Промышленные колонны. Все о монолитных железобетонных колоннах – назначение, виды и типы, тонкости монтажа конструкций. Как сделать своими руками? Виды и материалы для изготовления
В одноэтажных промышленных зданиях сборные Железобетонные колонны применяют сплошные прямоугольного сечения (рис. 53, а, б) и сквозные двухветвевые (рис. 53, в). В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, колонны имеют консоли для опирания на них подкрановых балок, на которые укладывают рельсы для передвижения крана. Унифицированные колонны имеют высоту, кратную модулю 600 мм. Проектная высота колонны (Н) исчисляется от уровня чистого пола помещения, т. е. от отметки 0, 000 до верха колонны без учета ее нижнего конца длиной 900-1350 мм, заделываемого в фундамент.
Рис. 53. Типы сборных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий: а - для бескрановых зданий; б-крановые прямоугольного сечения; в - крановая двухветвевая для средних рядов
Часть колонны, расположенную выше консолей, называют над-крановой, ниже - подкрановой. Надкрановую часть колонны, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двух-ветвевых колоннах надколонник выполняют из одной ветви, вследствие чего для опчрания подкрановых балок создаются уступы. Верхний торец колонны имеет стальной закладной лист с анкерными болтами для крепления несущих элементов покрытия. Стальные закладные детали предусматривают также в местах установки подкрановых балок и связей и, кроме того, в боковых плоскостях крайних колонн (для крепления стен).
Для выверки положения колонн при их монтаже предусмотрены риски в виде вертикальных канавок треугольного профиля. Их наносят на четырех гранях колонн (вверху и внизу), а также на боковых гранях консолей колонн.
Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300 и 400, рабочую арматуру - из стали класса А-Ш.
Колонны фахверка (вспомогательного каркаса) устраивают торцовых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий при длине стеновых панелей 6 и 12 м.
Колонны рассчитывают на нагрузку от ветра и массыпанельныхстен. устанавливают колонны на самостоятельные фундаменты. Наружная грань колонн рассполагается в плоскости внутренней поверхности стен.
Колонны изготовляют из бетона марок 200--400, рабочая арматура - из стали класса А-Ш.
26. Расчёт и конструирование колонн сплошного сечения
Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях колонны определяют как в консольной балке, загруженной внешней нагрузкой и реакцией Re. Обычно расчётными являются 4 сечения по длине колонны.
Сечения колонн рассчитывают с учетом влияния продольного изгиба (если λ>34-12* Мmin/Mmax-необходим учёт продольного изгиба) на значение эксцентриситета продольной силы
ea-случайный эксцентриситет
ea-MAX { 20 мм
ρmin=5Nsd/(fyd*b*h) As1= As2=(ά*fcd*bw*d)/fyd * (άm,1- άn*(1-άn/2))/(1-δ)
άm,1= M sd /(ά*f cd *b w *d 2)- относительный момент δ=c/d
άn= N sd /(ά*f cd *b w *d)- относительная величина продольной силы
Колонны из плоскости поперечной рамы проверяю на устойчивость как сжатые элементы. Колонны проверяют на усилия, возникающие при транспортировке и монтаже.
Короткие консоли колонн рассчитывают на действие опорного давления от подкрановых балок
V rd , ct =*b w *d<=V rd , ct , max =0,5*b w *d*f cd *ϒ
Площадь сечения продольной арматуры консоли определяют по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%.
A s 1 =1,25*M/((f yd *(d-c 2))
Конструирование колонн:
Бетон не ниже С12/15, для сильно загруженных-С20/25
В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, переменного по высоте сечения - ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, - раздельные.
В колоннах постоянного по высоте сечения нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн постоянного сечения (особенно сплошных) - их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (Q до 15-20 т) и незначительной высоте цеха (Н до 8-10 м).
При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на ступенчатые колонны, которые для одноэтажных производственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и располагается по оси подкрановой ветви.
В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д.
При кранах особого режима работы либо делают проем в верхней части колонны (при ее ширине не менее 1 м), либо устраивают проход между краном и внутренней гранью верхней части колонны.
Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке поперечной рамы.
В раздельных колоннах подкрановая стойкa и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе пoпepeчной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизонтальную поперечную силу от кранов.
Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (например, при расширении).
а – постоянного сечения
б, в – переменного сечения ступенчатые (с одним уступом)
г – ступенчатая раздельного типа
23. Типы сечений стальных колонн одноэтажных производственных зданий.
