных производственных зданиях помимо основного каркаса применяют дополнительный – фахверк – каркас стен. Фахверк устанавливается в плоскостях продольных и торцевых стен. Фахверк необходим при большом расстоянии между стойками основного каркаса. Колонны фахверка обеспечивают стенам устойчивость, обеспечивают навеску ригелей для крепления стеновых панелей.
Ж/б колонны торцевого фахверка
Колонны фахверка устанавливаются, чаще всего, с шагом 6м. Верхняя часть колонны закрепляется в уровне перекрытия гибкими связями. Колонны фахверка устанавливаются на собственный фундамент.
Ворота. Ворота классифицируются по своему назначению, по количеству полотен-створок (одно и двустворные, многостворные), по способу открывания створок (распашные, раздвижные, подъемные, шторные).
Распашные ворота имеют наиболее простую конструкцию и широкое распространение. По ширине размер распашных ворот принимается не более 4.7м.
Раздвижные ворота применяют при больших размерах проемов и отсутствием места для открывания распашных. Створки ворот выполняются с верхней навеской, т.е. с роликами, опирающимися на рельс, расположенный вверху проема.
Подъемные ворота занимают минимальную площадь при открывании, но их устройство значительно сложнее по механическим приспособлениям и конструкциям.
Билет 13. Плоскостные распорные системы несущего остова одноэтажного большепролетного здания: примеры, особенности, примерные соотношения параметров сечения несущих элементов к пролетам, обеспечение жесткости.
В распорных конструкциях покрытий на опорах помимо вертикальных реакций, под действием собственной массы конструкции, возникают и горизонтальные реакции, называемые распором.
Основные распорные конструкции – арки и рамы.
Рамы могут быть разнообразного очертания, однако чаще всего в строительстве применяются рамы П-образного очертания.
Арки чаще всего проектируют кругового очертания (так как такие арки выполняются просто как в монолитном, так и в сборном вариантах), также арки могут быть параболическими, эллиптическими, а также на основе кривых, состоящих из разных радиусов.
Различают рамы и арки:
1.Бесшарнирные (проектируют только на надежных основаниях, так как они особенно чувствительны к неравномерной осадке грунтов)
2. Двухшарнирные - с шарнирным опиранием на фундамент (менее чувствительны к неравномерным осадкам, однако распор, по ср. с бесшарнирными, больше)
3. Трехшарнирные - шарнирное опирание на опоры + шарнир посередине пролета (еще менее чувствительны к неравномерным осадкам, однако распор больше, чем у двухшарнирных и бесшарнирных)
Преимущество двух и трехшарнирных рам и арок в том, что их можно изготавливать заранее из двух одинаковых частей и монтировать простым соединением шарниров.
Арки и Рамы (круговые и П-образные) имеют постоянное сечение только в бесшарнирном варианте, при наличии шарниров высота сечения уменьшается у шарниров в 2.3 раза (см. Таблицу)
Распорные конструкции требуют особого вида фундамента: чем больше распор, тем больше фундамент должен быть развит во внешнюю сторону.
Способы восприятия (уменьшения) распора:
1. консольные выносы, расположенные в продолжении ригелей и загруженные соответствующим образом - таким решением можно почти полностью избавиться от распора и проектировать фундаменты как под обычную безраспорную конструкцию .
2. Затяжки - безраспорности арки можно полностью достигнуть, соединив ее опоры металлической затяжкой, которую обычно располагают под уровнем пола
Арки и рамы обладают достаточной жесткостью в своей плоскости, в другом направлении жесткость всей системы в целом обеспечивается при помощи включения связей в каждом продольном ряду вертикальных опор. Горизонтальные связи устраиваются в поперечном направлении в начале и конце температурного отсека, В криволинейных арках жесткость достигается путем замоноличивания плит покрытия криволинейного очертания.
Также к распорным конструкциям покрытия может быть отнесен свод – как разновидность арок большой ширины.
Наиболее простая конструкция – гладкий цилиндрический свод. Опирающийся по всей длине на фундамент, более прогрессивный тип цилиндрического свода – ребристый.
