Элементы несущего остова одноэтажных производственных зданий (колонны, подкрановые балки, связи, колонны фахверка)

 

Колонны. По расположению в плане подразделяются на колонны крайних и средних рядов. Различают также колонны для бескрановых и крановых зданий. Для бескрановых зданий высотой до 9,6 м сборные колонны имеют постоянное сечение; при большей высоте сечение переменное. Для   крановых    зданий   сечение всех колонн переменное, развитое в их подкрановой части. По материалу колонны подразделяют на железобетонные и стальные.

Железобетонные,     как

правило, сборные;

для высоких зданий

они состоят из двух-трех элементов, соединяемых         на месте строительства на    сварке    с    помощью закладных частей. Металлические колонны применяют в основном для крановых ( с кранами грузоподъемностью не ниже 20 т) и для высоких зданий.

Условия статической работы: колонны, защемленные в фундамент, работают на внецентренное сжатие; бескрановые — с малым эксцентриситетом; крановые — с большим. Для восприятия опорного момента, действующего в плоскости пролета, сечения колонн развивают в этом направлении. При увеличении высоты колонн растет величина опорного момента и по условиям оптимизации форма сечения колонн изменяется в такой последовательности: прямоугольная, двутавровая, двухветвевая — для железобетонных колонн; двутавровая, то же с развитыми полками, двухветвевая — для металлических. Для очень тяжелых кранов (свыше 100 т) монтируют раздельные металлические колонны. Для кранов до 30 т и для бескрановых зданий применяют также железобетонные центрифугированные колонны

Размеры сечений прямоугольных железобетонных колонн изменяются следующим образом: сплошного сечения—от 400X400 до 500X800 мм; двутавровые —400X600 и 400Х800мм; двухветвевые — от 400ХЮОО до 600X2400 мм. Короткие ригели двух-ветвевых колонн устанавливают через 1500... 3000 мм по высоте. Чем выше колонна, тем глубже ее заделка в  фундамент, тем длиннее нижняя часть колонны

 

Изменение сечений сплошных стальных колонн производится увеличением высоты стенкидвутавра и формы их полок (широкополочные двутавры, сварные двутавры из листовой стали, уголки, швеллеры и т. п.). Изменение двухветвевых — увеличением высоты сечения и увеличением площади сечений каждой из ветвей, выполняемых из проката. Соединяющая их решетка может привариваться к ветвям колонн как внутри их, так и снаружи.

Подкрановые балки предназначены для движения мостовых кранов по уложенным на них рельсам. Балки выполняют железобетонными и стальными. Форма их сечений тавровая или двутавровая с развитой верхней полкой. Развитие этой полки необходимо для работы в пролете на восприятие горизонтальных тормозных поперечных сил движущейся тележки крана и для крепления рельсов. На опоре балки жестко закреплены с колонной по вертикали и горизонтали. Железобетонные балки дороже и массивнее металлических. К тому же они менее долговечны при динамических нагрузках от крана, поэтому предпочительнее стальные.

В зависимости от размеров пролета и от нагрузки балки делают сплошного или сквозного сечения, в виде шпренгельных ферм. При больших пролетах подкрановых балок (порядка 12... 18 м) фермы устраиваются и в горизонтальной плоскости в уровне верха балок — для восприятия горизонтальных сил торможения

Высоту сплошных балок принимают 650...2050 мм с градацией через 200 мм. Предпочтительная схема работы — однопролетные разрезные балки. Неразрезная, многопролетная схема работы не оправдала себя.

Вертикальные связи. Устанавливаются для обеспечения геометрической неизменяемости (пространственной жесткости) здания в продольном направлении (связевая конструктивная схема). В одноэтажных каркасных зданиях связи выполняют из стальных прокатных или сварных профилей в виде раскосов, крестов, ферм и т. п. Их устанавливают вдоль каждого продольного ряда колонн раздельно для подкрановой части каркаса и для его надкрановой части (до верха колонн). Крепят болтами или монтажной сваркой. Основные связи, обеспечивающие жесткость всего каркаса в продольном направлении,— подкрановые ставят всегда в середине температурного отсека, в пределах одного-двух шагов каркаса. Надкрановые связи не обязательно совмещать с основными, а целесообразнее совмещать с местами расположения связей между фермами покрытия. Эти места обычно совпадают с краями отсека. Форма основных связей— портал, крестовина; форма над-крановых связей — раскосная, полураскосная, крестовая.

