ФАХВЕРК. ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ
Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия (с последующей передачей на фундаменты и другие конструкции) ветровой нагрузки.
Фахверк устраивается для наружных стен (вдоль здания и торцевых), а также для внутренних стен и перегородок (рис. 11.23).
При самонесущих стенах, а также при панельных стенах с длиной панелей, равной шагу колонн, необходимости в конструкциях фахверка нет.
Если длина панелей меньше шага колонн, устанавливаются стойки фахверка, и панели опираются на столики колонн и этих стоек (рис. 11.23,а). Сечения стоек фахверка — прокатные обычные и широкополочные, а также сварные двутавры, сплошные составные из швеллеров и сквозные из швеллеров (прокатных или гнутых) (рис. 11.23,3). Стойки опираются на фундамент и с помощью листового шарнира, передающего горизонтальные усилия, но не стесняющего вертикальные перемещения ферм, — на связи по нижним поясам ферм (рис. 11.23,0). Если по высоте есть горизонтальные площадки, то стойки опираются в горизонтальном направлении и на них. При стенах из малоразмерных элементов (волнистые асбестоцементные, стальные, алюминиевые листы) кроме стоек предусматриваются ригели (рис. 11.23,6), к которым и крепятся стеновые листы. Ригели воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки (от веса стенового ограждения и ветровой нагрузки), и поэтому проектируются достаточно жесткими в обеих плоскостях. Сечения их составляются из уголков, листов, швеллеров, гнутых профилей (рис. 11.23,е).
В торцах здания обязательно устанавливаются стойки (рис. 11.23,0), а при малоразмерных листах ограждения и над большими проемами — ригели. В высоких цехах для обеспечения устойчивости стоек фахверка в плоскости стены ставятся распорки, которые крепятся к вертикальным связям.
Фахверк внутренних стен устраивается аналогично. Если внутренние стены кирпичные, то стойки и ригели фахверка располагаются в пределах толщины стены (рис. 11.23,г).
Стойки фахверка работают на внецентренное сжатие от эксцентрично приложенного веса стенового ограждения и ветровой нагрузки. Расчетная схема — это стойка с опорами внизу и в местах крепления к горизонтальным площадкам и связям (рис. И.24,а). Опорная горизонтальная реакция FW передается на связи по нижним поясам ферм (см. рис. 11.12).
Ригели фахверка работают как балки на косой изгиб (рис. 11.24,6). Вертикальная нагрузка собирается с участка, равного расстоянию между ригелями (рис. 11.24,0). Для стен из блоков следует учесть, что образуются своды (рис. 11.24,г) и если Лз=0,75/, то при определении пролетного момента следует принимать нагрузку с высоты, равной 0,6/. Опорные реакции ригели при этом определяются от полной высоты h кладки над ригелем.
Рис. 11.23. Схемы конструкций фахверка и сечения его элементов. 1 – колонны; 2 – стойки фахверка; 3 – стеновые панели; 4 – ригели фахверка; 5 – стеновые листы; 6 – листовой шарнир; 7 – связи по нижнему поясу фермы; 8 – горизонтальная распорка связей; 9 – вертикальные связи фахверка; 10 – надворотный ригель; 11 – кирпичная стена.
Дата добавления: 2015-09-06 ; просмотров: 523 | Нарушение авторских прав
Источник
Билет 12. Конструктивные решения торцевых стен одноэтажных производственных зданий. Фахверк и ворота.
В одноэтажных производственных зданиях помимо основного каркаса применяют дополнительный – фахверк – каркас стен. Фахверк устанавливается в плоскостях продольных и торцевых стен. Фахверк необходим при большом расстоянии между стойками основного каркаса. Колонны фахверка обеспечивают стенам устойчивость, обеспечивают навеску ригелей для крепления стеновых панелей.
Ж/б колонны торцевого фахверка
Колонны фахверка устанавливаются, чаще всего, с шагом 6м. Верхняя часть колонны закрепляется в уровне перекрытия гибкими связями. Колонны фахверка устанавливаются на собственный фундамент.
Ворота. Ворота классифицируются по своему назначению, по количеству полотен-створок (одно и двустворные, многостворные), по способу открывания створок (распашные, раздвижные, подъемные, шторные).
Распашные ворота имеют наиболее простую конструкцию и широкое распространение. По ширине размер распашных ворот принимается не более 4.7м.
