ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАСЧЁТОВ В КАРКАСНЫХ ЗДАНИЯХ
статья на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

И РАСЧЁТОВ В КАРКАСНЫХ ЗДАНИЯХ

Белгород 2015

Редакционная коллегия:

Присяжная Л.Н. преподаватель спедисциплин ОГАПОУ «БСК».

Филимонова Е.В. преподаватель спедисциплин ОГАПОУ «БСК».

Использование современных материалов и расчётов в каркасных зданиях: материалы внутриколледжной научно-практической конференции. Белгород, 9 декабря2015 года:/ отв. Редактор Л.Н. Присяжная – Белгород, ОГАПОУ «БСК», 2015. –37 с.

В настоящем сборнике рассматриваются вопросы о принципах устройства каркасных зданий. Разновидности каркасных зданий, а так же обеспечение жесткости при возведении каркасов. Разнообразие материалов используемых при возведении каркасов, особенности сочетания этих материалов. Создание узлов между конструктивными элементами разной направленности. Работа конструкций в таких каркасах. Разнообразие каркасных зданий при возведении в Белгороде и Белгородской области. В рассмотренные вопросы попали не только каркасы промышленных зданий, но и каркасы жилых и общественных зданий и сооружений.

Оглавление

Архитектурно - конструктивное решение каркасов.        

Использование железобетонных каркасов в строительстве зданий и сооружений 

Чичкан Никита        

Надземные конструкции железобетонных каркасов. 

Замиралов Родион        

Конструкции покрытия железобетонных каркасов. 

Гурик Игорь        

Металлический каркас в современном строительстве. 

Грурашкина Анастасия        

Надземные конструкции металлического каркаса. 

Игнатович Никита        

Покрытие зданий из металлических конструкций. 

Маляревский Богдан        

Использование смешанных каркасов в строительстве. 

Перешивайлов Артур        

Смешанные каркасы, состоявшие из железобетонных колонн и металлических элементов покрытия. 

Соболев Алексей        

Применение каркасов состоящих из железобетонных колонн и деревянных элементов покрытия. 

Минаев Святослав        

Строительство каркасных домов из древесины.

Дзюбенко Алина        

Монолитное строительство. 

Умаров Руслан        

Каркасно – панельные дома. 

Зорин Александр        

Каркасные дома в г. Белгороде и Белгородской области. 

Сколожабская Анастасия        

Несущая способность металлической колонны. 

Меньшиков Алексей        

Несущая способность металлических элементов в смешанных каркасах. 

Карталов Андрей        

Элементы жесткости каркасов. 

Корвякова Анастасия        

Несущая способность металлических элементов. 

Скулова Анастасия        

Архитектурно - конструктивное решение каркасов.

Использование железобетонных каркасов в строительстве зданий и сооружений.

Чичкан Никита

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Несущей основой большинства зданий является пространственный каркас, состоящий из системы связанных между собой колонн, стен, балок и перекрытия. Железобетон – на сегодня наиболее востребованный материал для  возведения каркасов зданий, представляющий из себя искусственный строительный материал в котором использовано рациональное сочетание бетона и арматуры. При этом использование железобетона в качестве материала каркаса не просто исторически сложившийся  выбор, а решение, которое за многие десятилетия отстояло своё право на существование благодаря уникальным качествам железобетона: высокая прочность, долговечность, высокая огнестойкость, технологичность, низкая себестоимость, морозостойкость, стойкость к агрессивным средам и др.

Мировой опыт и отечественная практика последних лет убедительно доказывают преимущества каркасных зданий, позволяющих значительно повысить потребительские качества жилья (и нежилых объектов) за счет свободных объемно-планировочных решений.

Здание с железобетонным каркасом может реализовываться в трех вариантах:

- со сборным каркасом;

- с монолитным каркасом;

- со сборно-монолитным каркасом.

Выбор того или иного варианта каркаса  определяется для конкретного каркасного здания индивидуально и зависит от множества факторов:

- этажности здания;

- наличия производственной базы изготовления изделий сборных конструкций каркаса;

- наличия строительных организаций, знакомых с технологией возведения сборных и сборно-монолитных каркасов и тп.

Использование каркасных конструкций здания открывает широкие возможности для решения потребительских задач и удовлетворяет пяти основным правилам для выбора оптимальной конструктивной системы:

1) возможность строить жилье любого уровня комфорта (от социального до элитного);

2) скорость и всесезонность строительства;

3) минимальная материалоемкость;

4) возможность строить объекты любого назначения (жилье, административные и общественные здания);

5) возможность использования местной производственной базы, ориентированной на сборное или монолитной домостроение, и, следовательно, отсутствие громадных инвестиций в производство.

Сборные железобетонные элементы успешно применяются в несущих каркасах одноэтажных зданий высотой до 18 м, с опорными кранами грузоподъемностью до 30 т и с пролетами до 24 м и в многоэтажных зданиях при нагрузках на перекрытие до 2,5 тс/м². В ограждающих конструкциях они используются преимущественно в виде легкобетонных и железобетонных стеновых панелей, ребристых плит междуэтажных перекрытий и крыш. Особая область применения сборного железобетона – пространственные конструкции, перекрывающие крупнопролетные здания.

Монолитный железобетон применяется преимущественно в столбовых фундаментах промышленных зданий, так как здесь он экономически целесообразен. Основные преимущества железобетонных конструкций – долговечность, несгораемость и экономия стали.

Каркас промышленных зданий подвергается сложному комплексу силовых и несиловых воздействий.

• силовые воздействия возникают под действием постоянных и временных нагрузок (масса конструкций, люди, ветер, снег), а кроме того, от эксплуатационного оборудования, станков, механизмов, грузоподъемных устройств и т. д.
• несиловые воздействия образуются от воздействия внешней и внутренней среды, в виде положительных и отрицательных температур, их смен, жидкой и парообразной влаги, воздуха и содержащихся в нем химических веществ, действия минеральных масел, щелочи, кислот, а также блуждающего тока.

Все эти компоненты разрушают структуру строительных материалов, а, следовательно, и конструкций. Поэтому элементы каркаса должны обладать термостойкостью, влагостойкостью и биостойкостью. В целом каркас должен обладать надежностью, т. е. обеспечивать те эксплуатационные требования, которые к нему предъявляются технологическим процессом производства.

Большой опыт накоплен нашими проектными и строительно-монтажными организациями в создании в промышленном строительстве систем планировочных и конструктивных решений. Все они в различной степени приемлемы для конкретных технологических и местных условий. Однако их выбор должен быть обоснован технико-экономическими показателями. Рациональный выбор конструктивного решения и его экономичность определяют эффективность проектирования. В свою очередь качество проекта промышленного здания или отдельного сооружения определяется уровнем использования в нем передовых технических решений, его технико-экономическими показателями.

В промышленном строительстве наибольший расход материалов приходится на несущие конструкции зданий и сооружений, т. е. на конструктивные элементы, определяющие их основу. Подавляющий объем материалов расходуется на конструктивные элементы, которые изготовляются из бетона и железобетона, такое положение сохранится и в перспективе. Поэтому снижение расхода этих материалов обеспечивает особую эффективность и направлено на более полное использование физико-механических свойств железобетона, что достигается совершенствованием конструктивной формы элементов. Так, замена в несущих колоннах прямоугольного сечения на двухветвевые уменьшает расход железобетона на 22—26%, применение оболочек вместо плоских элементов в покрытиях сокращает расход бетона на 26 и стали до 34%.

Эффективное использование материалов высокой прочности, например повышение марок бетона с 400 до 600—800 позволяет сократить его расход в балках и фермах на 8—10%, а применение высокопрочной арматуры обеспечивает экономию стали до 36%. Именно поэтому важное значение имеет выбор конструкций из числа рекомендованных каталогами, техническими условиями и нормами проектирования. Сравнительные характеристики отдельных конструкций по их ТЭП (технико-экономическим показателям) определяют рациональные основы назначения конструкций.

Несущей основой одноэтажного промышленного здания обычно служит поперечная рама, которая образована колоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.) и продольными элементами в виде фундаментных, подкрановых, обвязочных балок, подстропильных конструкций, плит покрытия и связей.

В этом случае, когда несущие конструкции покрытий выполняются в виде пространственных систем — сводов, куполов, оболочек, складок и др., они одновременно являются продольными и поперечными элементами каркаса.

Через каждые 72 м по длине корпуса в каркасах устраивают температурные швы, которые расчленяют его на отдельные участки, называемые температурными блоками. Этот же размер 72 м соответствует размерам унифицированных секций. В многопролетных одноэтажных зданиях ширина температурного блока не должна превышать 144 м. Каждый такой блок должен обладать самостоятельной пространственной жесткостью.

Литература:

1. Музолевская, М.А., Железобетонные каркасы. / Музолевская М.А., Конкашева Г.О. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.beton-karkas.ru/
2. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
3. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.
4. Каркас одноэтажного промышленного здания. / [Электронный ресурс] – Режим доступа:  http://stzd.ru/

Надземные конструкции железобетонных каркасов.

Замиралов Родион

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Железобетонный каркас состоит из следующих конструктивных элементов:

1. Фундаменты и фундаментные балки.

Промышленные здания каркасного типа имеют столбчатые фундаменты. Такие фундаменты бывают монолитные или сборные.

Монолитные железобетонные фундаменты ступенчатой формы имеют «стакан» или «пенек» для установки колонны. Верхнюю часть фундамента располагают на 15 см ниже уровня чистого пола. Это позволяет завершать работы по возведению подземной части здания до установки колонн. Такое положение верхнего обреза фундамента достигается увеличенной высотой подколонника (банкета).

Железобетонные фундаментные балки имеют трапециевидное или тавровое сечение. Их размеры зависят от величины шага колонн. Балки укладывают на бетонные столбики, в ниши подколонников или на выпуски закладных деталей.

Под наружные стены балки укладывают с внешней стороны колонн. Для предупреждения пучения грунта под фундаментной балкой устраивают шлаковую подушку. Во внутренних стенах продольные оси балок совпадают с центрами колонн. Поверху фундаментных балок устраивается гидроизоляция из рулонного материала или цементного раствора.

II. Типы колонн. Подкрановые балки.

Колонны постоянного сечения предназначены для бескрановых зданий, а также для зданий имеющих высоту этажа до 9,6 м, пролеты до 24 м, шаг 6 м. Колонны среднего ряда (сечение 400*400мм) имеют уширенный оголовок для опирания конструкций покрытия.

В одноэтажных бескрановых зданиях применяют также колонны кольцевого сечения.

Колонны, имеющие консоли, применяют в зданиях высотой этажа до 10,8 м, с пролетами 18 и 24 м, при шаге 6 – 12 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 т. В таких колоннах различают нижнюю(подкрановую) и верхнюю(надкрановую) части. Поперечное сечение колонн прямоугольное или двутавровое. Последнее решение экономично по расходу бетона и массе, однако усложняется технология изготовления конструкции.

Двухветвевые колонны применяют в зданиях с высотой этажа 10,8 –18м, пролетом 18 –31 ми шагом 6 –12 м. В таких зданиях устанавливают мостовые краны грузоподъемность до 50 т.

Сваи-колонны целые или составные используют при возведении складских и других легких производственных зданий. Целые сваи-колонны длиной до 6 м и сечением 300*300 мм погружают в грунт на глубину не менее 2 м. Точность забивки свай контролируют геодезическими инструментами.

Составные сваи-колонны имеют в уровне пола цилиндрическую насадку. Такая насадка облегчает заделку конца колонны в полость трубчатой сваи.

Железобетонные подкрановые балки предназначены для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 10, 20 и 30 т. Их изготовляют из бетонов марки В25…В40 и укладывают на консоли или выступы колонн. Подкрановые балки с уложенными по ним рельсами образуют пути для движения мостовых кранов и, выполняя роль продольных связей, повышают пространственную жесткость каркаса.

Балки таврового сечения с утолщенной стенкой на опоре имеют высоту 800 или 1000 мм и применяются при шаге колонн 6 м; балки таврового сечения высотой 1400 мм используются при шаге колонн 12 м. Стальные трубки в верхней полке балок предназначены для пропуска болтов крепления кранового пути, отверстия в стенке – для навески токоподводящих проводов.

Опоры подкрановых балок в торцах здания и у деформационных швов на 500 мм смещены внутрь пролета.

3.  Стены из крупных панелей.

Стены отапливаемых зданий (при шаге наружных колонн 6 м) устраивают из плоских однослойных панелей, изготовленных из легких и ячеистых бетонов. Стену высотой до 15 м завершает карниз, состоящий из подкарнизной панели и карнизной плиты.

