§ 3.12. Детліі вузлів ста.Іевого каркаса

Вузлами сталевого каркаса називають спря­ження його елементів, наприклад, колон і ферм, що виконується на болтах із наступним монтаж­ним зварюванням.

Основні вузли каркаса: спирання колон на фундамент (див. рис. 3.14).

Конструкція цих вухгів розглянута в § 3.7; спирання підкранових ба.юк на консолі ко­лон (рис. 3.15) нижньою струганою кромкою опорних ребер, які закріплюють між собою бол­тами. Верхню частину балок закріплюють ста­левими планками, привареними до колон;

спряження кроквяних ферм з колонами (рис. 3.16) виконують шарнірним. До надопор- ної стійки, яка закріплена до оголовка колони, кріплять болтами верхній і нижній пояси ферм.

Опори трикутних ферм закріплюють до ого­ловок колон анкерними болтами;

спряження підкроквяних ферм на оголов­ках колон (рис.3.17, б). Нижній пояс ферми примикає до надопорної стійки із двотавра і крі­питься до неї болтами;

спряження кроквяної ферми з підкроквя- ною(рис.3.17, в) виконується на опорному сто­лику нижнього пояса.

§ 3.13. Будівлі з легких мета^іевих конструкцій

Несучі конструкції, міцність яких підвищена завдяки застосуванню високих марок металу або ефективного профілю, а огороджувальні еле­менти виконані з ефективним утеплювачем, на­зивають легкими.

Із легких металевих конструкцій зводять одноповерхові промислові будівлі з прольотом 18; 24 м і з кроком колон у крайніх рядах 6, 12 м_у в середніх — 12 м.

Висота до низу несучих конструкцій складає: в безкранових будівлях від 4,8 до 8,4 м; а будів­лях з підвісними кранами від 6 до 8,4 м; в будів­лях з мостовими кранами вантажопідйомністю до 20 т від 6 до 10.8 м.

З метою зниження матеріалоємності буді­вель і зменшення строку їх введення використо­вують для покриття кроквяні і підкроквяні фер­ми із тонкостінних сталевих труб (рис. 3.20).

При висоті будівлі 9.6 м колони застосову­ють суцільні із двотавра, при висоті 10,8 м — змінного перерізу. Прогони покриття з прольо­том 6м — суцільного перерізу, з прольотом 12 м — решітчасті.

Ферми із сталевих труб мають звичайну конструктивну схему; за рахунок заміни кутиків трубами на виготовлення їх зменшуються вит­рати сталі на 10-35 %. У цих фермах відсутні місця накопичення агресивного пилу і трудно- доступні місця для фарбування елементів. Без- фасонні з'єднання поясів і решітки значно змен­шують трудомісткість виготовлення ферм.

Одержали поширення будівлі із структурним покриттям прокатного профілю або із труб (рис. 3.20; 3.21).

Структури являють собою просторову решіт­часту плиту, утворену правильними геометрич­ними фігурами. Колони в таких будівлях — із прокатних або зварених двотаврів, із труб діа­метром 325-530 мм. Підкранові балки двотав­рові зварювальні. Просторова структура пок­риття зібрана із прокатних кутиків або труб. Елементи структури з'єднуються у вузлах за до­помогою болтів високої міцності, зварювання, півсфери з внутрішньою різьбою. Прогони пок­риття із швелерів.

Будівлі з легких металевих конструкцій засто­совують для підприємств машинобудування, лег­кої, харчової і деревообробної промисловості.

