§ 5. Технико-экономическая оценка деревянных конструкции и конструкции из синтетических материалов

При одинаковой несущей способности конструкции из дерева (примерно в 5 раз) и синтетических материалов (примерно в 10 раз) легче и на 30—40% дешевле сталь­ных и железобетонных. А клееные фанерные конструкции легче цельнодеревянных (примерно в 1,5—2 ) и стальных (в 2—3 раза).

Применение клееных конструкций и конструкций из синтетических материалов в строительстве позволяет значительно уменьшить транспортные расходы и расходы по монтажу. Тяжелое крановое оборудование, необходи­мое при монтаже железобетонных и стальных конструк­ций, может быть заменено легким. Сборка монтажных блоков, транспортирование и сам монтаж требуют значи­тельно меньших затрат, чем для строительства тяжелых материалов. Известно, что стоимость транспортных пере­возок достигает примерно 30% стоимости строительно-монтажных работ. Таким образом, рассматриваемые кон­струкции весьма экономичны.

Возможность изготовления составных клееных кон­струкций из маломерных досок пониженной сортности увеличивает выход деловой древесины и уменьшает ее отходы. Склеивание древесины позволяет не только по­лучать рациональные сечения, улучшать качество строи­тельных конструкций, снижать нормы расхода дерева, но и создавать новые изделия и материалы. К их числу относятся армированные стальными стержнями балки и фанерные плиты с предварительно-напряженной армату­рой (балки, плиты, кольца), разные виды фанеры, арми­рованной плоской сталью и неармированной, фанерован-

имА металл, фанерные уголки и трубы, древесные плас­тики, обладающие прочностью стали, декоративный сло­истый пластик и др. В связи с возможностью применения в строительстве клееного «проката» — фанерных угол­ков, труб, швеллеров и фанерных фасонок с вклеенными стальными листами (для увеличения прочности на смя­тие нагельного гнезда), а также фасонок из ДСП рас­ширяется возможность применения рациональных решет­чатых конструкций с соединениями на болтах. Эти преи­мущества деревянных конструкций нашли отражение в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 26 августа 1971 г. «Об улучшении проектирования и строительства сельскохозяйственных объектов и укрепле­ния производственной базы сельских строительных орга­низаций».

В этом постановлении предусматривается создание индустриальной базы для производства деревянных кле­еных конструкций и расширения выпуска комплектов этих конструкций для полносборных сельскохозяйствен­ных зданий. Предусмотрены также меры для увеличения выпуска фанеры и несущих конструкций из нее.

В «Основных направлениях развития народного хо­зяйства СССР на 1976—1980 гг.» предусмотрено увели­чение заводского изготовления деревянных клееных кон­струкций примерно в 6 раз.

Долговременность конструкций из дерева обеспечива­ется применением антисептированной древесины для от­крытых сооружений и сухих лесоматериалов для защи­щенных конструкций в закрытых помещениях.

По сравнению с конструкциями из железобетона и металла конструкции из дерева обладают большой стой­костью в химически агрессивных средах. Эти конструк­ции даже без защитных обработок обладают большим сроком службы в зданиях химических цехов. Применение же защитных обработок обеспечивает значительное уве­личение сроков их службы, а следовательно, еще большее расширение области их использования.

Установлено, что монолитные деревянные конструк­ции, в том числе и клееные, сохраняют при пожарах не­сущую способность более продолжительное время, чем металлические.

Представление о деревянных конструкциях как не­долговечных в последнее время изменилось. Срок служ­бы деревянных конструкций при должной эксплуатации мало отличается от срока службы конструкций, выпол­ненных из других традиционных строительных материя-, лов.

Во многих городах нашей страны и за рубежом су« ществуют и до сих пор эксплуатируются деревянные кон­струкции и здания, возведенные 50—100 и более лет назад. Некоторые из них имеют более чем 500-летний возраст (деревянные сооружения в Кижах и др.).

За рубежом изменился взгляд на деревянные конст­рукции, якобы имеющие ограниченное применение. Эти конструкции сейчас смело применяют в мостостроении, в покрытиях над бассейнами для плавания, бензозапра­вочными станциями, рынками, зрительными залами, ста­дионами и др. Выбор конструкционных материалов для большого наименования сооружений (по опыту зарубеж­ных стран) следует производить не по планируемому их сроку службы, а по экономическим, техническим и эсте­тическим соображениям. В наш век долговечность абсо­лютного большинства сооружений, выполненных из лю­бого материала, в связи с бурным ростом производствен­но-технических процессов, как правило, одинакова. Здания и конструкции быстро стареют морально и под­лежат реконструкции. Срок службы деревянных конст­рукций часто превышает срок морального старения зда­ний.

