Колонны. Подкрановые и обвязочные балки

Для устройства каркасов одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий применяют железобетонные и стальные колонны.

Железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий (рис. 20.7) могут быть с консолями и без них (если отсутствуют мостовые краны). По расположению в плане их подразделяют

па колонны средних и крайних рядов. В зависимости от поперечного сечения колонны бывают прямоугольные, таврового профиля и двухветвевые. Размеры поперечного сечения зависят от величины действующих нагрузок. Применяют следующие унифицированные размеры сечений колонн: 400×400, 400×600, 400×800. 500×500; 500×600 и 500×800 мм — для прямоугольных; 400×600 и 400×800 мм - для тавровых и 400×1000, 500×1000, 500×1300, 500×1400, 500×1500, 600×1400, 600×1900 и 600×2400 мм — для двухветвевых. Колонны могут состоять из нескольких частей, которые собирают на строительной площадке.

Колонны с консолями состоят из надкрановой и подкрановой ветвей. Сечение над крановых ветвей чаще всего квадратное или прямоугольное: 400× ×400 или 500×500 мм. Для изготовления колонн применяют бетой марок 200 – 500арматуру различных классов.

Длину колонн принимают с учетом высоты цеха и глубины их заделки в фундамент, которая может быть: для колонн прямоугольного сечения без мостовых крапов — 750 мм, для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми крапами — 850 мм; для двухветвевых колонн — 900— 1200 мм.

Кроме основных колонн для устройства фахверков используют фахверковые колонны. Их устанавливают вдоль здания при шаге крайних колони 12 м и размере панелей, стен 6 м, а также в торцах зданий.

Для устройства каркасов многоэтажных зданий используют железобетонные колонны высотой на один, два и три этажа. Сечение колони 400×400 и 400×600 мм (рис. 20.8). Изготовляют колонны из бетона марок 200—500 и армируют стальными каркасами. Сопряжение ригелей с колоннами может быть консольным и бесконсольным. Стыки колонн устраивают на 600 – 1000 мм выше перекрытия.

Стальные колонны одноэтажных зданий могут иметь постоянное по высоте сечение и переменное. В свою очередь, колонны с переменным сечением могут иметь подкрановую часть сплошного и сквозного сечения (рис. 20.9).

Сквозные колонны подразделяют на колонны с ветвями, соединенными связями, и колонны раздельные, которые состоят из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвей (рис. 20.9, д). Колонны постоянного сечения используют в случае применения кранов грузоподъемностью до 20 т и при высоте здания до 9,6 м.

В случаях, когда колонны в основном работают на центральное сжатие, при­меняют колонны сплошного сечения. Для изготовления сплошных колонн применяют широкополочный прокатный или сплошной двутавр, а для сквозных колонн могут быть использованы также двутавры, швеллеры и уголки.

Раздельные колонны устраивают в зданиях с тяжелыми мостовыми кранами (125 т и выше). В нижней части колонн для сопряжения с фундаментами предусматривают стальные базы (башмаки). Базы к фупдаментам крепят анкерными болтами, закладываемыми в фундамент при их изготовлении. Нижняя опорная часть колонны вместе с базой покрывается слоем бетона.

Жесткость неустойчивость зданий достигаются установкой системы верти­кальных и горизонтальных связей. Так, для снижения и перераспределения возникающих усилий в элементах каркаса от температурных и других воз­действий здание разбивают на температурные блоки и в середине каждого блока устраивают вертикальные связи между колоннами: при шаге колонн 6 м — крестовые; при шаге колонн 12 м — портальные (рис. 20.10). Связи выполняют из уголков или швеллеров и приваривают к закладным частям колонн.

Для обеспечения работы мостовых кранов на консоли колонн монтируют подкрановые балки, на которые укладывают рельсы. Подкрановые балки также обеспечивают дополнительную пространственную жесткость здания. Подкрановые балки могут быть железобетонные и стальные.

Железобетонные подкрановые балки применяют при шаге колони 6 и 12 м, по сравнительно редко, так как они имеют значительную массу, расход бетона и арматуры. Балки могут иметь тавровое (для длины 6 м) и двутавровое сечение с утолщением стенок только на опорах.

К колоннам железобетонные подкрановые балки крепят сваркой закладных деталей и анкерными болтами (рис. 20.11). После тщательной установки и выверки гайки на анкерных болтах заваривают. Рельсы к балкам присоединяют прижимными лапками, которые располагают через 750 мм. В концах подкрановых путей устанавливают стальные упоры — ограничители, которые снабжаются амортизаторами-буферами из деревянного бруса.