Раздвижные ворота применяют при больших размерах проемов и отсутствием места для открывания распашных. Створки ворот выполняются с верхней навеской, т.е. с роликами, опирающимися на рельс, расположенный вверху проема.
Подъемные ворота занимают минимальную площадь при открывании, но их устройство значительно сложнее по механическим приспособлениям и конструкциям.
Билет 13. Плоскостные распорные системы несущего остова одноэтажного большепролетного здания: примеры, особенности, примерные соотношения параметров сечения несущих элементов к пролетам, обеспечение жесткости.
В распорных конструкциях покрытий на опорах помимо вертикальных реакций, под действием собственной массы конструкции, возникают и горизонтальные реакции, называемые распором.
Основные распорные конструкции – арки и рамы.
Рамы могут быть разнообразного очертания, однако чаще всего в строительстве применяются рамы П-образного очертания.
Арки чаще всего проектируют кругового очертания (так как такие арки выполняются просто как в монолитном, так и в сборном вариантах), также арки могут быть параболическими, эллиптическими, а также на основе кривых, состоящих из разных радиусов.
Различают рамы и арки:
1.Бесшарнирные (проектируют только на надежных основаниях, так как они особенно чувствительны к неравномерной осадке грунтов)
2. Двухшарнирные — с шарнирным опиранием на фундамент (менее чувствительны к неравномерным осадкам, однако распор, по ср. с бесшарнирными, больше)
3. Трехшарнирные — шарнирное опирание на опоры + шарнир посередине пролета (еще менее чувствительны к неравномерным осадкам, однако распор больше, чем у двухшарнирных и бесшарнирных)
Преимущество двух и трехшарнирных рам и арок в том, что их можно изготавливать заранее из двух одинаковых частей и монтировать простым соединением шарниров.
Арки и Рамы (круговые и П-образные) имеют постоянное сечение только в бесшарнирном варианте, при наличии шарниров высота сечения уменьшается у шарниров в 2.3 раза (см. Таблицу)
Распорные конструкции требуют особого вида фундамента: чем больше распор, тем больше фундамент должен быть развит во внешнюю сторону.
Способы восприятия (уменьшения) распора:
1. консольные выносы, расположенные в продолжении ригелей и загруженные соответствующим образом — таким решением можно почти полностью избавиться от распора и проектировать фундаменты как под обычную безраспорную конструкцию .
2. Затяжки — безраспорности арки можно полностью достигнуть, соединив ее опоры металлической затяжкой, которую обычно располагают под уровнем пола
Арки и рамы обладают достаточной жесткостью в своей плоскости, в другом направлении жесткость всей системы в целом обеспечивается при помощи включения связей в каждом продольном ряду вертикальных опор. Горизонтальные связи устраиваются в поперечном направлении в начале и конце температурного отсека, В криволинейных арках жесткость достигается путем замоноличивания плит покрытия криволинейного очертания.
Также к распорным конструкциям покрытия может быть отнесен свод – как разновидность арок большой ширины.
Наиболее простая конструкция – гладкий цилиндрический свод. Опирающийся по всей длине на фундамент, более прогрессивный тип цилиндрического свода – ребристый.
Несущие элементы ребристого свода: арки и продольные ребра, являющиеся связями, между ребрами устанавливаются однотипные ж/б плиты
Комбинируя цилиндрические своды можно получить сомкнутый свод, многогранный купол, крестовый свод.
Возможны сл.способы погашения распора:
2. Затяжки
14. Рамные конструкции одноэтажных производственных зданий: конструктивные схемы, материалы, сечения элементов, обеспечение устойчивости.
Рамные схемы несущего остова образуются вертикальными несущими элементами, на которые, в свою очередь, опираются несущие элементы покрытия – ригели рам. В зависимости от функционального назначения здания, материалов основных несущих конструкций и конструктивной системы рамы имеют жёсткое или шарнирное сопряжение горизонтальных элементов с вертикальными.
Наиболее распространённое конструктивное решение одноэтажных промышленных зданий – схема (рис. II.2,б) с шарнирным соединением ригеля рамы и колонн и жёсткой заделкой колонн в фундаменты (двухшарнирная система). Другие схемы поперечной несущей конструкции здания, например двухшарнирная схема с шарнирами в месте опирания колонн на фундаменты (рис. II.2, в) или трехшарнирная (рис. II.2, а), применяются реже. Жесткое сопряжение ригеля рамы с колоннами – бесшарнирная схема (рис. II.2, г) – применяется главным образом в цельнометаллических каркасах.
