4.4.2. Залізобетонний каркас промислових будівель з безбалочним перекриттям

Складається із вертикальних елементів колон з капітелями та горизонтальних – плит, що спираються на ці капітелі, створюючи міжповерхове перекриття.

В икористовується в промислових будівлях, складах, холодильниках, м’ясокомбінатах при покриттях із сіткою колон 6 х 6 м та великих корисних навантаженнях.

Повний збірний залізобетонний каркас багатоповерхової будівлі з перекриттям без балочного типу

1 – колона першого поверху; 2 – колона типового поверху; 3 – фундамент; 4 – фундаментна балка; 5 – капітель; 6 – капітель колони пристінного ряду; 7 – над колонна плита; 8 – над колонна плита пристінного ряду; 9 – прогонна плита.

Розрізняють безбалочні каркаси:

• з надколонними плитами, розміщеними в двох напрямках;

• з надколонними плитами, розміщеними в одному напрямку.

Розрізку перекриття виконують так, щоб їх вага не перевищувала 5 т.

1. На колони каркасу кріплять капітелі, які мають форму урізаної, квадратної в плані піраміди з отвором усередині. Капітель з виступаючою частиною колони закріпляють зварюванням закладних деталей. Капітель являється опорою для чотирьох над колонних плит з обоймою стаканного типа колони наступного поверху. Надколонні плити ребристі або пустотілі закріплюються з капітеллю (зварювання закладних деталей). Вони сприймають навантаження від прольотних плит. Прольотні плити – одношарові, товщиною 160-220 мм з ребрами по контуру. Надколонну зону армують та бетонують монтажним бетоном. Надколонні плити працюють як балки, тому такі перекриття названі без балочними чисто умовно, і пояснюються тим, що зовнішній вигляд цього перекриття не показує балок.

2. Другий тип каркасу складається із колон, плоских капітелей, надколонних та прольотних плит. Прольотні плити спираються на виступаючі четверті надколонних плит-балок. Жорсткість каркасу досягається шляхом зварювання випусків арматури прольотних плит з арматурною сіткою, що вкладається поверху надколонних плит та замонолічується монтажним бетоном.

Збірно-монолітне безбалочне перекриття з надколонними плитами, розміщеними в одному напрямку, має порівняно просте рішення та невелике число типорозмірів. Недолік – більша трудомісткість робіт з укладання монолітного бетону.

в – деталь влаштування капітелі; 1 – колона; 2 – капітель; 3 – надколонна плита; 4 – прогонна плита; 5 – монтажний бетон.

4.3. Сталевий каркас одноповерхових промислових будівель

Просторова система металевих конструкцій, утворена колонами, підкрановими балками, фермами, прогонами та пов’язями називається сталевим каркасом. Бувають площинні та просторові каркаси.

Елементи каркасу виготовляють із високоміцних низьколегованих та вуглецевих термічно зміцнених сталей, а також ефективних профілей, в тому числі тонких електрозварних труб, гнутозварних профілей, прокатних широкополичних двотаврів.

Сталеві конструкції будівель необхідно захищати від впливів агресивних середовищ, а в деяких випадках і від блукаючого струму.

Для будівель, призначених для виробництв, в яких застосовуються або виробляються тверді луги, сода чи інші солі лужної реакції, а також при наявності пилу, Що вміщує мідь, ртуть або їх з’єднання, які викликають контактну корозію, використання металевих конструкцій не допускається.

Основою площинного каркасу слугують поперечні рами, що складаються з колон та крокв’яних конструкцій. Їх стійкість забезпечується жорстким з’єднанням фундамента з колоною. В поздовжньому напрямку стійкість каркасу забезпечується системою металевих пов’язей по колонам та фермам, вкладанням підкранових балок.

4.3.1. Сталеві колони каркасу

Колона складається:

• оголовок, що сприймає навантаження від вище розташованих конструкцій;

• стержень (ствол), що має над кранову і підкранову частини;

• Башмак, що передає навантаження на фундамент.

В залежності від поперечного перерізу колони розділяють:

• суцільні постійного та змінного перерізу;

• решітчасті (наскрізні) змінного перерізу;

• роздільні змінного перерізу.

Колони сприймають навантаження від покриття та кранів сумарно.