Рис. 3.19. установления вертикальних зв'язків між колонами сталевого каркаса: а — в температур­них блоках до 120 м; б - в температурних блоках більше 120 м; 1 - колони; 2 - підкранові балки; З — надкранові зв'язки на границі температурного блока; 4 — підкроквяні ферми; 5 — хрестові зв'язки

Зля крокб'яної ферми

прольотом 21* м

Зля крокб'яної ферми

прольотом ЗО м

Рис. 3.20. Сталеві ферми із труб: а - кроквяна ферма з прольотом 18 м для кроку 6 і 12 м; б - під- кроквяна ферма; в - вузли ферм; 1 — надопорна стійка; 2 — колона; 3 - балка підвісного крана

Рис. 3.21. Будівля із структурним покриттям: 1 — колона трубчата; 2 - трубчата структура; 3 — покриття із сталевого настилу; 4 — зенітні ліхтарі; 5 — стіни із металевого листа з ефективним утеп­лювачем; 6 - вікно; 7 - цоколь; 8 - ригель стінового фахверка

т - * ?

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ КАРКАСІВ

НА 1м2 ПЛОЩІ

№	Конструкція будівлі	Витрати сталі, кг	Трудомісткість зведення, люд.-год.	Термін монтажу, днів	Вартість.
1	Збірний залізобетонний каркас з огороджувальними елементами із керамзитобетонних панелей	38,2	0,31	206	100
2	Сталевий каркас із трубчатими фермами і огороджувальними елементами із легких металевих конструкцій	69,7	0,28	і 44
3	Сталевий каркас із структурним покриттям із прокатного профілю	75,2	0,3	134	166
4	Сталевий каркас із структурним покриттям із труб	75,4	0,32	134	146

Та&лиия 3.1.

*

г

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ОДНОПОВЕРХОВИХ КАР­КАСІВ НА 1м2 ПЛОЩІ

№	Тип каркаса	Вартість, %	Затрати праці на монтаж, люд.-год.	Витрати матеріалу
				Бетону, м?	Металу, кг
1	Залізобетонний	100	4	18,8	40,4
2	Сталевий	97	5,2	7,6	73,9
3	Змішаний (колони залізобетонні, несучі конструкції покриття сталеві)	100	5,2	10.4	67

Примітка. Проліт будівлі - 24 м. висота - 10,8 м. Мостовий кран вантажопідйомністю 20 т.

£ 3.14. Змішані каркаси

Каркас, у якого стиснуті і згинаючі елементи виконані із різного матеріалу, називають зміша­ним. Для одноповерхових промислових будівель доцільно застосовувати каркаси таких видів: ко­лони залізобетонні, підкранові балки і несучі конструкції покриття сталеві, колони залізобе­тонні, несучі елементи покриття дерев'яні; коло­ни металеві, конструкції покриття дерев'яні.

За рахунок раціональної роботи каркаса: за­лізобетонних (на стиск), металевих і дерев'яних (на згин) знижується матеріаломісткість будів­лі. Зменшення маси покриття дозволяє зменши­ти розміри перерізу колон і підошви фундаменту. Найчастіше застосовують каркаси з несучими металевими елементами покриття. Характерни­ми вузлами таких каркасів є: спирання сталевих підкранових балок на залізобетонні колони (рис. 3.15, д); виконують через опорні торцеві ребра. Балки закріплюють до колон болтами і планками, а між собою з'єднують болтами, які пропускають через опорні ребра.

Установка металевих ферм на залізобетонну колону виконується через опорну плиту (рис. 3.16, б). Установлені конструкції закріп­люють анкерними болтами, заробленими в ого- ловках колон.

У змішаних каркасах несучими елементами покриття (рис. 3.22) можуть бути балки, ферми, арки із клеєної деревини. При рівних наванта­женнях і прольотах маса таких конструкцій в 5 разів менша, ніж із залізобетону. Окремі вуз­ли клеєних дерев'яних конструкцій наведені на рис. 3.22.

£ 3.15. Каркаси із шеєних дерев'яних конструкцій

Клеєні дерев'яні конструкції заводського ви­готовлення міцні, стійкі, в агресивному середо­вищі мають невелику вагу, хороші архітектурно- естетичні якості, а за довговічністю не гірші за металеві й залізобетонні конструкції. Застосо­вують їх в одноповерхових виробничих будівлях з агресивним середовищем і гірн будівництві в районах багатих, на соснові ліси.