Каркасы одноэтажных промышленных зданий могут выполняться в железобетоне, металле и дереве.
Преимущественное применение имеют железобетонные каркасы, в которых при пролётах до 18 м включительно в качестве ригелей целесообразно использовать двускатные железобетонные балки таврового и двутаврового поперечного сечения, а при пролётах 24, 30 и 36 м – фермы сегментного, трапециевидного очертания и с параллельными поясами. Железобетонные рамы с жёсткими узлами применяются для пролётов до 48 м, причём редко из-за сложности, и они не экономичнее шарнирных. Высота сечения ригеля рамы принимается равной 1/20-1/25 пролёта, высота сечения стойки в месте её примыкания к ригелю – такой же или несколько меньшей. Для ригеля и стойки целесообразно принимать двутавровые сечения. Для удобства транспортировки железобетонная рама при изготовлении расчленяется на несколько элементов. Стыки элементов устраиваются либо в местах соединения ригеля со стойками (рис. II.72, а), либо в местах нулевых изгибающих моментов от постоянной нагрузки (рис. II.72, б). использование стальных каркасов.
При пролётах более 18 м ригели проектируются сквозными в виде ферм с целью экономии материалов.
При больших нагрузках и значительных пролётах, а также при мостовых кранах большой грузоподъёмности следует переходить на Пролёты металлических рам могут достигать 100 м. Высота ригеля в металлических рамах принимается 1/15-1/25 от пролёта. Решетка рамных конструкций и сечение их элементов, так же как и система жёстких пространственных связей, не отличаются от решений, применяемых для обычных стропильных ферм. Металлический каркас – это единая жёсткая рамная система.
Широкое применение в одноэтажных промышленных зданиях находят поперечные рамы смешанной конструкции: колонны – железобетонные; ригели – металлические. Достоинством таких смешанных каркасов является меньшая стоимость, большая надежность эксплуатации при воздействии высоких температур и агрессивных сред.
В деревянных конструкциях применение рамных систем вполне возможно, но в промышленном строительстве деревянные стойки применяются мало ввиду их низкой капитальности и лёгкой повреждаемости. По статической схеме деревянные рамы конструируются трёхшарнирными и двухшарнирными. Трёхшарнирные рамы выполняются сквозными сплошными клеёными, состоящими из дощатого пакета прямоугольного или двутаврового сечения, а также двутаврового сечения с фанерной или перекрёстной стенкой. Высота ригеля рамы принимается 1/10-1/12 пролёта для сквозных и 1/15-1/25 пролёта для сплошных сечений.
Устойчивость. Основными связями, обеспечивающими общую устойчивость пространственного каркаса в продольном направлении, являются связи между колоннами каркаса. Вертикальные связи между колоннами совместно с защемлёнными в фундаменте колоннами обеспечивают геометрическую неизменяемость системы, воспринимают давление ветра на торец здания и продольные тормозные усилия от мостовых кранов.
Пространственная жёсткость и устойчивость каркасов обеспечиваются структурной системой связей, поставленных в пределах блока покрытия и в пределах высоты колонны каркаса.
Вертикальные связи раскосного типа (рис. 9.2, а) вида работают на растяжение и сжатие и уступают по расходу металла связям крестового (рис. 9.2, б) вида. Но они проще в изготовлении и монтаже. Крестовые связи работают только на растяжение, поэтому их проектируют из одиночных профилей – уголков, швеллеров и труб. При шаге колонн 12 м и более целесообразно применение связей портального типа, как более жёстких и экономичных по расходу материала.
Источник
Стены промышленных зданий
1. Требования к стенам и их классификация.
3. Стены из бетонных и железобетонных панелей.
4. Стены из облегченных конструкций.
1. Требования к стенам и их классификация.
Главное требование к стенам промышленных зданий является – обеспечение в помещениях температурно-влажностного режима в соответствии с условиями технологического процесса и с учетом обеспечения комфортных условий труда. Также стены должны отвечать требованиям прочности, устойчивости, долговечности, огнестойкости и надежности.