Несущие элементы ребристого свода: арки и продольные ребра, являющиеся связями, между ребрами устанавливаются однотипные ж/б плиты
Комбинируя цилиндрические своды можно получить сомкнутый свод, многогранный купол, крестовый свод.
Возможны сл.способы погашения распора:
1. Контрфорсы
2. Затяжки
14. Рамные конструкции одноэтажных производственных зданий: конструктивные схемы, материалы, сечения элементов, обеспечение устойчивости.
Рамные схемы несущего остова образуются вертикальными несущими элементами, на которые, в свою очередь, опираются несущие элементы покрытия – ригели рам. В зависимости от функционального назначения здания, материалов основных несущих конструкций и конструктивной системы рамы имеют жёсткое или шарнирное сопряжение горизонтальных элементов с вертикальными.
Наиболее распространённое конструктивное решение одноэтажных промышленных зданий – схема (рис. II.2,б) с шарнирным соединением ригеля рамы и колонн и жёсткой заделкой колонн в фундаменты (двухшарнирная система). Другие схемы поперечной несущей конструкции здания, например двухшарнирная схема с шарнирами в месте опирания колонн на фундаменты (рис. II.2, в) или трехшарнирная (рис. II.2, а), применяются реже. Жесткое сопряжение ригеля рамы с колоннами – бесшарнирная схема (рис. II.2, г) – применяется главным образом в цельнометаллических каркасах.
Каркасы одноэтажных промышленных зданий могут выполняться в железобетоне, металле и дереве.
Преимущественное применение имеют железобетонные каркасы, в которых при пролётах до 18 м включительно в качестве ригелей целесообразно использовать двускатные железобетонные балки таврового и двутаврового поперечного сечения, а при пролётах 24, 30 и 36 м – фермы сегментного, трапециевидного очертания и с параллельными поясами. Железобетонные рамы с жёсткими узлами применяются для пролётов до 48 м, причём редко из-за сложности, и они не экономичнее шарнирных. Высота сечения ригеля рамы принимается равной 1/20-1/25 пролёта, высота сечения стойки в месте её примыкания к ригелю – такой же или несколько меньшей. Для ригеля и стойки целесообразно принимать двутавровые сечения. Для удобства транспортировки железобетонная рама при изготовлении расчленяется на несколько элементов. Стыки элементов устраиваются либо в местах соединения ригеля со стойками (рис. II.72, а), либо в местах нулевых изгибающих моментов от постоянной нагрузки (рис. II.72, б). использование стальных каркасов.
При пролётах более 18 м ригели проектируются сквозными в виде ферм с целью экономии материалов.
При больших нагрузках и значительных пролётах, а также при мостовых кранах большой грузоподъёмности следует переходить на Пролёты металлических рам могут достигать 100 м. Высота ригеля в металлических рамах принимается 1/15-1/25 от пролёта. Решетка рамных конструкций и сечение их элементов, так же как и система жёстких пространственных связей, не отличаются от решений, применяемых для обычных стропильных ферм. Металлический каркас – это единая жёсткая рамная система.
Широкое применение в одноэтажных промышленных зданиях находят поперечные рамы смешанной конструкции: колонны – железобетонные; ригели – металлические. Достоинством таких смешанных каркасов является меньшая стоимость, большая надежность эксплуатации при воздействии высоких температур и агрессивных сред.
В деревянных конструкциях применение рамных систем вполне возможно, но в промышленном строительстве деревянные стойки применяются мало ввиду их низкой капитальности и лёгкой повреждаемости. По статической схеме деревянные рамы конструируются трёхшарнирными и двухшарнирными. Трёхшарнирные рамы выполняются сквозными сплошными клеёными, состоящими из дощатого пакета прямоугольного или двутаврового сечения, а также двутаврового сечения с фанерной или перекрёстной стенкой. Высота ригеля рамы принимается 1/10-1/12 пролёта для сквозных и 1/15-1/25 пролёта для сплошных сечений.
