Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей. Бетонные колонны Колонны бетонные для каркасных зданий

Монолитные колонны – часть здания, вертикальные несущие элементы. На колонны опирают балконы, террасы, перекрытия . Помимо основных функций, колонны являются декоративным элементом, украшают входную группу здания и фасад.

Колонны принимают и передают нагрузку от вышерасположенных элементов на фундамент строения. Железобетонные столбы связывают конструкцию, служат опорой этажей.

Архитектурный термин «колонна» относится непосредственно к средней части, опорному столбу . Выступы в верхней части столба для опоры перекрытий или ригелей называют капителями или консолями . Иногда встречается подколонник, стакан для крепления к столбчатому фундаменту.

Виды и типы

Бетонные колонны подразделяют по типу сечения, способу производства .

По типу сечения подразделяют квадратную, круглую или прямоугольную форму.

По способу производства классифицируют элементы заводской готовности , поставляемые на объект готовыми конструкциями или возводимые на строительной площадке, монолитные колонны.

Особенности устройства монолитных колонн

Перед производством работ подготавливают площадку, необходимые материалы, инструменты, конструкции. Площадка , размечивается.

Затем переходят непосредственно к строительству:

собирают опалубку;
монтируют арматурный каркас;
заливают бетонную смесь;
осуществляют процедуры ухода за бетоном;
выдерживают время для набора прочности смеси;
распалубливают конструкции.

Монолитные железобетонные колонны рассчитывают на стадии проектирования . Сечение и форма колонны, диаметр арматуры, марка используемого будут зависеть от количества планируемой нагрузки, включая собственный вес элемента.

Важно! Недостатки монтажа и просчёты приводят к разрушению конструкции. При недостатке сечения возникает деформация продольного изгиба, колонна искривляется под нагрузкой.

Подготовка инструментов и материалов

Потребность в материалах и инструментах выясняется на стадии подготовки к работам. Из инструментов понадобятся:

металлический угольник , уровень для проверки вертикальности и горизонтали поверхностей;
стальной прут , поможет выпустить воздух;
шуруповёрт для крепления опалубки;
вибратор уплотняет смесь;
сборная опалубка из щитов, подпорок.

Бетонная смесь поставляется к месту стройки в готовом виде или смешивается непосредственно перед укладкой с помощью бетономешалки. Для приготовления берут одну часть цемента, добавляют две части песка, перемешивают с двумя частями щебня и двумя частями гравия. Замешивая сухую смесь с водой, добиваются пластичного бетона однородной консистенции.

Кроме бетонной смеси необходимы следующие материалы:

гвозди, саморезы для крепления опалубки;
арматурные стержни расчётного сечения и длины;
стальная проволока;

Установка опалубки

Опалубка устанавливается в проектное положение. Щиты выравниваются по вертикали и укрепляются с помощью подкосов, деревянных распорок . Подкосы якорятся с помощью опорных блоков в двух направлениях, чтобы исключить сдвиг.

При бетонировании высокой колонны процесс установки опалубки несколько отличается от обычного. Три стороны формы монтируются, а четвёртая грань закрывается по мере наполнения опалубки бетоном.

Армирование

Связывая между собой пруты, получают жёсткий объёмный каркас для укрепления бетона. Количество продольных стержней в каркасе 4-6 шт. Для квадратного сечения достаточно четырёх прутов по углам элемента, для прямоугольной формы длинную сторону дополнительно усиливают. Поперечное связывание арматуры применяют при устройстве колонн длиной до 2 метров.

Каркас, превышающий длину 2 м, обвязывается короткими стержнями поперёк, с шагом 20-50 см, принятым при расчёте соответственно планируемой нагрузке.

Капители укрепляют арматурной сеткой.

Толщину прута сетки принимают от 15 мм, размер ячейки 10 х 10 см.

Армирование подколонника происходит укладкой сетки в каждую ступеньку, размеры и количество сеток берется из проекта.

Бетонирование

После монтажа опалубки и арматурного каркаса приступают к бетонированию, которое производят послойно , слоями толщиной 0,3-0,5 м, не допуская схватывания предыдущего слоя. До верха опалубки не доливают 50-70 мм раствора.

Для усадки бетона в колоннах выше 5 метров устраивают технологические перерывы от 40 мин до 2 часов.

При механизированной подаче готовой бетонной смеси скорость подачи снижают для избежания расслоения. Из смеси выпускают воздух стальными прутами, бетон уплотняют ручными вибраторами . В местах, недоступных для вибратора, бетон уплотняют вручную, тщательным штыкованием.

По завершению работ производят сезонный уход за бетоном.

Демонтаж опалубки

Срок набора бетоном 100% рабочей прочности составляет 28 календарных дней . Показатель может варьироваться от окружающих условий – температуры, влажности, комплекса работ по уходу. Средний период выстаивания монолитных колонн перед распалубливанием составляет 7-10 дней в летний период. Этот срок позволяет сформироваться углам и боковым граням.

