2.3. Фундаменты под машины и оборудование
Фундаменты под машины выполняются следующих типов: массивные; рамные (преимущественно для турбомашин), состоящие из ряда поперечных рам, опирающихся на общую плиту и связанных поверху балками или плитой; стенчатые монолитные или сборные в виде ряда поперечных или двух продольных стен, связанных между собой ригелями или стенками; фундаменты в виде сплошной монолитной железобетонной плиты.
Фундаменты под машины и оборудование кроме их веса воспринимают сотрясения и удары, вызываемые работой машин. Эти сотрясения или колебания передаются на грунт и могут вызвать неравномерную осадку фундамента, а также явиться причиной деформации и нарушения структуры грунта основания. Колебание фундамента машин может также обусловить колебания фундаментов близлежащих зданий. При проектировании фундаментов под машины с динамическими нагрузками надлежит руководствоваться указаниями СНиП ІІ-Б.7— 70.
Рис. 3. Фундаментные железобетонные балки с деталями их укладки:
а —типы фундаментных балок; б, в, г — детали фундаментов крайнего ряда колонн; 1 — стеновая панель; 2—колонны; 3 — фундаментная балка; 4— фундамент стаканного типа; 5 — железобетонный столбик; 6—фундамент ступенчатый
Фундаменты под машины, установки и оборудование обычно проектируют бетонными или железобетонными: монолитными, сборно-монолитными или сборными (рис. 4,а,б).
Устройство монолитных фундаментов допускается под все виды машин. Размер и форму фундамента верхней части назначают в соответствии с чертежами, представленными заводом — поставщиком оборудования.
Рис. 4. Фундаменты под машины: а — рамные; б—массивные; в — с амортизаторами; г —подвесные; д — на общей плите; 1 — машина: 2 — фундамент машины; 3 — фундаментная плита; 4—рама фундамента; 5 — виброносители (песок, шлак); 6—амортизаторы; 7 — железобетонная коробка
Глубина заложения фундаментов зависит от глубины расположенных рядом каналов, приямков, глубины заложения фундаментов здания, а также от геологических и гидрологических условий строительной площадки. Чтобы уменьшить глубину заложения фундаментов под машины и одновременно снизить давление на грунт, целесообразно уменьшить высоту фундамента (когда это не ухудшает условия работы машины) и увеличить площадь его подошвы.
Фундаменты машин можно проектировать отдельными под каждую машину (агрегат) или общими под несколько машин (агрегатов) (рис. 4,д).
Для анкерных болтов в фундаментах оставляют колодцы, дающие возможность установить болты в нужное положение после окончательного монтажа машин. Фундаменты под крупные машины не должны соприкасаться с конструктивными элементами здания. Для частичного погашения колебаний фундаментов и поглощения шума, возникающего во время работы агрегата, между агрегатом и фундаментом помещают прокладки из упругого материала (резины, дерева) (рис. 4, 5, 6),
2.4. Несущий каркас одноэтажных промышленных зданий
В массовом промышленном строительстве применяют преимущественно конструктивную схему с полным каркасом. Она является типовой и обеспечивает экономичные решения одноэтажных промышленных зданий с полной унификацией сборных элементов.
Одноэтажные промышленные здания по производственной площади в общем объеме промышленного строительства занимают более Они, как правило, экономичнее многоэтажных, потому что при их возведении расход стали сокращаться на 25%, а бетона на 4%. Поэтому и отдается предпочтение одноэтажным промышленным зданиям.
Полный железобетонный каркас одноэтажного здания, как правило, состоит из защемленных внизу колонн и шарнирно связанных с ним балок, ферм и плит покрытия. Каркасы одноэтажных промышленных зданий выполняют из сборного железобетона или стали.
В статическом отношении сборные каркасы представляют совокупность поперечных и продольных рам. Поперечные рамы воспринимают нагрузки от покрытия, снега, кранов, ветра, действующего на продольные стены здания, а также от массы (веса) наружных стен. Продольные рамы обеспечивают устойчивость поперечных рам и воспринимают ветровые нагрузки и динамические воздействия от торможения кранов.