Типы и размеры сечений внецентренно-сжатых колонн назначают предварительно. В колоннах постоянного сечения высоту сечения h принимают примерно 1/15l при высоте колонн 10-12 м; 1/18l - при высоте 14-16 м и 1/20l при высоте более 20 м (l - расстояние от верха фундамента до нижнего опорного узла фермы покрытия). В колоннах переменного сечения высоту сечения h 2 надкрановой части принимают в пределах 1/8 – 1/12 высоты l (обычно h 2 =500 мм и реже 750-1000 мм), а высоту сечения h 1 , подкрановой части-1/10 – 1/20l в зависимости от высоты l 1 и типа сечения (сплошного или сквозного). Сплошное сечение по условиям экономии металла и трудоемкости изготовления назначают при высоте сечения h до 1 м, сквозные - при h >1,2 м. Некоторые типы поперечных сечений колонн показаны на рисунке 7.2.
а – в, ж – сплошные, г – з - сквозные
Лекция 4, 5
4.1.Типы колонн и область их применения.
4.2. Основы конструирования и расчета сплошных колонн.
4.3.Основы конструирования и расчета сквозных колонн.
4.1. Типы колонн и область их применения.
Сборные железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий по назначению можно разделить на:
1. колоны для зданий без кранов;
2. колонны для зданий, оборудованных мостовыми или другими кранами, для которых необходимы подкрановые пути, опирающиеся на колонны (колонны для зданий с мостовыми электрическими кранами массового применения, колонны для зданий с ручными мостовыми кранами и др.).
По расположению в здании колонны делят на
Колонны крайних рядов (их же используют в рядах, примыкающих к продольным температурным швам);
Колонны средних рядов, имеющих обыкновенно среднюю вертикальную ось симметрии.
К крайним колоннам с наружной стороны примыкают стеновые ограждения.
Крайние колонны подразделяются на:
Основные (воспринимающие нагрузки от навесных панелей, кранов, конструкций покрытий);
Фахверковые (служащие для крепления стен);
Связевые колонны (соединены стальными вертикальными связями для восприятия горизонтальных сил).
Фахверковые колонны устанавливают в торцах здания и между основными колоннами у продольных стен при шаге основных колонн 12 м и 6-ти метровых стеновых панелях.
По конструкции колонныбывают
Постоянного и переменного сечения по высоте (ступенчатые колонны);
Сплошные (прямоугольного или двутаврового сечения);
Сквозные (двухветвенные), которые могут быть безраскосными и раскосными (раскосные колонны применяют для электростанций до Н = 50 м);
Пустотелые (прямоугольного и круглого сечения).
По виду материала:
Из тяжелого бетона (более В 20);
Из легкого бетона (применяют реже, в основном в районах, где мало мелкого заполнителя, например, Дальний Восток).
По способу армирования:
Без предварительного напряжения;
С предварительным напряжением (для гибкихдлинных элементов из условия транспортировки).
Для зданий без мостовых кранов применяют в основном сплошные колонны прямоугольного сечения размерами 300×300 ÷ 400×800 мм (рис. 4.1).
Колонны двутаврового сечения (рис. 4.2) экономичнее прямоугольного сечения, но более трудоемки в изготовлении.
Кольцевые колонны из центрифугированного бетона (рис. 4.3) обеспечивают снижение расхода стали и бетона до 30%. Это объясняется рациональной формой поперечного сечения колонн и повышением прочности бетона в среднем в 1,5 раза вследствие уплотнения бетонной смеси центробежными силами. Способ центрифугирования дает возможность механизировать и автоматизировать технологический процесс изготовления колонн, что является дополнительным достоинством таких изделий.
Рис. 4.1. Колонны для зданий без мостовых кранов
Рис. 4.2. Колонны двутаврового сечения
Рис. 4.3. Колонны кольцевого сечения
Колонны швеллерного сечения (П-образного сечения) также дают возможность наиболее полно использовать свойства высокопрочного бетона и арматуры (рис. 4.4). Опыты показывают, что использование высокопрочных бетонов в сочетании с ненапрягаемой высокопрочной арматурой приводит к экономии бетона и стали до 30%.
Рис. 4.4. Колонны швеллерного сечения
Для зданий с мостовыми кранами применяют сплошные и двухветвенные (сквозные) колонны с консолями (рис. 4.5). Размеры поперечного сечения колонн в надкрановой части назначают из условия размещения кранового оборудования.