Обратите внимание

До достижения 100% прочности бетоном монолитных колонн работы приостанавливают, либо производят смежные. Нагрузка на неотвердевший раствор приведет к разрушению конструкций.

Снятие опалубки начинают с подкосов, постепенно снимая крепления, боковые щиты.

Монолитные колонны как элемент каркаса обеспечивают пространственную жёсткость и прочность здания.

Полезные видео

Опалубка под колонны и их заливка:

Посмотрите, как вяжут арматурные каркасы колонн:

Правила монтажа мелкощитовой опалубки для заливки монолитной бетонной колонны для частного дома, смотрим:

Процесс бетонирования монолитного каркаса колонн дома, смотрим:

Статья была полезна? Есть что добавить? Поделитесь опытом!

В одноэтажных промышленных зданиях сборные Железобетонные колонны применяют сплошные прямоугольного сечения (рис. 53, а, б) и сквозные двухветвевые (рис. 53, в). В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, колонны имеют консоли для опирания на них подкрановых балок, на которые укладывают рельсы для передвижения крана. Унифицированные колонны имеют высоту, кратную модулю 600 мм. Проектная высота колонны (Н) исчисляется от уровня чистого пола помещения, т. е. от отметки 0, 000 до верха колонны без учета ее нижнего конца длиной 900-1350 мм, заделываемого в фундамент.

Рис. 53. Типы сборных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий: а - для бескрановых зданий; б-крановые прямоугольного сечения; в - крановая двухветвевая для средних рядов

Часть колонны, расположенную выше консолей, называют над-крановой, ниже - подкрановой. Надкрановую часть колонны, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двух-ветвевых колоннах надколонник выполняют из одной ветви, вследствие чего для опчрания подкрановых балок создаются уступы. Верхний торец колонны имеет стальной закладной лист с анкерными болтами для крепления несущих элементов покрытия. Стальные закладные детали предусматривают также в местах установки подкрановых балок и связей и, кроме того, в боковых плоскостях крайних колонн (для крепления стен).

Для выверки положения колонн при их монтаже предусмотрены риски в виде вертикальных канавок треугольного профиля. Их наносят на четырех гранях колонн (вверху и внизу), а также на боковых гранях консолей колонн.

Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300 и 400, рабочую арматуру - из стали класса А-Ш.

Колонны фахверка (вспомогательного каркаса) устраивают торцовых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий при длине стеновых панелей 6 и 12 м.

Колонны рассчитывают на нагрузку от ветра и массыпанельныхстен. устанавливают колонны на самостоятельные фундаменты. Наружная грань колонн рассполагается в плоскости внутренней поверхности стен.

Колонны изготовляют из бетона марок 200--400, рабочая арматура - из стали класса А-Ш.

26. Расчёт и конструирование колонн сплошного сечения

Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях колонны определяют как в консольной балке, загруженной внешней нагрузкой и реакцией Re. Обычно расчётными являются 4 сечения по длине колонны.

Сечения колонн рассчитывают с учетом влияния продольного изгиба (если λ>34-12* Мmin/Mmax-необходим учёт продольного изгиба) на значение эксцентриситета продольной силы

ea-случайный эксцентриситет

ea-MAX { 20 мм

ρmin=5Nsd/(fyd*b*h) As1= As2=(ά*fcd*bw*d)/fyd * (άm,1- άn*(1-άn/2))/(1-δ)

άm,1= M sd /(ά*f cd *b w *d 2)- относительный момент δ=c/d

άn= N sd /(ά*f cd *b w *d)- относительная величина продольной силы

Колонны из плоскости поперечной рамы проверяю на устойчивость как сжатые элементы. Колонны проверяют на усилия, возникающие при транспортировке и монтаже.

Короткие консоли колонн рассчитывают на действие опорного давления от подкрановых балок

V rd , ct =*b w *d<=V rd , ct , max =0,5*b w *d*f cd *ϒ

Площадь сечения продольной арматуры консоли определяют по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%.

A s 1 =1,25*M/((f yd *(d-c 2))

Конструирование колонн:

Бетон не ниже С12/15, для сильно загруженных-С20/25

Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий

Железобетонный каркас одноэтажных зданий включает систему фундаментов, колонн, стропильных и подстропильных конструкций (если шаг колонн больше шага стропильных конструкций), подкрановых и обвязочных балок, а также связей жесткости. Поперечную раму каркаса образуют колонны, которые жестко связаны с фундаментом и шарнирно со стропильными конструкциями (балками или фермами) верхние пояса которых развязаны системой горизонтальных связей (в прогонных покрытиях) или сплошным плитным покрытием (рис.1).

Рис. 1. Фрагмент железобетонного каркаса

Фундаменты

По способу возведения фундаменты делят на монолитные и сборные.