При шаге колонн 12 м применяют плоские однослойные панели из керамзитобетона марки 75. Цокольные и перемычечные панели такой конструкции изнутри усилены горизонтальными ребрами.

Железобетонные трехслойные панели с утеплителем используют в зданиях с высокой влажностью или агрессивной средой. Взаимное соединение железобетонных слоев обеспечивает стальные связи, защищенные слоем цинка.

Каркасные панели используют при строительстве промышленных зданий в труднодоступных районах. Они имеют утеплитель, внутреннюю и наружную обшивку из асбестоцементных или металлических листов, жестко соединенных с внутренним каркасом.

Крупнопанельные стены промышленных зданий по сравнению со стенами из кирпича требуют меньших затрат труда, и масса 1 м² ограждения в 2 –3 раза меньше.

Литература:

1. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.

Конструкции покрытия железобетонных каркасов.

Гурик Игорь

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Покрытие железобетонных каркасов состоит из следующих конструктивных элементов:

Стропильные и подстропильные балки фермы.

В покрытиях зданий несущими элементами служат балки и ферм, укладываемые поперек или вдоль здания.

По характеру укладки балки бывают: стропильные, если они перекрывают пролет, поддерживают опертые на них конструкции покрытия, и подстропильные, если перекрывают 12 –18-метровые шаги колонн продольного ряда и служат опорой для стропильных конструкций.

Стропильные балки для их изготовления используют бетон классов В15…В40 и 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. Применяют при пролетах до 18 м.

Название балок зависит от очертания верхнего пояса:

1. Односкатные балки применяют в однопролетных зданиях и в пристройках. Балки имеют тавровое сечение с утолщением на опорах и с толщиной стенки 100 мм. Для 12 м пролетов используют балки двутаврового сечения с предварительно напряженной арматурой.
2. Двухскатные балки предназначены для зданий со скатной кровлей. Для пролетов 6 и 9 м применяют балки таврового сечения с утолщением на опоре и стенкой 100 мм. Для 12 –18 м пролетов – двутаврового сечения со стенкой 80 мм и с предварительно напряженной арматурой.
3. Решетчатые балки имеют прямоугольное сечение с отверстиями для труб, электрокабеля и др.
4. Балки с параллельными поясами используют для зданий с плоской кровлей. Они имеют двутавровое сечение с утолщением в опорных узлах и стенкой 80 мм.

Стропильные фермы, используют в зданиях пролетом 18, 24, 30 и 36 м. Их изготавливают из бетона классов В25…В40. Межферменное пространство рекомендуется использовать для пропуска коммуникаций и устройства технических и межферменных этажей. Крепят фермы к колоннам болтами и сваркой закладных элементов.

Фермы различают по виду решетки и очертанию верхнего пояса:

1. Раскосные сегментные фермы предназначены для скатных фонарных и бесфонарных покрытий. Сечение верхнего и нижнего поясов прямоугольное.
2. Безраскосные арочные фермы используют при устройстве скатных покрытий, а с выступающими из верхнего пояса стоек – для плоских покрытий.
3. Фермы с параллельными поясами предназначены для плоских бесфонарных покрытий.
4. Треугольные фермы.

          Подстропильные фермы укладывают вдоль продольного ряда колонн (при шаге 12 м). Стойки на концах фермы служат для укладки крайних плит покрытия.

Для зданий с плоской кровлей применяют (до износа опалубочных форм) подстропильные балки.

Покрытия из крупноразмерных панелей.

Покрытия зданий массового строительства выполняют из железобетонных предварительно напряженных панелей. Крупноразмерные панели укладывают по верхнему поясу стропильных балок или ферм.

При шаге несущих конструкций 6 м используют плиты 6×3 и 6×1,5 м, при шаге 12 м плиты 12×3 и 12×1,5м. В местах пропуска вентиляционных шахт, расположения зенитных фонарей и участков легкосбрасываемого покрытия укладываются плиты с отверстиями в полке. Панели шириной 1,5 м предназначены для участков с большими нагрузками или используются в качестве доборных элементов.

Ребра 12-метровых плит опирают на железобетонные или стальные балки на длину не менее 90 мм, а шестиметровых – соответственно на длину не менее 75 и 65 мм. Закладные детали плит приваривают к стропильным конструкциям не менее чем в трех точках.

Железобетонные плиты покрытия изготовляют:

неутепленными, требующими укладки пароизоляции, теплоизоляции и гидроизоляции в построечных условиях;

утепленными из легких или ячеистых бетонов, совмещающие функции настила и утеплителя;

комплексными, имеющими слой утеплителя и гидроизоляции; в построечных условиях заделывают швы и наклеивают кровлю.

Длинномерные настилы покрытий опирают на балки, уложенные по колоннам продольных рядов (вдоль пролета). При неплохих технико-экономических показателях они применяются

Литература:

1. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.

Металлический каркас в современном строительстве.

Грурашкина Анастасия

Студентка строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Металлоконструкции (также: металлические конструкции, сокр.: МК) — общее название конструкций из металлов и различных сплавов, используемых в различных областях хозяйственной деятельности человека: строительстве зданий, станков, масштабных устройств, механизмов, аппаратов и т. п.

В строительстве термином «строительные металлоконструкции» описываются несущие стальные строительные элементы здания из металла.

Металл начали применять в строительстве с ХII века в уникальных по тому времени сооружениях (дворцах, церквах, и т. д.) в виде затяжек и скреп для каменной кладки.

Немного истории:

Влади́мир Григо́рьевич Шу́хов (1853—1939) русский инженер, архитектор, изобретатель, учёный. родился в г. Грайворон в небогатой семье. Отец, Григорий Петрович Шухов, окончил юридический факультет Харьковского университета и уже в 29 лет он был произведён в титулярные советники и получил бронзовую медаль на Владимирской ленте за заслуги в Крымской войне 1853—1856 гг.. Мать, в девичестве — Вера Капитоновна Пожидаева — дочь подпоручика Капитона Пожидаева, имевшего маленькое имение в Щигровском уезде Курской губернии. Из-за частых переводов отца семья жила в Курске, в Херсоне, в Санкт-Петербурге.

В 1871 году он поступил в Императорское Московское техническое училище (ныне Московский государственный технический университет имени Баумана). Студентом Шухов изобрёл особый тип паровой форсунки.

В 1876 году, по окончании со званием инженера-механика и золотой медалью курса обучения в училище ему было предложено место ассистента у П.Л. Чебышева.

В.Г. Шухов первым в мире применил для строительства зданий и башен стальные сетчатые оболочки. Впоследствии архитекторы хай-тека, знаменитые Бакминстер Фуллер и Норман Фостер — окончательно внедрили сетчатые оболочки в современную практику строительства, и в XXI веке оболочки стали одним из главных средств формообразования авангардных зданий. Шухов ввёл в архитектуру форму однополостного гиперболоида вращения, создав первые в мире гиперболоидные конструкции.

Создание строительных и инженерных конструкций

Первая в мире гиперболоидная башня Шухова, Нижний Новгород, фотография А.О. Карелина, 1896

Изобретение и создание новых строительных конструкций и архитектурных форм первых в мире стальных сетчатых перекрытий-оболочек и гиперболоидных конструкций.

В.Г. Шухов является изобретателем первых в мире гиперболоидных конструкций и металлических сетчатых оболочек строительных конструкций. Для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде В.Г. Шухов построил восемь павильонов с первыми в мире перекрытиями в виде сетчатых оболочек, первое в мире перекрытие в виде стальной мембраны (Ротонда Шухова) и первую в мире гиперболоидную башню удивительной красоты (была куплена после выставки меценатом Ю.С. Нечаевым-Мальцовым и перенесена в его имение Полибино (Липецкая область), сохранилась до настоящего времени). Оболочка гиперболоида вращения явилась совершенно новой, никогда раньше не применявшейся в архитектуре формой. После Нижегородской выставки 1896 года В.Г. Шухов разработал многочисленные конструкции разнообразных сетчатых стальных оболочек и использовал их в сотнях сооружений: перекрытиях общественных зданий и промышленных объектов, водонапорных башнях, морских маяках, мачтах военных кораблей и опорах линий электропередач. 70-метровый сетчатый стальной Аджигольский маяк под Херсоном — самая высокая односекционная гиперболоидная конструкция В.Г. Шухова. Радиобашня на Шаболовке в Москве стала самой высокой из многосекционных шуховских башен (160 метров).

Строительство овального павильона с сетчатым стальным висячим покрытием для Всероссийской выставки 1896 года в Нижнем Новгороде, фотография А.О. Карелина, 1895

Строительство первых в мире сетчатых оболочек-перекрытий двоякой кривизны конструкции В.Г. Шухова на Выксунском металлургическом заводе, Выкса, 1897

«Конструкции Шухова завершают усилия инженеров XIX столетия в создании оригинальной металлической конструкции и одновременно указывают путь далеко в XX век. Они знаменуют собой значительный прогресс: опирающаяся на основные и вспомогательные элементы стержневая решетка традиционных для того времени пространственных ферм была заменена сетью равноценных конструктивных элементов».

Шухов изобрёл также арочные конструкции покрытий с тросовыми затяжками. До нашего времени сохранились арочные: стеклянные своды покрытий В.Г. Шухова над крупнейшими московскими магазинами: Верхними торговы Шухов вместе со своими сотрудниками составил проект новой системы водоснабжения Москвы.

В 1897 году Шухов построил для металлургического завода в Выксе цех с пространственно изогнутыми сетчатыми парусообразными стальными оболочками перекрытий двоякой кривизны. Этот цех сохранился на Выксунском металлургическом заводе до наших дней. Это первое в мире сводообразное выпуклое перекрытие-оболочка двоякой кривизны.

С 30-х г. ХIХ века – идет быстрый технический прогресс в металлургии и металлообработке, появляются заклепочные соединения, в 40-х г. ХIХ века освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа. Сталь почти полностью вытеснила из строительных конструкций чугун. Все стальные конструкции в течение ста последующих лет выполнялись клепанными.

Металлические конструкции применяются во всех инженерных сооружениях значительных пролетов, высоты и нагрузок. В зависимости от конструктивной формы и назначения металлические конструкции можно разделить на восемь видов

Промышленные здания – цельнометаллические или со смешанным каркасом (колонны железобетонные). Цельнометаллические в зданиях с большим пролетом, высотой и грузоподъемностью.

Большепролетные покрытия зданий – спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры, ангары и др. (пролеты до 100-150 м).

Мосты, эстакады – мосты на железнодорожных и автомобильных магистралях.

Листовые конструкции – резервуары, газгольдеры, бункеры, трубопроводы большого диаметра и др.

Башни и мачты – радио и телевидения в геодезической службе, опоры линии электропередачи, нефтяные вышки и  др.

Каркасы многоэтажных зданий. Применяются в многоэтажных зданиях, в   условиях  плотной  застройки  больших  городов.

Крановые и другие подвижные конструкции – мостовые, башенные, козловые краны, конструкции экскаваторов и др.

Прочие конструкции по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов для космической и радиосвязи, платформы для разведки и добычи нефти и газа в море и др.

Достоинства металлических конструкций

Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой  однородностью структуры.

Легкость. Металлические конструкции самые легкие.

Индустриальность. Изготовление и монтаж металлических конструкций производится специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники.

Непроницаемость. Обладают высокой прочностью и плотностью, непроницаемостью для газов и жидкостей.

Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).

Небольшая огнестойкость. У стали при температуре 200˚С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600˚С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300˚С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т.д.).

При проектировании металлических конструкций должны учитываться следующие требования:

1. Условия эксплуатации.
2. Экономия металла (высокая  стоимость).
3. Транспортабельность (перевозка по частям или целиком с применением соответствующих транспортных  средств).
4. Технологичность – использование современных технологических приемов, обеспечивающих снижение трудоемкости.
5. Скоростной монтаж. Сборка в наименьшие сроки.
6. Долговечность – определяется сроками физического и морального износа.
7. Эстетичность. Конструкция должна обладать гармоничными формами.

В настоящее время стальные конструкции используются в несущих каркасах одноэтажных зданий высотой более 14,4 м, с опорными кранами грузоподъемностью 50 т и более, с пролетами 30 м и более и с особыми условиями эксплуатации. Также стальные конструкции используются при высоких динамических нагрузках, при двухъярусном расположении кранов, при строительстве в труднодоступных районах.

В ограждающих конструкциях начал применяться стальной профилированный настил. Временно, в связи с дефицитностью листовой стали, он используется там, где дает наибольший экономический эффект, например в труднодоступных районах. Основные преимущества стальных конструкций – прочность, легкость, простота резки, сварки и крепления.

Литература:

1. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.

Надземные конструкции металлического каркаса.

Игнатович Никита

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Стальной каркас состоит из следующих конструктивных элементов:

Фундаменты.