Рис. 4.5. Колонны для одноэтажных зданий с мостовыми кранами
а – сплошные прямоугольного сечения; б – сквозные двухветвенные
Для сплошных колонн высота сечения составляет: для крайних – 380, 500 мм; для средних – 600 мм. Для подкрановой части сплошных колонн высота сечения увеличивается соответственно до 600 и 800 мм. Ширина сечения колонн 400 и 500 мм (большие размеры соответствуют шагу колонн 12 м).
Подкрановая часть двухветвенных колонн состоит из двух стоек-ветвей, соединенных между собой поперечными распорками. Расстояние между осями распорок принимают s = (8¸10)×h, гдеh = 250 или 300 мм – высота сечения ветви.Для средних колонн высота всего сечения h 1 = 1400¸ 2400 мм, для крайних колонн – h 1 = 1000 ¸ 1900 мм. Ширина сечения колонны b = (1/25¸1/30)×H . Поперечное сечение надкрановой части колонн прямоугольное размером 500×600 мм.
Распорки размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не менее 1,8 м и обеспечивал удобный проход между ветвями (рис. 4.5, б).
Соединение двухветвенной колонны с фундаментом осуществляется в одном общем стакане (рис. 4.6, а) или же в двух отдельных стаканах (рис. 4.6, б), что уменьшает объем укладываемого при монтаже бетона.
Рис. 4.6. Конструкции соединения двухветвенной колонны с фундаментом
а – с одним общим стаканом; б – с двумя отдельными стаканами; в – при устройстве шпонок; 1 – бетон замоноличивания; 2 – колонна
Глубину заделки колонны в стакане фундамента принимают равной большему из двух размеров:
или 
Кроме того, глубина заделки колонны должна быть проверена из условий достаточной анкеровки продольной рабочей арматуры.
Если в одной из ветвей колонны возникает растягивающие усилие, соединение колонны с бетоном замоноличивания выполняют на шпонках (рис. 4.6, в).
Центрифугированные колонны с консолями изготавливают сборно-монолитными. Они состоят из верхнего и нижнего (или двух нижних) стволов, соединенных между собой консолью из монолитного бетона классов В 25 ÷ В 40.
Колонны всех типов армируют сварными каркасами, продольные стержни которых из стали класса А-III (А400) диаметром не менее 16 мм, а поперечные - из стали классовА-I (А240) и Bp-I (Вр 500). При применении высокопрочных бетонов классов В 45 ÷ В 60 целесообразно колонны армировать ненапрягаемой арматурой класса А-IV (А600). Это позволяет уменьшить расход металла на 20 ÷ 40%, а бетона до 20%.
Опытами установлено, что гибкие колонны целесообразно изготавливать с напрягаемой арматурой классов А-IV (А600), А-V (А800). Предварительное напряжение повышает жесткость и трещиностойкость колонн и улучшает условия транспортирования длинных колонн. Кроме того, оно позволяет уменьшить поперечное армирование и механизировать арматурные работы. Поэтому по сравнению с колоннами из обычного железобетона расход стали в таких колоннах снижается до 40%.
Продольная арматура в сечениях сплошных конструкций может расставляться симметрично, когда М 1 ≈ М 2 или отношение большего момента к меньшему не более 20%; несимметрично – когда М 1 >> М 2 . Рациональным армированием в большинстве случаев является симметричное армирование.
Расстояние между осями продольных стержней, устанавливаемых по сторонам поперечного сечения колонны, не должно превышать 400 мм. Если у большей стороны сечения колонны по расчету продольная арматура не требуется, то в таком случае необходимо установить конструктивные стержни диаметром 12 мм с таким расчетом, чтобы расстояние между продольными стержнями этой стороны не превышало 400 мм.
Рекомендуется в поперечном сечении колонны устанавливать меньшее из возможных число продольных стержней за счет увеличения их диаметра. Рекомендуемое и минимально допустимое количество продольных стержней для установки в поперечном сечении колонны приведено в табл. 4.1.
Таблица 4.1.
Если высота сечения не превышает 500 мм и у этой стороны расположено не более четырех стержней, то допускается не ставить поперечных стержней или шпилек.
Рис. 4.7. Армирование колонн сварными каркасами
1 – плоские сварные каркасы; 2 – соединительные стержни (шпильки); 3 – плоская сварная арматурная сетка; 4 – продольные стержни
Шаг поперечных стержней должен быть не более 500 мм и не более величин, указанных в табл. 4.2.
Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из фундаментов, колонн (стоек), несущих конструкций покрытия, подкрановых балок (при наличии кранового оборудования) и связей (рис. 208).