Под колонны каркасного здания устраивают, как правило, столбчатые фундаменты с подколонниками стаканного типа, а стены опирают на фундаментные балки. Ленточные и сплошные фундаменты предусматривают редко, как правило, на слабых, просадочных грунтах и при больших ударных нагрузках на грунт технологического оборудования.

Унифицированные монолитные железобетонные фундаменты имеют ступенчатую форму с подколонником стаканного типа для заделки колонн (рис.2).

разрез подколонника

Рис.2. Общий вид монолитного фундамента ступенчатой формы с подколонником стаканного типа под крайнюю колонну

Сборные фундаменты экономичнее монолитных, но на них больше расходуется стали. Более легкими и экономичными по расходу стали, являются сборные фундаменты ребристой или пустотной конструкции.

При близком расположении уровня грунтовых вод (УГВ) и при слабых грунтах устраивают свайные фундаменты. Наиболее распространены железобетонные сваи круглого и квадратного сечений. По верху сваи связывают монолитным или сборным железобетонным ростверком, который служит одновременно подколонником.

Подколонник устанавливают на плиту по слою цементно-песчаного раствора. При действии на фундамент изгибающего момента соединение подколонника с плитой усиливают сваркой закладных элементов, а места сварки заделывают бетоном.

Ступени плиты всех фундаментов имеют единую унифицированную высоту 300 мм или 450 мм.

В верхней части подколонника устроен стакан для установки в него колонны. Дно стакана располагают на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны для того, чтобы компенсировать подливкой раствора неточности в размерах и заложении фундаментов.

Колонны с фундаментом соединяют различными способами. В основном с помощью бетона. Для обеспечения жесткого закрепления колонны в стакане фундамента на боковых поверхностях железобетонной колонны устраивают горизонтальные бороздки. Зазор между гранями колонны и стенками стакана поверху составляет 75 мм, а по низу стакана 50 мм (рис.2).

Обрез фундамента под железобетонные колонны располагают на отметке -0.15 м, под стальные колонны – на отметках -0.7 м или -1.0 м.

Фундаменты под смежные колонны в температурных швах делаются общими, независимо от числа колонн в узле. Для каждой сборной железобетонной колонны в этом случае устраивают отдельный стакан (рис.3).

Рис. 3. Монолитные фундаменты железобетонных

колонн в местах устройства деформационных швов

В фундаментах под стальные колонны подколонник делают сплошным (без стакана) с анкерными болтами (рис.4).

а) б)

Рис. 4. Монолитные фундаменты под стальные колонны:

а) колонны постоянного сечения;

б) колонны двухветвевые (сквозного сечения)

Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки , укладываемые между подколонниками фундаментов на бетонные столбики необходимой высоты, бетонируемые на уступах фундаментов (рис. 2). Фундаментные балки имеют тавровое или трапецеидальное поперечное сечение (рис.5). Номинальная длина их составляет 6 и 12 м. Конструктивная длина фундаментных балок выбирается в зависимости от ширины подколонника и местоположения балок. Верхняя грань балок располагается на 30 мм ниже уровня чистого пола.

Рис. 6. Деталь цоколя одноэтажного промышленного здания

Железобетонные колонны

Колонны в системе каркаса воспринимают вертикальные и горизонтальные постоянные и временные нагрузки. Для массового индустриального строительства разработаны типовые конструкции сборных железобетонных колонн для зданий с опорными мостовыми кранами и для бескрановых зданий.

Железобетонные колонны для зданий с мостовыми кранами имеют консоли для опирания подкрановых балок. Для бескрановых зданий применяют колонны без консолей.

По расположению в системе здания колонны делят на крайние (расположенные у наружных продольных стен), средние и торцовые (расположенные у наружных поперечных (торцовых) стен).

Для бескрановых зданий высотой от 3 до 14.4 м разработаны колонны постоянного сечения (рис. 7). Размеры сечения колонн зависят от нагрузки и длины колонн, их шага и расположения (в крайних или средних рядах) и могут быть квадратными (300х300, 400х400 мм) или прямоугольными (от 500х400 до 800х400 мм). В фундаменты их заглубляют на 750 - 850 мм.

Рис. 7. Типы железобетонных колонн для бескрановых зданий

Для зданий с опорными мостовыми кранами легкого, среднего и тяжелого режимов работы и грузоподъемностью до 300 кН разработаны колонны переменного сечения высотой от 8.4 до 14.4 м (рис.8), а для зданий с кранами грузоподъемностью до 500кН – двухветвевые колонны высотой от 10.8 до 18 м (рис.9).

Размеры колонн переменного сечения в подкрановой части составляют от 400х600 до 400х900 мм, в надкрановой – 400х280 и 400х600 мм. Колонны двухветвевые имеют размеры в подкрановой части 500х1400 и 500х1900, а отдельных ветвей – 500х200 и 500х300 мм.