Колонны фахверка. В одноэтажных зданиях помимо основного каркаса применяют и дополнительный — фахверк — каркас стен. Он устанавливается в плоскостях торцевых и продольных стен. Необходимость в фахверке диктуется большими расстояниями между стойками основного каркаса в продольных стенах, при их шаге свыше 6 . .. 9 м, а также и в торцевых стенах. На этих участках стен колонны фахверка придают стенам устойчивость, обеспечивают навеску панелей или ригелей обшивных стен, воспринимают и передают на основной каркас все действующие на стены нагрузки.

Колонны фахверка чаще всего устанавливают с шагом 6 м, но также и на других расстояниях, увязанных с проемами окон, ворот и т. п. Верхняя часть колонн закрепляется в уровне перекрытия гибкими связями; так называют соединительные элементы, работающие совместно с соединяемыми конструкциями в одном направлении (в данном случае — горизонтальном) и допускающие нестесненную деформацию (перемещение) в другом (например, в вертикальном).

Колонны фахверка устанавливаются на собственных фундаментах. При необходимости устройства больших проемов, проездов в уровне первого этажа стойки фахверка устанавливают на ригели, размещаемые в плоскости стен и опирающиеся на основной каркас. Ригели фахверка устраивают в случаях навески мелкоразмерных стеновых изделий (асбестоцементных листов, профилированного настила и т. п.)

.

Фундаментная балка или рандбалка представляет собой железобетонное изделие, которое опирается на столбчатый или ленточный фундамент.  Строительство отдельно стоящих фундаментов не обходится без использования железобетонных фундаментных балок. Балки фундаментные скрепляют каркас всего фундамента. Они являются важным конструктивным элементом – опорой для стен здания, как наружных, так и внутренних. Фундаментные балки также отделяют от грунта стены здания, что обеспечивает гидроизоляционную защиту стен. Их применение ускорило сборность здания, облегчило проведение подземных коммуникаций внутри здания. Фундаментные балки применяют под внутренние и наружные стены. Стены могут быть выполнены из кирпича, крупных панелей или блоков. Балки могут быть использованы под сплошные стены, а также под стены с дверными и оконными проемами. Фундаментные балки имеют стандартную длину в зависимости от шага колонны: при шаге 6 м длина балки составляет 495 см, а при шаге 12 м – 1070 см. Высота фундаментной балки в пределах 40 – 60 см. Фундаментные балки имеют разную толщину, что является вариантом выбора в зависимости от типа стен. Так для кирпичных стен используют балки толщиной 25, 38 и 51 см, блочные стены требуют балки толщиной 38 и 51 см, а панельные – при толщине балок 20, 24, 30 и 40 см. По месту назначения различают балки, укладываемые возле наружных стен – это пристенные фундаментные балки. Балки, укладываемые на одной линии оси между колонами – это связные фундаментные балки. Рядовые фундаментные балки укладывают между связевыми и пристенными плитами. И ребристые или санитарно-технические балки, толщиной 220 мм.  От качества фундаментных балок зависит прочность сооружения. Поэтому для изготовления балок применяют специальные тяжелые бетоны и прочный каркас из металлической арматуры. При изготовлении фундаментных балок чаще всего используют бетон марки М-200, М-300 и М-400, для арматуры фундаментных балок используется сталь класса А-II, а для напряженных фундаментных балок – A-III или A-IV. Изготавливают фундаментные балки методом вибролитья. В форму с каркасом, установленную на вибростоле, загружается бетонная смесь. Смесь уплотняется способом вибрации, снимается форма, а изделие подвергается окончательному отвердеванию. По истечении суток готовое изделие набирает расчетный уровень прочности. Балка является важным элементом строительства. Наряду с фундаментной балкой применяется и двутавровая балка, но в вагоностроении и машиностроении, а также строительстве колонных конструкций, эстакад и мостов и других конструкций, требующих высокой прочности и устойчивости к высоким нагрузкам. Двутавровая балка – это балка металлическая, изготовленная из углеродистой стали способом горячего проката либо сваркой. Имеет форму Н-образного сечения.