 Под стальные колонны устраивают фундаменты с подколонниками «пенькового» типа. «Пенек» с фундаментом и колонну с «пеньком» соединяют сваркой выпусков арматуры и бетоном.

Стыки колонн с фундаментом:

– с помощью выпусков арматуры;

– с помощью анкерных болтов.

Типы стальных колонн.

В колоннах различают следующие части:

– оголовок, воспринимающий нагрузку от вышележащих конструкций;

– стержень (ствол), имеющий надкрановую и подкрановую часть;

– башмак, передающий нагрузку на фундамент.

Колонны постоянного сечения представляют собой прокатные сварные двутавры с консолями для опирания подкрановых балок. Их устанавливают в бескрановых или крановых зданиях высотой 8,4 и 9,6 м (при грузоподъемности кранов до 20 т).

Ступенчатые (двухветвевые) колонны предназначены для зданий высотой этажа 10,8 – 18 м, оборудованных кранами грузоподъемностью до 125 т. Надкрановая часть колонны выполняется из сварного двутавра, подкрановая состоит из двух ветвей, соединенных решеткой. На уступ подкрановой ветви опирают подкрановые балки. Подкрановую часть двухветвевых колонн, в зависимости от высоты сечения, выполняют из прокатных швеллеров и двутавров, а также из гнутых швеллеров и двутавров прокатных или сварных.

Раскосы и горизонтальные стержни связывают ветви подкрановой части колонны. Ветви через четыре панели по высоте усиливают горизонтальными стальными листами (диафрагмами).

Башмаки стальных колонн крепят к анкерным болтам, заделанным в железобетонный фундамент. Опирание осуществляют через слой цементно-песчаного раствора или бетона на мелком заполнителе. Конструкция башмака зависти от сечения колонны и характера нагрузки (центральная и внецентренная). Башмаки колонн сплошных и решетчатых (при небольшом расстоянии между ветвями) имеют общую базу:

• на одной плите (рис. 44, б);
• на плите, усиленной ребрами (рис. 44, а);
• на плите, усиленной поперечными траверсами (рис. 44, в).

Большинство двухветвевых внецентенно-сжатых колонн  имеет раздельную базу.

Металлические подкрановые балки.

Двутавровые балки, пролетом 6 и 12 м применяют в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 200 т. Сечение балок симметричное или асимметричное (с уширенным верхним поясом), вертикальная стенка сплошная, усиленная двухсторонними ребрами.

Высота подкрановых балок 600 – 2050 мм, их изготовляют из прокатного металла, сварными.

По статической работе подкрановые балки делят на разрезные, имеющие по всей длине постоянное сечение и стыкуемые на опорах, и  неразрезные, компонуемые из различных сечений, со стыками, расположенными в четверти пролета.

Вертикальную стенку неразрезных балок пролетом 24 м  усиливают с обеих сторон горизонтальными ребрами.

Решетчатые балки пролётом 18 м и более применяют при кранах грузоподъемностью 20 – 30 т. Верхний пояс балки – прокатный или сварной двутавр, нижняя часть – треугольная решетка из уголков.

Подкраново-подстропильные фермы  пролетом 36 м и более устанавливают под тяжелые краны. Они одновременно служат опорами для стропильных ферм.

Стропильные и подстропильные фермы.

Типовые стальные фермы пролетом 18 – 36 м применяют в плоских и скатных покрытиях. Их изготовляют из углеродистых и низколегированных сталей.

Могут быть:

• стропильные фермы с параллельными поясами – предназначены для устройства плоской кровли из железобетонных плит или стального профилированного настила. Шаг установки ферм 6 и 12 м, высота на опоре 2550…3750 мм. Элементы фермы изготовляют из стальных уголков, широкополочных тавров, соединяемых в узлах электросваркой или высокопрочными болтами. Верхний и нижний пояс фермы имеет уклон 1,5 %.
• Стропильные треугольные фермы применяют в неотапливаемых зданиях с кровлей из асбестоцементных волнистых листов. Шаг установки 6 м, уклон верхнего пояса 28,8 %, высота на опоре – 450 мм.
• Подстропильные фермы применяют при шаге колонн 12 м и предназначены для опирания промежуточных стропильных ферм. Элементы ферм изготовляют из стальных уголков, тавров. Соединение элементов в узлах сварное. Различают рядовые подстропильные фермы и связевые, устанавливаемые у торцовых стен.

Трубчатые стальные фермы – пролеты стропильных ферм 18 – 36 м, подстропильных 12 м. Высота ферм 2,9 м. Элементы ферм сваривают встык обычно без фасонок. Фермы из труб экономичны по расходу материала, менее трудоемки при изготовлении и имеют меньшую массу.

Литература:

1. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.

Покрытие зданий из металлических конструкций.

Маляревский Богдан

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Индустриальными решениями для таких покрытий являются:

Панели, изготовленные на строительной площадке с несущей основой из металлического листа. Их длина до 12 м. Жесткость обеспечивается уголками, закрепляющими торцы настила, и поперечными пластинами в средней части панели. После укладки панелей заделывают стыки и наклеивают кровлю.   

Монопанели состоят из профилированного стального листа с приформованным слоем пенопласта и гидроизоляционного покрытия. Их изготовляют в заводских условиях длиной до 12 м. Прочное сцепление утеплителя с металлической обшивкой повышает жесткость и несущую способность панели. Рулонная кровля наклеивается после монтажа панелей и заделки стыков.  

Трехслойные панели имеют наружную металлическую обшивку с утеплителем из вспененного пенополиуретана. Их изготовляют из технологических линиях. Панели имеют длину до 12 м, что исключает устройство поперечных стыков в покрытии.

Продольные швы между панелями в покрытии решены внахлестку. Листы наружной обшивки соединяют заклепками.

Ограждающие конструкции из профилированного настила по сравнению с покрытием из железобетонных плит экономичны по материалоемкости (масса покрытия уменьшается в 7 – 10 раз), по затратам труда на изготовление на 30 – 50 %, по стоимости на 10 – 20 %.

В неотапливаемых промышленных зданиях используют:

1. Асбестоцементные листы.
2. Листы оцинкованной стали и алюминиевых сплавов с плоским или волнистым профилем.
3. Рулонированные листы тонкого металла длиной до 150 м и шириной 1560 мм.

Крупноразмерные асбестоцементные листы с приформованным слоем пенопласта применяют в покрытиях отапливаемых зданий.

Облегченные конструкции стен из профильного листа.

Стены полистовой сборки состоят из горизонтальных ригелей. Обшивки из профилированных листов и пенополистирольных плит утеплителя. При возведении стен вначале устанавливают внутреннюю обшивку. Затем теплоизоляцию и наружную обшивку. К ригелям стенового фахверка обшивка закрепляется самонарезающими болтами. Профилированные листы обшивки соединяют внахлестку и закрепляют комбинированными заклепками.

Укрупненные панели стен изготовляют на строительной площадке. К стальной раме из продольных и поперечных элементов прикрепляют внутреннюю обшивку, детали крепления, горизонтальные уголки. В два слоя укладывают плиты утеплителя и закрепляют наружную обшивку. Изготовленные панели устанавливают на цоколь, либо на стальные опорные консоли, приваренные к колоннам, и закрепляют их болтами с крепежными накладками. Вертикальные швы заполняют утепляющей прокладкой и закрывают нащельником.

Стены из трехслойных панелей заводского изготовления усиливают ригелями фахверка, закрепленного на опорных консолях колонн. Панели изготовляются шириной 1 – 1,5 м и длиной от 2,4 до 12 м. Они состоят из стальной обшивки, заполненной вспененным пенополиуретаном.

Литература:

1. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.

Использование смешанных каркасов в строительстве.

Перешивайлов Артур

Студентка строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Множество конструкторских решений, которыми обеспечено современное строительство, призваны с максимальной эффективностью реализовать его основное предназначение – обеспечить функциональность строения, его прочность и надежность. Одно из относительно редких явлений в этой области – смешанный каркас промышленного здания

Чаще применяют смешанные каркасы: вертикальные элементы которого выполняют из железобетона или камня, а несущие элементы покрытия – из стали или дерева. Для одноэтажных промышленных зданий целесообразны каркасы следующих видов: колонны железобетонные, подкрановые балки, несущие конструкции покрытия стальные; колонны железобетонные, несущие элементы покрытия деревянные; колонны металлические, конструкции покрытия деревянные.

Такой способ обеспечения прочности, как показала практика, является исключительно действенным – сочетание материалов, подобранных в соответствующих пропорциях, дает возможность широкого применения в наиболее агрессивных средах, а также в сложных конструкциях.

Поскольку чаще всего здания со смешанным каркасом – это промышленные предприятия, в их конструкции присутствуют подкрановые балки и стропильные фермы с длиной пролетов свыше 24 м, выдерживающие большие расчетные усилия на растягивания. Соответственно, выполняются эти элементы из стальных конструкций.

За счёт рациональной работы элементов каркаса: железобетонных (на сжатие), металлических и деревянных (на изгиб) снижается материалоёмкость здания. Уменьшение массы покрытия позволяет сократить размеры сечения колонн и подошвы фундаментов. В районах с производственной базой по выпуску железобетонных, стальных и клееных деревянных конструкций применение смешанных каркасов наиболее эффективно. В ряде случаев экономически целесообразно подкрановые балки для кранов любой грузоподъёмности и фермы выполнять в металле и устанавливать по сборным ж/б колоннам.

Повышенные прочностные характеристики смешанных каркасов предопределили их специфическое применение: они востребованы при строительстве протяженных пролетов (более 30 метров). Скатные крыши, как правило, обеспечиваются именно ими в силу указанных обстоятельств. Методика доказала свою полезность при возведении:

- горячих цехов;

- зданий с повышенными динамическими нагрузками.

Следует отметить, что имеется альтернатива в применении одного из компонентов несущих элементов покрытия – они могут быть выполнены как из стальных металлоконструкций, так и из прочных пород дерева. Сторонники «деревянного» варианта настаивают на том, что он ненамного отличается от «металлического» в плане прочности и долговечности. Одним из аргументов выступает тот факт, что дерево перед использованием в качестве несущего элемента подвергается соответствующей обработке. Однако использование металлоконструкций все-таки представляется более предпочтительным хотя бы с точки зрения безопасности. При прочих равных условиях металл, по определению, значительно более стоек к огню.

В зависимости от конкретных условий принимается наиболее обоснованное решение. Необходимо произвести полный расчет нагрузок, степени предполагаемого износа и иных параметров, значимых с точки зрения строительства. Сложность монтажа не является препятствием для качественного выполнения всех необходимых работ.

В зданиях со смешанным каркасом постановка продольных связей в плоскости нижних поясов стропильных ферм не требуется.

В смешанных каркасах несущими элементами покрытия могут быть балки, фермы и арки из клееной древесины. При равных нагрузках и пролётах масса таких конструкций почти в 5 раз меньше, чем из железобетона.

Литература:

1. Cмешанный каркас промышленного здания – наиболее прочный вариант каркаса./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsoprofil.ru/smeshannyj-karkas-promyshlennogo-zdanija.html
2. Основные конструктивные узлы. Смешанные каркасы. / [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://studopedia.ru/1_2171_zhelezobetonniy-karkas-mnogoetazhnih-zdaniy.html

Смешанные каркасы, состоявшие из железобетонных колонн и металлических элементов покрытия.

Соболев Алексей

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Для одноэтажных промышленных зданий целесообразны каркасы следующих видов: колонны железобетонные, подкрановые балки, несущие конструкции покрытия стальные. Проекты таких зданий предусматривают не монолитные, а сборные фундаменты. К составным частям конструкции также относятся плиты из сборных ЖБИ, ригели и колонны, рассчитанные на значительные сжимающие нагрузки и небольшие растягивающие силы либо их комбинации.

Стальные фермы при железобетонных колоннах разрешается применять для перекрытия пролетов 30 м и более при скатных крышах и 24 м и более при плоских, а также в горячих цехах и в зданиях с динамическими нагрузками.

Следует отметить, что использование стальных элементов с железобетонными позволяет уменьшать массу конструкции здания в отдельных случаях в 5 раз. Разумеется, при равных нагрузках и длине пролетов. Поэтому вполне логично, что размеры подошвы фундамента, его толщина, а также сечение колонн тоже существенно снижаются. Наибольшее распространение получили смешанные каркасы, в которых несущие элементы покрытия сделаны из металла. Отличительной чертой таких строений является опирание подкрановых балок (тоже стальных) на колонны из железобетона с опорными торцевыми ребрами. При креплении балок используют планки и болты. Между собой эти элементы соединяются также болтами, пропускаемыми через опорные ребра. Монтаж железобетонной-колонны делается через опорную плиту, а все установленные части конструкции закрепляются анкерными болтами.