Рис. 208. Схемы каркаса одноэтажных промышленных зданий:
а - с поперечным перепадом высот; б - бескрановые пролеты; в - пролеты без фонарей с крановым оборудованием; 1 - фундаменты; 2 - фундаментные балки; 3 - пристенная колонна; 4 - колонна внутреннего ряда; 5 - консоли колонн; 6 - подкрановые балки; 7 - обвязочные балки; 8 - односкатная балка; 9 - двухскатная балка или ферма; 10 - рама фонаря; 11 - плиты покрытия
Для устройства самонесущих стен каркас дополняют фундаментными балками, иногда обвязочными балками и дополнительными стойками.
Основным материалом каркаса промышленных зданий является железобетон.
В некоторых случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании применяют стальной каркас, а иногда и смешанный, в котором колонны и несущие конструкции покрытий выполнены из разнородных материалов.
Железобетонные каркасы
Наиболее распространены сборные железобетонные каркасы, элементы которых принимают по действующим каталогам унифицированных сборных железобетонных изделий для одноэтажных производственных зданий.
Колонны сборного железобетонного каркаса воспринимают вертикальные нагрузки от покрытия, веса подкрановых балок, крановые нагрузки, горизонтальные нагрузки от торможения кранов и ветра. Сочетание нагрузок вызывает в колоннах внецентренное сжатие.
Рис. 209. Основные типы железобетонных колонн в эксплуатируемых зданиях:
а - Г- и Т-образные монолитные колонны; б - сборные крановые колонны (двутаврового сечения и двухветвевые); в - то же, крайние и средние для бескранового пролета; г - крановые колонны прямоугольного сечения; 1 - закладные стальные пластины; 2 - анкерные болты; 3 - консоль; 4 - крановая консоль; 5 - оголовок; б- ствол; 7 - ветвь
Сборные железобетонные колонны эксплуатируемых в настоящее время одноэтажных промышленных зданий могут быть одноветвевыми прямоугольного или двутаврового сечения и двухветвевыми.
В зависимости от места расположения колонн по отношению к наружным стенам различают колонны пристенные и средние.
Колонны для крановых пролетов состоят из двух частей: надкра- новой (надколонник), служащей для опирания несущих конструкций покрытия, и подкрановой - для передачи нагрузок на фундамент от покрытия, подкрановых балок, устанавливаемых на консольные площадки или выступы колонн.
Для установки и крепления несущих конструкций покрытия, подкрановых балок и стен в колоннах предусмотрены стальные закладные части в виде пластин / и заанкеренных болтов 2 (рис. 209). Сечение колонн зависит от высоты здания, размера пролета, а при наличии кранового оборудования - в значительной степени от грузоподъемности мостовых кранов. Типовые колонны могут быть сечением 40x40, 50 х 50 и 50 х 60 см. Двухветвевые колонны применяют в зданиях высотой более 10,8 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10-50 Т. Нижняя (подкрановая) часть такой колонны, образуемая двумя ветвями, соединенными монолитно железобетонными распорками, позволяет использовать просветы между ветвями для пропуска санитарно-технических, энергетических и технологических коммуникаций. Ширина подкрановой части двухветвевых колонн принимается с таким расчетом, чтобы оси подкрановых балок совпадали с центрами тяжести сечения подкрановых ветвей.
Несущие конструкции покрытия, используемые иногда для устройства подвесного подъемно-транспортного оборудования, представляют собой сборные железобетонные балки или фермы с обычным или предварительно напряженным армированием. Тип несущих конструкций покрытия зависит от величины пролета, нагрузки на единицу длины несущей конструкции, типа кровли и грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования. Пролеты в 6, 9 и 12 м при рулонных кровлях часто перекрывают балками с параллельными поясами или двускатными балками с уклонами верхнего пояса 1: 12 (рис. 210). Устойчивость балок обеспечивается креплением их уширенной опорной части к стальным закладным деталям оголовков колонн. По верхней грани верхнего пояса балки через 1,5 м расположены стальные закладные детали 3, к которым приваривают закладные опорные детали сборных железобетонных плит покрытия (рис. 211, а).