В ряде стран (в том числе и не имеющих своей лесной сырьевой базы) создана промышленность по изготовле­нию деревянных конструкций. Такая промышленность создается и у нас. Расход древесины на несущие кон­струкции ничтожно мал, он составляет небольшую долю процента заготавливаемой древесины. Поэтому сокра­щенное применение конструкций из дерева в целях эко­номии лесных материалов не может быть оправдано.

Несущие конструкции из дерева и синтетических ма­териалов должны во всех случаях, когда это экономиче­ски выгодно и целесообразно, заменить конструкции из железобетона и стали. Большой технический и экономи­ческий эффект даст широкое применение комбинирован­ных конструкций в виде сталедеревянных, деревоалюми-ниевых, фанеродощатых, армодеревянных, деревополи-мерных и др.

Тентовые и пневматические конструкции обладают большими преимуществами ввиду их высокой транспор­табельности и малой стоимости. Эти конструкции целесообразны для складских помещений, передвижных укрытий, выставочных помещений и др.

Па 1 м2 перекрываемой площади масса их составляет 1,5—3,5 кг, трудоемкость при монтаже — 0,1—0,3 чёл.-ч, стоимость в деле — 6—12 руб.

В настоящее время у нас организовано заводское изготовление таких конструкций.

Отдельные виды тентовых конструкций показаны на рис. 20.2.

№67 Соединения стальных элементов

8.1.1. Соединения на сварке Виды сварки

Для соединений элементов металлических конструкций применяют: ручную электродуговую сварку; автоматическую и полуавтоматическую сварку под слоем флюса; сварку в среде углекислого газа; сварку порошковой проволокой и др.

При производстве ручной электродуговой сварки используются электроды, марка которых принимается в зависимости от группы и климатического района. Электроды Э42А, Э46А, Э50А, ЭбОАс повышенными пластическими свойствами применяются для свар-ки конструкций, относящихся к 1-й группе (испытывающих слож-ное напряженное состояние), или при воздействии на соединение низких температур (климатические районы:I,, 1₂, П₂. И₃). В ос-тальных случаях применяют электроды, в обозначениях которых нет буквы «А» (Э42, Э46, Э50, ЭбО). За один проход при ручной сварке можно выполнить шов высотой до 8 мм, в случае необхо-димости выполнения шва большей высоты требуется несколько проходов электродом.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под слоем флюса во много раз производительней ручной сварки, обеспечивает глубокое и более качественное проплавление свариваемых дета-лей (до 16 мм за один проход). При полуавтоматической сварке механизирована подача сварочной проволоки, а движение сварочного аппарата вдоль шва производится вручную.

Сварка в среде углекислого газа может выполняться вручную или механизированным способом. Углекислый газ подается в свароч-ную зону и защищает шов от атмосферного воздуха, что способ-ствует получению более качественного шва.

Сварка порошковой проволокой производится с помощью флю-са, завернутого в металлическую ленту, который обеспечиваетза-щиту сварочной зоны, раскисление и легирование металла шва, в результате чего получают качественный шов.

Швы сварных соединений делят на заводские и монтажные (выполняемые при монтаже конструкции на строительной пло-щадке

Вцды сварных соединений

Различают следующие виды сварных соединений стальных элемен: стыковые, внахлестку, комбинированные, соедин впритык

Швы, расположенные вдоль усилия, называются фланговыми, поперек — фронтальными. При расчетах считается, что фронтальные и фланговые швы работают одинаково. Несимметричное соединение внахлестку работает хуже симметричного,так как в нем образуется эксцентриситет приложения силы е₀ и в сечении возникает изгабающий момент.

Комбинированные соединения представляют собой сочетание стыкового соединения и соединения внахлестку.

При выполнении соединений могут возникать пороки шва (не-качественные участки): в начале движения электрода — непровар, при отрыве электрода — кратер.Наличие некачествен-ных участков шва учитывается в расчетах уменьшением длины шва по сравнению с дяиной соединяемых элементов. В стыковых швах длина шва уменынается на две толщины соединяемых элементов, в угловых швах — на 10 мм. Для устранения этих недостатков, швы начинают и заканчивают на технологических планках, при этом расчетная длина шва принимается равной длине соединяемых элементов. Технологические рланки после выполнения шва обру-баются, а шов шлифуется .

Сваривая толстые детали, можно не обеспечить полный про-вар соединяемых элементов, в этом случае образуется непровар корня шва. Непровар корня шва не допускается, в случае его об-разования производится подварка с другой стороны соединяемых элементов . При сварке элементов толщиной более 8 мм производят разделку кромок .

Контроль качества сварных швов осуществляется либо визуаль-но, либо физическими методами (при помощи ультразвуковых или рентгеновских аппаратов). В случае обнаружения брака производит-ся повторная проварка некачественно выполненного участка шва.