Рис. 8. Типы сплошных железобетонных колонн для зданий с

мостовыми опорными кранами

Рис. 10. Двухветвевые железобетонные колонны

с проходами в уровне крановых путей

В железобетонных колоннах имеются стальные закладные элементы для крепления стропильных конструкций, подкрановых балок, стеновых панелей (в крайних колоннах) и вертикальных связей (в связевых колоннах). В местах опирания стропильных конструкций и подкрановых балок через стальные листы пропущены анкерные болты.

В зданиях с подстропильными конструкциями длину колонн принимают на 600 мм меньше (см рис. 8,9,10).

Колонны фахверков

Помимо основных колонн в зданиях предусматривают фахверковые колонны, устанавливаемые в торцах зданий и между основными колоннами крайних продольных рядов при шаге 12 м и длине стеновых панелей 6 м. Предназначены они для восприятия ветровых усилий и массы стен.

Фахверковые колонны шарнирно крепят к фундаменту сваркой закладных деталей колонны и опорного листа, установленного поверху фундамента строго по осям (узел 2, рис.11). Колонны фахверка крепят к конструкциям покрытия с помощью листового шарнира (узел 1, рис.11). Такое соединение обеспечивает передачу ветровых нагрузок на каркас здания и устраняет вертикальные воздействия покрытия на колонны фахверка.

Унифицированные железобетонные колонны для торцового фахверка двух типов (I и II) применяются в случаях, приведенных в таблице 1. В остальных случаях применяют стальные колонны фахверков. Конструкции колонн приведены на рис. 11.

Железобетонные колонны – не просто элемент декорирования, это очень важная часть практически любого здания. Их задача – брать на себя большую часть нагрузки от любых горизонтальных элементов конструкции (пример: перекрытия, лестничные клетки , балконы).

С их помощью осуществляется монтаж навесных перекрытий, лестничных клеток, длинных прогонов горизонтальных элементов здания и т.д. И вообще, можно смело говорить о том, что любое строительство многоэтажных, одноэтажных и промышленных зданий без колонн не возможно.

Монтаж опорных колонн своими руками производится после заливки специальных стаканов или монолитных фундаментов с пазами под опорные элементы. Бетонирование специальных стаканов позволяет произвести надежное крепление колонны, гарантирующее ее устойчивость и отсутствие малейших кренов.

2 Виды железобетонных колонн

Как мы уже говорили ранее, колонны могут применяться в разных формах строительства (пример: монтаж многоэтажных или одноэтажных зданий) и выполнять разные функции (пример: усиление всего здания или навесного перекрытия). Поэтому и классификации готовых изделий будут разными, беря в расчет те или иных параметров.

2.1 Внешний вид

По внешнему виду опорные элементы делятся на консольные и бесконсольные.

Монтаж и усиление конструкций при помощи мостовых кранов с применением консольных колонн. Их можно подразделить на:

опорные элементы с прямоугольным сечением – применяют для монтажа зданий высотой до 9,6 метров;
двухветвевые — имеют большую опорную площадь. Согласно ГОСТ с их применением производится монтаж зданий высотой от 9,6 метров.

Стандарты ГОСТ прописывают конкретные размеры обоих типов опорных конструкций:

опорные элементы с прямоугольным сечением: 400/400, 400/600, 400/800, 500/500, 500/600, 500/800 (мм);
двухветвевые: 400/1000, 500/1000, 500/1300, 500/1400, 500/1550, 600/1400, 600/1900, 600/2400 (мм).

Усиление и монтаж зданий, производимый без использования мостовых кранов предусматривает применение бесконсольных колонн.

2.2 Поперечное сечение

По типу поперечного сечения колонны бывают:

прямоугольные;
квадратные;
круглые.

При выборе поперечного сечения в расчет берутся нагрузочные характеристики и назначение. На пример, в виде декоративных опор для навесных перекрытий чаще используют изделия с круглым сечением.

2.3 Технология производства

Стандарты ГОСТ допускают несколько способов производства конструкций, осуществляющих усиление зданий:

Монолитное бетонирование. Данная технология позволяет производить заливку колонн своими руками прямо на строительной площадке. Для этого предварительно устанавливается опалубка, на пример съемная пластиковая, и укладывается арматура.
Сборные конструкции. Такие изделия производятся на заводе и транспортируются на строительную площадку. Здесь рабочие своими руками, при помощи кранов и прочей техники, производят их крепление к опорным стаканам и перекрытиям.

2.4 Место положения

Как уже говорилось ранее, колонны могут выполнять разные функции, например, опора, усиление или декорация. По функциональной нагрузке и месту положения колонны бывают:

среднего ряда;
крайнего ряда;
фасадные;
декоративные.

Декоративные колонны имеют презентабельный внешний вид и практически не несут нагрузки. Однако, декоративные функции могут быть возложены на фасадные колонны, служащие опорами для балконов или лоджий.