Використовують дерев'яні каркаси (рис. 3.23) таких типів:

із стріїчастих арок з прольотом 18-24 м і 45 м, які використовують для складів мінераль­них добрив та хімічної сировини;

із гнутоісіеєних рам з прольотами 12, 18,

24 м;

и рам (елементи яких з'єднані в зубчастий шип) з прольотом 12—18 м;

стійково-бшкові для прольотів 12 і 18 м;

із кроквяними фермами з прольотом 18-24 м, установленими на колони (дерев'яні стійки).

Каркаси із деревини застосовують в одно-, дво-, багатопролітних безкранових і кранових будівлях з підвісними кранами. Просторова жорсткість каркасів забезпечується влаштуван­ням зв'язків: по верхньому поясу кроквяних конструкцій і вертикальних у поздовжніх рядах через кожні ЗО м.

Огороджуючими елементами в дерев'яних каркасах служать хвилясті азбоцементні листи, дощаті щити, клеєфанерні і азбоцементні панелі стін і покриття.

Каркаси із клеєної деревини в поєднанні з клсєфанернимн і азбоцементними огороджен­нями в 3-3,5 раза знижують масу будівлі і в 1.5-2,5 раза зменшують затрати праці і строки будівництва.

$ 3.16. Каркаси багатоповерхових будівель

Для легкої, харчової, електротехнічної, хіміч­ної, машино- і приладобудівної промисловості будують багатоповерхові будівлі.

Багатоповерхові промислові будівлі зводять, як правило, каркасними. Каркас багатоповерхо­вої будівлі являє собою систему просторових рам, які сприймають всі види вертикальних і го­ризонтальних навантажень. Елементи каркаса повинні бути міцні, стійкі, довговічні, вогнестій­кі. Тому для цих будівель найчастіше застосову­ють залізобетонні конструкції.

Для будівель із значними навантаженнями на перекриття або при будівництві у важкодоступ- них районах, допускаються сталеві каркаси.

За конструктивним вирішенням за^іізобе- тонні каркаси поділяють на:

Стійково-ба.ікові (рис. 3.24, а) мають по­ширення в промисловому будівництві з сітками колон 6x6, 9x6, 12x6 м.

Зводять із уніфікованих збірних елементів.

Стійково-б&гкові із збиьшеним верхнім прольотом (рис. 3.24, б), які зводять із уніфіко­ваних збірних елементів та з використанням балок або ферм в покритті:

Ве.іикопролітні (рис. 3.24, в) з сітками ко­лон 12x6, 18x6 м. Вони монтуються із уніфіко­ваних збірних елементів та із застосуванням

7 х

Рис. 3.22. Клеєні дерев'яні конструкції, вузли їх: а — прямокутна балка; б — двосклтна балка; в - трикутна металодерев'яна арка: г - сегмен­тна металодерев'яна ферма; д. е, ж — вузли крок­вяних елементів; 1 — сталевий опорний лист; 2 - затяжка із кутиків; 3 — елемент верхнього пояса: 4 — гайка; 5 - накладка; б - болти: 7 - сталева підвіска; 8 - сталеві хомути; 9 - розкосина

Рис.3.23. Дерев'яні каркаси промислових будівель; а - із стрілчастих арок; б - із гнутоклеєних рам; в — із рам, з'єднаних у карнизному вузлі в зубчастий шип; г — стійково-балковий; д - із кроквяними фермами; 1 - фундаменти; 2 - арка; 3 - обрешітка; 4 - хвилясті азбоцементні листи; 5 - рами; 6 - клеєфанерні плити покриття; 7 - вертикальні зв'язки; 8 — стінові азбоцементні панелі; 9 — дерев'яні стійки; 10 — двосхилі балки; 11 — клеєфанерні панелі стін; 12 — сегментна ферма

безрозкісннх ферм, що утворюють міжферменні поверхи;

Безб&жові (рис. 3.24, г) з сітками колон 6x6. 9x6. 9x9 м монтуються із уніфікованих збірних елементів, які утворюють гладку повер- ю стелі міжповерхових перекриттів; З монолітним перекриттям (рис. 3.24), кі піднімають за допомогою гідропідйомника на оголовках колон).