Более эффективными по сравнению с железобетонными являются стальные подкрановые балки, которые подразделяются на разрезные и неразрезные. Они более просты в изготовлении и при монтаже. По типу сечения подкрановые балки могут быть сквозными (решетчатыми) и сплошными.

Балки сплошного сечения (рис. 20.12) изготовляют в виде двутавра (прокат­ного профиля или составленного из трех листов стали с ребрами жесткости). Элементы сечения балок соединяют сваркой. Иногда изготовляют клепаные балки.

Сквозные подкрановые балки в виде шпренгельных систем применяют в зда­ниях с шагом колонн 12 м и более при кранах среднего и легкого режимов работы грузоподъемностью до 75 т.

Высоту балок определяют по расчету, и она может быть от 650 до 2050 мм с градацией размеров через 200 мм.

Крепление рельсов к балкам может быть неподвижным и подвижным. Неподвижное крепление осуществляется путем приварки рельса к верхней полке балки при кранах грузоподъемностью до 30 т. Подвижное крепление, осуществляемое чаще всего, производят с помощью скоб и прижимных лапок (рис. 20.12, в, г).

Если в качестве материалов для стен применяют кирпич или мелкие блоки, то для их опирания, а также в местах перепада высот смежных пролетов ис­пользуют обвязочные железобетонные балки (рис. 20.13, а). Их обычно уст­раивают над оконными проемами или лептами остекления.

Обвязочные балки длиной 5950 мм имеют высоту сечения 585 мм и ширину 200, 250 и 380 мм. Их устанавливают на опорные стальные столики и крепят к колоннам с помощью стальных планок, привариваемых к закладным элементам (рис. 20.13, б).

§ 20.4. Несущие конструкции покрытия

Несущие конструкции покрытия, являющиеся важнейшим конструктивным элементом здания, принимают в зависимости от величины пролета, характера и значений действующих нагрузок, вида грузоподъемного оборудования, характера производства и других факторов.

По характеру работы несущие конструкции покрытия бывают плоскостные и пространственные. По материалу конструкции покрытия делят на железобе­тонные, металлические, деревянные и комбинированные.

В связи с характером работы эти конструкции должны отвечать требованиям прочности, устойчивости, долговечности, архитектурно-художественным и экономическим. Поэтому при выборе несущих конструкций покрытия производят тщательный технико-экономический анализ нескольких вариантов. Так, железобетонные конструкции огнестойки, долговечны и часто более экономичны по сравнению со стальными. Стальные же имеют относительно небольшую массу, просты в изготовлении и монтаже, имеют высокую степень сборности. Деревянные конструкции обладают легкостью, относительно небольшой стои­мостью и при соответствующей защите — приемлемой огнестойкостью и дол­говечностью. Весьма эффективны и комбинированные конструкции, состоящие из нескольких видов материалов. При этом важно, чтобы каждый материал работал в тех условиях, которые являются самыми благоприятными для него. Ниже рассмотрены основные виды несущих конструкций покрытий.

Железобетонные балки (рис. 20.14) применяют при пролетах до 18 м. Они могут быть односкатными и двускатными. Для их изготовления используют бетон кл. В15÷В40и обычное или предварительно напряженное армирование. На верхнем поясе балок предусматривают закладные детали для крепления панелей покрытия или прогонов. Балки крепят к колоннам сваркой закладных деталей (рис. 20.14, д).

Более эффективными по сравнению с балками являются железобетонные фермы, которые используют в зданиях пролетом 18, 24, 30 и 36 м (рис. 20.15).

Они могут быть сегментные, арочные, с параллельными поясами, треугольные и др. Между нижним и верхним поясами ферм располагают систему стоек и раскосов. Решетка ферм предусматривается таким образом, чтобы плиты перекрытий шириной 1,5 и 3 м опирались на фермы в узлах стоек и раскосов.

Широкое применение получили сегментные безраскосные железобетонные фермы пролетом 18 и 24 м. Для уменьшения уклона покрытия для многопролетных зданий предусматривают устройство на верхнем поясе таких ферм специальных стоек (столбиков), на которые опирают панели покрытия

Изготовляют фермы из бетона кл. В22,5-В30.

Межферменное пространство рекомендуется использовать для пропуска коммуникаций и устройства технических и межферменных этажей.

Крепят фермы к колоннам болтами и сваркой закладных элементов.

При шаге стропильных ферм и балок 6 м и шаге колонн средних рядов 12 м используют подстропильные железобетонные фермы и балки. На рис. 20.15,5 показан фрагмент опирания подстропильной фермы на колонну и стропильной на подстропильную.

