2.Металлические каркасы.

Металлические каркасы выгодно применять при значительных нагрузках на конструкции, при больших пролетах и большой высоте здания, при необходимости быстроты наблюдения (при возможности демонтажа).

По своей конструктивной схеме здания с металлическим каркасом подобны железобетонному каркасу, конструкции имеют тоже назначение.

Нагрузки воспринимаются плоскими поперечными рамами. И уже на эти поперечные рамы опираются продольные элементы.

4.2 Элементы каркаса

Колонны

Колонны – несущие вертикальные элементы каркаса, служащие для опирания на них несущих конструкций покрытия, для восприятия крановых, технологических загрузок и нагрузки от стен.

Шаг колонн крайнего ряда – 6м, среднего ряда – 12м.

Колонна для опирания на нее стропильных конструкций стеновых панелей, подкрановых балок имеет закладные детали. Для крепления стеновых панелей в торцах здания применяют стойки фахверка, их проектируют с шагом 6 м и сечениями 300x300мм для ж/б каркаса и 400x400мм для стального.

В данной работе используются колонны:

1.Колонны железобетонные прямоугольного сечения для одноэтажных промышленных зданий высотой 8,4-14,4 м оборудованных мостовыми опорными кранами грузоподъемностью до 32 тонн.

Номенклатура колонн:

Колонны крайнего ряда:

• I K I 20-I, шаг=6м, грузоподъемность=20(т), h₁=600 мм, h₂=700 мм, A=4100, Б=11250 мм

Колонны среднего ряда:

• I K I 20-I, шаг=12 м, грузоподъемность 20 т, h₂=800 мм, h₁=600 мм, A=4500 мм, Б=11250 мм

• 2К I 32-I, шаг=12 м, грузоподъемность 20 т, h₂=800 мм, h₁=600 мм, A=4100 мм, Б=14250 мм

Рисунок 2 – Колонны ж/б каркаса

2.Колонны стального каркаса подразделяются на одноветвевые и двухветвевые. Двухветвевые колонны решетчатого типа разработаны для зданий, имеющих пролеты 18…30 м и высоту 10,8…18 м при кранах с грузоподъемностью до 50т. Для их изготовления используют прокатные широкополочные двутавры и сварные элементы. При крайне тяжелом режиме работы крана колонны устраивают с проходами, в остальных случаях без прохода вдоль подкрановых путей. Состоят такие колонны из двух частей: верхней – надкрановой из сварных или широкополочных двутавров и нижней – подкрановой, состоящей из двух ветвей, соединенных двухплоскостной решеткой.

Марка надкрановой части: А3-1 h₂=3200 мм;

Марка подкрановой части: Д12-1 h₁=13000 мм.

Рисунок 3 – Колонны стального каркаса

Подкрановые балки

Подкрановые балки служат опорой для крановых рельсов, по которым на катках передвигаются мостовые краны. Балки опираются на консоли колонн и дополнительно обеспечивают продольную жёсткость здания. При шаге колон 6м для ж/б каркаса применяют балки таврового сечения с пред­варительно напряженным армированием с утолщенной на опорах вертикаль­ной стойкой, при шаге 12 м применяют двутавровые балки. Соединение балки с колонной выполняется на сварке или бол­товое.

Рисунок 4 – Тавровая подкрановая балка для ж/б каркаса – БК6-С

Рисунок 5 – Двутавровая подкрановая балка для ж/б каркаса – БК12-С

Подкрановые балки в стальном каркасе могут быть разрезными и неразрезными, сплошными и решетчатыми. Решетчатые балки экономичнее. Но при кранах средней грузоподъемности и при легком и среднем режиме работы. При большой грузоподъемности крана используются сплошные подкрановые балки составного сечения.

Рисунок 6 – Стальная подкрановая балка Б6 – I

Стропильные конструкции

Стропильные конструкции воспринимают воздействия, обусловленные как опирающимися на них ограждающимися элементами покрытия, так и подвешенными к ним средствами внутрицехового транспорта и технологического оборудования. Стропильные железобетонные конструкции изготавливают в виде балок и ферм

Железобетонные балки обычно менее трудоемки при изготовлении, имеют меньшую высоту в середине пролета. Однако материала на них расходуется больше, чем на фермы того же пролета. Наибольшее применение балки находят для перекрытия пролетов 18 м. При перекрытии пролетов больше 18 м, используются стропильные фермы.

Рисунок 7 – Ж/б стропильные фермы

Стропильные конструкции стального каркаса устраиваются в виде ферм. Решетка ферм определяется целесообразным распределением усилий между раскосами и стойками.

Рисунок 8 – Стропильные стальные фермы ФС36-1,85

Подстропильные конструкции

Фермы шарнирно опираются на колонны. При шаге колонн крайних рядов 6 м, а средних 12 м и более возникает необходимость установки подстропильных ферм, на которые стропильные конструкции имеют шарнирное опирание. При стропильных фермах применяют подстропильные фермы.

Рисунок 9 – Подстропильные фермы.

Связи

Система связей железобетонного каркаса призвана обеспечить необходимую пространственную жесткость здания. Она работает совместно с основными элементами каркаса и позволяет обеспечить жесткость здания в целом: придать устойчивость верхним поясам поперечных рам, воспринять ветровую нагрузку, действующую на торец здания, и тормозные усилия от мостовых кранов. В ее состав входят вертикальные связи, горизонтальные связи по верхнему (сжатому) поясу ферм, связи по фонарям.

Вертикальные связи соединены со связевыми колоннами в среднем шаге температурного блока в каждом продольном ряду. Вертикальные связи выполняют в виде крестообразных металлических ферм из стальных профилей.

