47. Стальные каркас одноэтажных промышленных зданий.

Общая характеристика стального каркаса.

Применение стали в одноэтажных зданиях рационально:

а) для колонн:

если высота колонн более 14,4 м; при шаге колонн свыше 12 м; при наличии мостовых кранов грузоподъемностью 50 т и более; когда мостовые краны расположены в два яруса; в зданиях, оборудованных мостовыми кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы; в зданиях с пролетами более 18 м, возводимых в труднодоступных районах;

б) для стропильных и подстропильных конструкций:

в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более; в зданиях с подвесными кран-балками грузоподъемностью более 5 т; в зданиях с развитой сетью подвесного конвейерного транспорта либо с коммуникациями, размещаемыми в межферменном пространстве, когда они по своим размерам не размещаются в пределах решетки типовых железобетонных ферм; при строительстве зданий с расчетной сейсмичностью 8 и 9 баллов с пролетами 18 м и более, а также возводимых в труднодоступных пунктах; в зданиях с большими динамическими нагрузками; над горячими участками цехов; в зданиях со стальными колоннами;

в) для подкрановых балок, светоаэрационных фонарей, ригелей и стоек фахверка;

г) для типовых легких несущих и ограждающих конструкций комплектной поставки.

Применять стальной каркас, как отмечалось, целесообразно в первую очередь для зданий с укрупненной сеткой колонн, большой высоты, с мостовыми кранами большой грузоподъемности, а также в тех случаях эксплуатации, когда железобетонный каркас не является надежным.

Наиболее эффективны для каркаса легкие металлические конструкции, поставляемые на стройку с полной заводской готовностью.

Стальной каркас одноэтажного здания – комплекс конструктивных элементов (колонны, стропильные и подстропильные фермы, подкрановые балки, прогоны, элементы фахверка и связи), сочлененных между собой и образующих пространственную геометрически неизменяемую систему.

Поперечные рамы, состоящие из шарнирно (или жестко) соединенных между собой колонн и ригелей, являются основными несущими конструкциями здания, воспринимающими вертикальные и горизонтальные нагрузки. Колонны каркаса обычно жестко соединены с фундаментами.

Пространственная работа каркаса обеспечивается также вертикальными связями между колоннами, жестким диском покрытия (при крупноразмерных плитах) или горизонтальными связями. Последние следует располагать по нижним поясам ригелей (при мелкоразмерных плитах ограждения).

Для одноэтажных зданий применяют типовые стальные конструкции следующих параметров:

1. пролеты стропильных ферм —18, 24, 30 и 36 м при длине панели верхнего пояса 3 м;

2. уклон кровли 1,5%—для отапливаемых и 1:3,5 —для неотапливаемых зданий;

3. шаг стропильных ферм 6 и 12 м;

4. ширина светоаэрационных фонарей 6 м при пролете 18 м, а при пролетах 24, 30 и 36 м — 12 м;

5. подкрановые балки разрезные, пролетами 6 и 12 м при грузоподъемности кранов 10—50 т.

Соединения элементов стальных конструкций.

Сварка является наиболее распространенным способом соединения элементов стальных конструкций. Она позволяет снизить трудоемкость и стоимость изготовления конструкций и дающая экономию металла от 10 до 20% (по сравнению с клепкой и болтами). Однако, применение сварки на монтаже оказывается трудоемким процессом. Также, в построечных условиях затруднителен контроль качества сварных швов. Поэтому, при монтаже сварку применяют в основном для усиления жесткости узловых соединений.

Болтовые соединения – неэкономичны при производстве, но значительно снижают трудоемкость монтажа на стройке.

Комбинированное соединение – монтажные болты, а затем сварка.

Соединения на заклепках применяют при наличии знакопеременных и динамических нагрузок, а также в подкрановых балках тяжелого режима работы, при соединении толстых пакетов или в труднодоступных для сварки местах.

Материалы для изготовления стальных конструкций.

Для изготовления элементов стального каркаса применяют листовые и фасонные профили различных сечений, изготовленные из малоуглеродистых, низколегированных и высокопрочных сталей. Малоуглеродистые и низколегированные стали применяют с целью экономии материала, облегчения конструкций. Высокопрочные стали дают большую экономию металла. Экономия металла достигается также в случае применения эффективных профилей (гнутых, трубчатых и др.), предварительного напряжения конструкций и т. п.

Коррозионная стойкость стального каркаса повышается нанесением защитных покрытий (масляных красок, битумных лаков, металлов, перхлорвиниловых пленок и др.). Для работы в агрессивной среде следует применять трубчатые (круглые, гнутозамкнутые) сечения элементов, в которых отсутствуют места скопления влаги и пыли, являющихся источником развития коррозии.

(лекции Кузнецов Е.Е.)