Монтаж и усиление перекрытий производится при помощи колонн среднего и крайнего ряда. Разница лишь в том, крепление какого количества плит предусматривает опора. Например, крайние колонны имеют один выступ для крепления балок перекрытий своими руками, а средние – два.

2.5 Покупаем железобетонные колонны

Бетонирование колонн своими руками на строительной площадке обойдется дешевле. Но если вы не профессионал и строите не одноэтажное здание – рисковать жизнью всех домочадцев не стоит.

Что же касается промышленного строительства, усиление зданий или монтаж сборных конструкций предпочитают производить с помощью готовых опорных изделий.

При приобретении готовых колонн в расчет берется следующее:

Рабочие чертежи или типовые технологические карты (ТТК), по которым будет производиться монтаж здания.
Высота и этажность будущей постройки.
Форма строения, исходя из этого – предпочитаемая форма опорных элементов.
Ширина поперечного сечения.
Расстояние от склада до строительной площадки, на которой будет осуществляться монтаж (для определения способа и стоимости транспортировки).

Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из фундаментов, колонн (стоек), несущих конструкций покрытия, подкрановых балок (при наличии кранового оборудования) и связей (рис. 208).

Рис. 208. Схемы каркаса одноэтажных промышленных зданий:
а - с поперечным перепадом высот; б - бескрановые пролеты; в - пролеты без фонарей с крановым оборудованием; 1 - фундаменты; 2 - фундаментные балки; 3 - пристенная колонна; 4 - колонна внутреннего ряда; 5 - консоли колонн; 6 - подкрановые балки; 7 - обвязочные балки; 8 - односкатная балка; 9 - двухскатная балка или ферма; 10 - рама фонаря; 11 - плиты покрытия

Для устройства самонесущих стен каркас дополняют фундаментными балками, иногда обвязочными балками и дополнительными стойками.

Основным материалом каркаса промышленных зданий является железобетон.

В некоторых случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании применяют стальной каркас, а иногда и смешанный, в котором колонны и несущие конструкции покрытий выполнены из разнородных материалов.

Железобетонные каркасы

Наиболее распространены сборные железобетонные каркасы, элементы которых принимают по действующим каталогам унифицированных сборных железобетонных изделий для одноэтажных производственных зданий.

Колонны сборного железобетонного каркаса воспринимают вертикальные нагрузки от покрытия, веса подкрановых балок, крановые нагрузки, горизонтальные нагрузки от торможения кранов и ветра. Сочетание нагрузок вызывает в колоннах внецентренное сжатие.

Рис. 209. Основные типы железобетонных колонн в эксплуатируемых зданиях:
а - Г- и Т-образные монолитные колонны; б - сборные крановые колонны (двутаврового сечения и двухветвевые); в - то же, крайние и средние для бескранового пролета; г - крановые колонны прямоугольного сечения; 1 - закладные стальные пластины; 2 - анкерные болты; 3 - консоль; 4 - крановая консоль; 5 - оголовок; б- ствол; 7 - ветвь

Сборные железобетонные колонны эксплуатируемых в настоящее время одноэтажных промышленных зданий могут быть одноветвевыми прямоугольного или двутаврового сечения и двухветвевыми.

В зависимости от места расположения колонн по отношению к наружным стенам различают колонны пристенные и средние.
Колонны для крановых пролетов состоят из двух частей: надкра- новой (надколонник), служащей для опирания несущих конструкций покрытия, и подкрановой - для передачи нагрузок на фундамент от покрытия, подкрановых балок, устанавливаемых на консольные площадки или выступы колонн.

Для установки и крепления несущих конструкций покрытия, подкрановых балок и стен в колоннах предусмотрены стальные закладные части в виде пластин / и заанкеренных болтов 2 (рис. 209). Сечение колонн зависит от высоты здания, размера пролета, а при наличии кранового оборудования - в значительной степени от грузоподъемности мостовых кранов. Типовые колонны могут быть сечением 40x40, 50 х 50 и 50 х 60 см. Двухветвевые колонны применяют в зданиях высотой более 10,8 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10-50 Т. Нижняя (подкрановая) часть такой колонны, образуемая двумя ветвями, соединенными монолитно железобетонными распорками, позволяет использовать просветы между ветвями для пропуска санитарно-технических, энергетических и технологических коммуникаций. Ширина подкрановой части двухветвевых колонн принимается с таким расчетом, чтобы оси подкрановых балок совпадали с центрами тяжести сечения подкрановых ветвей.

Несущие конструкции покрытия, используемые иногда для устройства подвесного подъемно-транспортного оборудования, представляют собой сборные железобетонные балки или фермы с обычным или предварительно напряженным армированием. Тип несущих конструкций покрытия зависит от величины пролета, нагрузки на единицу длины несущей конструкции, типа кровли и грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования. Пролеты в 6, 9 и 12 м при рулонных кровлях часто перекрывают балками с параллельными поясами или двускатными балками с уклонами верхнего пояса 1: 12 (рис. 210). Устойчивость балок обеспечивается креплением их уширенной опорной части к стальным закладным деталям оголовков колонн. По верхней грани верхнего пояса балки через 1,5 м расположены стальные закладные детали 3, к которым приваривают закладные опорные детали сборных железобетонных плит покрытия (рис. 211, а).