Устойчивость. Основными связями, обеспечивающими общую устойчивость пространственного каркаса в продольном направлении, являются связи между колоннами каркаса. Вертикальные связи между колоннами совместно с защемлёнными в фундаменте колоннами обеспечивают геометрическую неизменяемость системы, воспринимают давление ветра на торец здания и продольные тормозные усилия от мостовых кранов.
Пространственная жёсткость и устойчивость каркасов обеспечиваются структурной системой связей, поставленных в пределах блока покрытия и в пределах высоты колонны каркаса.
Вертикальные связи раскосного типа (рис. 9.2, а) вида работают на растяжение и сжатие и уступают по расходу металла связям крестового (рис. 9.2, б) вида. Но они проще в изготовлении и монтаже. Крестовые связи работают только на растяжение, поэтому их проектируют из одиночных профилей – уголков, швеллеров и труб. При шаге колонн 12 м и более целесообразно применение связей портального типа, как более жёстких и экономичных по расходу материала.
15. Арочные конструкции одноэтажных производственных и общественных зданий: конструктивные схемы, материалы, сечения основных элементов, обеспечение устойчивости.
Арочные конструкции широко применяются в покрытиях больших пролётов промышленных зданий типа ангаров или складов сыпучих материалов. Стрела подъёма арки может изменяться в широких пределах – от 1/12 до ½ пролёта.
В зависимости от способа восприятия распора и связанного с этим устройства опор арочные конструкции можно разделить на три группы (рис. II.59):
1) арки с затяжками, опирающиеся на колонны или стены. 2) арки без затяжек, опирающиеся на контрфорсы или рамы, которые воспринимают как вертикальную, так и горизонтальную составляющие опорного давления арки;
3) арки, опирающиеся непосредственно на фундаменты. При плотных грунтах такие арки осуществляются без затяжек. При слабых грунтах для уменьшения размеров фундамента устраиваются затяжки под полом помещения с тем, чтобы фундаменты воспринимали только вертикальные составляющие опорного давления арки.
Арки могут быть трёхшарнирными, двухшарнирными и бесшарнирными. Самое простое и наиболее распространённое решение – трёхшарнирная схема.
Для арок характерны большие пролёты. Они начинают успешно конкурировать с фермами при пролётах более 30 м.
Чем положе арка, тем больше распор. Пологие арки, как правило, имею затяжки.
Сборные железобетонные арки в зависимости от величины пролёта изготовляются из двух или нескольких элементов. Железобетонные арки становятся экономичнее ферм при пролётах более 30 м. Их выполняют из бетона классов В30 и В40. Они могут быть сборными в виде монтажных блоков длиной от 6 до 12 м или монолитными с симметричной арматурой, гибкой или жёсткой. Сплошностенчатые арки имеют двутавровое или прямоугольное сечение с соотношением сторон h/b меньше или равно 6 и высотой 1/30…1/40 пролёта. Сквозные характерны для пролётов более 36 м. Сечения поясов и решётки – прямоугольные, близкие к квадрату. Решётка – треугольная или безраскосная.
Металлические арки в промышленном строительстве применяются редко, так как не имеют преимуществ перед стропильными фермами, а изготовление их очень сложно ввиду необходимости устройства криволинейного верхнего пояса. Сплошностенчатые – при небольшом пролёте можно изготавливать из прокатных профилей, рабочее сечение более мощных арок компонуют в виде двутавровых или коробчатых профилей из трёх или четырёх листов. Высота сечения арки при пролётах до 60 м – 1/50…1/60 пролёта, при больших пролётах – 1/60…1/80. Сквозные (решётчатые) – компонуют из прокатных профилей или труб. Решётка обычно треугольная, часто с дополнительными стойками. Высота арок пролётом до 60 м – 1/30…1/45 пролёта, а больших пролётов – 1/45…1/60.
Форма сечения арки принимается обычно двутавровой с высотой, равной 1/30-1/40 пролёта, и шириной, равной около половины высоты сечения. При больших пролётах иногда устраивают арку решётчатой, что даёт некоторую экономию материалов, но усложняет изготовление арки.