Пролеты в 18, 24 и 30 ж чаще перекрывают фермами, вес которых при таких пролетах меньше, чем вес балок. Однако балки проще в изготовлении, при транспортировании и монтаже. В зданиях с указанными пролетами могут встретиться цельные или составные (из отдельных блоков) двускатные, полигональные, треугольные и сегментные фермы, а также фермы с параллельными поясами (см. рис. 210, б). Треугольные фермы в современном строительстве применяются для перекрытия неотапливаемых зданий с кровлями из асбестоцементных
Рис. 210. Сборные железобетонные балки и фермы покрытий:
а - балки двутаврового сечения; б- стропильные фермы; 1 - сегментная ферма; 2 - с параллельными поясами (для покрытий с нулевым уклоном); 3 - арочная (составная)
волнистых листов, а фермы с параллельными поясами - для плоских покрытий. В старых зданиях, где чаще всего применяли скатные крыши с крутыми уклонами, треугольные фермы являлись основным видом как в отапливаемых, так и в неотапливаемых производственных зданиях.
Наиболее экономичными являются цельные фермы с предварительно напряженной арматурой, изготовляемые из бетонов марок 300, 400 и 500.
При шаге колонн 12 ж и расположении несущих конструкций покрытия через 6 ж балки или фермы покрытий опирают на подстропильные конструкции (рис. 211, б), представляющие собой в современном строительстве предварительно напряженные железобетонные балки или фермы. Сопряжение таких конструкций с колоннами и основными несущими конструкциями покрытий осуществляют сваркой закладных деталей.
Рис. 211. Подстропильные конструкции:
а - схема расположения подстропильных конструкций; б - подстропильные конструкции; 1 - подстропильные балки; 2 - пролетные балки (или фермы); 3-закладные пластины; 4 - плиты покрытия; 5 - подстропильная ферма
Подкрановые балки
Подкрановые балки (рис. 212) служат для укладки по ним рельсовых путей под мостовые краны и являются продольными элементами каркаса, обеспечивающими его пространственную жесткость.
Для обеспечения нормальной эксплуатации мостовых кранов балки должны быть жесткими, прочными на действие динамических и тормозных усилий.
До внедрения в строительство сборного железобетона подкрановые балки выполняли из монолитного железобетона или из стали.
Сборные железобетонные подкрановые балки подразделяют по конструкции (на сплошные и составные), по форме сечения (на тавровые и двутавровые), по расположению вдоль кранового пути (на средние и крайние, примыкающие к торцовым стенам и деформационным швам).
В зависимости от грузоподъемности мостовых кранов и шага колонн применяют подкрановые балки из бетона М 200 с обычным армированием (для шага колонн 6 м) или из бетона марок 300 , 400 и 500 с предварительным напряжением и армированные высокопрочной струнной арматурой (для шага колонн более 6 ж и при тяжелых кранах).
Для установки и крепления балок к колоннам каркаса на концах их предусматривают стальные закладные детали, а для крепления рельса к балке в ее верхней полке закладывают коротыши газовых труб 0 = 1", образующих гнезда для крепежных болтов. Крайние балки имеют дополнительные закладные детали для крепления к крайним, смещенным по условиям привязки (рис. 212) колоннам. Высота подкрановых балок зависит от пролета здания, шага колонн и грузоподъемности кранов. В соответствии с этим в зданиях, оборудованных мостовыми кранами, нашли применение подкрановые балки таврового сечения длиной 6 ж и высотой 800 и 1000 мм, а также двутаврового сечения длиной 6 ж и высотой 600, 800 и 1000 мм и длиной 12 ж и высотой 1200 и 1400 мм. Ширина полок таких балок 350-650 мм.
Рис. 212. Опирание и крепление подкрановых балок и рельса:
а и б - опирание железобетонных подкрановых балок; в - крепление кранового рельса; 1 - подкрановая балка; 2 - закладные детали балки; 3 - то же, колонны; 4 - стальная накладка; 5 - стальные пластины для соединения балок; 6 - анкерные болты; 7 - рельс; 8 - болт; 9 - лапка; 10 - упругая прокладка; 11 - бетон М200 для замоноличивания стыка; 12 - отверстия для крепления рельса
Составные подкрановые балки собирают из двух элементов длиной по 6 ж, соединенных между собой сваркой закладных стальных пластин. Зазор в 10 мм между двумя элементами швеллерного сечения заполняют цементным раствором.
Подкрановые балки устанавливают на консоли колонн, имеющие закладные опорные листы с анкерными болтами. Крепление балок к колоннам осуществляется сваркой закладных деталей в двух уровнях: внизу - на опорный лист, вверху -к закладной детали колонны в уровне полки балки. По длине балки сваривают с помощью стальных накладок, привариваемых к закладным деталям балок (рис. 212, а). Зазоры между торцами и плоскостью балок, а также между плоскостью колонны замоноличивают бетоном не ниже М 200.
