Возведение фундаментов

Металлическим каркасом

Монтаж одноэтажных промышленных зданий с

Фундаменты стальных колонн. Под стальные колонны, как правило, устраивают железобетонные монолитные фундаменты.

Подколонники делают сплошными (без стаканов) и снабжают анкерными болтами для закрепления башмака колонны. Верх подколонника располагают с таким расчетом, чтобы башмак стальной колонны и верхние концы анкерных болтов были, покрыты полом. С этой целью в зависимости от типа башмака отметка верха фундамента назначается - 0,4-1 м.

При необходимости заглубления фундаментов стальных колонн на 4 м и более возможно применение сборных железобетонных подколонников, изготовляемых по типу сборных железобетонных двухветвенных колонн. Такой подколонник нижним концом закрепляют в стакане фундамента, на верхнем конце он имеет анкерные болты для крепления стальной колонны. Фундамент под смежные колонны устраивают общим даже и в том случае, когда в числе смежных колонн имеются и стальные и железобетонные колонны.

Стальные колонны устанавливают на фундаментах, в которые заранее заделывают анкерные болты для крепления колонн. Проектное положение колонн в плане обеспечивается правильным расположением анкерных болтов на фундаментах, а точность установки по высоте — тщательной подготовкой опорных колонн: поверхностей фундаментов.

Опирание колонн осуществляется одним из следующих способов:
1) на поверхность фундамента, возведенного до проектной отметки подошвы колонны, без последующей подливки цементным раствором. этот способ применяют для колонн с фрезерованными подошвами башмаков;
2) на заранее установленные и выверенные опорные детали (балки, рельсы и др.) с последующей подливкой цементным раствором, фундамент бетонируют до уровня на 250—300 мм ниже проектной отметки опорной плоскости башмака колонны. Затем устанавливают опорные детали и закладные части, бетонируют верхнюю часть фундамента до уровня на 40—50 мм ниже верха опорных деталей. Опорная (нижняя) поверхность башмака колонны при этом способе подготовки фундамента должна быть изготовлена строго перпендикулярно к оси колонны;

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 (рис.5.1.)

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.

Рис. 5.1. Основные элементы стального каркаса промышленного здания:1 - колонна рамы; 2 - стропильная ферма (ригель); 3 - подкрановая балка; 4 - фонарь; 5 - связи фонаря; 6 - вертикальные связи между колоннами; 7- связи покрытия горизонтальные; 8 - то же, вертикальные; 9 - ригель; 10 - прогоны

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 (надколонник) 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 заделывают бетоном.

Подкрановые балки. Стальные подкрановые балки изготовляют сплошными или решетчатыми.

Сплошные балки состоят из прокатных двутавров или составного сечения на сварке. Решетчатые балки изготовляют в виде сварных шпренгеля или фермы. 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 подкрановые балки имеют длину 6, 12 и 24 м. Балки длиной 6 и 12 м могут опираться как на стальные, так и на железобетонные колонны, а длиной 24 м - только на стальные колонны. Наряду с разрезными балками в строительстве применяют также и неразрезные подкрановые балки, которые по сравнению с разрезными имеют меньшую высоту, требуют меньшего расхода металла, но более трудоемки в изготовлении и монтаже. Для крепления балок к колоннам и между собой в нижнем поясе балок у опор и в торцовых ребрах предусмотрены отверстия для болтов. Балки могут быть изготовлены из стали марки СтЗ, низколегированной стали или из стали двух марок: пояса - из низколегированйой, стенка - из СтЗ.

Стропильные фермы. 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.

В зависимости от очертания верхнего пояса фермы могут быть с параллельными поясами, треугольные, полигональные .Фермы с параллельными поясами применяют в плоских покрытиях промышленных зданий при пролете 18 - 36 м и шаге колонн 6 и 12 м. Конструктивные преимущества ферм с параллельными поясами состоят в том, что длина элементов поясов и решетки одинаковая и, следовательно, имеется возможность применить стандартные элементы и типовые узлы, что способствует индустриализации изготовления ферм.

Треугольные фермы применяют в зданиях при крутых уклонах кровли, например, при устройстве кровли из асбестоцементных листов.

Полигональные фермы используют в покрытиях зданий с рулонной кровлей, с фонарями и без фонарей, с внутренним и наружным водостоком, с пролетом 18, 24, 30 и 36 м при стальных и железобетонных колоннах, с шагом 6 и 12 м. Эти фермы представляют собой сквозную (решетчатую) несущую конструкцию, состоящую из отдельных стержней, соединенных в узлах сваркой при помощи фасонок.

Стальные фермы обычно изготовляют из прокатных уголков. Стержни этих ферм состоят из парных уголков. Элементы фермы соединяют в узлах также сваркой при помощи фасонок (косынок) из листовой стали, располагаемых между парными уголками. Решетка в стальных фермах принята треугольной.