При великій вантажопід’ємності кранів колони роздільно сприймають навантаження від покриття та від кранів.

4.3.1.1. Суцільні колони постійного та змінного перерізу

В будівлях висотою до 8,4 м, безкранових або з підвісними кранами, використовуються сталеві колони постійного перерізу із зварних двотаврів з висотою стінки 400 або 630 мм. В колонах висотою 8,4 та 9,6 м обладнаних опорними кранами вантажопід’ємністю до 20 т висота стінки двотавра приймається 630 мм. Консоль для спирання підкранових балок виконують із двотавра такої ж висоти.

4.3.1.2. Решітчасті (наскрізні) колони змінного перерізу

В будівлях висотою 10,8-18 м, обладнаних опорними кранами вантажопід’ємністю до 50 т, встановлюють типові колони ступінчастого окреслення. Вона складається із двох частин: нижньої (підкранової) решітчастої та верхньої (над кранової) із зварного двотавра з висотою стінки 400 мм в крайніх та 710 мм – в середніх колонах.

Підкранова частина двогілкової колони в залежності від висоти перерізу виконується із прокатних швелерів або двотаврів, а також із гнутих швелерів та двотаврів прокатних чи зварних. Гілки підкранової частини колони зв’язують розкоси із прокатних кутників та горизонтальні стержні (діафрагми) через чотири панелі розкосів по висоті. Решітчаста частина колони завершується одно площинною траверсою, що з’єднує її гілки з над крановою частиною.

4 .3.1.3. Колони роздільного типу

Інколи бувають найбільш економічними, так як розділення

передавання навантаження від покриття та кранів на обидві гілки

дає найбільш повне використання матеріалів. Використовують при

великих навантаженнях, перепадах кранових висот.

4.3.2. Спирання колон на фундаменти

Башмаки сталевих колон кріплять до анкерних болтів, закладених в з/б фундамент.

Спирання відбувається через шар цементно-піщаного розчину або бетону на дрібному заповнювачі. Конструкція башмака і його розміри залежать від перерізу колони та характеру навантаження (центральне та нецентральне).

Башмаки колон суцільних та решітчастих (при невеликій відстані між гілками) мають загальну базу (опорна сталева плита).

• на одній плиті

• н а плиті посиленій ребрами

• н а плиті посиленій поперечними траверсами.

Б ільшість двогілкових колон має роздільну базу.

Торець стержня колони фрезерують та спирають на стругану поверхню опорної сталевої плити. Ребра та траверси приварюють до опорної плити і стволу колони. Башмаки розміщають на 500-600 мм нище рівня підлоги. Для запобігання корозії башмак бетонується. Обріз фундаменту на відмітці -0,7 м. Для спирання зовнішніх стін на обрізи фундаменту вкладають з/б фундаментні балки.

4.3.3.Сталеві підкранові балки

М ожуть бути розрізними та нерозрізними, суцільними та решітчастими.

Конструктивні схеми підкранових балок

а – розрізна; б – нерозрізна; в – решітчаста.

Типові розрізні балки виготовляють

прольотом 6, 12 м під мостові крани середнього та тяжкого режиму роботи Q = 5-200 т, для кранів середнього режиму роботи Q = 75-200 т виготовляють балки прольотом до 24 м.

Переріз суцільних балок являє собою зварні двотаври з поясами однакової ширини або з розвиненою шириною верхнього поясу. Балки для кранів вантажопід’ємністю від 75 т довжиною 6 м виготовляють висотою 1 м, а довжиною 12 м – висотою 1,8 м. Відношення висоти балок до їх прольотів приймається в межах 1/10-1/16. Стінки балок укріплюють поперечними ребрами жорсткості із стрічкової сталі, поставленої на відстані 1200-1500 мм одна від одної. Пояси таврів виготовляють шириною 200-500 мм в залежності від прольоту балки та Q крана.

Балки прольотом 24 м виготовляють висотою 3200, 3600 мм, висоту опорної пластини приймають на 100 мм більше стінки поясу виготовленої шириною від 400 до 800 мм, ребра – з кроком 2 м. Балки прольотом 6 і 12 м компонують одного перерізу для всього польоту, а довжиною 24 м збирають із двох перерізів – опорного та прольотного. Закріплюють балки між собою болтами, розміщеними в нижній зоні опорних ребер.