Вопрос № 14

Строительные изделия и конструкции унифицируют на основе Единой модульной системы (ЕМС), т.е. совокупности правил координации размеров зданий и их элементов на основе кратности этих размеров единому модулю. Основной модуль (М) принят равным 100 мм. Имеются также производственные модули (ПМ) - укрупненные (60М, 30М, 15М, 12М, 6М, 3М, 2М) и дробные (М/2, М/5, М/10, М/20, М/50, М/100). Вертикальный модуль (т.е. модуль для основных вертикальных размеров) в гражданском строительстве принят равным 30 см, что отвечает высоте двух подступенков лестницы (2х15 см) и блоку кирпичной кладки из четырех рядов.

Горизонтальный модуль зависит от решения зданий и вида применяемых в них конструкций. Жилые дома, здания детских учреждений и больниц характеризуют малыми размерами элементов. Для них горизонтальный модуль принят равными 20 см, что отвечает толщинам внутренних несущих панелей, или равным 40 см, что отвечает толщинами тех же стен из кирпича или крупных блоков.

Вопрос № 6

Проектное расстояние между координационными осями здания, или условный размер конструктивного элемента его, включающий соответствующие части швов и зазоров, называется номинальным модульным размером . Кроме номинального различают конструктивные и натурные размеры. Конструктивным называют проектный размер конструктивных элементов, строительных изделий и оборудования, отличающийся от номинального на величину нормированного зазора или шва (5, 10, 20 мм и т.д.). Натурный размер — фактический размер детали, конструктивного элемента, оборудования, отличающийся от проектного на величину, находящуюся в пределах допуска. Согласно принятым в ЕМС правилам пролеты промышленных зданий могут быть приняты равными 9, 12, 18, 24, 30, 36 м и т.д., т.е. до 18 м и они принимаются кратными 30М, а больше 18 м — кратными 60М. Высота этажей промышленных зданий принимается кратной 60М, а именно: 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0 м и т.д.

Вопрос №3

Промышленные здания классифицируют: по назначению: основные (для цехов, изготовляющих основную продукцию), подсобно-производственные, складские, транспортные и др.; по капитальности (I—IV класса); по особенностям объемно-планировочного решения: одноэтажные и многоэтажные, имеющие краны или бескрановые. Подъемно-транспортное оборудование предназначено для перемещения сырья, полуфабрикатов и других грузов.  Независимо от отрасли промышленности их разделяют на четыре основные группы: производственные, энергетические, здания транспортно-складского хозяйства и вспомогательные здания или помещения. К производственным относят здания, в которых размещены цехи, выпускающие готовую продукцию или полуфабрикаты. Производственные здания по назначению разделяют на многие виды соответственно отраслям производства. Это могут быть металлообрабатывающие, механосборочные, термические, кузнечно-штамповочные, мартеновские цехи, цехи по производству железобетонных конструкций, ткацкие цехи, цехи по обработке пищевых продуктов, цехи вспомогательного производства, например, инструментальные, ремонтные и др.К энергетическим относят здания ТЭЦ (теплоэлектроцентралей), снабжающих промышленные предприятия подстанции, компрессорные станции снабжающие электроэнергией и теплом, котельные, электрические и трансформаторные подстанции и др.Здания транспортно-складского хозяйства включают гаражи, стоянки напольного промышленного транспорта, склады готовой продукции, полуфабрикатов и сырья, пожарные депо и т. п.К вспомогательным относятся здания для размещения административно-конторских помещений, помещений общественных организаций, бытовых помещений и устройств (душевых, гардеробных и пр.), пунктов питания и медицинских пунктов. Вспомогательные помещения в зависимости от вида производства можно располагать непосредственно в производственных зданиях.