Болтовые соединения

Общие сведения

Болты применяют ддя соединения металлических конструкций при их монтаже. Болтовые соединения металлических конструк-ций по сравнению со сварными соединениями более металлоем-ки, и отверстия для болтов ослабляют сечение соединяемых эле-ментов, но их использование значительно проще, так как не тре-бует сварочного оборудования.

Различают болты грубой, нормальной и повышенной точнос-ти, а также высокопрочные болты. Болты делятся на классы, ко-торые обозначаются двумя цифрами , класс болта принимается по табл. 57* СНиП И-23-81* в зависимости от кли-матического района строительства и характера болтового соеди-нения, в конструкциях рекомендуется применять болты класса 5.6 нормальной точности.

Болты грубой и нормольной точности различаются величиной допуска на отклонение диаметра болта от его номинала. Болты ставятся в отверстия диаметром на 2—3 мм больше диаметра бол-та. Отверстия выполняются продавливанием или сверлением в от-дельных элементах. При таком выполнении отверстий в собран-ном состоянии отверстия в элементах совпадают не полностью, что ггриводит к неравномерной работе отдельных болтов и повы-шает деформативность соединения (класс точности В и С). По-добные соединения рекомендуется использовать в монтажных соединениях, где болты работают на растяжение или являются крепежньши элементами.

Болты повышенной точности обтачиваются на станках и име-ют строго цилиндрическую форму. Диаметр отверстия под такие болты превышает диаметр болта не более чем на 0,3 мм. Отвер-стия выполняют в заранее собранных элементах сверлением или рассверливая продавленные отверстая. Болты в таких соединениях сидят плотно, что улучшает работу соединения (класс точности А), но выполнение таких соединений усложняется из-за требований повышенной точности.

Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности, т.е. ставятся в отверстия большего, чем болт, диаметра. Гайки вы-сокопрочных болтов затягиваются специальными ключами, позво-ляющими контролировать усилие затяжки. Полученное соединение работает за счет сил трения, которые возникают лри действии на него сдвигающих сил. Для увеличения сил трения поверхность со-единяемых элементов очищают, обрабатывают дробеструйными аппаратами, проводят огаевую очистку и не окрашивают.

№68 Соединения сборных железобетонных элементов

Сборные железобетонные элементы соединяются между собой при монтаже. Конструкции стыков должны быть простыми по технологии их осуществления, обеспечивать необходимую проч-ность, жесткость и долговечность, вместе с тем стыки стремятся делать менее металлоемкими.

Стыки ригелей с колоннами выполняют жесткими или шарнирными . Наиболее жесткие стыки получают путем соединения выпусков рабочей арматуры, состыковывая ее при помощи сварки (с применением накладок или используя ван-ную сварку) либо соединяя рабочую арматуру через закладные детали. Приваривая только опорные закладные детали (без свар-ки верхней рабочей арматуры ригеля), получаем шарнирное со-единение ригеля с колонной. После соединения арматуры стыки омоноличивают, заполняя все зазоры между элементами бетоном на мелком щебне.

Стыки железобетонных колонн также могут выполняться пу-тем соединения рабочей арматуры ванной сваркой с последующим замоноличиванием. Для более точной передачи нагрузки по оси колонн предусматривают центрирующие площадки, выполняемые из стали или из бетона .

Для стыковки арматуры при монтаже используют электроду-говую сварку. При этом, если диаметр свариваемых стержней (}>20 мм, возможно применять ванную сварку, которую выполня-ют в инвентарных (медных) формах. При диаметре арматуры мень-ше 20 мм выполняют электродутовую сварку с крутльши накладка-ми . Существуют и другае способы соединения стержней. Выпуски арматуры должны обеспечивать возможность осуществ-ления стыка. Для компенсации неточностей.в размерах выпусков в стыках может предусматриваться вставка арматуры, ддина которой подгоняется по месту и принимается не менее 4с/или 150 мм.

Соединение различных железобетонных конструкций между собой (ребристых плит с балками или фермами, колонн с навес-ными стеновыми панелями и др.) возможно выполнять, сваривая их закладные детали, которые заранее предусматриваются в кон-струкциях, Закладные детали выполняют из листового или фасон-ного проката с приваренными анкерами, которые должны обес-печивать надежную заделку закладной детали в бетоне. Длина анкерных стержней 1_ап принимается не менее 15*4,, где А_т — диаметр анкера, и они принимаются не менее 250 мм. При выполнении соединения анкеров с пластиной сварка выполняет-ся под слоем флюса.