Деревянные арки применяются двух типов: пологие арки, опирающиеся на колонны или стены, со стрелой подъёма 1/5-1/8 пролёта и арки со стрелой подъёма ½ -1/4 пролёта, опирающиеся на фундаменты. Арки в основном проектируются трёхшарнирными с передачей распора на затяжки или непосредственно на фундаменты. Сплошностенчатые – бывают треугольного и криволинейного очертания. Рабочее сечение криволинейных арок компонуется из склеенных пакетов досок толщиной до 33мм. Предпочтительно прямоугольная форма с отношением сторон h/b меньше или равно 4. Обычная высота – от 1/30 до 1/50 пролёта. Сквозные – используются фермы с концентрическими поясами и сегментные или полигональные. Прямолинейные пояса выполняют из досок или брусьев, криволинейные – из пакетов клееных досок. Высота – 1/20…1/40 пролёта.
Покрытия по аркам осуществляются так же, как и покрытия по балкам и фермам.
Часть общая для билетов 16 и 17 (все три нижеизложенных главы тесно связаны между собой)
Перекрестные системы покрытия состоят из несущих линейных элементов, пересекающихся в плане под углом 90 или 60s, При этом если конструкция состоит из несущих элементов, расположенных параллельно сторонам квадрата или прямоугольника, и составляет сетку из квадратных ячеек, то такая конструкция называется ортогональной. Если та же квадратная сетка расположена к контурам покрытия под углом 45е, то такая конструкция называется диагональной. Сетку с треугольной формой ячеек, стороны которых параллельны сторонам контура покрытия, называют треугольной.
Наличие несущих пересекающихся элементов позволяет нагрузку от покрытия передавать на опоры не в одной вертикальной плоскости, как в плоскостных конструкциях, а сразу в двух и даже в трех вертикальных плоскостях. Это существенно уменьшает величину усилий и прогибов в такой конструкции, что позволяет уменьшить ее конструктивную высоту до 1/15… 1/25 пролета в зависимости от нагрузок и формы в плане покрытия.
Наиболее рационально перекрестная система может быть использована в покрытии, имеющем в плане форму квадрата, равнобедренного треугольника, круга или многоугольника, вписанного в круг (рис. XII. 17, а—е). Если очертание покрытия в плане отступает от такой правильной формы и пролеты несущих элементов в одном и другом направлении различаются более чем на 20%, то применение перекрестной системы становится нерациональным, так как работать будут только элементы меньшего пролета, в основном как плоскостные. Между тем на прямоугольном плане при отношении сторон более чем 1/2 можно также применить перекрестные несущие элементы, расположив их не ортогонально, а диагонально, т. е. под углом в 45° к сторонам контура (рис. Х II.17,а,в).
Опирание перекрестных систем может выполняться по всему контуру, на отдельные его части или на колонны. При этом необходимо учитывать, что при опирании перекрестного покрытия только на угловые колонны его контурные элементы будут работать как простые балки или фермы, принимая всю нагрузку от покрытия, находящегося внутри контура. А это значит, что эти контурные элементы должны иметь конструктивную высоту примерно в два раза больше конструктивной высоты перекрестного покрытия. Для того чтобы в этом случае все покрытие было одной высоты, следует контурные несущие элементы подпереть хотя бы еще одной-двумя дополнительными опорами (рис. XII.17 и).
Перекрестные системы допускают устройство консольных свесов, которые, впрочем, не должны превосходить 1/4 основного пролета (расстояния между угловыми колоннами).
Перекрестные системы покрытия допускают устройство дополнительных опор и внутри плана покрытия, что существенно сокращает пролеты и соответственно конструктивную высоту покрытия. В то же время высота контурных несущих элементов определяется по тем же принципам, на которые было указано выше, в случае наличия только одних угловых опор (рис. XII.17 л).
Материалом для изготовления перекрестных систем служит в основном металл и железобетон. По своим конструктивным схемам эти системы делятся на перекрестно-ребристые и перекрестно-стержневые.