Чаще всего со смешанным каркасом возводят здания ТЭЦ и ГРЭС. Первые в типовом исполнении имеют 4 пролета с таким же количеством отделений, длиной от 12 до 33 м и высотой до 52 м (котельное отделение). В основном ТЭЦ строят полностью из сборных железобетонных элементов. Колонны могут быть из металла или железобетона, а самые большие пролеты перекрываются металлическими фермами. В котельной устанавливаются агрегаты, занимающие значительную часть пространства, в машинном зале большинство площади отводится под турбогенераторы.

Конструктивно-планировочное решение зданий ГРЭС отличается от используемых при строительстве теплоэлектроцентралей. Обычно главный корпус состоит из 3 пролетов с максимальной длиной в 54 м и большой высотой – до 80 м в котельной. Четыре пролета в проект закладываются очень редко. Шаг колон – 12 м, деаэраторное отделение являются монтажной частью корпуса.

Наиболее распространены каркасы с несущими элементами покрытия из металла. Характерными узлами таких каркасов являются:

- опирание стальных подкрановых балок на ж/б колонны; осуществляют через опорные торцовые рёбра;

- установка металлических ферм на ж/б колонны через опорную плиту. Установленные конструкции закрепляют анкерными болтами, заделанными в оголовке колонны.

К ним относятся стальные фермы, выполненные из круглых труб, из прокатных уголков и из гнутых швеллеров, а также двухшарнирные арки покрытия и фермы с верхним поясом из развитого двутавра.

Смешанный каркас состоит из следующих конструктивных элементов:

Фундаменты. Промышленные здания каркасного типа имеют столбчатые фундаменты. Монолитные железобетонные фундаменты ступенчатой формы  имеют “ стакан” или “пенёк” для установки колонны. 

Верхнюю часть фундамента располагают на 15 см ниже уровня чистого пола. Это позволяет завершать работы по возведению подземной части здания до установки колонн. В бескрановых зданиях фундаменты имеют квадратную форму, в зданиях с мостовыми кранами – прямоугольную.

Колонны. Вертикальные несущие элементы ж/б каркаса называют колоннами.

Двухветвевые колонны применяют в зданиях с высотой этажа 10,8- 18 м, пролётом 18-30 м и шагом 6-12 м. В таких зданиях устанавливают мостовые краны грузоподъёмностью до 50 т.

Металлические подкрановые балки. Двутавровые балки пролетом 6 и 12 м применяют в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 200 т. Сечение балок симметричное или асимметричное  (с уширенным верхним поясом), вертикальная стенка сплошная, усиленная двухсторонними ребрами.

Высота подкрановых балок 600 – 2050 мм, их изготовляют из прокатного металла, сварными.

Вертикальную стенку неразрезных балок пролетом 24 м  усиливают с обеих сторон горизонтальными ребрами.

Стропильные и подстропильные фермы. Типовые стальные фермы пролетом 18 – 36 м применяют в плоских и скатных покрытиях.

Стропильные фермы с параллельными поясами – предназначены для устройства плоской кровли из железобетонных плит или стального профилированного настила. Шаг установки ферм 6 и 12 м, высота на опоре 2550…3750 мм. 

Верхний и нижний пояс фермы имеет уклон 1,5 %.

Стропильные треугольные фермы применяют в неотапливаемых зданиях с кровлей из асбестоцементных волнистых листов. Шаг установки 6 м, уклон верхнего пояса 28,8 %, высота на опоре – 450 мм.

Трубчатые стальные фермы – пролеты стропильных ферм 18 – 36 м, подстропильных 12 м. Высота ферм 2,9 м. Элементы ферм сваривают встык обычно без фасонок. Фермы из труб экономичны по расходу материала, менее трудоемки при изготовлении и имеют меньшую массу. 

Стеновые панели.Стены неотапливаемых зданий устраивают из плоских предварительно напряжённых ж/б панелей марки 300.

Стены отапливаемых зданий (при шаге наружных колонн 6 м) устраивают из плоских однослойных панелей, изготовленных из лёгких и ячеистых бетонов. Стену высотой до 15 м завершает карниз, состоящий из подкарнизной панели и карнизной плиты. При шаге колонн 12 м применят плоские однослойные панели из керамзитобетона марки 75.

Покрытия из профилированного листа. Монопанели состоят из профилированного стального листа с приформованным слоем пенопласта и гидроизоляционного покрытия. Их изготовляют в заводских условиях длиной до 12 м.

Трехслойные панели имеют наружную металлическую обшивку с утеплителем из вспененного пенополиуретана. Их изготовляют из технологических линиях. Панели имеют длину до 12 м, что исключает устройство поперечных стыков в покрытии. 

Литература:

1. Стальные фермы при железобетонных колоннах./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsoprofil.ru/smeshannyj-karkas-promyshlennogo-zdanija.html
2. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.
3. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей.- М.: «Архитектура-С», 2015. 168 с., ил.

Применение каркасов состоящих из железобетонных колонн и деревянных элементов покрытия.

Минаев Святослав

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Иногда в покрытиях одноэтажных каркасных зданий в качестве несущих элементов покрытий применяют линейные конструкции из дерева. Такими конструкциями бывают деревянные балки и фермы, а также деревянные конструкции в сочетании с отдельными элементами их из стали.

При небольших пролетах деревянные конструкции покрытий выполняют из клееных балок, а также клееных двутавровых балок со стенками из фанеры. Клееные деревянные конструкции весьма прогрессивны. Из них выполняют также верхние пояса металло-деревянных ферм и деревянные клееные арки с металлическими затяжками. Встречаются и другие конструкции деревянных несущих элементов покрытий каркасных зданий. Иногда применяют также и деревянные стойки в каркасных зданиях. От возгорания деревянные конструкции защищают огнезащитными составами.

В строительстве промышленных зданий использование индустриальных деревянных конструкций целесообразно главным образом для легких покрытий средних и больших пролетов. Существенное (примерно в 5 раз) снижение веса таких конструкций по сравнению с железобетонными уменьшает вес всего здания и его фундаментов, облегчает перевозку конструкций, упрощает и ускоряет

Опорами для таких конструкций, как правило, служат железобетонные колонны или рамы для балочных ферм и контрфорсные сооружения для распорных арочных клееных конструкций. Сочетание легких клееных покрытий с опорами из несгораемых и биостойких материалов дает максимальный экономический эффект в большепролетных малоэтажных зданиях (сборочных цехах, ангарах, гаражах и др.).

Деревянные конструкции не рекомендуются для помещений, в которых вероятно конденсационное увлажнение, — бань, прачечных, пропарочных цехов, сушильных камер и других зданий с влажным режимом эксплуатации. Такие здания следует строить из железобетона. Это требование относится и к горячим литейным цехам, покрытиям над стеклоплавильными печами, над центральными котельными и к прочим сооружениям с горячими производственными процессами, в которых трудно избежать нагрева частей здания до t >50° С

Использование деревянных конструкций, таких, как балки, арки, рамы, фермы в качестве несущих для покрытий большепролетных зданий, в силу их небольшого веса, приводит к облегчению и удешевлению элементов сборного или монолитного каркаса. Подобные здания могут использоваться в промышленном строительстве для неагрессивных производств, но наибольшее применение они получили при строительстве гражданских зданий.

Это, в первую очередь, спортивные сооружения. Например, олимпийский спортивный зал в г. Солт-Лейк-Сити (США) имеет покрытие в виде клеедеревянного сетчатого купола с треугольными ячейками диаметром 150 м и высотой 38 м, опирающегося на стальное опорное кольцо; овальный спортивный зал в г. Пуатье (Франция), основной несущей конструкцией покрытия которого является клеедеревянная арка пролетом 75 м, на нее опираются клеедеревянные балки с различными пролетами, имеющие обратные выгибы и опирающиеся с другой стороны на железобетонные колонны; дворец спорта в г. Архангельске (Россия), несущие конструкции которого представляют собой клеедеревянные сегментные арки пролетом 63 м, опирающиеся на железобетонные рамы пристроек.

Кроме того, деревянные конструкции для покрытия большепролетных зданий могут использоваться в крупных магазинах, офисных центрах, транспортных терминалах. Так, здание международного аэропорта в г. Осло (Норвегия) состоит из центральной трехпролетной части, перекрываемой девятью сдвоенными клеедеревянными балками длиной 120 м, установленными на железобетонные колонны с шагом 15 м; балки между собой соединены пространственными деревянными фермами; левая и правая части терминала представляют собой однопролетные здания длиной 250 м, перекрытые клеедеревянными 18-метровыми балками, установленными с шагом 8 м.

Отличительные особенности возведения зданий с деревянными конструкциями в период, непосредственно предшествующий монтажу, связаны со свойствами древесины как строительного материала. Необходимо:

- проведение технологических мероприятий по препятствованию увлажнения грунтовой и атмосферной влагой монтируемых конструкций — устройство прокладок, навесов;

- выявление и устранение дефектов, которые могли возникнуть при транспортировке и разгрузке.

Такие конструкции, как балки, арки с затяжкой, фермы, монтируют полностью собранными. Сборку осуществляют в заводских или построечных условиях. Трехшарнирные рамы и арки монтируют по частям, устанавливая в проектное положение каждую из половинок конструкции и соединяя их после установки в коньковом узле.

Применение для большепролетных распорных покрытий крупноблочных кружально-сетчатых сводов клеефанерной конструкции в наибольшей мере ориентировано на заводское изготовление стандартных элементов (так называемых «косяков»), пригодных для перевозки на сотни километров и в то же время достаточно укрупненных для монтажа с автомобильных кранов без лесов.

Деревянные арочные безметальные конструкции по сравнению с металлическими и железобетонными более стойки к воздействиям химически агрессивной среды. Поэтому весьма целесообразно применять деревянные безметальные покрытия из клееной древесины в зданиях химических заводов и складов химических продуктов.

Горизонтальные, а также односкатные и двухскатные балки с уклоном 1:20 применяют в покрытиях зданий с рулонной кровлей; односкатные с уклоном 1:4 для покрытий с кровлей из асбестоцементных или металлических листов. Балки могут нести нагрузку от подвесных кранов или монорельсов грузоподъёмностью от 1 до 3,2 т. Балки укладывают на железобетонные колонны каркаса или несущие кирпичные стены с обязательной установкой на антисептированные деревянные прокладки толщиной 40 мм.

Клееные трёхшарнирные арки пролётом 9, 12 и 18 м находят применение в сельскохозяйственном и промышленном строительстве вследствии хорошей несущей способности и экономичности. Их выполняют из деревянных прямолинейных элементов и стальных затяжек. Опирание арок возможно на железобетонные колонны или кирпичные стены с шагом от 3 до 6 м.

Стрельчатые клееные деревянные арки позволяют перекрывать пролёты от 12 до 24 м и более. Пояса арок собирают из криволинейных элементов (полуарок) с длинами хорд 10,18; 10,61 и 19,68 м, а затяжки устраивают в плоскости конструкции пола. Арки устанавливают с шагом 4,5 м. Такие конструкции хорошо зарекомендовали себя при устройстве и эксплуатации складов минеральных удобрений и прирельсовых складов для различной продукции.

Металлодеревянные треугольные фермы наиболее рациональны для перекрытия пролётом 9 и 12 м. Они состоят из двухскатного верхнего пояса, раскосов, нижнего пояса и стойки. Сжатые элементы фермы (верхний пояс и раскосы) выполняют из брусьев, а растянутый (нижний пояс и стойка) из металла. Фермы применяют для покрытий однопролётных бескрановых зданий под кровлю из асбестоцемента или других материалов с уклоном 25%.

Рамы сплошного сечения выполняют по трёхшарнирной схеме. Для изготовления элементов рамы  используют отходы досок толщиной 50 мм, соединённых на клею. Рамы выполняют сборно-разборными, состоящими из четырёх элементов (двух стоек и двух полуригелей) или двух полурам. Сборно-разборные рамы, состоящие из четырёх элементов, позволяют перекрывать пролёты до 18 м. Они эффективны для лёгких щитовых ограждений стен и покрытий. Рамы, состоящие из двух полурам изготавливают пролётом от 12 до 30 м и высотой стоек до 10 м. По своей конструкции они разнообразны и могут быть применены в сочетании с другими материалами, например с железобетонным цоколем. Это позволяет повысить срок службы сооружения и в наилучшей степени использовать специфические свойства каждого материала.

Для повышения устойчивости одноэтажных зданий в продольном направлении предусматривают систему вертикальных и горизонтальных связей между колоннами каркаса и в покрытии. Вертикальные связи при железобетонных колоннах каркаса в зданиях без мостовых кранов и с подвесным транспортом устраивают только при высоте помещения более 12 м.