В пластинах закладных деталей, расположенных при бетони-ровании на верхней поверхности изделия и закрывающих всю или большую часть грани бетонируемого элемента, предусматриваются отверстия для выхода воздуха при укладке бетона. Отверстия в пластинах могут выполняться и для временной фиксации к фор-мам закладной детали. Толщина пластин закладных деталей зави-сит от действующей на них нагрузки и принимается не менее 4 мм и не менее 0,65<4,.

Для препятствия сдвигу железобетонных элементов относи-тельно друг друга в стыке могут выполняться бетонные или це-ментные шпонки. Шпонки, например, предусматриваются в тор-цах плит перекрытия , что способствует объединению плит перекрытия в единый жесткий диск.

Промежуточным решением между сборными и монолитными конструкциями являются сборно-монолитные железобетонные конструкции. В сборно-монолитных конструкциях стыки выполняют через плетневые выпуски арматуры, через которые дополнительно может пропускаться продольная арматура.

№ 71Пневматические покрытяя

В последние годы в строитель-стве используют воздухонепроницае-мые ткани и пленки (прозрачные и непрозрачные), обладающие боль-щим сопротивлением на разрыв (они имеют разную толщину, фак-туру и цвет).

Сшитые или склееные из таких иатериалов баллоны после напол-нения их воздухом могут прини-мать самые разнообразные формы. Легкость конструкции (масса 1 м² пневматического покрытия состав-ляет 0.5...3 кг), быстрота и нетру-доемкость монтажа в течение нес-кольких часов (с помощью лишь вентилятора или компрессора), транспортабельность (при перевоз-ке шнь свертывают в рулон) — все это определило быстрое рас-лространение пневматических кон-струкций в строительстве при соору-«нии зданий временного характе ра.

Различают три основных вида лневматических покрытий: возду-шпорные оболочки, фневматичес-ие каркасы и пневматические линзы

Воздухоопорные оболочки пред-ставляют собой баллон из ткани или менки, внутри которого поддержи-вается небольшое избыточное дав-ше воздуха, неощущаемое нахо-вдимися внутри людьми. В бал-юне предусматриваются окна (с герметизацией швов) и вращающиеся двери со шлюзами. Вентилятор, расположенный рядом со зданием, постоянно подкачивает воздух в по-мещение, компенсируя утечку воз-духа через нешютности швов и сое-динений и через шлюзы. Необходи-мость постоянной работы вентиля-тора является главным недостатком этих сооружений.

Пневматические каркасы пред-ставляют собой длинные баллоны (обычно в виде арок) с болышш из-быточным давлением (до 100 кПа). Пневматические арки в виде гофри-рованной пневмопанели могут обра-зовать непрерывный свод. Расстав-ленные раздельно с шагом 3...4 м, они могут служить своеобразным каркасом, на который натягивают водонепроницаемую ткань. Для зда-ний с пневмокаркасом не требуется постоянной подкачки воздуха вбал-лоны, не нужны шлюзы, так как в самом помещении давление возду-ха соответствует атмосферному, а баллоны не имеют отверстий, открываемых при эксплуатации здания. Такие помещения можно использовать под выставочные залы, кинотеатры и склады.

Если баллон в виде большой линзы подвесить краями к жесткой каркасной конструкции, то он будет хорого защищать пространство под ним от дождя и солнечных лучей.Такие покрытия можно применять для летних кинотеатров, танплощадок. Пневматическими конструкциями можно пректывать пролеты 20-30м.

№74Неметаллическая арматура

Многие синтетические волокна (например, капрон, нейлон) обладают достаточно высокой прочностью на растяжение, не уступающей прочности стали, при значительно меньшей объемной массе. Однако использовать их в бетоне пока невозможно вследствие, высоких деформаций при растяжении или низкого модуля упругости (до 50000 кгс/см2), значительно более низкого, чем у бетона. Наиболее эффективным материалом является стеклянная арматура в виде стекловолокна, а также тканых сеток — стеклотканей и холстов.

В наибольшей степени стекловолокно используется для армирования цементного камня, получения стеклоцемента, обладающего рядом положительных свойств, в том числе при достаточно высокой прочности, невысокой водо- и газопроницаемостью. По прочности (18000 — 22000 кгс/см2) стекловолокно не уступает высокоуглеродистой стальной проволоке при значительно меньшей (в 3— 5 раз) объемной массе. Вместе с тем модуль упругости волокна (до 800000 кгс/см2) ниже, чем у стали.

Кроме сплошной арматуры широко применяется рубленое волокно с хаотическим распределением в цементном камне. Для армирования бетона целесообразно применение предварительно напряженных стеклобалок. Из природных материалов в качестве арматуры наиболее широко применяют асбест — для армирования главным образом цементного камня. Асбестоцемент обладает высокой непроницаемостью и прочностью.