Пролеты в 18, 24 и 30 ж чаще перекрывают фермами, вес которых при таких пролетах меньше, чем вес балок. Однако балки проще в изготовлении, при транспортировании и монтаже. В зданиях с указанными пролетами могут встретиться цельные или составные (из отдельных блоков) двускатные, полигональные, треугольные и сегментные фермы, а также фермы с параллельными поясами (см. рис. 210, б). Треугольные фермы в современном строительстве применяются для перекрытия неотапливаемых зданий с кровлями из асбестоцементных

Рис. 210. Сборные железобетонные балки и фермы покрытий:
а - балки двутаврового сечения; б- стропильные фермы; 1 - сегментная ферма; 2 - с параллельными поясами (для покрытий с нулевым уклоном); 3 - арочная (составная)

волнистых листов, а фермы с параллельными поясами - для плоских покрытий. В старых зданиях, где чаще всего применяли скатные крыши с крутыми уклонами, треугольные фермы являлись основным видом как в отапливаемых, так и в неотапливаемых производственных зданиях.

Наиболее экономичными являются цельные фермы с предварительно напряженной арматурой, изготовляемые из бетонов марок 300, 400 и 500.

При шаге колонн 12 ж и расположении несущих конструкций покрытия через 6 ж балки или фермы покрытий опирают на подстропильные конструкции (рис. 211, б), представляющие собой в современном строительстве предварительно напряженные железобетонные балки или фермы. Сопряжение таких конструкций с колоннами и основными несущими конструкциями покрытий осуществляют сваркой закладных деталей.

Рис. 211. Подстропильные конструкции:
а - схема расположения подстропильных конструкций; б - подстропильные конструкции; 1 - подстропильные балки; 2 - пролетные балки (или фермы); 3-закладные пластины; 4 - плиты покрытия; 5 - подстропильная ферма

Подкрановые балки

Подкрановые балки (рис. 212) служат для укладки по ним рельсовых путей под мостовые краны и являются продольными элементами каркаса, обеспечивающими его пространственную жесткость.
Для обеспечения нормальной эксплуатации мостовых кранов балки должны быть жесткими, прочными на действие динамических и тормозных усилий.

До внедрения в строительство сборного железобетона подкрановые балки выполняли из монолитного железобетона или из стали.
Сборные железобетонные подкрановые балки подразделяют по конструкции (на сплошные и составные), по форме сечения (на тавровые и двутавровые), по расположению вдоль кранового пути (на средние и крайние, примыкающие к торцовым стенам и деформационным швам).

В зависимости от грузоподъемности мостовых кранов и шага колонн применяют подкрановые балки из бетона М 200 с обычным армированием (для шага колонн 6 м) или из бетона марок 300 , 400 и 500 с предварительным напряжением и армированные высокопрочной струнной арматурой (для шага колонн более 6 ж и при тяжелых кранах).

Для установки и крепления балок к колоннам каркаса на концах их предусматривают стальные закладные детали, а для крепления рельса к балке в ее верхней полке закладывают коротыши газовых труб 0 = 1", образующих гнезда для крепежных болтов. Крайние балки имеют дополнительные закладные детали для крепления к крайним, смещенным по условиям привязки (рис. 212) колоннам. Высота подкрановых балок зависит от пролета здания, шага колонн и грузоподъемности кранов. В соответствии с этим в зданиях, оборудованных мостовыми кранами, нашли применение подкрановые балки таврового сечения длиной 6 ж и высотой 800 и 1000 мм, а также двутаврового сечения длиной 6 ж и высотой 600, 800 и 1000 мм и длиной 12 ж и высотой 1200 и 1400 мм. Ширина полок таких балок 350-650 мм.

Рис. 212. Опирание и крепление подкрановых балок и рельса:
а и б - опирание железобетонных подкрановых балок; в - крепление кранового рельса; 1 - подкрановая балка; 2 - закладные детали балки; 3 - то же, колонны; 4 - стальная накладка; 5 - стальные пластины для соединения балок; 6 - анкерные болты; 7 - рельс; 8 - болт; 9 - лапка; 10 - упругая прокладка; 11 - бетон М200 для замоноличивания стыка; 12 - отверстия для крепления рельса

Составные подкрановые балки собирают из двух элементов длиной по 6 ж, соединенных между собой сваркой закладных стальных пластин. Зазор в 10 мм между двумя элементами швеллерного сечения заполняют цементным раствором.

