Металеві конструкції

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА КАРКАСІВ БУДІВЕЛЬ. ЗАСТОСУВАННЯ СТАЛЕВИХ ТА ЗМІШАНИХ КАРКАСІВ ВИРОБНИЧИХ БУДІВЕЛЬ

Виробничі будівлі поділяють на одноповерхові та багатоповерхові. Одноповерхові виробничі будівлі використовують для технологічних про­цесів, які практично неможливо і недоцільно ви­конувати у багатоповерхових будівлях через тех­нологічні умови.

Одноповерхові будівлі бувають одно - і бага - топролітними. До них належать цехи машино­будівних та металургійних заводів, будівлі голов­них корпусів ТЕС тощо (рис. 6.1).

Плоскі поперечні рами, як головні несучі еле­менти сталевого каркаса виробничих будівель, мають в основі колони та кроквяні ферми (ригелі), що розміщуються на певних відстанях одна від одної. На поперечні рами спираються поздовжні елементи каркаса: підкранові балки, ригелі стіно­вого каркаса фахверку, прогони покрівлі та ліхтарі. Жорсткість та стійкість рамного каркаса забезпечується роботою вертикальних і горизон­тальних зв'язків, які виконуються на покритті та між колонами.

Конструкція будівлі повинна відповідати при­значенню, експлуатаційним вимогам, тобто задо­вольняти у першу чергу технологію виробництва, бути надійною, довговічною та економічною. Тех­нологія виробництва істотно впливає на конструк­тивну схему каркаса, яка залежить від габаритів і розміщення обладнання, внутрішньоцехового транспорту, напрямків переміщення деталей та готових виробів.

Незважаючи на різні технології виробництва, експлуатаційні вимоги можна звести до загаль­них, тобто таких:

Зручність виконання робіт і ремонту виробни­чого обладнання;

Нормальна експлуатація кранового обладнання та інших підйомних механізмів;

Відповідні умови аерації та освітлення будови; довговічність конструкцій, яка залежить зде­більшого від агресивності середовища;

Відносна безпека при пожежах і вибухах. Значний вплив на роботу каркаса мають мос­тові крани та підвісний транспорт. Тому при про­ектуванні каркаса будови необхідно врахувати режим роботи мостових кранів, який буває легкий

(JI), середній (С), важкий (В) та занадто важкий (ЗВ). Залежно від режиму роботи мостового крана враховують спеціальний коефіцієнт відповідно до вимог СНиП-23-81.

На довговічність конструкцій будівлі впливає внутрішнє середовище цеху — ступінь агресивної дії на сталеві конструкції. Встановлюються чо­тири ступені агресивності середовища для ста­левих конструкцій залежно від швидкості про­никнення корозії незахищеного металу: неагре - сивний — до 0,01; слабкий — до 0,05; середній — до 0,1 та сильний — понад 0,1 мм/рік.

При проектуванні виробничих будівель, які піддаються дії агресивного середовища та високих температур, передбачається спеціальний захист сталевих конструкцій від корозії (покриття олій­ними та синтетичними фарбами, бітумним лаком, металами тощо) і від високої температури (об­лицювання керамічними плитами і бетоном, за­стосування захисних екранів тощо).

Під дією низьких температур (від —40 до —65°С) сталеві конструкції розраховують за пружною стадією, розміри температурних блоків зменшуються, застосовують додаткові зв'язки на каркасі.

Існують каркаси легких, середніх та тяжких виробничих будівель. Заслуговують на увагу кар­каси машинобудівних і металургійних цехів, особ­ливо каркаси будівель автомобільних заводів, складальних, конверторних цехів.

Останнім часом розроблені легкі конструкції з трубчастих, таврових, тонкостінних і гнутих профілів. Основою легких конструкцій є такі кон­структивні форми несучих та огороджувальних конструкцій, які створюють передумови для їх виготовлення та монтажу великогабаритними блоками конвеєрним способом.