Неметаллическая арматура изготавливается из стекло- или базальтопластиковых композитных материалов(соответственно АСП и АБП) и обладает сочетанием высокой прочности и коррозионной стойкости. У композитной арматуры прочность на разрыв в 3 раза выше прочности стальной арматуры класса A-III, коррозионные свойства на уровне хорошей нержавеющей стали, вес меньше в 4 раза.В антикоррозионной лаборатории ОАО «Сильвинит» (г. Соликамск) были проведены испытания композитной арматуры на стойкость к воздействию калийных сред, соляной кислоты и щелочей. По результатам испытаний дано заключение о возможности использования композитной арматуры в строительных конструкциях в условиях воздействия агрессивных сред.

Удешевление стоимости строительных конструкций достигается за счет использования неметаллической арматуры меньших диаметров по сравнению с металлической арматурой. Кроме того из-за отсутствия коррозии арматуры повышается долговечность работы изделия, сокращаются или ликвидируются дорогостоящие ремонтные работы.

Неметаллическая арматура

Многие синтетические волокна (например, капрон, нейлон) обладают достаточно высокой прочностью на растяжение, не уступающей прочности стали, при значительно меньшей объемной массе. Однако использовать их в бетоне пока невозможно вследствие, высоких деформаций при растяжении или низкого модуля упругости (до 50000 кгс/см2), значительно более низкого, чем у бетона. Наиболее эффективным материалом является стеклянная арматура в виде стекловолокна, а также тканых сеток — стеклотканей и холстов.

В наибольшей степени стекловолокно используется для армирования цементного камня, получения стеклоцемента, обладающего рядом положительных свойств, в том числе при достаточно высокой прочности, невысокой водо- и газопроницаемостью. По прочности (18000 — 22000 кгс/см2) стекловолокно не уступает высокоуглеродистой стальной проволоке при значительно меньшей (в 3— 5 раз) объемной массе. Вместе с тем модуль упругости волокна (до 800000 кгс/см2) ниже, чем у стали.

Кроме сплошной арматуры широко применяется рубленое волокно с хаотическим распределением в цементном камне.

Для армирования бетона целесообразно применение предварительно напряженных стеклобалок. Из природных материалов в качестве арматуры наиболее широко применяют асбест — для армирования главным образом цементного камня. Асбестоцемент обладает высокой непроницаемостью и прочностью.

№72Хорошо выполненные и достаточно прочные конструкции отдельных частей зданий (фермы, балки, рамы, арки, стойки стен и т.д.) еще не гарантируют надежности сооружения, если ему не будет предана пространственная неизменяемость и устойчивость отдельных частей конструкций.

Ранее рассмотренные плоские конструкции (глава 6) предназначены для вос-приятия нагрузок, действующих в их плоскости.

В действительности же на сооружение действует еще и ряд других нагрузок -ветер, тормозные уеилия кранов, сейсмические усилия, случайные эксплуатаци-онные; направление которых не совпадает с плоскостью несущих конструкций.

Для восприятия этих нагрузок плоские конструкции должны быть закрепле-ны в поперечном направлении специальными связями.

Плоские конструкции, соединенные связями образуют пространственную жесткую систему, обеспечивающую надежное восприятие внешних сил пюбого направления.

Конструктивно связи выполняют в виде:

- связи в покрытиях

1.Обязательные горизонтальные связи

• поперечные фермы (фермы поперек здания) их называют еще ветровыми фермами, они устраиваются в плоскости верхних поясов основных несущих конструкций;

• продолыше ветровые фермы (продольные связи в плоскости ската кровли и по нижнему поясу в крайних продольных пролетах).

2. в случае необходимости вертикальные или наклонные связи:

• продольные связи (вертикалшые или наклонные), расположенные нормально к плосколсти несущих конструкций и крепляющие их внутреннюю кромку или нижний пояс.

• вертикальные связи (одно- и двухъярусные) в плоскости продольных стен по длине здания и по торцам.

Функционально связи в зданиях, выполненных с применением конструкций 13 дерева и пластмасс, должны обеспечивать:

I. устойчивость сжатого (иногда растянутого) пояса несущих конструк-ций покрытия, восприятие и передачу горизонтальных внешних уси-лий (давление ветра, тормозные усилия и т.п.}, действующих на элементы покрытия ни жележащей клонструкции

Эту функцию выполняют:

-горизонтальные связи покрытия( в плоскости верхнего пояса, нижнего пояса)

-вертикальные связи покрытия- в плоскости опорных и средних стоек фер покрытия

- продольные связи в виде элементов покрытия(плиты покрытия, прогоны с настилами)

2. поперечную и продольную устойчивость всего остова здания, а так же воспринимать любые горизонтальные нагрузки, действующие на здание, и передавать их на фундамент.