Поверх несущих конструкций устраивают ограждающие покрытия. Покрытия бывают утепленные и неутепленные, которые монтируют по деревянным дощатым или клеедеревянным настилам, металлическим прогонам, деревянным балкам или фермам или другим конструкциям, обеспечивающим пространственную жесткость кровли в целом. В основном применяют три типа покрытий: безрулонные, когда покрытие кровли состоит из обеспечивающих пространственную жесткость облегченных утепленных панелей заводского производства, а гидро- и теплоизоляция здания обеспечивается этими панелями и их сопряжением; оезрулонные чешуйчатые, когда поверх настила укладывают утеплитель, паро- и гидроизоляцию, а затем защитно-декоративный слой — черепицу, металлочерепицу, синтетические кровельные листы на битумной основе; рулонные — аналогичные описанным выше безрулонным чешуйчатым, но в которых в качестве завершающего слоя используется рулонный ковер.

Долговременность конструкций из дерева обеспечивается применением антисептированной древесины для открытых сооружений и сухих лесоматериалов для защищенных конструкций в закрытых помещениях. По сравнению с конструкциями из железобетона и металла, конструкции из дерева обладают большой стойкостью в химически агрессивных средах.

Установлено, что монолитные деревянные конструкции, в том числе и клееные, сохраняют при пожарах несущую способность более продолжительное время, чем металлические.

При одинаковой несущей способности конструкции из дерева примерно в 5 раз легче и на 30...40 % дешевле стальных и железобетонных.

В некоторых случаях, крепление деревянных конструкций с каркасом осуществляют при помощи арматурных стержней, вклеенных в древесину крайних зон сечения конструкции и замоноличиваемых внешними концами в анкерные гнезда элементов железобетонного каркаса. В случае если элементы каркаса металлические, то внешние концы стержней устанавливают в монтажные отверстия и закрепляют с помощью сварки или при наличии на стержнях резьбы гайками. Недостатком такого типа крепления является его низкая надежность, связанная с проблемами точности и прочности установки стержней, сложностью юстировки (выверки) монтируемой конструкции, невозможностью, в случае необходимости, замены узла крепления. Описываемые узлы крепления могут применяться при монтаже стоек, а также балок и ферм небольшого пролета.

Наиболее часто используемым узлом крепления деревянных конструкций с каркасом является крепежный элемент, состоящий из двух частей, одна из которых в виде площадки опирания при железобетонной конструкции замоноличивается или закрепляется болтами, при металлической — сваривается, а другая часть в виде пластин, анкерных столиков, башмаков крепится на болтах к деревянной конструкции. С помощью геодезических приборов выверяют горизонтальность установки площадки и пластин, башмаков или столиков. В виде рисок на них наносят монтажные оси. Элементы устанавливают один на другой, поддомкрачиванием добиваются совпадения монтажных осей на них и отверстий, в которые устанавливают крепежные болты.

Монтируемая первой несущая деревянная конструкция после установки должна быть закреплена временными растяжками или другими приспособлениями. При установке последующих конструкций в проектное положение они должны быть сразу скреплены со смонтированной первой конструкцией постоянными связями и ограждающими конструкциями — настилами, прогонами, панелями.

Литература:

1. Деревянные конструкции в промышленном и гражданском строительстве./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.stroitelstvo-new.ru/drevesina/construction/prom.shtml
2. Возведение зданий с применением деревянных конструкций./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm
3.  Деревянные конструкции покрытия./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://r35.com.ru/arkhitektura-promyshlennykh-zdanii-str100.html

Строительство каркасных домов из древесины

Дзюбенко Алина

Студентка строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-31

Каркасные дома строятся на основе каркаса из древесины с использованием сэндвич-панелей с покрытием на основе древесных волокон. Утеплителем при строительстве служат базальтовая вата, минеральная вата, «Эковата», пенополистирол или пенополиуретан, а также старинные, экологически чистые утеплители, например, камыш, опилки. С внешней или внутренней стороны утеплитель зашивают цементно-стружечными плитами (ЦСП), OSB или фанерой,  который может быть облицован  как сайдингом, так и кирпичом, как штукатуркой, так и декоративным камнем.

Каркас - это основа дома, он изготавливается из высококачественного дерева и полностью изолируется от ветра и влаги. Свидетельством качества и надежности таких построек является огромное  количество каркасных домов, которые стоят уже более ста лет. Такая технология известна достаточно давно, со временем был упрощен процесс сборки конструкций, сокращены сроки строительства, усовершенствована сама технология. В России и Белгороде дома, строящиеся по данной технологии, называются "канадскими". Это название объясняется схожестью климатов Канады и нашей страны и тем фактом, что каркасные дома весьма распространены в Северной Америке и признаны оптимальным решением в подобных условиях.
Строительство каркасных домов является самым экономичным среди существующих на сегодняшний день строительных технологий.

Популярность каркасных домов определена хорошим сочетанием качественных характеристик такой  конструкции с внешним видом, к тому же по цене каркасные дома намного дешевле.

Основу здания представляет деревянный каркас из размерных или строганных пиломатериалов. Кроме того, могут использоваться клееные балки для увеличения пролетов помещения. А являются ли такие дома теплыми? Для теплоизоляции используется минеральная вата из стекла или каменных пород. Тепло в доме сохраняется круглый год, благодаря 150мм слою теплоизоляции. От ветра ваш дом спасут древесноволокнистые или древесностружечные плиты.

Технология каркасного строительства дачного дома значительно снижает трудозатраты и расход денежных средств, что, ни в коем случае, не отражается на качестве постройки. Для возведения каркасного дома не обязательно использовать дорогостоящий фундамент, отличным вариантом будет такой тип фундамента, как столбчатый. Стены такого жилья изготавливают из клеевой, либо цельной древесины. Каркас соединяют гвоздями и обшивают гипсокортоном или досками.

Очень часто при каркасном строительстве используется так же и платформенный каркас. Явным плюсом этого вида каркаса, несомненно, является тот факт, что при его использовании не надо устанавливать какие-либо дополнительные элементы. Дело в том, что обвязка стен (нижняя и верхняя) не только скрепляет вертикальные стойки, но и укрепляет обшивки стен.

При строительстве каркасных домов в России и в Финляндии применяется значительно больше натуральной древесины, чем в Европе. В этих странах дерево используется не только в несущих конструкциях, но и в обшивках. Окна и двери при строительстве чаще всего  выполняют из натурального дерева, и даже утеплитель используют  на основе целлюлозы.

 Преимуществом строительства каркасных зданий является отсутствие усадки , что позволяет сразу после окончания строительства приступить к внутренней отделке  В таких домах невозможно услышать скрип пола или ощутить вибрацию.

Вся конструкция дома, включая фундамент, очень лёгкая. Это позволяет снизить нагрузку на грунт и использовать более экономичные типы фундаментов.

 При использовании несгораемых материалов  здания имеют  более высокую пожарную безопасность, чем дома с каменными стенами, так как препятствуют возгоранию отделки изнутри дома. Балки из клееного или пропитанного бруса в случае пожара надежнее металлических, так как в высокой температуре они  теряют прочностные характеристики, в то же время балка из клееного или пропитанного бруса медленно тлеют, не теряя конструктивной прочности длительное время.

 Каркасные здания имеют и недостатки такие так:

Низкая тепловая масса. Стены и перекрытия  не имеют достаточной массы теплоемких материалов, чтобы обеспечить хорошую термическую стабильность. При изменении температуры воздуха в помещении стены не отдают накопленное тепло при снижении температуры и не забирают излишнее тепло в летнюю жару. Каркасный дом намного быстрее протопить зимой или охладить летом кондиционером, так как не требуется изменять температуру массивного камня.

Малая паропроницаемость при использовании минеральной ваты с мембранами. Каркасный дом не является "дышащим", для защиты от конденсата утеплитель закрывают паронепроницаемой мембраной. Неправильно сделанный каркасный дом имеет высокую влажность внутри и требует частого проветривания.

Литература:

1. Строительство каркасных домов из древесины./ [Электронный ресурс] – Режим доступа:  http://vsoprofil.ru/smeshannyj-karkas-promyshlennogo-zdanija.html
2. Голосов, В.Н Инженерные конструкции./ В.Н. Голосов, В.В. Ермолов, Н.В. Лебедева и др.; Под ред.  В.В. Ермолова: Учеб. Пособие. – М.: «Архитектура – С», 2012. – 408с.

Монолитное строительство.

Умаров Руслан

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-31

Монолитное строительство-процесс возведения зданий и сооружения из железобетона, позволяющий в сжатые сроки возводить сооружения любой формы и этажности. На сегодняшний день этот процесс наиболее выгодный и индустриальный. Учитывая стоимость материалов, стоимость проводимых работ и сопутствующие затраты, получается, что монолитное строительство выгоднее чем, например, применение сборных конструкций при выполнении тех или иных проектов. Таким образом, строительство по данной технологии сводится к возведению необходимых элементов конструкций из бетона с использованием опалубки.

Возведения монолитного дома состоит из нескольких этапов. На месте будущего дома монтируются формы (опалубка), повторяющие контуры будущего элемента здания (стены, балки и т.п.), в которые устанавливается арматура и заливается бетон. После затвердевания бетона получается готовый конструктивный элемент здания. Опалубочные элементы демонтируются (при применении сборно-разборных опалубок), либо становятся частью стены (при использовании несъемной опалубки).

Преимущества технологии монолитного строительства:

• Сроки строительства уменьшаются в 3-4 раза
• Значительно уменьшается стоимость строительства;
• Уникальные показатели теплосбережения и звукопроводности;
• Облегченная конструкция,обеспечивающая большую прочность здания;
• Весь производственный процесс выполняется непосредственно на стройплощадке;
• Минимальная потребность в строительной технике;
• Упрощенный процесс монтажа инженерных систем;
• Не требуется подготовка строения к чистовой отделке;
• Неограниченные архитектурные возможности.

В монолитном здании практически нет швов, это повышает его теплосберегающие и звуконепроницаемые свойства. Использование дополнительных материалов для утепления способствует улучшению эксплуатации дома в холодное время года, понижению массы и объема конструкций, что приводит к значительному уменьшению толщины стен и перекрытий. В итоге монолитные здания на 20% меньше весят, чем кирпичные и за счет небольшого веса конструкций понижается потребность в громоздком фундаменте, и понижается его стоимость. Монолитные дома имеют очень хорошие показатели жесткости, пожаробезопасности, устойчивости, надежности и теплоизоляции, это одни из самых надежных и долговечных зданий. Именно поэтому монолитные строения успешно конкурируют и с кирпичными домами, и со строениями из пеноблоков. Монолитные дома можно строить абсолютно в любой сезон, даже зимой. Однако при строительстве в холодное время года в бетонную смесь нужно дополнительно добавлять противоморозные добавки. Монолитный железобетон - это единственный строительный материал, который со временем становится только прочнее.

 Технология монолитного домостроения, как и всякая другая, не лишена недостатков. Эксперты в строительной сфере не скрывают, что панельный дом построить гораздо быстрее. Также этот метод строительства весьма трудоемкий. На монолит уходит много арматуры, а это не дешевое удовольствие. Еще один минус – требуется большое количество рабочих, которые будут увязывать арматуру, носить металлические конструкции. Персонал должен быть еще и высококвалифицированным. Процесс заливки бетона в монолитном здании - достаточно трудоемок и сложен, а процесс заливки бетона в больших конструкциях требует еще и квалифицированного инженера. Бетон нужно правильно развести, правильно залить. Если заливать частями - правильно дать ему нагрузиться, высохнуть.

Технология устройства монолитных столбов

1) Выкапывается шурф требуемой глубины.

2) Его основание утрамбовывается, после чего выполняется устройство бетонной подушки, около 10 см. Она защитит опору от проседания.

3) Несъемная опалубка. Для строительства опалубки используется влагостойкая фанера, ДСП или доски. В некоторых случаях применяют листы железа. Опалубка выставляется с размером ширины будущего столба

• Армирование. Выполняется арматурой сечением 10-14 мм. Каркас сваривается или связывается проволокой. Важно располагать арматуру не только вертикально, но и устраивать горизонтальные перемычки. Металлические стержни должны выступать над фундаментом примерно на 15 см.
• Заливка бетоном. Готовую «форму» заливают бетоном и периодически утрамбовывают для плотного прилегания слоев и удаления воздуха. В обычных условиях можно использовать вибратор или металлический прут.