Наскрізні підкранові балки проектують у вигляді шпренгельної балки чи підкранової ферми.

Ш пренгельна балка складається із верхнього поясу, центральної стійки та нижнього поясу. Верхній пояс – двотавр (прокатний або зварний), нижній – трикутна решітка із кутників. Використовують при прольотах 6-18 м і тільки при кранах легкого та середнього режиму роботи.

П ідкранова ферма проектується з паралельними поясами за схемою простої трикутної решітки з проміжними стійками. Верхній пояс – прокатний двотавр, посилений горизонтальним листом. Елементи решітки і нижній пояс – із спарених кутників з’єднаних в тавр. Висоту призначають 1/5-1/7 прольоту при

L = 12-18 м та 1/8-1/10 при L = 24-36 м. Їх приймають при легкому та середньому режимах роботи кранів.

Для сприйняття горизонтальних сил від гальмування візка та від перекосів крана, а також для забезпечення загальної стійкості підкранових балок встановлюють гальмівні балки та ферми. Їх закріплюють приварюванням до верхніх поясів підкранових балок.

Підкранові балки L = 6 м в будівлі з легким режимом роботи гальмівними елементами не підсилюють.

В інших випадках гальмівні пов’язі ставлять між колонами крайніх та середніх рядів по всій довжині будівлі. Суцільні гальмівні балки використовують в будівлях з важким режимом роботи кранів. Вони виготовляються із рефльоної сталі товщиною 6-8 мм, посиленої поперечними ребрами із стрічкової сталі через 1500 мм.

Улаштування тормозних ферм

а – переріз тормозної ферми при розміщенні підкранової балки з одного боку колони; б – те ж, з обох боків; в – план частини тормозної ферми; 1 – підкранова балка; 2 – тормозна ферма; 3 – колона; 4 – зовнішній пояс тормозної ферми.

Гальмівні ферми використовують в будівлях з легким та середнім режимом роботи кранів. Їх виготовляють із трикутною решіткою з кутників панелями довжиною 1500 мм. Нижній пояс підкранових балок кріплять до колони анкерними болтами, а верхній – гальмівними фермами чи накладками.

Кріплення підкранових балок висотою до 1200мм (а) і більше 1200мм (б) до колони каркасу

1 – підкранова балка; 2 – анкерні болти; 3 – тормозна ферма; 4 – накладка; 5 – діафрагма; 6 – рельс; 7 – огородження проходу по тормозній фермі.

Рельси підкранових шляхів на сталевих підкранових балках використовують наступних типів залізничної колії Р-38, Р-43 (Q = 50 т). Q>50 т – рельси кранові КР70, КР80, КР110, КР120, та квадратного перерізу 140 х 140 – для важких кранів металургійних цехів.

1 – гак; 2 – гайка; 3 – пружинна шайба; 4 – лапка; 5 – затискний болт; 6 – коротиш.

Гаками та гайками сталева планка та квадратний профіль

з пружними шайбами затискний болт привар. до коротишів

кутиків закріпл. до верхн.

поясу балки

Нижній пояс підкранової балки кріплять до колони анкерними болтами, а верхній пояс – гальмівними фермами чи накладками. При висоті 1200 мм вводять діафрагми.

4.3.4. Кроквяні та підкроквяні ферми

Т ипові сталеві ферми прольотом 18-36 м застосовують в плоских та скатних покриттях. Їх виготовляють із вуглецевих та низьколегованих сталей.

Геометричні схеми типових уніфікованих стальних ферм

а – для опалюваних будівель зі скатним покриттям під рулонну покрівлю; б – для опалюваних будівель з похилим покриттям під рулонну покрівлю; в – для неопалюваних будівель під покрівлю із азбестоцементних хвилястих листів.

Геометричні схеми стальних ферм

а – трикутна; б – з паралельними поясами із затяжкою; в – сегментна; г – параболічного контуру.