Конструкции стен должны быть индустриальны, удобны при транспортировке и монтаже, ремонтопригодны и иметь небольшую массу. От вида стен во многом зависят художественно-эстетические качества здания. Кроме того, конструкции стен влияют на теплоизоляционные свойства и энергопотребление здания. В связи с этим к стенам промышленных зданий предъявляют высокие теплотехнические и экономические требования.
Наружные стены промышленных зданий классифицируют по ряду признаков.
По характеру статической работы они бывают несущие, самонесущие и ненесущие (навесные).
Несущие стены возводят в бескаркасных зданиях и в зданиях с неполным каркасом. Выполняя одновременно несущую и ограждающую функцию, такие стены воспринимают массу покрытия, ветровые усилия, нагрузки от подъемно-транспортного оборудования. Несущие стены опирают на фундаменты по типу гражданских зданий.
Самонесущие стены несут собственную массу в пределах всей высоты здания и передают ее на фундаментные балки.
Ненесущие (навесные) стены выполняют в основном ограждающие функции. Их масса полностью предается на колонны каркаса и фахверка, за исключением нижнего подоконного яруса, опирающегося на фундаменты балки. В промышленных зданиях навесная конструкция стен наиболее распространена.
По конструктивному исполнению стены могут быть монолитными и сборными – из кирпича, мелкоразмерных и крупноразмерных блоков, панелей и листов.
По теплотехническим качествам стеновые конструкции могут быть утепленные и холодные.
Утепленные конструкции стен применяют в отапливаемых зданиях с нормальным температурным режимом или с повышенной влажностью. Холодные конструкции стен назначают в неотапливаемых зданиях и при избыточном выделении тепла.
Стены промышленных зданий, в отличии от гражданских, как правило имеют большую протяженность и высоту при сравнительно небольшой толщине. Поэтому для обеспечения их устойчивости принимают специальные меры, среди которых наиболее распространенной является использование фахверка.
2. Фахверк
Конструкции фахверка могут состоять только из колонн и элементов, обеспечивающих их устойчивость, и из колонн и ригелей с элементами обеспечения устойчивости (рис. 7.1 а, б).
Первая конструктивная схема используется в основном при панельных конструкциях стен зданий, имеющих незначительную высоту. Вторая конструктивная схема характерна для высоких и протяженных самонесущих стен из кирпича и мелких блоков, ослабленных проемами, а также для стен из легких навесных панелей горизонтальной и вертикальной разрезки и из листовых материалов.
Рис.7.1 Фахверк при железобетонных каркасах: а – торцевой фахверк; б – продольный фахверк; в – сборные железобетонные колонны фахверка; 1 – колонны основного каркаса; 2 – колонны торцевого фахверка; 3 – колонны продольного фахверка; 4 – стропильная конструкция; 5 – плиты покрытия; 6 – ригели фахверка; 7 – надворотный ригель; 8 – шарнирное соединение (пластинчатый шарнир); 9 – стальная пластина толщиной 20 мм;10 – бетон В12,5; 11 – стальная насадка.
В одноэтажных зданиях для устройства торцевых и продольных фахверков применяют сборные железобетонные или стальные колонны.
Сборные железобетонные колонны выполняют сплошными и ступенчатыми, квадратного или прямоугольного сечения (рис. 7.1 в). Сплошные колонны имеют сечение от 300х300 до 600х400 мм (через 100 мм), а ступенчатые: до низа стропильных конструкций от 400х300 до 600х400; в пределах высоты стропильных конструкций – 300х300 и 300х400 мм.
Верхнюю часть колонн фахверка крепят к стропильным конструкциям гибкими шарнирами (пластинчатый шарнир (рис. 7.1), поз. 8), что обеспечивает передачу только горизонтальных (ветровых) усилий от колонн фахверка на основной каркас.
Стальные колонны фахверка в зависимости от высоты здания могут быть выполнены из обычных, широкополочных или сварных двутавров; из двух швеллеров или двух уголков, образующих замкнутое прямоугольное сечение; сквозное сечение по типу основных колонн каркаса.
Ригели фахверка разделяют на несущие и ветровые (рис. 7.1, поз. 6). Несущие ригели воспринимают нагрузки от стен и ветра, а ветровые – только от ветра. Ригели выполняют: ветровые – из одиночных прокатных швеллеров и двутавров или гнутых швеллеров; несущие – составными из двутавров, усиленных швеллерами, а также в виде ферм.
Источник