4.5. Каркас одноэтажного промышленного здания и его конструктивные элементы.

Каркас – несущая основа здания, которая состоит из поперечных и продольных элементов.

Элементы каркаса – рамы, воспринимающие нагрузки от стен, покрытий перекрытий, снега, кранов, ветра, действующего на наружные стены и фонари, а также нагрузки от навесных стен.

Каркас состоит из колонн и несущих конструкций покрытия – балок или ферм, длинномерных настилов и пр. Эти элементы соединены в узлах шарнирно с помощью металлических закладок, анкерных болтов и сварки. Рамы собирают из типовых элементов заводского изготовления. Другие элементы каркаса это: фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и подстропильные конструкции. Они обеспечивают устойчивость рам и воспринимают нагрузки от ветра, действующего на стены здания и фонари, а также нагрузки от кранов. Каркасы проектируют железобетонными, металлическими и смешанными.

Фундаменты под колонны каркаса зданий устраивают из железобетона в сборном и монолитном исполнении. Проектируют их, как правило, ступенчатой формы.

Другие элементы каркаса – фундаментные, обвязочные, подкрановые балки и подстропильные конструкции.

Рис.4.12. Фундаменты под колонны.

Колонны предназначены для восприятия вертикальных и горизонтальных нагрузок в промышленных зданиях. В основном применяют железобетонные колонны заводского изготовления.

Рис 4.13. Железобетонные колонны для промышленных зданий.

Для бескрановых зданий высотой до 10,8 м применяют колонны прямоугольного сечения: 400х400 и 500х500 – для крайних колонн, 400х600 и 500х600 – для средних колонн.

Для зданий оборудованных краном применяют колонны, состоящие из двух частей надкрановой и подкрановой прямоугольного и двухветвевого сечения.

Надкрановая часть (надколонник) служит опорой несущей конструкции покрытия Подкрановая часть передает нагрузку на фундамент от надколонника, а также от подкрановых балок, которые опираются на выступы консоли колонны. Крайние колонны крановых пролетов имеют односторонний выступ – консоль, средние – двусторонние консоли.

Фундаментные балки служат для передачи нагрузки от наружных и внутренних стен здания на фундаментные колонны.

Рис. 4.14. Фундаментные балки.

Фундаментные балки для наружных стен здания выносят за грани колонн, а для внутренних стен располагают между колоннами по линии их осей.

Балки имеют тавровое и трапециидальное сечение.

Длина балок при шаге колонн 6 м составляет 4950 мм, при шаге 12 м – 10,7м.

Укладывают их непосредственно на ступени фундаментов или на бетонные столбики.

Ширина верхней полки фундаментных балок для кирпичных и блочных стен равна 300,400 и 520 мм, а для панельных стен – 200,240,300 и 400 мм. Высота балок 400 и 600 мм. Фундаментные балки изготавливают из бетона классов В20…В40, армируют стержнями периодического профиля - из стали класса А–11.

Обвязочные балки служат для опирания на них кирпичных или мелкоблочных стен в местах перепада высот или для опирания части стены и устройств ленточных остеклений.

Рис. 4.15. Обвязочная балка.

Подкрановые балки предназначены для опирания рельсовых путей, по которым передвигается мостовой кран. Их изготавливают из железобетона или стали. Длина балок – 6000 и 12000 мм, высота – 1000…1400 мм.

Связи. Для обеспечения пространственной жесткости в зданиях между колоннами устанавливают связи. Их изготавливают из стальных прокатных профилей. Связи устанавливают в местах температурных блоков, как вертикальных, так и горизонтальных, между фермами покрытий. Связи распологают в продольных рядах колонн у середины каждого температурного блока. Кроме вертикальных связей между колоннами устанавливают еще горизонтальные и вертикальные связи между фермами (балками) покрытий.

Несущие конструкции покрытий. Несущие конструкции покрытий состоят из железобетонных односкатных и двухскатных балок, ферм, арок, пространственных конструкций и плит. По виду армирования несущие конструкции делят на обычно армированные и предварительно напряженные .Их выполняют цельными на всю длину пролета, а также из отдельных блоков, собираемых в элементы путем укрупнительной сборки перед монтажом. Для небольших пролетов (6000, 9000, 12000 и 18000 мм) в качестве несущих конструкций можно использовать железобетонные стропильные балки их изготавливают односкатными, двускатными и с параллельными поясами.

Рис. 4.16. Стропильные фермы: а – сегментные; б, в – безраскосные; г – с параллельными поясами

Односкатные балки применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий пролетом 6000 …12000 мм, с шагом колонн 6 м и наружным водостоком. Двускатные балки используют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при пролетах 6000…18000 мм, шаге колонны 6 и 12 м с наружным и внутренним водостоком.

Балки с параллельными поясами применяют в покрытиях промышленных зданий с плоской кровлей при пролетах 12000 и 18000 мм и шаге колонн 6 и 12 м. Стропильные балки имеют тавровое или двутавровое сечение. Балки устанавливают на железобетонные колонны или на несущие стены с устройством железобетонных подушек, а балки пролетом 18000 мм также и на подстропильные балки. К колоннам балки покрытия прикрепляют анкерными болтами, выпущенными из колонн и проходящими через опорный лист, приваренный к закладной детали балки. Опорный лист балки прикрепляют к листу, заложенному в колонну.

Рис. 4.17. Сборные железобетонные стропильные балки.

Балки изготавливают из бетона классов В30, В40, В50 армируют высокопрочной проволокой класса Вр-11 или стержневой арматурой из стали марки А-1V и А-111в.

Стропильные фермы. Такие конструкции состоят из отдельных, соединенных между собой стержней, образующих каркас. Стержни фермы, расположенные по ее верхнему контуру, составляют верхний пояс, а по нижнему – нижний пояс. Вертикальные стержни фермы называют стойками, наклонные – раскосами. Стойки и раскосы, расположенные между верхними и нижними поясами, образуют решетку фермы, а точки (места), в которых сходятся концы стоек и раскосов, - узлы фермы. Участок между двумя соседними узлами называется панелью.

Рис. 4.18. Фрагменты покрытия с различными стропильными фермами.

Подстропильные фермы ( балки ) применяют в покрытиях одноэтажных многопролетных промышленных зданий. Их применяют в средних рядах зданий для опирания ферм или балок покрытия в тех случаях, когда шаг крайних колонн составляет 6000 мм, а шаг колонн средних рядов – 12000 мм. Их устанавливают и закрепляют путем сварки закладных деталей. Все фермы (балки) имеют одинаковый пролет

Стальной каркас. Его преимущество заключается в быстром монтаже, однако, он значительно дороже и требует большого расхода металла, дорог в эксплуатации.