Литература:

1. Монолитное строительство./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsoprofil.ru/smeshannyj-karkas-promyshlennogo-zdanija.html
2. Дыховичный, Ю.А. Архитектурные конструкции. Книга11. Архитектурные конструкии многоэтажных зданий / Дыховичный Ю.А., Казбек-Казиев З.А., Даумова Р.И., Кириллова Т.И., Коретко О.В., Марцинчик А.Б., Савченко А.А., Суслова О.Ю., Бичёв Ю.П.: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «Архитектура - С», 2012. – 248 с.

Каркасно – панельные дома.

Зорин Александр

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-31

Панельно-каркасные дома из клееных абсолютно несгораемых СМЛ-панелей. Технология строительства несгораемых панельно-каркасной домов с использованием экологически чистых материалов (энерго – эффективных панелей из стекломагнезитового листа – СМЛ) позволяет в короткие сроки построить тёплый дом для круглогодичного проживания, при существенной экономии средств. Материалы, используемые при строительстве не содержат фенол-формальдегида и пропиток, отрицательно влияющих на экологию в доме и на здоровье человека.

Современный каркасный дом – это жёстко связанная конструкция, совершенное строение, каждая часть которого спроектирована для нашего комфорта. Сложность конструкции зависит от проекта дома, основные части у всех строений одинаковое.    

Большая часть современных каркасных домов – абсолютно не горят и не боятся влаги. Стены домов не образуют усадок и трещин. Не требуется огромных расходов на фундамент. Достаточно облегченного, так как эти дома легче «тяжёлых каменных», но тяжелее и прочнее других «панельно-каркасных» домов. Лёгкие фундаменты отлично согласуются с влажностью грунта и неглубоким залеганием грунтовых вод.

Качественная сборка дома за сравнительно небольшой срок в 8-12 дней обеспечивается за счёт проведения всех технологических операций по изготовлению комплекта дома на заводе компании.

Экономия средств при строительстве коробки дома из панелей по отношению к коробке из кирпича составляет 1,5-2 раза. При этом скорость протапливания таких домов в зимний период будет отличаться в ещё большее количество раз. Это обеспечивает дополнительную экономию средств на отоплении, особенно в тех районах, где нет газопровода.

Отделка дома не требует значительных вложений из-за качеств стенового материала и может проводиться сразу же после сборки дома благодаря отсутствию усадки.

Каркасные дома – это вертикальные стойки, верхняя и нижняя обвязки, обшивка стен дома (внутренняя и внешняя), между которой укладывают тепло-, паро-, гидро- и шумоизоляционные материалы. Наружная обшивка каркасного дома защищает его от продувания и сырости. В качестве теплоизоляции в основном используют «Пенополистерол» или базальтовое волокно.

Несущие стойки, обвязки и раскосы каркаса изготавливают в промышленных условиях, соединяют между собой скобами, шипами и гвоздями. Расстояние между стойками зависит от проекта дома, в частности, от площади, этажности. На верхней обвязке стоек каркаса врубают потолочные балки — опору для дверных или оконных рам.

Каркасный дом может быть щитовым или рамочным. Эти проекты имеют ряд мелких различий в технологии возведения.

Каркасно-щитовой дом могут устанавливать:

На основании из деревянного бруса с верхней и нижней обвязками. Верхняя обвязка в данном случае играет роль лаг для устройства пола.

На закладной венец. Здесь лаги устанавливают отдельно (как при постройке рамочно-каркасного дома).

Затем устанавливают и скрепляют между собой щиты наружных стен, межкомнатные перегородки. После чего щиты крепятся верхней обвязкой из бруса. Для монтажа крыши устанавливают стропила или стропильную ферму.

«Каркасно-рамочный» дом устанавливают на бревенчатом закладном венце, который уложен на фундамент. Стойки каркаса соединяют с помощью нижней и верхней обвязки, горизонтальных перемычек, а также укосин между стойками каркаса, которые придают ему дополнительную жесткость. После возведения стен каркаса устанавливают стропильную ферму, поверх которой настилается обрешётка для кровли. После чего крышу укрывают кровельными материалами. Монтаж водоснабжения, канализации, электроснабжения, вентиляция и т.д. идёт параллельно с установкой каркаса. Все инженерные системы монтируются внутри стен и перекрытий. И последний этап - обшивка стен, декоративная отделка изнутри и снаружи дома.

«Сэндвич-панели»

Строительный материал - имеющий трёхслойную структуру, состоящую из двух листов жёсткого материала (металл, ПВХ, ДВП, магнезитовая плита) и слоя утеплителя между ними. 

Конструкция сэндвич-панелей - утеплитель приклеивается к листам обкладки 100 % сплошным клеевым пятном, и клей за счет своих свойств служит паро- и гидроизоляционной мембраной. Для сборки каркаса дома используется клеёный брус 100*150 с экологически безвредным клеем.

Обкладки из стекломагнеивого листа удерживают стойки из бруса, таким образом абсолютно исключаются любые отклонения от вертикальной оси. Кроме того, панели значительно превосходят по прочности обычные аналоги. Шаг бруса составляет 1200 мм. Установка бруса в панель производится на объекте и благодаря конструкции «шип-паз» исключает мостики холода между панелями.

Максимальная разрушающая нагрузка на вертикальное сжатие на отдельную стойку превышает 8 тонн. Такой нагрузки в жилых домах в принципе не бывает. Качество и экономия затрат на изготовление панелей обеспечивается их серийным производством в заводских условиях.

Литература:

1. Каркасные дома./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsoprofil.ru/smeshannyj-karkas-promyshlennogo-zdanija.html
2. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.

Каркасные дома в г. Белгороде и Белгородской области.

Сколожабская Анастасия

Студентка строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-31

Каркас – это несущая конструкция здания, состоящая из вертикальных конструкций (колонн), горизонтальных конструкций (ригелей) и связей. Каркас воспринимает все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, и передает их на фундамент (выполняет только несущую функцию). В основном каркас применяется при проектировании промышленных и общественных зданий, но может быть использован и в жилых зданиях.

Технология строительства каркасных домов была заложена в США и Канаде, которая в данный момент так бурно развивается в России. Процесс каркасного строительства в этих странах уже доведен до совершенства, чему в свою очередь способствует хороший инструментарий, высокий профессиональный уровень строителей, и конечно же опыт. Свидетельством качества и надежности таких построек, является большое количество каркасных домов, которые стоят уже более ста лет. Другими словами, эта технология известна уже достаточно давно, но со временем был значительно упрощен процесс сборки конструкций, сокращены сроки строительства, усовершенствована сама технология.   К примеру в Белгородской области - дома, строящиеся по данной технологии, называются "канадскими". Это название объясняется схожестью климатов Канады и нашей страны и тем фактом, что каркасные дома весьма распространены в Северной Америке и признаны оптимальным решением в подобных условиях. И все же название "канадский" больше носит обывательский характер. Строительство каркасных домов является самым экономичным среди существующих на сегодняшний день строительных технологий, как бы не заверяли нас в обратном некоторые строительные компании. Это подтверждается и тем фактом, что большинство прогрессивных стран в мире переходит на строительство по каркасной технологии.

Конечно, в разных странах, в разных проектных и строительных организациях есть своя культура и свои особенности постройки каркасных домов, но сути технологии это не меняет - она является и остается каркасной.

Например: в США и Канаде такие дома строят из строганной доски 38×90 и 38×40 сразу на том месте, где будет находиться дом. В Европе и Скандинавии каркасные панели подготавливаются в заводских условиях, а затем их уже монтируют на объекте стройки с помощью крана.

Строительство каркасных домов набирает всё большие обороты на территории Белгородской области. Популярность каркасных домов обусловлена идеальным сочетанием качественных характеристик данной конструкции с внешним видом, к тому же по цене каркасные дома намного дешевле. Вид выполняемых нами каркасных домов может варьироваться от больших коттеджей до небольших загородных домов.   Основу каркасного дома представляет деревянный каркас из размерных или строганных пиломатериалов. Кроме того, могут использоваться клееные балки для увеличения пролетов помещения. Часто возникает вопрос - а являются ли такие дома теплыми? Посудите сами: для теплоизоляции используется минеральная вата из стекла (Ursa, Isover) или каменных пород (Rockwool). Тепло в доме сохраняется круглый год, благодаря 150мм слою теплоизоляции. От ветра ваш дом спасут древесноволокнистые или древесностружечные плиты. А вот внутренняя и внешняя отделка полностью зависит от фантазии Заказчика.

При проектировании каркасных зданий колонны располагаются на определенных расстояниях друг от друга, кратных строительному модулю:

-пролет (L) – это расстояние между продольными рядами колонн в направлении работы горизонтальных несущих конструкций каркаса (ригелей);

-шаг (B) – это расстояние между поперечными рядами колонн.

Каркасы классифицируются по следующим признакам:

1)по конструктивной схеме:

а) рамная схема применяется при проектировании зданий небольшой этажности. При этом все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, воспринимаются поперечными и продольными рамами, которые образованы жесткими стыками колонн и ригелей.

б) связевая схема позволяет применять колонны и ригели меньшего сечения, по сравнению с рамной схемой. Стыки между ними выполняются шарнирными, а не жесткими. При этом вертикальные нагрузки воспринимаются колоннами каркаса, а горизонтальные – системой продольных и поперечных связей, установленных между колоннами.

в) рамно-связевая схема сочетает в себе рамы и диафрагмы жесткости. Горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимают и рамы и диафрагмы, а распределение усилий между ними происходит в зависимости от соотношения жесткостей.

2)по расположению колонн:

а) здания с полным каркасом, когда колонны устанавливаются по всей площади здания. При этом колонны воспринимают все нагрузки от покрытия, перекрытий и навесных стен.

б) здания с неполным каркасом, когда колонны устанавливаются только внутри здания, а по периметру выполняются несущие стены на самостоятельных фундаментах.

3)по этажности:

а) одноэтажные каркасы;

б) многоэтажные каркасы;

4)по количеству пролетов:

а) однопролетный каркас применяется при проектировании одноэтажных общественных или промышленных зданий с большими внутренними объемами (кинотеатры, спортивные сооружения, промышленные цеха и т. п.).

б) многопролетный каркас используется, как правило, при проектировании многоэтажных жилых, общественных и промышленных зданий.

5) по материалу:

а) железобетонный каркас применяется при проектировании одноэтажных и многоэтажных гражданских и промышленных зданий. По способу возведения железобетонные каркасы делятся на три типа: сборные; монолитные;  сборно-монолитные Сборный железобетонный каркас применяется в основном для возведения общественных и промышленных зданий. Монолитный железобетонный каркас более трудоемок в изготовлении, но он позволяет выполнить разнообразные архитектурные формы, которые невозможны при сборном каркасе. Поэтому данный тип каркаса применяется при проектировании жилых и общественных зданий.

Литература:

1. Каркасные дома в Белгородской области./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vsoprofil.ru/smeshannyj-karkas-promyshlennogo-zdanija.html
2. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: учебник для средних специальных учебных заведений.- Четвертое издание, стереотипное. М.: ООО «ИД Альянс», 2012. – 351с.

Расчёт основных несущих элементов каркаса.

Несущая способность металлической колонны.

Меньшиков Алексей

Студент строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

В зависимости от условий работы материала все виды конструкций разделены на четыре группы:

К первой группе относятся сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях, поэтому возможно хрупкое и усталостное разрушение, К свойствам сталей для этих конструкций предъявляются наиболее высокие требования.

Ко второй группе относятся сварные конструкции, работающие на статическую нагрузку при воздействии одноосного и однозначного двухосного поля растягивающих напряжений (например, фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и т. д.), а также конструкции первой группы при отсутствии  сварных  соединений.

     Общим для конструкций этой группы является повышенная опасность хрупкого разрушения. Вероятность усталостного разрушения меньше, чем для первой  группы.

К третьей группе относятся сварные конструкции, работающие при преимущественном  воздействии сжимающих напряжений (например, колонны, стойки, опоры под оборудование и др.), а также конструкции второй группы при  отсутствии  сварных  соединений.

В четвертую группу включены вспомогательные конструкции и элементы (связи, элементы фахверка, лестницы, ограждения и т. п.),  а также конструкции третьей  группы  при  отсутствии  сварных  соединений.

Основные  положения  расчета  металлических  конструкций

Предельным называется состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять  эксплуатационным  требованиям

Первая группа включает в себя потери несущей способности и полную непригодность конструкции к эксплуатации вследствие потери устойчивости, разрушения металла, качественного изменения конфигурации, чрезмерного развития  пластических  деформаций.

Вторая группа предельных состояний характеризуется затруднением нормальной эксплуатации сооружений или снижением долговечности вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок опор, углов  поворота,  колебаний,  трещин  и  т.п.).