Эту функцию выполныют:

-вертикальные связи стен(продольных и торцевых)

-горизонтальные продольные ветровые фермы по нижнему поясу и скату вдоль стен.

Связевые поперечные фермы рекомендуется распологать в плоскости верхнего пояса или по верху основных ферм, балок, арок, рам непосредственно у торцевых стен и между ближайшими к ним несущими конструкциями, а в случае необходимости и в промежутках не реже чем через 30м. Связевые фермы у торцов здания могут не устраиваться, если торцевые каменные или жб стены в состоянии воспринимать горизонтальные нагрузки.

В качестве поясов связевых ферм используется верхние пояса или все сечения пролетных несущих конструкций; решетка связевых ферм принимается роскосой из деревянные элементов или перекрестных стальных тяжей, работающих на растяжение.В качестве стоек связевых ферм согут использоваться прогоны или панели кровли.В зданиях, с несущими конструкциями в виде фером с жесткими стальным нижним поясом из прокатных профилей с подвесным потолком или с подвесным крановым оборудованием, возможно устройство связевых ферм в плоскости этих поясов, которые одновременно используются в качестве поясов связевых ферм, при этом решетка устраивается стальная, а узлы ветровых ферм по всей длинне здания соединяются стальными прогонами.Горизонтальные усилия, действующие в плоскости покрытия, должны быть, как правило, переданы на консольные участки торцевых стен, расположенных выше уровня связевых ферм. Конструкция связевых ферм не должна затруднять установку временных связей при монтаже, а так же монтаж последующих конструкций.

Продольные вертикальные или наклонные связи жесткости, распологаемые нормально к рабочей плоскости несущих конструкций, устраиваются:

А) в арочных, рамных и тому подобных конструкциях при наличии сжимающих усилий по внутренней кромке для предотвращения выхода ее рабочей плоскости, ее устойчивости не обеспечивается при расчете без промежуточного раскрепления сжатой кромки.

Б) в системах шпренгельного типа, а так же фермах, имеющих пониженное по отношению к линии опор очертание нижнего пояса, при прямолинейном верхнем поясе, расположенном по линии опор

В) при наличии усилий, действующих на нижний пояс конструкций перпендикулярно их плоскости

Г) в опроных сечениях поперечных связевых ферм для передачи их опорных давлений на продольные стены, если эти давления не могут быть переданы непосредственно.

№69По конструктивному признаку пространственные конструкции подразделяются на два наиболее распрастранненных типа: свода и купола( сфенрическиеЮ конические, гиперболические). По характеру работу к прастранственным конструкциям условно можнео отнести и пневматические конструкции. По общему конструктивному исполнению пространственных конструкции могут быть тонкостенные, ребристые и сетчатые. По типу поперечного сечения 1-2-3 слойными. Простанственных конструкции покрытия экономичнее плоских, поскольку в них совмещается функции несущих и ограждающих конструкции, отсутствуют прогоны и связи. Они менее чувствительны к местным дефектам и даже к выходу их работы отдельных элементов.Однако простанственные конструкции плохо работают при больших односторонних нагрузках или сосредоточенных грузах. Пространственных конструкции целесообразно применять в зданиях и сооружениях, где нежелательны или недопустимы промежуточные опоры и в зданиях с жесткой планировочной сет кой опор.

№70Существует 4 основных конструктивных типа зданий, выполненных с применением конструкций из дерева и пластмасс. Поэтому и сущ 4 способа обеспечения простанствененой устойчивости остова здания в зависимости от конструктивной схемы здания.

1)Для временных деревянных каркасных зданий с зещемленными в земле стойками.

П оперечную и продольную устойчивость здания обеспечиваю пространственным зещемлением каждой из стоек каркаса в грунте. Верхние кольца стоек обвязывают через обвязку с элементами покрытия. Во избежание перекашивания здания из-за деформаций грунта в местах защемления стоек в крайних пролетах продольных и торцевых стен, а так же в промежуточных пролетах целесообразно устраивать связи с интервалом 20-30м. Для увеличения срока службы такого здания необходимо нижнюю часть стоек, зарытую в землю, антисептировать, чтобы не было загнивания. Предпочтительнее нижние концы стоек распологать выше уровня пола и прикреплять их болтами или хомутами к сменяемым деревянным, а лучше жб пасынкам.

2) Для каркасных зданий с консольным защемлением в фундаменте стоек сплошной или сквозной конструкции.

А) поперечная устойчивость здания обеспечивается защемлением в фундаментах плоских деревянных стоек, решетчатых или клееных.

Б ) продольная устойчивость здания обеспечивается постановкой связей по продольным стенам и между внутренними стойками в продольном направлении. В торцевых крайних пролетах так же устраиваются аналогичные вертикальные связи.