При больших пролетах и высоте здания высота стоек фахверка в торцах здания получается значительной. В целях сокращения их расчетного пролета на уровне нижнего пояса ферм устраивают дополнительную опору в виде горизонтальной связевой фермы между крайними парами ферм, находящимися в торцах здания.

Связи по фонарям устраиваются в целях объединения фонарных ферм в жесткий пространственный блок. Их выполняют в виде крестообразных стальных связей: вертикальных – в плоскости остекления и горизонтальных – в плоскости покрытия.

В стальном каркасе система связей включает горизонтальные связи и вертикальные связи.

Рисунок 10 Вертикальная связь

Фундаменты

Фундамент – главная несущая конструкция сооружения, которая воспринимает нагрузку от всего здания, и передаёт на основание грунтов.

Каркасная конструкция производственных зданий обуславливает необ­ходимость устройства самостоятельного фундамента под каждую колонну, его размеры определяются нагрузкой приходящейся на колонну, допустимым давле­нием на грунт под подошвой и глубиной промерзания.

В данной работе приняты отдельно стоящие монолитные фундаменты стаканного типа. Фундамент состоит из подколонника и опорных плит-ступеней. Элементы фундаментов, соприка­сающиеся с грунтом, покрываются двумя слоями гидроизоляции.

В большинстве случаев фундаменты производственных зданий устраивают на естественном основании. Если грунты слабые и не в состоянии воспринять передающееся на них давление, то устраивают искусственное основание, существенно увеличивающее стоимость фундамента.

Наибольшее распространение в промышленности получили монолитные и сборные железобетонные фундаменты стаканного типа.

1. Определяем нормативную глубину сезонного промерзания:

, где =0,28;

– сумма всех отрицательных температур

2. Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:

, где

3. Определяем глубину заложения:

Приводим к унифицированным размерам: соответственно отметка заложения фундамента -1,650.

Таблица 2 Спецификация элементов фундамента

Поз	Обозначение	Наименование	Кол
1	ФБ 1,8-1,8	фундамент	22
2	ФБ 2,4-1,8	фундамент	22
3	ФБ 3,6-2,1	фундамент	6
4	ФБ 2,4-1,8	фундамент	26
5		фундаментная балка	44
6		фундаментная балка	12

Фундаментные балки

Фундаментная балка служит для опирания стеновых конструкций. Балки передают нагрузки от стен на фундаменты и устанавливаются на специальные опорные столбики на обрезах фундамента или плитной части фундамента. Фундаментная балка применяется 6 метровая. Под воротами фундаментная балка не устраивается.

Фундаменты и фундаментные балки в зданиях с металлическим каркасом выполняются из железобетона. Если в железобетонном каркасе соединение фундамента с колонной осуществляется за счет замоноличивания торца колонны в стакане фундамента, то здесь соединение колонн и фундамента происходит с помощью анкерных болтов, при этом на торце колонны укладывается стальной

лист, который обеспечивает передачу нагрузки и ее более равномерное распределение на фундамент.

Полы

Выбор конструкции пола определяют в первую очередь видом и интенсивностью силовых и несиловых воздействий, которым он подвергается в период эксплуатации здания, а также спецификой предъявляемых к нему требований, обусловленных протекающими в помещении технологического процесса.

В зависимости от особенностей технологического процесса к полам предъявляют специфические требования в части ограничения пылеотделения в результате износа, искрообразования, электропроводности, необходимости специальной отделки поверхностей и др.

Конструкции полов принимаю однослойные цементно-песчаные.

Рисунок 11 – Конструкции полов

Наружные стены

Наружные стены в ж/б цехах проектируем в соответствии с теплотехническим расчётом ограждающих конструкций (таблица 3). Они представляют собой бетонные трёхслойные конструкции, имеют наружный и внутренний слои из тяжелого бетона и заключённый между ними утепляющий слой. Применяются панели толщиной 250 мм. Размеры рядовых панелей 6x1,2м и 6x1,8м.

Рисунок 12 – Схема строения

трехслойной стеновой панели

где - керамзитобетон, - слой эффективного утеплителя

Ограждающими стеновыми элементами в металлическом каркасе служат стальные панели типа «сандвич».

Трехслойные панели типа «сандвич» состоят из стальных облицовочных профи­лированных листов и вспененного утеплителя из пенополиуре­тана между ними. Неглубокая профилировка облицовочных листов, расположенная в шахматном порядке с внешней и внутренней стороны, придает некоторую жесткость панели в вертикальном направлении. Конструктивно применяем панели размером 1,5x3м. Углы зданий заполняются панелями углового сечения. Длина сторон этих панелей определяется величиной привязки край­них колонн.

Элементы кровли и плиты покрытия

Покрытие выполнено из ребристых железобетонных плит размером 3x6м и профилированного настила. Железобетонные плиты служат основанием для кровли, укладываются по поперечным стропильным конструк­циям. Кровля принята малоуклонная.

При малоуклонных кровлях с рулонным ковром и стальным профилированным покрытием применяются прогоны. Они устанавливаются в узлах стальных стропильных ферм через 3м. Прогоны представляют собой конструкцию из прокатных швеллеров. Все элементы соединяются контактной точечной сваркой. В качестве настила используются панели тапа «сандвич» с утеп­лителем из пенопласта и размером 1,5x3м.

Таблица 2 – Спецификация плит перекрытия

Поз	Обозначение	Наименование	Кол-во	Масса	Примечание
1	2ПГ-6 60.30	Плита покрытия	245
2	2ПГ-6 60.30-1	Плита покрытия	15
3	2ПГ-6 60.30-2	Плита покрытия	28
4	2ПГ-6 30.15	Плита покрытия	476
5	2ПГ-6 30.15-1	Плита покрытия	4