Расчетные формулы для подбора сечений и проверки несущей способности конструкции по первому предельному состоянию исходят из основного неравенства

где N – предельное наибольшее усилие в конструкции, вызываемое внешними воздействиями; S – предельная несущая способность конструкции, зависящая от прочности материала, размеров поперечного сечения и условий работы конструкции.

В течение всего срока эксплуатации конструкции внешние воздействия могут меняться. Наибольшие их величины встречаются достаточно редко, поэтому наибольшие нагрузки предусмотрены нормативными документами. В соответствии  с этим в нормах проектирования различают расчетные величины воздействия  и нормативные Fn , которые связаны между собой  коэффициентом  надежности  по  нагрузке

Для определения расчетной нагрузки задаются обеспеченностью,999, т.е. допускается всего 0,1% случаев превышения этой нагрузки за весь период эксплуатации сооружения. Задавая достаточно высокую обеспеченность расчетной нагрузки, определяют ее значение, а следовательно, коэффициент  надежности  по  нагрузке .

Обычно на конструкции действует одновременно несколько видов нагрузок. Поэтому и суммарное воздействие всех расчетных нагрузок должно иметь статистическую изменчивость. Чем больше одновременно действующих нагрузок учитывается в расчете, тем меньше вероятность превышения их максимального  суммарного  воздействия.

В методике предельных состояний это учитывается коэффициентом сочетаний на который следует умножать каждую из суммируемых нагрузок. Согласно СНиП 2.01.07-85 значения коэффициентов сочетаний колеблются   от  1  до  0,6  и  менее  для  особых  случаев.

Для таких сооружений как атомные электростанции, телевизионные башни, крытые спортивные и другие сооружения, имеющие особо важное значение (класс 1) вводится коэффициент надежности по ответственности , который задается в пределах 0,95 до 1,2 для сооружений первого класса, для второго класса  0,95,  для  прочих  0,8 - 0,95.

Литература:

1. Металлические колонны./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vunivere.ru/
2. http://alexfl.pro/inform/inform_raschet13.html

Несущая способность металлических элементов в смешанных каркасах.

Карталов Андрей

Студенка строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Смешанным называется каркас, вертикальные элементы которого выполняют из железобетона или камня, а несущие элементы покрытия - из стали или разрешается применять для перекрытия пролетов 30 м и более при скатных крышах и 24 м и более при плоских, а также в горячих цехах и в зданиях с динамическими нагрузками.

Представление о деревянных конструкциях как недолговечных и малопрочных в последнее время изменилось. Срок службы деревянных конструкций при должной эксплуатации мало отличается от срока службы конструкций, выполненных из других традиционных строительных материалов. Изменился взгляд на деревянные конструкции, якобы имеющие ограниченное применение. Эти конструкции сейчас смело применяют в покрытиях над бассейнами для плавания, рынками, зрительными залами, стадионами, промышленными зданиями.

Долговременность конструкций из дерева обеспечивается применением антисептированной древесины для открытых сооружений и сухих лесоматериалов для защищенных конструкций в закрытых помещениях. По сравнению с конструкциями из железобетона и металла, конструкции из дерева обладают большой стойкостью в химически агрессивных средах. Эти конструкции даже без защитных обработок обладают большим сроком службы в зданиях химических цехов. Применение же защитных обработок обеспечивает значительное увеличение сроков их службы, а следовательно, еще большее расширение области их использования.

Установлено, что монолитные деревянные конструкции, в том числе и клееные, сохраняют при пожарах несущую способность более продолжительное время, чем металлические. При одинаковой несущей способности конструкции из дерева примерно в 5 раз легче и на 30...40% дешевле стальных и железобетонных.

Вследствие ограниченности длин проката, а также по транспортным условиям фермы больших пролетов (l > 18 м) приходится разбивать на отдельные отправочные элементы, назначая монтажные стыки, как правило, в середине пролета.

При конструировании стыков необходимо соблюдать основное правило стыкования: площадь сечения стыковых элементов должна быть не меньше площади сечения стыкуемых элементов. Стыки поясов ферм могут располагаться как в узлах, так и в панели. Расположение стыка пояса в узле более удобно, так как при этом часть фасонки используется в качестве стыкового элемента. Простейшей конструкцией стыка является перекрытие поясных уголков стыковыми уголками того же профиля. В сварном стыке полки стыкового уголка подрезают в целях избежания концентрации швов у перьев, а также для более равномерной передачи усилия.

Стык верхнего пояса, обычно устраиваемый в коньке фермы, можно осуществлять аналогично стыку нижнего пояса, перекрывая его гнутыми стыковыми уголками.

Здесь тавровое сечение фасонки полностью компенсирует сечение уголков. Желательно только размер h назначить с таким расчетом, чтобы центр тяжести тавровой фасонки совпадал с осью поясных уголков; в случае не совпадения необходимо проверит фасонку не только на сжатие, но и на изгиб от момента, равного осевому усилию в поясе, умноженному на эксцентриситет и усилия относительно центра тяжести фасонки.

Для удобства наложения швов у обушков уголков пояса ширина горизонтальной планки не должна превышать 2h. Конструкция стыка по фигуре б удобна при монтаже благодаря наличию горизонтального столика, на который устанавливается конструкция фонаряСтропильные фермы могут опираться на кирпичные стены, железобетонные колонны или элементы стального каркаса промышленного здания — стальные колонны или подстропильные фермы

Опирание стропильных ферм.

Опорная плита, обычно толщиной 16 — 20 мм, прикрепляется к колонне анкерными болтами диаметром 22 — 24 мм; размеры плиты определяют, исходя из расчетного сопротивления сжатию материала опоры. Отверстия в опорной плите делают в 2 — 3 раза больше диаметра анкерных болтов, учитывая возможные неточности в закладке последних. Для ферм пролетом до 36 м требование подвижности опорных закреплений обычно не предъявляется.

Как уже указывалось, сжатые элементы ферм, состоящие из двух уголков, необходимо в промежутках между фасонками соединять друг с другом небольшими соединительными планками. В противном случае под влиянием продольной сжимающей силы N каждый уголок, воспринимающий усилие N/2, может выгнуться независимо один от другого, так как у одиночного уголка минимальный радиус инерции относительно оси ξ значительно меньше, чем радиус инерции сечения из двух уголков относительно оси х.

Расстановка соединительных планок

Эти планки по длине сжатых стержней располагаются на расстояниях l1 ≤ 40rx (где rх — радиус инерции сечения относительно оси х —х). С целью обеспечения большей слитности работы обоих уголков в растянутых элементах ферм также ставятся соединительные планки, но на расстояниях l1 ≤ 80rх друг от друга.

Планки обычно делают шириной 60 — 100 мм.

Каркасы промышленных зданий. Металлический (стальной каркас) промышленных зданий в основном состоит из тех же элементов, что и железобетонный. К основным из этих элементов относятся колонны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные фермы, связи.

Соединение элементов в каркас осуществляется с помощью болтов, заклепок или путем сварки. Для этой цели при изготовлении элементов в них предусматривают специальные отверстия, косынки, монтажные столики.

Колонны. Стальные колонны по конструкции делят на сплошные и сквозные. Сплошная колонна состоит из одного профиля, нескольких вертикальных листов, или профилей и листов, сваренных между собой по всей высоте. Эти колонны имеют сплошное, без разрывов, поперечное сечение. Сквозные колонны состоят из нескольких отдельных ветвей, соединенных между собой планками или решетками.

В стальных колоннах различают две основные части: стержень (ветвь) и базу (башмак). В зависимости от конструкции стержня колонны могут быть постоянного сечения, ступенчатые и раздельного типа. Колонны раздельного типа состоят из шатровых и подкрановых ветвей, соединенных между собой, но нагрузки от покрытия и кранов воспринимающих самостоятельно.

В строительстве наиболее широко применяют колонны ступенчатого типа. Надкрановая часть (над-колонник) такой колонны состоит из одной ветви, подкрановая — из двух ветвей, соединенных между собой решеткой.

Основной частью башмака колонны является стальная плита толщиной 40-75 мм, на которую опирается ветвь колонны. Башмаки служат для передачи нагрузки от колонны на фундамент.(К фундаменту башмаки крепят анкерными болтами. Башмаки и нижняя часть колонн, соприкасающиеся с землей, во избежание коррозии бетонируют.

Стальные подкрановые балки изготовляют сплошными или решетчатыми Наиболее распространены сплошные подкрановые балки. Они имеют двутавровое сечение со сплошной стенкой — симметричное или несимметричное (с развитым верхним поясом). Несимметричные сечения применяют для балок пролетом 6 м, симметричное —12 и 24 м. .

Стальные стропильные фермы применяют в покрытиях зданий пролетом 18, 24, 30, 36 м и более при стальных или железобетонных колоннах с шагом 6 и 12 м.

На стальные колонны фермы опираются непосредственно выступающим краем торцовой фасонки. Опорный узел фермы соединяют с колонной болтами, для чего к верхнему концу колонны приваривают горизонтальную диафрагму.

При жестком соединении фермы с колонной (не шарнирном) колонну делают выше на 2200 мм. В этом случае нижний опорный узел фермы устанавливают на монтажный столик из уголка, приваренного к колонне, и соединяют с ней болтами. При опирании ферм на железобетонные (или кирпичные) опоры их крепят с помощью анкеров. При кирпичных опорах под концы (опорные части) ферм укладывают бетонные подушки.

Литература:

1. Металлические колонны в смешанных каркасах./ [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://novostrojka.ru/content/view/1548/33

2. Металлические колонны в смешанных каркасах./ [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://fordewind.org/wiki/doku.php?id=конструктивная_схема

Элементы жесткости каркасов.

Корвякова Анастасия

Студент  строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-33

Связи - это важные элементы каркаса, которые необходимы для:

- обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов;

- восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов);

- обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых);

- создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации;

- обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа.

Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра).

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом некоторые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один вертикальный жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски включены две колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной, элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы ее элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементами решетки близки к 45°). При больших шагах колонн в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней - использование подстропильной фермы. Распорки и решетка при малых высотах сечения колонн (например, в верхней части) располагаются в одной плоскости, а при больших высотах (нижняя часть колонны) - в двух плоскостях. На связевые диски передаются крутящие моменты, и поэтому при расположении вертикальных связей в двух плоскостях они соединяются горизонтальными решетчатыми связями.

При размещении жестких дисков (связевых блоков) вдоль здания нужно учитывать возможность перемещений колонн при температурных деформациях продольных элементов. Если поставить диски по торцам здания, то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) возникают значительные температурные усилия Ft.

Поэтому при небольшой длине здания (температурного блока) ставится вертикальная связь в одной панели. При большой длине здания (или блока) для колонн в торцах возрастают неупругие перемещения за счет податливости креплений продольных элементов к колоннам. Расстояние от торца до диска ограничивается с целью закрепления колонн, расположённых близко к торцу, от потери устойчивости. В этих случаях вертикальные связи ставятся в двух панелях, причем расстояния между их осями должно быть таким, чтобы усилия Ft не были очень велики. Предельные расстояния между дисками зависят от возможных перепадов .температур (разных для отапливаемых и неотапливаемых зданий, строящихся в районах с разными расчетными зимними температурами) и установлены нормами .

По торцам здания крайние колонны иногда соединяют между собой гибкими верхними связями. Вследствие относительно малой жесткости надкрановой части колонны расположение верхних связей в торцовых панелях лишь незначительно сказывается на температурных напряжениях. Верхние торцовые связи также делают в виде крестов, что целесообразно с точки зрения монтажных условий и однотипности решений.

Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцовых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части каркаса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоятельный конструктивный комплекс.

Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам, колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями.

При проектировании связей по средним рядам колонн в подкрановой части следует иметь в виду, что довольно часто по условиям технологии необходимо иметь свободное пространство между колоннами. В этих случаях конструируют портальные связи.

Связи, устанавливаемые в пределах высоты ригелей в связевом блоке и торцовых шагах, проектируют в виде самостоятельных ферм (монтажного элемента), в остальных местах ставят распорки.

Особое внимание следует уделять компоновке связей между колоннами в горячих цехах при применении неразрезных подкрановых балок или большом внутреннем шаге колонн, несущих мощные продольные конструкции (например, подкраново-подстропильные фермы). В этих случаях полностью отсутствует узловая податливость продольных конструкций, система связей становится близкой к рамной и ее температурные деформации стеснены. Обследования и экспериментальные исследования работы таких цехов показывают, что, несмотря на выполнение требований норм проектирования, в элементах каркаса (колоннах и подкрановых балках) возникают большие дополнительные напряжения, а иногда .наблюдается и разрушение связей.

Поэтому в горячих цехах с неразрезными подкрановыми балками или тяжелыми подкраново-подстропильными фермами целесообразно предусматривать специальные конструктивные мероприятия (например, уменьшение длины температурных блоков).