Рельсы крановых путей укладывают на резиновые прокладки и крепят к балкам.
Для ограничения хода мостовых кранов на крайние торцовые подкрановые балки ставят упоры, прикрепляемые к балкам болтами (см. рис. 212).
Обвязочные балки
Обвязочные балки (рис. 213) применяют для опирания на них наружных стен в местах перепада высот зданий. В некоторых случаях их используют в качестве перемычек в наружных стенах.
Размеры поперечного сечения обвязочных балок зависят от шага колонн и толщины укладываемых на них стен. Сборные железобетонные обвязочные балки под стены толщиной менее 25 см делают прямоугольного сечения (рис. 213, б), а более 25 см -с четвертью («носиком»).
Балки опирают на специальные консоли колонн и крепят их к колоннам приваркой монтажных петель к закладным деталям колонн с помощью стальных планок.
Связи
Колонны, защемленные в фундаменты, и несущие конструкции покрытий, надежно соединенные с колоннами в узлах, образуют в направлении поперечных осей здания плоские рамы. Для обеспечения продольной пространственной жесткости каркаса, состоящего из плоских рам, применяют систему связей (рис. 214). Связи подразделяют на вертикальные и горизонтальные.
Вертикальные связи устраивают в каждом продольном ряду колонн, в середине температурного блока, ограниченного торцом здания и температурным швом или температурными швами (рис. 214, а). Простейшим видом связи при шаге колонн в 6 или 12 м являются крестовые связи из прокатных профилей стали. Крепление связей к железобетонным колоннам (рис. 214, б) осуществляют сваркой элементов связей с дополнительными закладными частями колонн.
Рис. 214 Вертикальные связи:
а - схема вертикальных связей по колоннам сборного железобетонного каркаса; б - крепление крестовой связи к колоннам; 1 - вертикальные крестовые связи; 2 - диафрагма; 3 - распорка; 4 - несущие конструкции покрытия; 5 - закладные детали; 6 - ось деформационного шва; 7 - накладки из обрезков швеллера (уголка); 8 - колонна
Для восприятия ветровых нагрузок на торец здания и усилий торможения мостовых кранов вертикальные связи устанавливают также между несущими конструкциями покрытий у торцовых стен и температурного шва, а оголовки всех остальных колонн продольного ряда связывают железобетонными распорками, имеющими сечение 150 X150 мм. Эти вертикальные связи в виде диафрагмы представляют собой железобетонные фермы с параллельными поясами и стоечной решеткой, образуемые элементами, имеющими сечение 150x150 мм.
Горизонтальные связи устраивают у торцовых стен для образования пространственного блока из двух несущих конструкций покрытия. Такой пространственный блок воспринимает ветровую нагрузку, действующую на торцовую стену. Крестовые связи из прокатной стали располагают в плоскости нижнего (иногда и верхнего) пояса. Связи по нижнему поясу ригеля рамы образуют так называемую ветровую ферму, опорные давления которой передаются распоркам вертикальных связей и далее - на все колонны и фундаменты температурного блока. Если ограждающими конструкциями покрытия являются сборные железобетонные плиты, соединенные с верхними поясами ферм или балок сваркой закладных деталей, то эти плиты обеспечивают устойчивость сжатого пояса несущих конструкций покрытия и без связей по верхнему поясу. При малой ширине верхнего сжатого пояса ригеля в покрытиях с фонарями может оказаться недостаточной горизонтальная устойчивость верхнего пояса ригеля против изгиба в своей плоскости в пределах ширины фонаря. Горизонтальные связи по верхнему поясу в этом случае устраивают в пределах фонаря в крайних пролетах температурного блока и соединяют их по коньку стальньийи тяжами или железобетонными распорками, работающими соответственно на растяжение или сжатие.
При эксплуатации, ремонте и реконструкции зданий следует помнить, что нарушение связей может повлечь за собой потерю пространственной жесткости конструкций или каркаса в целом.
Стальной каркас
В современном строительстве стальной каркас допускается только тогда, когда обоснованно доказана его необходимость и технико-экономическая нецелесообразность применения в данном случае сборного железобетонного каркаса. Конструктивная схема стального каркаса не отличается от конструктивной схемы железобетонного.
Колонны выполняют из листовой, профилированной стали (швеллер, двутавр, уголок) или комбинацией тех и других, связанных между собой стальными накладками. Колонна состоит из трех конструктивных частей: оголовка, ствола и базы (башмака), передающего нагрузку от стержня колонны на фундамент.