Вопрос 4

По объемно-планировочному решению они подразделяются: – на одноэтажные (павильонной, сплошной застройки, пролетные, ячейковые, зальные); – двухэтажные (пролетные, ячейковые, зальные, с техническим этажом и без него); – многоэтажные (узкие шириной до 60 м, пролетные, ячейковые, зальные, с техническими этажами); – разноэтажные (смешанной этажности, каскадного типа и др.). К новым типам производственных зданий относятся здания-оболочки, здания террасного типа, закрытые (без световых проемов) моноблоки.Одноэтажные производственные здания применяются в областях тяжелого машиностроения, транспорта, строительной, энергетической, химической, пищевой, текстильной и многих других отраслях промышленности с горизонтальными технологическими процессами. Двухэтажные здания находят применение для различных производств легкой промышленности (швейной, трикотажной, галантерейной и др.), точного машиностроения, приборостроения, пищевой промышленности и др.Многоэтажные получают все более широкое применение в предприятиях легкой промышленности, приборостроения и электроники, точной механики, некоторых видов пищевой, химической и других видов промышленности, где возможна горизонтально-вертикальная схема производственных процессов. Обёмно-планировочные решения промышленных зданий унифициро-ванны, то есть установленно ограниченное число взаимосочетаний парамет-ров – так называемых габаритных схем. Это позволяет реконструировать технологию производственных процессов в период эксплуатации. Размеры пролётов связаны с определёнными высотами и шагом колонн, грузоподъём-ностью крана и подкрановыми габаритами. Модульная система основана на планировочном модуле 0,5м и высотном – 0,6м. Все элементы ограждения и покрытия кратны номинальным размерам этих или укрупнённых модулей: планировочного – 6м, высотного – 1,2.

Вопрос 39

Роза ветров, построенная по реальным данным наблюдений, позволяет по длине лучей построенного многоугольника выявить направление господствующего, или преобладающего ветра, со стороны которого чаще всего приходит воздушный поток в данную местность. Поэтому настоящая роза ветров, построенная на основании ряда наблюдений, может иметь существенные различия длин разных лучей. То, что в геральдике традиционно называют «розой ветров» — с равномерным и регулярным распределением лучей по азимутам сторон света в данной точке (см. рисунок) — является распространённой метеорологической ошибкой; на самом деле это всего лишь географическое обозначение основных географических азимутов сторон горизонта в виде лучей. векторная диаграмма, характеризующая режим ветра.

Вопрос 16 температурные швы

сквозные щели (прорези) в крупных сооружениях, делящие их на отдельные элементы. Назначение Т. ш. — обеспечить возможность каждому элементу свободно удлиняться, укорачиваться или перемещаться по отношению к другому. При отсутствии в сооружении должного количества Т. ш. колебания темп-ры, неравномерная осадка отдельных частей, усадка бетона (в бетонных и железобетонных сооружениях) вызывают появление трещин. Т. ш. располагаются на расстоянии 15—40 м друг от друга в зависимости от величины колебаний темп-ры, объема материала и конструкции сооружений. В надарочном строении каменных, бетонных и железобетонных арочных мостов Т. ш. устраиваются по концам каждого из пролетов. В железобетонных сооружениях их образуют посредством деревянных прокладок в процессе бетонирования. Особенности устройства температурных швов зданий и сооруженийПрежде всего, необходимо разобраться с понятием температурного шва и выполняемой им функции. Тактемпературный шов представляет собой сквозную прорезь в стене здания или его кровельной плите. Для каждого здания выполняется несколько таких прорезей, в результате чего оно разделяется на несколько независимых блоков. В результате каждый из этих блоков может свободно деформироваться, что не приводит к образованию трещин в плитах. Дело в том, что деформационные швы и представляют собой своего рода искусственные трещины, которые оформлены таким образом, чтобы не создавать каких-либо проблем при эксплуатации здания. Ширина деформационного шва определяет величину, в пределах которой возможно изменение линейных размеров каждого из блоков. Точнее будет сказать наоборот, ширина температурного шва должна выбираться, исходя из возможной величины деформаций.Проектирование температурных швов является одной из важнейших стадий строительства здания. При этом необходимо, в первую очередь, определить длину каждого из блоков, на которые стены разбиваются деформационными швами, а также ширину швов. Любые деформационные швы, в том числе и температурные, устраиваются в тех зонах, где концентрируются напряжения, вызываемые соответствующими деформациями. При этом длина блоков должна быть такой, чтобы каждый из них мог подвергаться температурным деформациям без потери конструктивной жесткости и без разрушения. Поэтому для определения данного параметра учитывается целый ряд факторов, к числу которых относятся тип стенового материала, конструктивные особенности, средние температуры в летний и зимний период, характерные для региона строительства. Важной особенностью температурных швов является то, что они устраиваются только на высоту надземной части строения, в то время как некоторые другие деформационные швы, например осадочные, устраиваются на всю высоту здания до подошвы фундамента. Это связано с тем, что фундамент здания в значительно меньшей степени подвержен перепадам температуры и не нуждается в специальной защите.