Продольные элементы связей в точках крепления к колоннам обеспечивают несмещаемость этих точек из плоскости поперечной рамы. Эти точки в расчетной схеме колонны могут быть приняты шарнирными опорами. При большой высоте нижней части колонны бывает целесообразна установка дополнительной распорки, которая закрепляет нижнюю часть колонны посередине ее высоты и сокращает расчетную длину колонны.

Связи, кроме условных поперечных сил, возникающих при потере устойчивости колонн из плоскости поперечных рам, воспринимают также усилия от ветра, направленного на торец здания, и от продольных воздействий мостовых кранов.

Ветровая нагрузка на торец здания воспринимается стойками торцевого фахверка и частично передается на связи по нижнему поясу ферм. Связи шатра передают силу FBT в ряды колонн.

Выделены элементы связей и колонны, которые передают силу FBI на фундамент.

В точке А а) гибкий элемент связей 1 не может воспринимать сжимающую силу, и поэтому FBI передается более короткой и достаточно жесткой распоркой 2 в точку Б. Здесь сила раскладывается на направление колонны и растянутого элемента 3, который передает усилие в точку В. В этой точке усилие воспринимается колоннами - и подкрановыми балками 4, передающими силу FBT на связевый блок в точку Г. Аналогично работают связи и на силы продольных воздействий кранов FKП. Сечения связей выполняются из уголков, швеллеров, прямоугольных и круглых труб.

При большой длине элементов связи, воспринимающие небольшие усилия, рассчитываются по предельной гибкости, которая для сжатых элементов связей ниже подкрановой балки равна 210 - 60?, где - отношение фактического усилия в элементе связей к его несущей способности, выше - 200; для растянутых - соответственно 200 и 300.

Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают: устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм; перераспределение местных нагрузок (например, крановых), приложенных к одной из рам, на соседние рамы; удобство монтажа; заданную геометрию каркаса; восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.

Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего, верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные связи состоят из поперечных и продольных.

Элементы верхнего пояса стропильных ферм сжаты, поэтому необходимо обеспечить их устойчивость из плоскости ферм. Ребра кровельных плит и прогоны могут рассматриваться как опоры, препятствующие смещению верхних узлов из плоскости фермы при условии, что они закреплены от продольных перемещений связями.

Для закрепления плит и прогонов от продольных смещений устраиваются поперечные связи по верхним поясам ферм, которые целесообразно располагать в торцах цеха с тем, чтобы они (вместе с поперечными горизонтальными связями по нижним поясам ферм и вертикальными связями) обеспечивали пространственную жесткость покрытия. При большой длине здания или температурного блока (более 144 м) устанавливаются дополнительные поперечные связевые фермы. Это уменьшает поперечные перемещения поясов ферм, возникающие вследствие податливости связей.

Необходимо обращать особое внимание на завязку узлов, ферм в пределах фонаря, где нет кровельного настила. Здесь для раскрепления узлов верхнего пояса ферм из их плоскости предусматриваются распорки, причем такие распорки в коньковом узле фермы обязательны. Распорки прикрепляются к торцовым связям в плоскости верхних поясов ферм. В процессе монтажа (до установки плит покрытия или прогонов) гибкость верхнего пояса из плоскости фермы не должна быть более 220. Если коньковая распорка не обеспечивает этого условия, между ней и распоркой в плоскости колонн ставится дополнительная распорка. Связи по верхнему поясу фонаря проектируются аналогично.

В зданиях с мостовыми кранами необходимо обеспечить горизонтальную жесткость каркаса как поперек, так и вдоль здания. При работе мостовых кранов возникают усилия, вызывающие поперечные и продольные деформации каркаса цеха. Если поперечная жесткость каркаса недостаточна, краны при движении могут заклиниваться, и нарушается нормальная их эксплуатация. Чрезмерные колебания каркаса создают неблагоприятные условия для работы кранов и сохранности ограждающих конструкций. Поэтому в однопролетных зданиях большой высоты (H0 > 18 м), в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т, с кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы при любой грузоподъемности обязательна система связей по нижним поясам ферм.

Горизонтальные силы от мостовых кранов воздействуют в поперечном направлении на одну плоскую раму или две-три смежные. Связи обеспечивают совместную работу системы плоских рам, вследствие чего поперечные деформации каркаса от действия сосредоточенной силы значительно уменьшаются. Жесткость этих связей должна быть достаточной для того, чтобы вовлечь в работу соседние рамы, и их ширина обычно назначается равной длине первой панели нижнего пояса фермы.

Прилегающие к опорам панели нижнего пояса ферм, особенно при жестком сопряжении ригеля с колонной, могут быть сжатыми, и в этом случае продольные связи обеспечивают устойчивость нижнего пояса из плоскости ферм.

Поперечные связи закрепляют продольные, а в торцах здания они необходимы и для восприятия ветровой нагрузки, направленной на торец здания.

Стойки фахверка передают ветровую нагрузку FВФ в узлы поперечной горизонтальной торцовой фермы, поясами которой служат нижние пояса торцовой и смежной с ней стропильных ферм.

Опорные реакции торцовой фермы FBT воспринимаются связями между колоннами и передаются на фундамент.

В плоскости нижних поясов также устраиваются промежуточные поперечные связи, расположенные в тех же панелях, что и поперечные связи по верхним поясам ферм.

Чтобы избежать вибрации нижнего пояса ферм вследствие динамического воздействия мостовых кранов, ограничивается гибкость растянутой части нижнего пояса из плоскости рамы: при кранах с числом циклов загружения 2×106 и более - величиной 250, для прочих зданий - величиной 400. Для сокращения свободной длины растянутой части нижнего пояса приходится в некоторых случаях предусматривать растяжки, закрепляющие нижний пояс в боковом направлении. Эти растяжки воспринимают условную поперечную силу QУСЛ.

В длинных зданиях, состоящих из нескольких температурных блоков, поперечные связевые фермы по верхним и нижним поясам ставят у каждого температурного шва (как у троцов), имея в виду, что каждый температурный блок представляет собой законченный пространственный комплекс.

Стропильные фермы обладают незначительной боковой Жесткостью, а потому процесс монтажа без их предварительного взаимного раскрепления недопустим. Поэтому необходимо устраивать вертикальные связи между фермами, располагающиеся в плоскости вертикальных стоек стропильных ферм; для удобства крепления элементов связей эти стойки часто проектируют крестового сечения (из двух уголков). Обычно устраиваются одна-две вертикальные связи по ширине пролета (через 12-15 м).

При опирании опорного нижнего узла стропильных ферм на оголовок колонны (железобетонной или стальной) сверху вертикальные связи необходимо располагать также по опорным стойкам ферм.

Вертикальные связи вместе с поперечными связевыми фермами по верхним и нижним поясам обеспечивают создание жестких пространственных блоков у торцов здания. К этим блокам распорками и растяжками привязывают промежуточные фермы.

В зданиях с подвесным транспортом вертикальные связи способствуют перераспределению между фермами крановой нагрузки, приложенной непосредственно к конструкциям покрытия. В этих случаях, а также когда к стропильным фермам подвешены электрические кранбалки значительной грузоподъемности, целесообразно вертикальные связи между фермами располагать в плоскостях подвески непрерывно по всей длине здания.

В многопролетных цехах связи по верхним поясам ферм и вертикальные ставятся во всех пролетах, а горизонтальные по нижним поясам - по контуру здания и некоторым средним рядам колонн через 60 - 90 м по ширине здания. В зданиях, имеющих перепады по высоте, продольные связевые фермы ставят и вдоль этих перепадов.

Литература:

1. Жесткость каркаса./ [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://metalkon.narod.ru/guide/svyazi.htm

2. Жесткость каркаса./ [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://tdzmk.ru/production/metalwork/connectors

3. Жесткость каркаса./ [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://studopedia.ru/8_31699_svyazi-v-proizvodstvennih-zdaniyah.html

Несущая способность металлических элементов.

Скулова Анастасия

Студенка  строительного отделения

ОГАПОУ «БСК» группы С-31

Расчет металлических колонн следует производить на подбор и проверка элементов стальных конструкций и их узлов по первому и второму предельным состояниям.

Подбор состоит в том, что для каждого элемента металлических конструкций, входящих в расчетную схему здания, подбирается стальное поперечное сечение минимальной площади, способное нести нагрузки, заданные в расчетной схеме. Для сокращения количества подобранных поперечных сечений могут применяться объединение элементов расчетной схемы в конструктивные и унификация.

Проверка позволяет убедиться в том, что заданные в расчетной схеме металлические конструкции несут заданную нагрузку.

Расчет стальных конструкций осуществляется на базе нормативных данных, которые содержат сведения о расчетных характеристиках сталей, размерах и геометрических характеристиках выпускаемого листового и фасонного проката. Пользователь имеет возможность дополнить или отредактировать эти данные, используя специализированный редактор РС-САПР.

Расчет элементов металлических конструкций

Расчет элементов металлических конструкций выполняется по нормам СНиП II.23-81*, СП 16.13330.2011, СНиП 2.01.07-85, Eurocode 3.1.1 ENV 1993-1-1:1992, LRFD (AISC) 2nd edition

Возможен расчет элементов металлических конструкций следующих поперечных сечений:

• двутавры прокатные, двутавры сварные, тавры прокатные,
• уголки прокатные, сечения из пар прокатных уголков,
• швеллеры прокатные, швеллеры сварные,
• С-образные сечения, двойные швеллеры,
• замкнутые сечения,
• сквозные сечения,
• полнотелые сечения и канаты

Все элементы металлических конструкций для расчета подразделяются на типы: колонны, балки, фермы и канаты. Колонны учитывают в расчете осевое усилие, изгибающие моменты и поперечные силы: N, My, Qz, Mz, Qy; балки – изгибающие моменты и поперечные силы: My, Qz, Mz, Qy; фермы – только осевое усилие N; канаты – только растягивающее осевое усилие N+. Это позволяет выполнять следующие расчеты:

• расчет несущей способности балок как изгибаемых элементов;
• расчет несущей способности ригелей как сжато-изгибаемых и растянуто-изгибаемых элементов;
• расчет несущей способности и колонн как внецентренно-сжатых и внецентренно-растянутых элементов, а также как центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов
• расчет несущей способности ферм как центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов;

Расчет несущей способности элементов металлических конструкций подразумевает получение следующих результатов:

расчет несущей способности сечения по 1-му предельному состоянию:

• расчет на прочность, в том числе на разрыв, срез, по нормальным, касательным, приведенным (октаэдрическим) напряжениям
• расчет на устойчивость изгибаемых, центрально- и внецентренно-сжатых элементов, в том числе при действии момента в двух плоскостях

расчет несущей способности сечения по 2-му предельному состоянию:

• расчет по прогибу изгибаемых элементов
• расчет по предельной гибкости сжатых и растянутых элементов

расчет несущей способности сечения по местной устойчивости:

• расчет на местную устойчивость полок и стенок

Результатами расчета элементов металлических конструкций являются мозаики и таблицы, содержащие проценты исчерпания несущей способности элементов, работающих под воздействием заданных нагрузок. Для еще более подробного исследования элемент расчетной схемы может быть экспортирован в систему СТК-САПР

Расчет узлов металлических конструкций

Расчет узлов металлических конструкций выполняется по СНиП II.23-81* и СП 16.13330.2011

Возможен расчет узлов металлических конструкций:

• шарнирное примыкание двутавровой балки к колонне
• жесткое примыкание двутавровой балки к колонне
• стык двутавровых балок на накладках
• сопряжение балок
• стык колонн на высокопрочных болтах
• шарнирная база двутавровых колонн
• жесткая база двутавровых колонн
• шарнирная база колонн коробчатого сечения
• жесткая база колонн коробчатого сечения
• примыкание связей
• стык элементов на фланцевом соединении
• примыкание балки к колонне на фланцевом соединении
• опорные и промежуточные узлы ферм из уголков
• опорные и промежуточные узлы ферм из труб (начиная с версии 2014).

Результатами расчета узлов металлических конструкций являются размеры соединительных элементов узла, краткий отчет о расчете и полная трассировка расчета узла. Трехмерную модель и чертежи рассчитанного узла можно автоматически сгенерировать в системе КМ-САПР.

Литература:

1. Несущая способность колонн./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.liraland.ru/blog/task/1609/
2. Несущая способность колонн./ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.liraland.ru/lira/systems/stk.php

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАСЧЁТОВ В КАРКАСНЫХ ЗДАНИЯХ

Материалы заочной научно-практической конференции.

Белгород, 9 декабря, 2015 года

Белгородский строительный колледж

Пр. Гражданский, 50