По конструкции различают колонны сплошные и сквозные (решетчатые). Сплошная колонна состоит из одного или нескольких вертикальных элементов, сваренных между собой по всей высоте колонны.
Сквозная колонна состоит из нескольких отдельных ветвей, соединенных между собой планками (рис. 215).
Для передачи нагрузки от мостовых кранов на колонны постоянного по высоте сечения устраивают консоли, на которые опирают подкрановые балки. При колоннах переменного сечения подкрановые балки опирают на опорные площадки колонн, совмещая ось подкрановой балки с геометрической осью центра тяжести сечения подкрановой ветви колонны.
Рис. 215. Конструкция сквозной стальной колонны: а, б - колонны крайнего и среднего рядов крановых пролетов; в - узел крепления решетки колонны; г - база колонны; 1 - шатровая ветвь; 2 - крановая ветвь; 3 - решетка; 4 - база (башмак); 5 - стальная подкрановая балка; 6 - тормозное устройство; 7 - фундамент; 8 - стропильная ферма
По условиям укладки фундаментных балок верхнюю часть стального башмака рекомендуется располагать на 500-600 мм ниже уровня пола, а соприкасающиеся с грунтом части колонн и башмаки обе- тонировать во избежание коррозии.
Стальные подкрановые балки могут быть сплошными и решетчатыми (рис. 216). Сплошные балки имеют двутавровое сечение и выполняются из крупных прокатных двутавров или сварными из листовой стали. Балки такого типа имеют значительную высоту (1/5-1/12 часть их пролета), и в целях увеличения жесткости стенка их усиливается ребрами жесткости. Решетчатые подкрановые балки называют подкрановыми фермами. Верхний пояс их делают из прокатного двутавра.
В зданиях с небольшими пролетами (6-12 м) в качестве несущих элементов покрытия могут служить стальные прокатные балки, прутновые прогоны (рис. 217, е), а при больших пролетах - стальные стропильные фермы различного геометрического очертания (рис. 217, а).
Рис. 216. Стальные подкрановые балки:
а - сечения балок; б - крановый путь; в, г - то же, для
кранов грузоподъемностью более 50 Т; 1 - сварной шов; 2 - железнодорожный рельс (типа III-A); 3 - крюки с гайками и пружинными шайбами; 4 - рельс КР; 5 - прижим; 6 - болт; 7 - прокат; 8 - коротыши уголков; 9 - рельс в виде приваренного к балке стального бруска
Рис. 217. Стальные стропильные фермы:
а-унифицированные двух- и односкатные стропильные фермы; б - способы опи- рания ферм; в - облегченная (прутковая) ферма; 1 - монтажный стык; 2 - пояса ферм (верхний и нижний); 3 - раскос решетки; 4 - раскос шпренгеля (для шпрен- гельного варианта ферм); 5 - фасонка; 6 - опорная стойка ферм; 7 - колонна; 8 - опорный столик
В типовых зданиях со стальным каркасом применяют унифицированные стальные фермы с размерами панелей, кратными модулю ЗОМ.
Крепление ферм к колоннам каркаса производят анкерными болтами к боковой поверхности колонн или на оголовок колонны. Установка ферм на оголовок колонны позволяет получить большую высоту помещения.
В большепролетных зданиях (более 30 м) в качестве стального каркаса могут служить стальные арки и рамы.
Пространственная жесткость каркаса в целом и устойчивость несущих стальных конструкций покрытия обеспечивается системой горизонтальных и вертикальных связей.
Горизонтальные связи конструкций покрытия (рис. 218) устраивают в плоскостях поясов ферм в виде решетки, связывающей пояса соседних ферм. Вертикальные связи размещают в плоскостях опорных стоек ферм и посредине пролета, чем достигается правильное расположение ферм в вертикальной плоскости. Связи по нижнему поясу у торцовых стен образуют опоры для стоек стенового каркаса.
Рис. 219. Деревянные балки покрытий:
а - гвоздевая дощатая балка с перекрестной стенкой; 6 - клееная двутаврового (или прямоугольного) сечения; 1 - стенка балки из двух слоев досок по 19 мм; 2 - верхний пояс из досок толщиной 40-50 мм; 3 - нижний пояс (40-50 мм);
4 - ребра жесткости; 5 - гвозди; 6 - болты; 7 - накладка
Связи по верхнему поясу ферм, совмещаемые в плане со связями по нижнему поясу, служат для обеспечения необходимой боковой устойчивости верхнего сжатого пояса ферм. Связи выполняют из прокатных профилей стали и крепят к несущим конструкциям покрытия.