Відсіки багатоповерхових каркасів промис­лових будівель завдовжки 60 м утворюють тем­пературний блок. Просторова жорсткість і стій­кість відсіків будівлі забезпечується за опомогою жорсткого з'єднання елементів кар­каса у вузлах та вертикальними сталевими зв'язками між колонами, які влаштовують посе­редині температурного блока.

За способом з'єднання залізобетонні каркаси можуть бути збірними, збірно-монолітними і монолітними. Найчастіше застосовують збірні каркаси, незважаючи на те, що за техніко-еко- номічннмн показниками вони поступаються пе­ред монолітними. Влаштування монолітних кар­касів порівняно із збірними зменшує вартість будівель на 25 %. витрати бетону — на 23 % і сталі - на 53 %. Крім того монолітні каркаси, рамні в обох напрямках надають будівлі більшу жорсткість і стійкість, дозволяють будувати спо­руди із різними архітектурними формами. Бага­топоверхові будівлі з монолітними конструкція­ми особливо доцільно будувати в південних районах з великим термінам теплого періоду ро­ку, а також тоді, коли використовують не- уніфі­ковану сітку колон. Тому, незважаючи на велику трудомісткість і термін зведення та великі вит­рати лісоматеріалу на опалубку, краще застосо­вувати монолітні каркаси в багатоповерхових будівлях.

У сучасному закордонному будівництві, як правило, використовують монолітні конструкції.

Основними схемами каркасів із монолітного залізобетону є каркаси з поперечними рамами і поздовжніми другорядними балками; з балками, розташованими на колонах в обох напрямках та опертими по контуру плитами: з безбалковими перекриттями (рис. 3.25).

Найбільшу поперечну жорсткість має перша схема. Проте високі ригелі рам захаращують верх приміщень, а часто розташовані другорядні балки затемняють стелю і є причиною застою забрудненого повітря і газів.

Найменшу жорсткість має схема з безбалко­вими перекриттями, але в цій схемі одержують

49

найменшу висоту поверху і при заданій висоті приміщення. Різниця у висоті поверху будівлі, збудованої по першій і останній схемах, може досягати 0,5 м.

З метою застосування стандартної інвентар­ної опалубки для зведення монолітних конструк­цій уніфіковано розміри монолітних фундамен­тів, колон, балок і плит.

Фундаменти мають розміри підошви від 1,5x1,5 до 6,6x7,2 м (через 0,3 м), висоту 1,5 і від 1,8 до 4,2 (через 0.6 м). Розміри підко- лонників в плані кратні 0,3 м і приймаються від 0,9x0,9 до 1,2x2,7 м.

Висота східців 0,3; 0,45; 0,6 м.

Переріз колон в інтервалі від 0,3x0,3 до 0,6x1,2 м змінюються по ширині через 100 і ви­соті через 100 і 200 мм. При більшому перерізі ширина береться кратною 200 мм, а висота - 300 мм.

Для балок рекомендуються такі розміри: ши­рина - 150, 200, 300, 400, 500 мм (кратна 10 мм); висота - від 300 до 800 (кратна 100 мм), 1000, 1200 мм і далі кратна 300 мм.

Відношення висоти перерізу балки до її ши­рини вибирають у межах від 2 до 3.

Товщина плит до 100 мм кратна 10 мм; тов­щина їх від 100 до 200 мм кратна 20 мм; товщи­на від 200 до 300 мм — 50 мм. а більша товщи­на плит кратна 100 мм.

Елементи монолітного каркаса виготовляють із бетону класу В 10, В 15. В 25, і армують зва­рювальними каркасами і сітками.