Опоры для ферм устраивают неподвижными, кроме ферм, устанавливаемых в температурных швах. В этих фермах одна из опор устанавливается на катках или сферических поверхностях и является подвижной.

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.

Фермы могут быть изготовлены полностью из стали марки СтЗ или из стали двух марок: пояса — из низколегированной стали, решетка—из стали марки Ст 3.

Подстропильные фермы. Стальные подстропильные фермы применяют в покрытиях промышленных зданий в тех случаях, когда колонны располагаются с шагом 12 м, а стальные стропильные фермы — с шагом 6 м. Фермы устанавливают на стальные или железобетонные колонны.

Подстропильные стальные фермы представляют собой сквозную решетчатую конструкцию, состоящую из стальных стержней, соединенных между собой в узлах сваркой при помощи фасонок. Все стержни фермы, кроме средних стоек, состоят из прокатных парных Уголков. Средние стойки — из швеллеров. Номинальный пролет фермы 12 м. Фермы, устанавливаемые у торцовых стен и у температурных швов, имеют пролет 11,5 м.

Стропильные фермы, расположенные в плоскости колонн, опираются на стальные подколенники подстропильных ферм. Для опирания стропильной фермы, расположенной между колоннами в подстропильной ферме, устроена специальная горизонтальная площадка из стального листа, приваренного поверх средней фасонки нижнего пояса.

Рис. 5.2. Связи в покрытии по стальным фермам (схема): а - по верхнему поясу; б - по нижнему поясу; 1 - торцовая стена; 2 - стропильные фермы; 3,6 - распорки; 4 - горизонтальные связи поперечные; 5 - вертикальные связи; 7 - горизонтальные связи продольные; 8 - промежуточный жесткий блок (при длине температурного блока больше 60 м); 9 - плиты покрытий; 10 - ось температурного шва

Подстропильные фермы могут быть изготовлены полностью из стали марки Ст 3 или из стали двух марок: пояса - из низколегированной стали, решетка - из стали марки Ст 3.

Связи. Пространственная жидкость стального каркаса обеспечивается креплением колонн к фундаментам анкерными болтами и установкой связей.

Продольные вертикальные связи между стальными колоннами выполняют так же, как и в железобетонном каркасе. Связи покрытия (совместно с настилом, приваренным к фермам) соединяют все стропильные фермы в пределах температурного блока в единую жесткую пространственную систему (рис. 5.2.) При этом две фермы с каждого конца температурного блока соединяют горизонтальными (поперечными) и вертикальными связями в жесткий блок, а остальные фермы крепят к этим блокам верхними распорками и нижними растяжками.

Вертикальные связи покрытия устанавливают в плоскостях продольных рядов колонн, а также по середине пролета (в фермах пролетом 24 и 30м) и в третях пролета (в фермах пролетом 36м). Элементы связей, распорок и растяжек состоят из одиночных или спаренных прокатных профилей (уголков, швеллеров и др.). В покрытиях с фонарями связи устраивают также и в фермах фонаря.

В одноэтажном исполнении проектируют и строят свыше 70% промышленных зданий. Отмечается широкое применение металлоконструкций для перекрытия больших пролетов, особенно в зданиях значительной площади.

Трудоемкость изготовления и монтажа покрытий таких зданий составляет 50...75% общей трудоемкости возведения здания, поэтому от продолжительности монтажа покрытия зависит и срок окончания строительства.

Существующая тенденция размещать в межферменном пространстве инженерные коммуникации, оборудование и устройства приводит к дополнительному увеличению трудоемкости возведения покрытия.

Конструктивные решения покрытия зданий отличаются большим числом узлов примыкания элементов, поэтому очень велика трудоемкость работ по выверке и подгонке отдельных элементов покрытия, особенно по их соединению и закреплению. Кроме этого, поэлементный монтаж покрытий относится к категории верхолазных и наиболее опасных работ, и работы по устройству покрытий выполняют обычно очень медленно.

Широкое применение структурных и крупноблочных покрытий вообще исключает поэлементный монтаж, так как покрытия полностью собирают на земле и могут поднимать на проектные отметки в виде законченных блоков.

Блочный монтаж стал реальностью с началом применения стального оцинкованного профилированного настила и эффективного утеплителя, что позволило собирать блоки покрытия более высокой строительной готовности и массой, соответствующей грузоподъемности отдельных строительных кранов.

Конструктивное решение блоков в металле позволяет отказаться от тяжелых железобетонных ферм и плит покрытия. Для сравнения, блок размером 12 х 24 м в металле весит до 40 т, а масса сборных железобетонных конструкций на ту же ячейку составляет 80... 120 т, или в 2...3 раза больше.