Кроме рассмотренных каркасов, выполненных из железобетона или стали, в строительной практике встречаются одноэтажные промышленные здания с деревянным каркасом и здания, у которых несущий остов выполнен из разнородных материалов. Несущий остов может быть с железобетонными колоннами и стальным ригелем (фермами, балками). Каменные колонны бывают с покрытием по деревянным несущим конструкциям (фермам) или балкам (рис. 219).
Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей.
Для устройства каркасов одноэтажных промышленных зданий применяют железобетонные и стальные колонны.
Железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий (рис. 26) бывают с консолями и без них (если отсутствуют мостовые краны). По расположению в плане их подразделяют на колонны средних и крайних рядов.
Учитывая зависимость отпоперечного сечения колонны бывают прямоугольные, таврового профиля и двухветвевые. Размеры поперечного сечения зависят от действующих нагрузок. Применяют следующие унифицированные размеры сечений колонн: 400х400,
Рис. 25. Фундаменты одноэтажных промышленных зданий а) типы фундаментных балок; б), в) детали фундаментов крайнего ряда колонн; 1-песок; 2 - щебеночная подготовка; 3 - Асфальтовое или бетонное покрытие (отмостка); 4-гидроизоляция; 5-колонна; 6-шлак или крупнозернистый песок; 7-железобетонные столбики; 8-фундаментная балка.
Рис. 26. Основные типы железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий. а) прямоугольного сечения для здания без мостовых кранов при шаге 6м; б) то же, при шаге 12 м; в) двухветвевые для зданий без мостовых кранов; г) прямоугольного сечения для кранов с мостовыми кранами; д) то же, двутаврового сечения; е) двухветвевые для зданий с мостовыми кранами; ж) общий вид колонны; 1 -закладная деталь для крепления несущей конструкции покрытия; 2 ,3 -то же, подкрановой балки; 4 -то же, стеновых панелей.
Рис. 27. Основные типы стальных колонн
а) постоянного сечения, б), г) переменного сечения, д) раздельная
600х600, 400х800, 500х500, 500х600, 500х800 мм - для прямоугольных; 400х600 и 800х800 мм - для тавровых и 400х1000, 500х1000, 500х1300, 500х1400, 500х500, 600х1400, 600х1900 и 600х2400 мм - для двухветвевых. Колонны бывают из нескольких частей, которые собирают на строительной площадке.
Колонны с консолями состоят из надкрановой и подкрановой ветвей. Сечение- подкрановых ветвей чаще всего квадратное или прямоугольное: 400х400 или 500х500мм. Для изготовления колонн применяют бетон классов В15, В40 и арматуру различных классов.
Длину колонн принимают с учетом высоты цеха и глубины их заделки в фундамент, которая должна быть: для колонн прямоугольного сечения без мостовых кранов - 750 мм, для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми кранами - 850мм; для двухветвевых колонн-900- 1200 мм.
В колоннах предусматриваются закладные детали (рис.2б,ж):
1 - для крепления несущих конструкций покрытия (стальной лист, приваренный к специальной арматуре); 2 - для крепления подкрановых балок от опрокидывания под действием тормозных сил; 3 - для крепления подкрановых балок от смещения (стальной лист с четырьмя болтами М16); 4 - для крепления стеновых панелей (63х5, приваренных к арматуре каркаса до бетонирования колонн).
Кроме базовых колонн для устройства фахверков используют фахверковые колонны. Их устанавливают вдоль здания при шаге крайних колонн 12 м и размере панелей стен 6 м, а также в торцах зданий.
Стальные колонны одноэтажных зданий могут иметь постоянное по высоте сечение и переменное. В свою очередь, колонны с переменным сечением бывают с подкрановой частью сплошного и сквозного сечения (рис.27). Сквозные колонны подразделяют на колонны с ветвями, соединенными связями, и колонны раздельные, которые состоят из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвей. Колонны постоянного сечения используют при применении кранов грузоподъемностью до 20 т и 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 сварной двутавр, а для сквозных колонн бывают использованы также двутавры, швеллеры и втолки.
Раздельные колонны устраивают в зданиях с тяжелыми мостовыми кранами (125т и более). В нижней части колонн для сопряжения с фундаментами предусматривают стальные базы (башмаки). Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, закладываемыми в фундамент при их изготовлении. Нижнюю опорную часть колонны вместе с базой покрывают слоем бетона
Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей." 2017, 2018.
Загрузка...