Унифицированные типовые конструкции из сборных железобетонных каркасов изготовляются заводским способом в соответствии с номенклатурой индустриальных изделий.
Колонны. Вертикальные несущие элементы каркаса промышленных зданий называют колоннами, они бывают железобетонные и металлические.
Удельный вес Стоимости колонн от общей стоимости здания составляет для одноэтажных многопролетных зданий, не оборудованных Кранами, со сборным железобетонным каркасом (при пролете 12—18 м и шаге колонн 6 м) —4—5%, а для таких же зданий, оборудованных кранами (при пролетах 18—24 м и шаге колонн 6 м), — 6—6,5%.
Железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий бывают прямоугольного, квадратного, круглого сечения и двухветвевые (рис. 24). По расположению в здании колонны подразделяются на крайние и средние.
Сборные железобетонные колонны прямоугольного сечения 400х40 мм применяют в одноэтажных зданиях высотой до 9,6 м, не оборудованных мостовыми кранами. Колонны крайних рядов делают без консолей, а средних рядов для создания необходимой площадки опирания ферм или балок — с двумя консолями. В зданиях высотой от 8,4 до 10,8 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью от 10 до 20 т, применяют колонны прямоугольного сечения 400х600 мм с консолями. Сечение этих колонн ниже консолей, поддерживающих подкрановую балку, делают больших размеров, чем сечения надкрановой части, которая несет значительно меньшую нагрузку. В консолях колонн и выше для крепления .подкрановых балок предусматривают стальные закладные детали.
Двухветвевые сборные железобетонные колонны, состоящие из двух ветвей сечением не менее 200х400 мм, соединенных распорками, применяют в одноэтажных зданиях высотой от 10,8 до 18,0 м, оборудованных краном грузоподъемностью от 10 до 60 т (рис. 4,6).
Железобетонные колонны армируют сварными пространственными каркасами, образованными из плоских каркасов, путем приварки поперечных стержней.
Стальные колонны целесообразно применять в одноэтажных зданиях при высоте до низа ферм более 14.4 м или при шаге колонн свыше 12,0 м и в труднодоступных районах строительства. Их делают преимущественно сварными из одной, двух и более двутавровых для швеллерных профилей, уголков и листовой стали. Сечения стержня колонн устраивают сплошными или сквозными (решетчатыми) (рис. 5).
Для центрально-сжатых колонн применяются сплошные сечения, для внецентренно-сжатых — сплошные и сквозные.
Шаг крайних колонн применяется обычно в соответствии с длиной стеновых панелей или берется в 12 м, шаг колонн средних рядов — в соответствии с требованиями технологического процесса.
База колонны служит для увеличения площади ее опирания и сопряжения с фундаментом. У колонны сплошного сечения базы устраивают из стальной плиты, усиленной ребрами. У сквозных колонн применяются раздельные базы для каждой ветви. Заглубление колонн в зависимости от высоты базы принимается 0,6—1,0 м.
Технико-экономический анализ показывает, что сборные железобетонные колонны промышленных зданий с крановыми нагрузками 10—30т требуют по сравнению с металлическими на 60—70% меньше стали. По стоимости сборные железобетонные колонны дешевле металлических на 15—25%. Выбор конструктивных решений колонн, отвечающих требованиям индустриализации и снижению стоимости зданий, должен производиться на основе технико-экономического сравнения.
Рис. 4. Основные типы железобетонных колонн для одноэтажных зданий: а – прямоугольного сечения, без консолей и с консолями; б – двухветвевые железобетонные; в - круглые
Фахверк (или дополнительный каркас) располагают в плоскости продольных и торцевых стен. Он необходим для восприятия массы стенового заполнения, оконных переплетов, ветровых нагрузок и, передачи их на основной каркас. Обычно фахверк состоит из ригелей и стоек. Их количество и местоположение определяется шагом колонн, высотой здания, конструкцией стенового заполнения, характером и величиной нагрузок. При шаге колонн более 6м в фахверк вводят дополнительные стойки с собственными фундаментами.