Подкрановые балки устанавливают на консоли колонн, имеющие закладные опорные листы с анкерными болтами. Крепление балок к колоннам осуществляется сваркой закладных деталей в двух уровнях: внизу - на опорный лист, вверху -к закладной детали колонны в уровне полки балки. По длине балки сваривают с помощью стальных накладок, привариваемых к закладным деталям балок (рис. 212, а). Зазоры между торцами и плоскостью балок, а также между плоскостью колонны замоноличивают бетоном не ниже М 200.

Рельсы крановых путей укладывают на резиновые прокладки и крепят к балкам.
Для ограничения хода мостовых кранов на крайние торцовые подкрановые балки ставят упоры, прикрепляемые к балкам болтами (см. рис. 212).

Обвязочные балки

Обвязочные балки (рис. 213) применяют для опирания на них наружных стен в местах перепада высот зданий. В некоторых случаях их используют в качестве перемычек в наружных стенах.

Размеры поперечного сечения обвязочных балок зависят от шага колонн и толщины укладываемых на них стен. Сборные железобетонные обвязочные балки под стены толщиной менее 25 см делают прямоугольного сечения (рис. 213, б), а более 25 см -с четвертью («носиком»).

Балки опирают на специальные консоли колонн и крепят их к колоннам приваркой монтажных петель к закладным деталям колонн с помощью стальных планок.

Связи

Колонны, защемленные в фундаменты, и несущие конструкции покрытий, надежно соединенные с колоннами в узлах, образуют в направлении поперечных осей здания плоские рамы. Для обеспечения продольной пространственной жесткости каркаса, состоящего из плоских рам, применяют систему связей (рис. 214). Связи подразделяют на вертикальные и горизонтальные.
Вертикальные связи устраивают в каждом продольном ряду колонн, в середине температурного блока, ограниченного торцом здания и температурным швом или температурными швами (рис. 214, а). Простейшим видом связи при шаге колонн в 6 или 12 м являются крестовые связи из прокатных профилей стали. Крепление связей к железобетонным колоннам (рис. 214, б) осуществляют сваркой элементов связей с дополнительными закладными частями колонн.

Рис. 214 Вертикальные связи:
а - схема вертикальных связей по колоннам сборного железобетонного каркаса; б - крепление крестовой связи к колоннам; 1 - вертикальные крестовые связи; 2 - диафрагма; 3 - распорка; 4 - несущие конструкции покрытия; 5 - закладные детали; 6 - ось деформационного шва; 7 - накладки из обрезков швеллера (уголка); 8 - колонна

Для восприятия ветровых нагрузок на торец здания и усилий торможения мостовых кранов вертикальные связи устанавливают также между несущими конструкциями покрытий у торцовых стен и температурного шва, а оголовки всех остальных колонн продольного ряда связывают железобетонными распорками, имеющими сечение 150 X150 мм. Эти вертикальные связи в виде диафрагмы представляют собой железобетонные фермы с параллельными поясами и стоечной решеткой, образуемые элементами, имеющими сечение 150x150 мм.

Горизонтальные связи устраивают у торцовых стен для образования пространственного блока из двух несущих конструкций покрытия. Такой пространственный блок воспринимает ветровую нагрузку, действующую на торцовую стену. Крестовые связи из прокатной стали располагают в плоскости нижнего (иногда и верхнего) пояса. Связи по нижнему поясу ригеля рамы образуют так называемую ветровую ферму, опорные давления которой передаются распоркам вертикальных связей и далее - на все колонны и фундаменты температурного блока. Если ограждающими конструкциями покрытия являются сборные железобетонные плиты, соединенные с верхними поясами ферм или балок сваркой закладных деталей, то эти плиты обеспечивают устойчивость сжатого пояса несущих конструкций покрытия и без связей по верхнему поясу. При малой ширине верхнего сжатого пояса ригеля в покрытиях с фонарями может оказаться недостаточной горизонтальная устойчивость верхнего пояса ригеля против изгиба в своей плоскости в пределах ширины фонаря. Горизонтальные связи по верхнему поясу в этом случае устраивают в пределах фонаря в крайних пролетах температурного блока и соединяют их по коньку стальньийи тяжами или железобетонными распорками, работающими соответственно на растяжение или сжатие.

При эксплуатации, ремонте и реконструкции зданий следует помнить, что нарушение связей может повлечь за собой потерю пространственной жесткости конструкций или каркаса в целом.

Стальной каркас

В современном строительстве стальной каркас допускается только тогда, когда обоснованно доказана его необходимость и технико-экономическая нецелесообразность применения в данном случае сборного железобетонного каркаса. Конструктивная схема стального каркаса не отличается от конструктивной схемы железобетонного.

Колонны выполняют из листовой, профилированной стали (швеллер, двутавр, уголок) или комбинацией тех и других, связанных между собой стальными накладками. Колонна состоит из трех конструктивных частей: оголовка, ствола и базы (башмака), передающего нагрузку от стержня колонны на фундамент.