3) Для рамных, арочных конструкции, комбинированных и подкосных систем .

А) поперечная устойчивость здания обеспечивается самой конструкцией рамы, арки т.е. сами несущие конструкции выполняют роль связей.

Б) продольная устойчивость здания обеспечивается постановкой связей по продольным линиям стоек.

Таким образом, продольная устойчивость здания с арочными конструкциями обеспечивается совместно плитами покрытия и поперечными связями, установленными по нижним поясам арок через пролет.

А продольная устойчивость здания с рамными конструкциями обеспечивается совместно плитами покрытия, стеновыми панелями и поперечными связевыми фермами через пролет.

4) для каркасных зданий с шарнирным опиранием стоек на фундаменты и с сарнпирным примыкнием элементов кровли. Для обеспечения продольной и поперечной устойчивости здания необходимо создание жесткой горизонтальной диафрагмы чердачного перекрытия совместно с устройством в стенах косых обшивок или специальных связей между стойками каркаса.

№75Легкие бетоны менее теплопроводны по сравнению с тяжелыми бетонами поэтому их применяют преимущественно в наружных ограждающих конструкиях. В несущих конструкциях используют более плотные и прочные легкие бетоны (на пористых заполнителях и ячеистые) плотностью 1200-1800 кг/м3.

Теплопроводность бетона Способность бетона передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих данный элемент или часть конструкции бетона. Теплопроводность бетона зависит от его структуры, плотности, влажности и оценивается величиной коэффициента теплопроводности, который является важной характеристикой бетонов и используется для теплотехнических расчетов ограждающих конструкций отапливаемых зданий

№73Железобетонные здания.

В настоящее время в строительстве многоэтажных производственных и гражданских зданий в России и за рубежом выявилась тенденция к росту этажности. Причинами этого являются бурный рост населения городов, стремление к экономии территории, сокращению протяженности городских коммуникаций (в том числе и транспортных) и пр.

Конструктивной основой многоэтажного здания служит пространственная несущая система из стержневых и панельных железобетонных элементов, взаимосвязанных между собой в порядке, обеспечивающем прочность, устойчивость и долговечность системы в целом, а также ее отдельных элементов. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы.

По конструктивной схеме многоэтажные здания разделяют на каркасные, бескаркасные и комбинированной системы, а по назначению — на промышленные и гражданские.

Каркасным называют здание, в котором несущими вертикальными элементами системы являются железобетонные колонны. Бескаркасным (панельным или крупноблочным) называют здание, в котором несущие вертикальные элементы компонуют из поставленных одну на другую стеновых панелей (блоков). В зданиях комбинированной системы несущими вертикальными элементами являются колонны и панельные стены. Различают каркасные схемы с полным и неполным каркасом. При полном каркасе наружные стены самонесущие, а при неполном — несущие. Каркасную систему используют в основном для зданий промышленного, административного и общественного назначения, где требуются большие неперегороженные помещения. Бескаркасную и комбинированную системы применяют для жилых домов, в которых несущие и внутренние стены являются межквартирными и межкомнатными перегородками. В зданиях комбинированной системы нижние этажи каркасные, а остальные панельные.

Объемно-блочные здания выполняют из объемных блоков жестких пространственных элементов, устанавливаемых друг на друге; в случае применения каркаса объемные блоки служат его заполнением, и каждый блок несет только собственную массу и полезную нагрузку.

В многоэтажных каркасных зданиях горизонтальные нагрузки воспринимают системой рам или вертикальных диафрагм-стенок жесткости, специальными связями или ядром жесткости, консольно защемленными в фундаменте (связевые системы). Ядром жесткости называют жесткую пространственную систему, образованную сопряженными между собой стенками. Более часто ядро жесткости выполняют монолитным. Каркас здания с ядром жесткости рассчитывают только на вертикальные нагрузки, что позволяет провести унификацию конструктивных элементов по высоте здания.

В последнее время за рубежом при строительстве общественных и жилых зданий получили широкое распространение системы многоэтажных зданий с подвесными этажами. Такое здание состоит из основной опорной конструкции — железобетонного монолитного ствола, двухконсольных балок или ферм и тяжей, к которым подвешиваются этажи (рис. 146). Всю вертикальную нагрузку передают на жесткий вертикальный ствол, в котором размещают лифты, лестницы, инженерные коммуникации, а также подсобные помещения. Наружные ограждения ненесущие; выполняют их из легких эффективных материалов. В целом масса такого здания невелика. Решения зданий с подвесными этажами многообразны; их классифицируют по виду опорных конструкций, типу подвесок и пр. Например, опорные конструкции могут быть решены в виде нескольких стволов, выполняемых из монолитного железобетона, стальных колонн с ригелями в уровне перекрытий, из сборных панелей, а также в виде мачт с оттяжками и пр.