Связями называются элементы каркаса, соединяющие между собой поперечные рамы. По характеру расположения они бывают горизонтальными и вертикальными.
Роль горизонтальных связей выполняют плиты покрытия. После сварки опорных закладных деталей и заделки швов покрытие приобретает качество «сплошного диска», повышающего пространственную жесткость здания. Устойчивость строительных балок и ферм (в торцах фонарных проемов) обеспечивается горизонтальными крестовыми связями, установленными в уровне верхнего пояса. В последующих пролетах (под фонарями) устанавливают стальные распорки.
Подкрановые балки предназначены для установки рельсов, по которым передвигаются мостовые краны. Соединение подкрановых балок с колоннами придает каркасу здания дополнительную пространственную жесткость.
Балки покрытий (рис, 6) применяются при пролетах 6, 9, 12, 18 м. В зависимости от конфигурации верхнего пояса балки бывают: односкатные таврового сечения; односкатные двутаврового сечения; двускатные для пролетов 6, 9 и 12 м; решетчатые прямоугольного сечения с отверстиями для пропуска трубопроводов и с параллельными поясами для зданий с плоской кровлей.
Фермы в массовом промышленном строительстве одноэтажных зданий применяют при пролетах 18, 24, 30 м.
Рис. 6. Железобетонные стропильные балки: с — односкатные таврового сечения; б —односкатные двутаврового сечения; в — двускатные (пролетом 6-9 м); г — двускатные (пролетом 12—18 м); д — решетчатые (пролетом 12-18 м); е— с параллельными поясами: 1 — опорный стальной лист; 2 — закладные детали
Стропильные фермы в зависимости от конфигурации верхнего пояса бывают с параллельными поясами (постоянной высоты), криволинейные (арочные), сегментные и треугольные. В зависимости от материала фермы могут быть сборные железобетонные, металлические или деревянные. Наиболее индустриальными и долговечными являются сборные железобетонные фермы.
Раскосные сегментные фермы предназначены для скатных фонарных и бесфонарных покрытий. Сечения верхнего и нижнего пояса прямоугольные (рис. 7, а).
Рис.7.
Стропильные и подстропильные фермы
Бескаркасные арочные фермы используют при устройстве скатных покрытий (рис. 7,6), а с выступающими из верхнего пояса «рожками» - для плоских покрытий (рис. 7,в).
Фермы с параллельными поясами из железобетона марки М400, 500 предназначены для плоских бесфонарных покрытий (рис. 7,г).
Подстропильные фермы укладывают вдоль продольного ряда колонн (при шаге 12 или 18 м) (рис. 7,д). Стойки на концах фермы служат опорами для укладки крайних плит покрытия. Для зданий с плоской кровлей применяют подстропильные фермы (рис. 7,е).
Температурные и осадочные швы в одноэтажных промышленных зданиях решаются с применением парных колонн, опирающихся на общие или раздельные фундаменты.
Колонны средних рядов, за исключением примыкающих к продольному температурному шву и устанавливаемых в местах перепада высот пролетов одного направления, располагают так, чтобы оси сечения надкрановой части колонн совпадали с продольными и поперечными разбивочными осями.
Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом бывают, как правило, на двух колоннах со вставкой. Размер вставки зависит от величины привязки колонн и равен 600, 1000, 1500 мм. При этом шаг колонн должен быть равен шагу колонн по средним рядам.
Поперечные температурные швы делают также на парных колоннах. Ось температурного шва совмещается с поперечной разбивочной осью, а геометрические оси парных колонн смещаются с разбивочной осью на величину, равную размеру привязки торцевых колонн основного каркаса. Над колоннами устанавливают парные фермы или балки, на которые укладывают концы панелей покрытия.