4 .3.4.1. Кроквяні ферми з паралельними поясами призначені для влаштування плоских дахів із з/б плит чи сталевого профільованого настилу. Крок ферм 6, 12 м. Елементи ферми виготовляють із сталевих кутників, широкополих таврів, з’єднаних у вузлах електрозварюванням чи високоміцними болтами. Верхній та нижній пояс мають ухил 1,5⁰, що компенсує провисання конструкцій у процесі експлуатації.

Опорні вузли

4.3.4.2. Кроквяні трикутні ферми використовують в неопалюваних будівлях з дахом із азбестоцементних хвилястих листів. Крок 6 м. Ухил верхнього поясу 28,8⁰. Всі елементи виготовляються із сталевих кутників, з’єднаних у вузлах електрозварюванням.

Вузли спирання ферм

Прив’язка «0» Прив’язка «250»

4.3.4.3. Підкроквяні ферми використовують при кроці середніх колон 12 м та призначені для спирання кроквяних ферм.

Елементи ферми виготовляють із сталевих кутників, таврів, з’єднаних зварюванням.

4.3.4.4. Трубчасті сталеві ферми і із тонкостінних гнутих профілів

Прольоти 18-36 м, Н = 2,9 м.

Е лементи ферми зварюють встик звичайно без фасонок. Ферми із труб економічні по витраті матеріалу, менш трудомісткі при виготовленні та мають меншу масу.

Геометрична схема і вузли нижнього поясу полегшеної ферми, виконані із тонкостінних гнутих профілів труб

4.3.5. Пов’язі по сталевим колонам

Поздовжню стійкість каркасу забезпечують пов’язі: над кранові, що розміщуються в крайніх кроках температурного відсіку (і в середніх, якщо цього потребує система пов’язей покриття), та підкранові, які розміщуються в середньому кроці температурного відсіку.

розрізи по колонам постійного перерізу

к райній ряд-вязей і розпірок по фермам

кроквяні ферми

вязева ферма

у горизонт. площині

підкранова балка

підкранові вязі

над кранові вязі у крайніх у середньому

кроках температурного відсіку кроці темпер.

відсіку

середній ряд

підкроквяні та

кроквяні ферми

підкранова

балка підкранові вязі

над кранові вязі у крайніх у середньому

кроках температурного відсіку кроці темпер.

відсіку

розрізи по колонам постійного перерізу

к райній ряд-вязей і розпірок по фермам

кроквяні ферми

підкранова балка варіант в’язевого кроку

підкранові вязі

над кранові вязі у крайніх у середньому

кроках температурного відсіку кроці темпер.

відсіку

підкранова балка

двох площинні портальна схема

над кранові вязі у підкранові вязі в’язей застосовується

крайніх кроках у середньому при необхідності

температурного відсіку кроці темпер. Влаштування

відсіку проїзду або

влаштування

обладнання

Для над кранових пов’язей використовуються два типи схем: V- подібні та у вигляді зв’язних фермочок з паралельними поясами. Останні встановлюють по середнім рядам колон при крановому габариті до 37 м.

При відсутності проходів над кранові пов’язі одно площинні, розміщені в площині поздовжніх осей будівлі; при наявності проходів – двох площинні у площинах полиць двотавра – шийці колони та з’єднані решіткою.

В покриттях покриттях встановлюють горизонтальні (поздовжні та поперечні) та вертикальні пов’язі.

Поздовжні горизонтальні пов’язі розміщують вздовж рядів колон в площині нижнього і верхнього поясів крайніх панелей ферм. Вони являють собою поздовжні зв’язні ферми з паралельними поясами.

Схема влаштування пов’язей у покритті багатоповерхового цеху

1 – поздовжня в’язева ферма; 2 – поперечна в’язева ферма; 3 – вертикальні в’язі.

Поперечні горизонтальні пов’язі виконують поясами двох суміжних крокв’яних ферм та розміщеною між ними решіткою. Їх встановлюють в торцях будівлі з обох сторін кожного деформаційного шва, а при великій відстані між деформаційними швами – через кожні 60 м. Горизонтальні поперечні пов’язі по верхнім і нижнім поясам ферм суміщують в плані.

Вертикальні слугують опорами для поперечних горизонтальних зв’язних ферм. Їх виконують у вигляді ферм з паралельними поясами та розміщують в площині опорних стійок ферм, посередині прольоту та під вузлами кріплення зовнішніх стійок ліхтаря.