В последнее время возводят многоэтажные каркасные здания, этажи которых изготовляют на уровне пола подвального, первого, или цокольного, этажа и поднимают в проектное положение посредством гидравлических или механических подъемников, устанавливаемых на колоннах выше поднимаемых этажей (рис. 147). Прочность и устойчивость каркаса в продольном направлении в период монтажа обеспечивают постановкой постоянных вертикальных связей или устройством жестких продольных рам.

К аркасы зданий в период возведения рассчитывают на сочетание следующих нагрузок: собственного веса конструкции (включая вес навесных панелей), скоростного напора ветра и монтажной нормативной нагрузки, равной 2,5 кН/м2.

№73 Металлические конструкции промышленных зданий

В промышленных зданиях металлические конструкции применяются для образования каркаса здания, воспринимающего нагрузки от собственного веса и ограждающих конструкций (постоянные нагрузки) и нагрузки от снега, ветра и мостовых кранов (временные нагрузки). В ряде случаев на каркас здания передаются некоторые нагрузки от технологического оборудования, подвесных трубопроводов, различных площадок и т. д.

Основным элементом каркаса здания является поперечная рама, образованная колоннами, жестко соединенными с фундаментами здания, и стропильной фермой, которая шарнирно или жестко соединяется с колоннами.

Колонны воспринимают все основные нагрузки: собственный вес от конструкций покрытия, нагрузки от снега, ветра, а также крановые нагрузки. Усилия от колонн передаются через базу колонны на фундамент. Открывающие усилия воспринимаются анкерными болтами, соединяющими базу с фундаментом.

Стропильная ферма служит для восприятия нагрузок с покрытия здания и связи колонн между собой. Обычно стропильные фермы представляют собой решетчатую конструкцию с сечениями преимущественно из двух уголков. Опирание железобетонных крупнопанельных плит кровли или прогонов, несущих мелкоразмерные плиты покрытия, происходит в узлах фермы. На стропильной ферме может быть установлен световой или аэрационный фонарь. На колоннах здания устанавливаются подкрановые конструкции, служащие для восприятия нагрузок от мостовых кранов. Вертикальное давление крана от собственного веса крана и поднимаемого груза, а также боковые силовые воздействия, возникающие от торможения тележки крана, перекосов моста крана при его движении и других причин, через колесо крана передаются на крановый рельс, установленный на верхний пояс подкрановой балки. Подкрановая балка воспринимает вертикальное давление от крана. Боковые силы передаются на тормозную балку, представляющую собой, как правило, горизонтальный лист с ребрами жесткости, опирающийся на верхний пояс подкрановой балки и на вспомогательный швеллер. Иногда подкрановые и тормозные балки устраивают в виде сквозных ферм.

В зданиях с тяжелым режимом работы вдоль подкрановой конструкции по тормозной балке устраивается ходовая площадка с обеспеченными габаритами пррхода человека (1800Х400 мм), служащая для осмотра, рихтовки и ремонта подкрановых путей.

В продольном направлении поперечные рамы располагаются с определенным шагом по длине здания. Наиболее распространен шаг рам 6 и 12 ж. В случае большего шага колонн (12 и более метров) между ними в продольном направлении устанавливаются подстропильные фермы, на которые в промежутках между колоннами опираются стропильные фермы.

Для придания пространственной жесткости и неизменяемости каркасу здания поперечные рамы и ее элементы связаны между собой системой связей. Основными связями в промышленном здании являются следующие: вертикальные продольные связи по колоннам здания, служащие для обеспечения продольной жесткости здания и восприятия продольных горизонтальных усилий от мостовых кранов и ветровой нагрузки с торцов здания, горизонтальные связи по верхним и нижним поясам стропильных ферм и фонарей, а также вертикальные связи между ними, служащие в основном для обеспечения устойчивости конструкций покрытия при монтаже и эксплуатации.

Промышленные здания могут быть однопролетными и многопролетными, с цельнометаллическим или смешанным каркасом. Смешанный каркас здания, когда колонны выполнены из сборного железобетона, а конструкции покрытия и подкрановые балки из металла, находит очень широкое распространение в промышленном строительстве. В поперечном направлении пролеты могут соединяться между собой в одном уровне или с перепадами. Срок службы промышленных зданий с металлическим каркасом при надлежащей эксплуатации исчисляется десятками лет; в настоящее время имеются промышленные здания с металлическими конструкциями, построенные в конце прошлого столетия.

Эксплуатируемый фонд промышленных зданий с металлическим каркасом имеет различные конструктивные решения, характерные для отдельных периодов строительства.