Более эффективными несущими конструкциями покрытий являются стальные стропильные и подстропильные фермы (рис. 20.16). Стропильные фермы применяют для пролетов 18, 24, 30, 36 м и более при шаге 6, 12, 18 м и более.

Пояса и решетку ферм конструируют из уголков или труб соединяют между собой сваркой с помощью фасонок из листовой стали. Сечения полок поясов, стоек и раскосов принимают по расчету.

Высоту на опоре ферм с параллельными поясами принимают 2550— 3750 мм, полигональных — 2200 мм, треугольных — 450 мм.

Сопряжение ферм с колоннами в большинстве случаев делают шарнирное с помощью надопорной стойки двутаврового сечения. Стойки крепят к стальным и железобетонным колоннам анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам — черными болтами (рис. 20.16, б).

Для многоэтажных промышленных зданий применяют балочные и безба­лочные перекрытия. Балки перекрытий (ригели) изготовляют из бетона марок

200—400 координационными пролетами б и 9 м унифицированной высотой сечения 0,8 м. Балки могут иметь прямоугольное и тавровое сечения (рис. 20.17). Ригели прямоугольного сечения применяют при больших нагрузках. Сопряжение с колонной осуществляется путем опирания ригеля на консоль колонны. При нагрузках на перекрытия более 25 кПа применяют ригели высотой 1,0 и 1,2 м и плиты перекрытия шириной 0,75 м, высотой 0,45 м либо коробчатый настил.

Если многоэтажное здание проектируется с сеткой колонн 12×12 м, то применяют каркас рамного типа (сборный или монолитный) со сборными пе­рекрытиями из коробчатого настила высотой 0,6 м.

Для многоэтажных зданий со сборным безбалочным каркасом с сеткой ко­лонн 6×6 м применяют плоские плиты перекрытий сплошного сечения (надко-лонные и пролетные) толщиной 150 или 180 мм. Надколонные плиты устанав­ливаются выступами в гнезда капители, предусмотренные по ее периметру, с образованием после замоноличивания железобетонных шпонок.

В зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом, а также с агрессивной по отношению к другим конструкциям средой используют деревянные фермы и балки. Деревянные балки пролетом до 18 м, клеенные из досок, изготовляют прямоугольного или двутаврового сечений высотой на опоре 450—1300 мм с уклоном 1:10 и 1:20. Балки с фанерной стенкой могут иметь двутавровое или коробчатое сечение.

Деревянные фермы могут быть сегментные, многоугольные, трапециевидные и треугольные.

Весьма эффективными являются армодеревянные конструкции покрытия (рис. 20.18) прямоугольного, таврового, двутаврового или коробчатого сечения. Если коэффициент армирования сечения 0,01—0,04, то несущая способность и жесткость деревянных балок повышается более чем в два раза.

Армируют деревянные элементы стальными стержнями и соединяют с древесиной эпоксидным клеем.

Для обеспечения устройства помещений, имеющих значительные размеры, используют конструкции покрытий большепролетные и пространственные. Покрытия в большепролетных зданиях бывают плоскостные, пространственные и висячие.

Большепролетными плоскостными покрытиями являются железобетонные и стальные фермы (рис. 20.19). Железобетонные фермы пролетом до 96 м изготовляют из бетона кл. В30 предварительно напряженным нижним поясом. Используют также сборные и монолитные рамы и арки, имеющие различные пролеты.

Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов, моно­литно связанных между собой и работающих как цельная конструкция, или в виде оболочек (рис. 20.20). Оболочки, которые могут перекрыть большие пролеты, имеют незначительную толщину 30—100 мм, так как бетон в этом случае работает в основном на сжатие.

Оболочки могут быть цилиндрические, купольные, параболоидные и др. Хорошие показатели имеет покрытие из длинных цилиндрических оболочек, применяемых при сетке колонн 12×24 м и более.

Устраивают также висячие покрытия, которые работают на растяжение (рис. 20.21). Висячие конструкции делятся на вантовые и собственно висячие.

Несущими элементами в вантовых покрытиях являются тросы и вантовые прямолинейные элементы. В качестве настилов используют аллюминиево-пластмассовые панели, коробчатые настилы из стеклопластиков и сотовые па­нели. Вантовые покрытия могут быть пролетом 100 м и более.

В собственно висячих покрытиях несущими конструкциями являются мем­браны и гибкие нити, криволинейно очерченные под действием приложенной к ним нагрузки.

В промышленном строительстве широко используют и пневматические кон­струкции.

Поиск по сайту: