Нижегородский архитектурно-строительный университет

Кафедра архитектуры

Реферат-справочник

КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Выполнил студент гр.007 А.В. Косолапова Принял доцент кафедры архитектуры В.Н. Ершов

Н.Новгород - 2006

Содержание:

Системы несущих остовов

Для большинства плоскостных несущих конструкций покрытий одно­этажных зданий в качестве вертикаль­ных опор используются колонны каркаса и редко стены. Наиболее распространены две конструктивные систе­мы каркасного остова. В первой бал­ки, фермы и т. п. — так называемые стропильные конструкции — опира­ются непосредственно на колонны (рис. I,а). Во второй — те же стропильные конструкции опираются на балки или фермы, расположенные вдоль здания. Эти балки или фермы, названные подстропильными, приме­няются при необходимости увеличения шага колонн, например, с 6 до 12 или даже до 18 м. При этом все осталь­ные конструктивные элементы здания (плиты и фермы покрытия, фонари и т. п.) не изменяются, в том числе и колонны крайних рядов. Вариантное решение — использование крупнораз­мерного настила для перекрытия ос­новного пролета. Конструктивные схе­мы обеих систем одинаковы: в на­правлении пролета колонны работают на восприятие усилий от всех гори­зонтальных и вертикальных нагрузок как стойки, защемленные в фунда­мент, шарнирно связанные со стро­пильными конструкциями, которые благодаря такой связи не участвуют в работе колонн на изгиб. В продоль­ном же направлении связи по каждому ряду колонн освобождают их от восприятия горизонтальных усилий и обеспечивают жесткость несущего остова.

Особенности сечений колонн обеих систем: при изменении габаритов зда­ния ширина их сечения в направлении шага практически не изменяется; в направлении же пролета высота сече­ния тем больше, чем выше здание и чем больше пролет. А при крановых нагрузках к работе колонн на изгиб в этом направлении добавляются: внецентренное приложение вертикальных нагрузок от кранов и тормозные уси­лия от движения тележки кранов. По­этому колонны в поперечном направ­лении могут иметь существенное раз­витие.

В одноэтажных зданиях распрост­ранены также системы несущего осто­ва с опиранием конструкций покры­тия по контуру (на три-четыре опоры по углам, на опоры по всем сторонам и т. п.). При таких конструктивных системах используются и связевые конструктивные схемы, и рамные, ког­да вертикальные опоры работают на восприятие всех видов нагрузок по обоим направлениям как стойки, за­щемленные в фундамент. Форма сече­ний таких опор — квадратная, круг­лая, многоугольная.

Несущими опорами шатровых пло­скостных конструкций (арок, сводов) чаще всего служат фундаменты, ре­же пилоны.

Ниже (рис.I) приведены схемы каркасов одноэтажного производственного здания с применением стропильных и подстропильных конструкций:

Рис.I

а — схема каркаса с перепадом высот в поперечном сечении;

б —- бескрановые пролеты;

в — про­леты с крановым оборудованием;

г — с продольным расположением ригелей;

д — типы подстро­пильных конструкций;

е, ж — применение подстропильных конструкций пролетами 12 и 18 м;

и — общий вид; / — фундаменты;

2 — консоли колонн;

3 — фундаментные балки;

4 — пристенная (крайняя) колонна;

5 — средняя колонна;

6—односкатная балка;

7 — плиты покрытий;

8 — под­крановые балки;

.9 — обвязочные балки;

/0 —двускатная балка или ферма;

// — рама фонаря;

12 — подстропильная балка или ферма;

13, 15 — типы подстропильных ферм для опирания стро­пильных сегментных ферм, ферм с параллельными поясами;

14 — подстропильная балка для опи­рания балок;

/6— наружные стены (панели);

/7 — остекление;

18 — металлические связи;

19 — внутренний водосток;

20 — отмостка;

21 — ригели;

22 - коробчатые плиты КЖС; пролетом 18, 24 м

Ключевые слова:

-типы опирания стропильных конструкций: на колонны

на балки или фермы

-подстропильные конструкции

-связевые и рамные конструктивные схемы

II . Грунты. Искусственные основания фундаментов

Грунты — это геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры, состоящие из твердых частиц (зерен) разной крупности (ске­лета грунта) и пор, заполненных или воздухом полностью, либо частично водой.

Основанием называют толщу грун­та, непосредственно воспринимающую нагрузку от фундаментов здания или сооружения. Основание, способное воспринимать нагрузку без предвари­тельного усиления грунтов называют естественным. Основание, способное воспринимать нагрузку только после проведения мероприятий по усилению грунтов, называют искусственным.

Вследствие давления, передаваемо­го зданием на основание, грунты под фундаментов испытывают значитель­ные сжимающие усилия. Под действи­ем этих усилий грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные де­формации называют осадкой грунта, которая вызывает осадку фундамен­тов.

Неравномерные деформации грун­та, происходящие в результате уплот­нения и, как правило, коренного из­менения структуры грунта под воздей­ствием внешних нагрузок, собственной массы грунта и других факторов (за­мачивания просадочного грунта, под­таивание линз льда в грунте и т. д.), называют просадками. Они могут вы­звать повороты фундаментов и т. п. вплоть до разрушения. Просадки ос­нований недопустимы. Для того чтобы осадки не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции и не повлияли на условия эксплуатации зданий, установлены предельные вели­чины деформаций основания и напря­жений в грунте, возникающих под по­дошвой фундаментов.

По своему строению грунты состоят из частиц, удерживаемых от взаимного смещения различным обра­зом: жесткой связью между зерна­ми (спаянностью)— в сцементирован­ных грунтах, постоянно сохраняющих свою структуру; силой трения — в сы­пучих грунтах; силой сцепления — в связных грунтах.

Грунты, используемые в качестве оснований зданий и сооружений, под­разделяют в зависимости от геологиче­ских характеристик на скальные и не­скальные.

Глинистые грунты относятся к ка­тегории связных грунтов. Глинистые частицы скреплены сила­ми внутреннего сцепления, величина которого зависит от влажности грун­та. Глинистые способны при увлажнении переходить из твердого состояния в пластическое и даже в текучее, а находящиеся в твердом сухом состоя­нии, служат прочным основанием.

В зависимости от степени влажно­сти или степени заполнения пор водой различают грунты маловлажные, влажные и насыщенные водой. Круп­нообломочные и песчаные грунты с крупностью частиц выше средней при увлажнении малосжимаемы и могут служить устойчивым основанием. Очень сильно влияет на снижение несущей способ­ности грунта увлажнение пылеватых песков с глинистыми и илистыми при­месями. Такие грунты в водонасыщенном состоянии становятся текучими и называются плывунами. Возведение зданий на таких грунтах требует до­полнительных мер по усилению осно­вания.

В строительной практике встреча­ются насыпные грунты — искусствен­ные насыпи, образованные в результа­те культурной и производственной деятельности человека. Такие грунты формируются при засыпке оврагов, высохших водоемов, на месте свалок и отходов производства и т. п. Плотность насыпных грунтов часто зависит от характера подстилающего слоя и состава насыпи (наличие му­сора, шлаков и др.). Вопрос об исполь­зовании насыпных грунтов в качестве основания для зданий и сооружений рассматривается в каждом отдельном случае в зависимости от характера грунта и возраста насыпи. Несущая способность глинистых грунтов при их увлажнении значительно снижается. При замерза­нии влажных глинистых грунтов осно­вания происходит замерзание воды в порах: происходит так называемое «пучение», которое часто является причиной деформаций фундаментов и зданий. Поэтому глубина заложения фундаментов от уровня земли на глинистых грунтах должна быть, как пра­вило, ниже глубины зимнего промер­зания на 15...20 см.

Глинистые грунты (например, лёссы и лёссовидные), обладающие в природном состоянии крупными порами (макропорами), называют макропо­ристыми грунтами. При увлажнении такие грунты из-за содержания в них растворимых в воде извести, гипса и других солей теряют связность, быстро намокают и при этом уплотняются, образуя просадки. Указанные грунты называют просадочными и для обес­печения необходимой прочности и ус­тойчивости возводимых на таких грун­тах зданий и сооружений в строитель­стве должны выполняться специаль­ные мероприятия по укреплению грун­тов основания и по защите их от ув­лажнения.

Грунтовые воды образуются при проникновении в грунт атмо­сферных осадков. Дойдя до водоне­проницаемого слоя («водоупора»), на­пример слоя глины, вода стекает по его склону, просачиваясь через водо­проницаемые слои. Уровень дренируемой воды зависит от близости водоупора к по­верхности, от сезонных колебаний уровней воды в водоемах местности и т. п. Этот уровень, называемый уров­нем грунтовых вод, может изменяться еще и от проникновения воды свер­ху—при таянии снегов, дождях и при наличии прослоек глинистых грунтов, задер­живающих движение воды.

В зависимости от гидрогеологиче­ских условий, слои грунта могут быть в различной степени насыщены грун­товой водой. Крупнозернистые грунты содержат ее в том случае, если ниже них залегают водоупорные слои. Мел­козернистые грунты могут содержать грунтовую воду частично или полно­стью, а глинистые грунты в силу своей большой влагоемкости чаще всего имеют только капиллярную (связную) воду.

Грунтовые воды, содержащие раст­воренные примеси солей и других ве­ществ, разрушающих материал фун­даментов, называют агрессивными. Для защиты от агрессивных грун­товых вод создаются специальные кон­струкции, способные работать в агрес­сивной среде и защищающие фунда­менты от разрушения (СНиП 3.02.01— 83).

Искусственное основание. Если грунты основания в пре­делах сжимаемой толщи не обладают необходимой несущей способностью (насыпные грунты, торфянистые, рых­лые песчаные и суглинистые грунты с большим содержанием органических остатков и т. п.), их искусственно ук­репляют или применяют фундаменты, передающие нагрузки на нижележащие прочные грунты, в частности, свайные фундаменты. Выбор свайных фундаментов или способа укрепления грунтов производится технико-эконо­мическим сопоставлением различных вариантов устройства оснований и фундаментов. В массовом гражданском строи­тельстве, как правило, применяют ис­кусственные основания двух типов: основание, создаваемое уплотнением грунта, и основание, создаваемое его закреплением. При слабых грунтах часто исполь­зуют песчаные подушки .Искусственное закрепление слабых грунтов достигается цементацией, тер­мическим способом, химическим за­креплением или силикатизацией грун­тов.

Термический способ глубинного уплотнения грунта приме­няют для устранения просадочных свойств лёссовых грунтов на глубине до 10 ... 15 м. Цемента­ция применяется для укрепления гравелистых, крупно- и среднезернистых песков, для заделки трещин и полостей в скальных грунтах. Силикатизация состоит в инъекции через трубы в грунт растворов жидко­го стекла и хлористого кальция и при­меняется для укрепления песчаных пылеватых грунтов, плывунов и мак­ропористых грунтов. Инъекция дела­ется на глубину 15 ... 20 м и более, а радиус распространения силикатиза­ции достигает 1 м.

Ключевые слова:

- осадку фундамен­тов маловлажные, влажные и насыщенные водой

- насыпные грунты

- глубина заложения фундаментов

- просадочными

- уров­нем грунтовых вод

- искусственное основание