Економічність будівель залежить від витрат на матеріали, виготовлення, транспорт і монтаж кон­струкцій. Значна частина вартості конструкцій припадає на вартість сталі. Ось чому економіч­нішими є такі конструктивні схеми будівель і форми несучих елементів, які мають найменшу масу металевого каркасу.

Як відомо, трудомісткість та вартість конст­рукцій виробу залежить переважно від однотип­ності та зменшення їх типорозмірів. Типізація конструкцій враховує одночасно вартість металу, виготовлення та монтажу, що забезпечує опти­мальне рішення та є основою сучасного проек­тування. Основною умовою типізації конструкцій є застосування принципу модульності.

Крок колон та проліт. Для одноповерхових виробничих будівель як основний модуль прий­нято 3 м. Проліт цеху доцільно приймати до 18 м кратним 3 м, а понад 18 м — кратним 6 м. Проліт сталевих каркасних одноповерхових буді­вель — 24, ЗО, 36 м і більше. У поздовжньому напрямку крок колон приймають 6 або 12 м. При необхідності переміщення великогабаритних ви­робів з одного прольоту в інший крок колон внутрішніх рядів може бути 18, 24 м і більше.

Висота рами Н від рівня підлоги до осі ниж­нього поясу кроквяної ферми повинна бути крат­ною 1,2 м при висоті до 10,8 м і 1,8 м при висоті більше 10,8 м.

У сучасних умовах технологія виробництва швидко змінюється і нерідко виникає потреба у реконструкції. У даному разі тенденція до збіль­шення сітки колон якраз і відповідає вимогам різного виробництва.

Області застосування сталевих і змішаних каркасів. Згідно з рекомендаціями ТП 101-81 „Технічні правила з економного витрачання ос­новних будівельних матеріалів" в одноповерхових промислових будівлях доцільно застосовувати сталевий каркас у таких випадках:

А) при висоті будівлі від підлоги до низу крок­вяної ферми, рівної або більшої 18 м;

Б) при застосуванні кранів вантажністю 500 кН і більше; кранів надважкого режиму — за будь - якої вантажності; при двохярусному розміщенні кранів;

В) при кроці колон понад 12 м;

Г) при будівництві у важкодоступних районах та в районах, де немає бази для виготовлення залізобетонних конструкцій.

Змішані каркаси, виконані зі залізобетонних колон і сталевих кроквяних та підкроквяних ферм, застосовують при прольотах не менше ЗО м, підвісному транспорті Q = 50 кН, при роз­рахунковій сейсмічності 8 балів, при легких по­криттях з прольотами 24 м та в інших випадках.

Температурні шви. Якщо виробнича будівля має великі розміри у довжину та ширину, внаслідок зміни температури навколишнього се­редовища протягом року можуть виникати небез­печні деформації у сталевому каркасі або в ок­ремих його елементах. Величина температурної деформації становить А = alt, де а — коефіцієнт лінійного розширення сталі (а = 0,12 -10 ); І —- довжина; t — різниця температур. У зв'язку з цим будівлі великої довжини поділяють на окремі блоки, між якими передбачається температурний шов. Відстані між температурними швами у ста­левих будівлях, коли немає потреби враховувати температурні силові дії, не повинні перевищувати величин, наведених у табл. 6.1.

Виконання температурних швів у каркасах ви­робничих будівель відбувається за рахунок вста­новлення двох поперечних рам на загальному фундаменті, тобто подвійних колон у кожному ряді, та відповідно двох кроквяних ферм. При цьому вісь температурного шва повинна збігатися з розбивною віссю, а осі колон зміщуватися від­носно осі температурного шва на 500 мм. Таке рішення дає змогу використовувати типові збірні стінові й покрівельні панелі. В окремих випадках за умовами встановлення обладнання допускає­ться розміщення температурних швів зі вставкою між подвійними рамами.