По конструкции различают колонны сплошные и сквозные (решетчатые). Сплошная колонна состоит из одного или нескольких вертикальных элементов, сваренных между собой по всей высоте колонны.

Сквозная колонна состоит из нескольких отдельных ветвей, соединенных между собой планками (рис. 215).
Для передачи нагрузки от мостовых кранов на колонны постоянного по высоте сечения устраивают консоли, на которые опирают подкрановые балки. При колоннах переменного сечения подкрановые балки опирают на опорные площадки колонн, совмещая ось подкрановой балки с геометрической осью центра тяжести сечения подкрановой ветви колонны.

Рис. 215. Конструкция сквозной стальной колонны: а, б - колонны крайнего и среднего рядов крановых пролетов; в - узел крепления решетки колонны; г - база колонны; 1 - шатровая ветвь; 2 - крановая ветвь; 3 - решетка; 4 - база (башмак); 5 - стальная подкрановая балка; 6 - тормозное устройство; 7 - фундамент; 8 - стропильная ферма

По условиям укладки фундаментных балок верхнюю часть стального башмака рекомендуется располагать на 500-600 мм ниже уровня пола, а соприкасающиеся с грунтом части колонн и башмаки обе- тонировать во избежание коррозии.

Стальные подкрановые балки могут быть сплошными и решетчатыми (рис. 216). Сплошные балки имеют двутавровое сечение и выполняются из крупных прокатных двутавров или сварными из листовой стали. Балки такого типа имеют значительную высоту (1/5-1/12 часть их пролета), и в целях увеличения жесткости стенка их усиливается ребрами жесткости. Решетчатые подкрановые балки называют подкрановыми фермами. Верхний пояс их делают из прокатного двутавра.

В зданиях с небольшими пролетами (6-12 м) в качестве несущих элементов покрытия могут служить стальные прокатные балки, прутновые прогоны (рис. 217, е), а при больших пролетах - стальные стропильные фермы различного геометрического очертания (рис. 217, а).

Рис. 216. Стальные подкрановые балки:

а - сечения балок; б - крановый путь; в, г - то же, для
кранов грузоподъемностью более 50 Т; 1 - сварной шов; 2 - железнодорожный рельс (типа III-A); 3 - крюки с гайками и пружинными шайбами; 4 - рельс КР; 5 - прижим; 6 - болт; 7 - прокат; 8 - коротыши уголков; 9 - рельс в виде приваренного к балке стального бруска

Рис. 217. Стальные стропильные фермы:

а-унифицированные двух- и односкатные стропильные фермы; б - способы опи- рания ферм; в - облегченная (прутковая) ферма; 1 - монтажный стык; 2 - пояса ферм (верхний и нижний); 3 - раскос решетки; 4 - раскос шпренгеля (для шпрен- гельного варианта ферм); 5 - фасонка; 6 - опорная стойка ферм; 7 - колонна; 8 - опорный столик

В типовых зданиях со стальным каркасом применяют унифицированные стальные фермы с размерами панелей, кратными модулю ЗОМ.

Крепление ферм к колоннам каркаса производят анкерными болтами к боковой поверхности колонн или на оголовок колонны. Установка ферм на оголовок колонны позволяет получить большую высоту помещения.

В большепролетных зданиях (более 30 м) в качестве стального каркаса могут служить стальные арки и рамы.
Пространственная жесткость каркаса в целом и устойчивость несущих стальных конструкций покрытия обеспечивается системой горизонтальных и вертикальных связей.

Горизонтальные связи конструкций покрытия (рис. 218) устраивают в плоскостях поясов ферм в виде решетки, связывающей пояса соседних ферм. Вертикальные связи размещают в плоскостях опорных стоек ферм и посредине пролета, чем достигается правильное расположение ферм в вертикальной плоскости. Связи по нижнему поясу у торцовых стен образуют опоры для стоек стенового каркаса.

Рис. 219. Деревянные балки покрытий:
а - гвоздевая дощатая балка с перекрестной стенкой; 6 - клееная двутаврового (или прямоугольного) сечения; 1 - стенка балки из двух слоев досок по 19 мм; 2 - верхний пояс из досок толщиной 40-50 мм; 3 - нижний пояс (40-50 мм); 4 - ребра жесткости; 5 - гвозди; 6 - болты; 7 - накладка

Связи по верхнему поясу ферм, совмещаемые в плане со связями по нижнему поясу, служат для обеспечения необходимой боковой устойчивости верхнего сжатого пояса ферм. Связи выполняют из прокатных профилей стали и крепят к несущим конструкциям покрытия.

Кроме рассмотренных каркасов, выполненных из железобетона или стали, в строительной практике встречаются одноэтажные промышленные здания с деревянным каркасом и здания, у которых несущий остов выполнен из разнородных материалов. Несущий остов может быть с железобетонными колоннами и стальным ригелем (фермами, балками). Каменные колонны бывают с покрытием по деревянным несущим конструкциям (фермам) или балкам (рис. 219).