В промышленных зданиях наибольшее распространение получили плоскостные безраспорные конструкции (стропильные конструкции). В первую очередь к ним относятся балки и фермы, имеющие длину равную ширине пролета здания. Эти конструкции устанавливают по длине здания с определенным шагом, называемым шагом стропильных конструкций. При шаге стропильных конструкций равном шагу колонн конструкции покрытия опирают на колонны каркаса.
В тех случаях, когда шаг стропильных конструкций меньше шага колонн, для опирания стропильных конструкций в промежутках между колоннами устанавливают дополнительные конструкции (также в виде балок или ферм), называемые подстропильными конструкциями.
Выбор конструкции покрытия зависит от размеров перекрываемого пролета, технологических требований, температурно-влажностных условий, наличия агрессивных сред и других факторов.
Так, применение балок (сплошностенчатых конструкций) наиболее целесообразно при пролетах не более 18 м. Однако возможно использование балок из железобетона при пролетах до 21 м для и стальных балок при пролетах до 30 м.
Железобетонные балки чаще всего имеют тавровое сечение при пролетах ≤ 12 м и двутавровое при больших пролетах.
Стальные балки чаще всего выполняют из прокатных или сварных двутавров.
При больших пролетах могут применяться балки с гофрированной стенкой, а при высоком уровне нагрузок двустенчатые балки и т.д.
При пролетах 24 м и более рекомендуется применять решетчатые конструкции в виде железобетонных или стальных ферм. Это позволяет в значительной степени сократить расход материала, так как балки и фермы работают на изгиб, их несущая способность зависит от величины момента инерции, а применение ферм позволяет его увеличить за счет увеличения высоты конструкции.
Из железобетонных ферм чаще всего применяют безраскосные фермы для скатного или малоуклонного покрытия. Возможно также применение ферм с параллельными поясами и сегментных раскосных ферм.
При необходимости, фермы и балки опирают на подстропильные конструкции.
Стальные фермы могут иметь различные очертания. Их выполняют из прокатных или гнутосварных профилей: уголков, широкополочных тавров, широкополочных двутавров, швеллеров, замкнутых гнутосварных труб прямоугольного сечения, электросварных труб и др.
С параллельными поясами
Треугольного очертания
Полигональные и др.
Применение ферм целесообразно при пролетах до 60 м, так как высота ферм обычно составляет 1/6 – 1/10 L.
Перекрывать пролёты до 100 и более метров позволяют арочные конструкции. Арка – это криволинейный брус, очерченный по окружности или по параболе. В сечениях арки возникают и продольные усилия, и поперечные силы, и изгибающие моменты, однако величина момента значительно меньше, чем в фермах или балках.
Арки могут быть сплошными и решётчатыми, распорными и безраспорными (арки с затяжками). В арках с затяжкой распор воспринимается затяжкой, которая располагается в уровне верха колонн или под полом. При отсутствии затяжки для восприятия распора приходится устраивать очень развитые фундаменты.
К плоскостным распорным конструкциям относятся также рамные конструкции.
В последние годы довольно широко применяют конструкции типа «плита на пролет» в виде крупноразмерных плит шириной 3 м и длиной 18 или 24 м. Эти плиты могут быть плоскими, двускатными или криволинейного очертания П, Т и 2Т – образного сечения. Плиты укладывают в направлении пролета на подстропильные балки, укладываемые на колонны вдоль здания.
Пространственные несущие конструкции покрытий
К пространственным конструкциям относятся своды, оболочки, купола, складки, перекрестно-стержневые системы, висячие конструкции и др.
Своды отличаются от арок большей шириной. Они имеют большую жесткость в продольном направлении и являются пространственными конструкциями. Это распорная конструкция, в которой распор передается на фундамент или усиленные контрфорсами стены.
Оболочки в отличие от свода являются тонкостенными пространственными конструкциями. Усилия распора воспринимают элементы, входящие в состав оболочковой системы (бортовые элементы). В зависимости от формы бывают оболочки одинарной кривизны (цилиндрические), двоякой положительной кривизны, двоякой отрицательной кривизны и др.
Купола образуются вращением полуарки вокруг
вертикальной оси. Это безраспорная конструкция, так как усилия распора воспринимает опорное кольцо, входящее в состав купола. Купол может быть сплошным и сетчатым.
Складки – это конструкции, которые образованы взаимно пересекающимися плоскими или криволинейными элементами.
Перекрестно-стержневые системы выполняют из металла или дерева.
Висячие (вантовые конструкции) применяют для перекрытия зданий и сооружений больших пролетов (50 – 400 м). Основные несущие элементы в этих системах – стальные тросы, которые работают на растяжение. Вследствие этого их материал используется наиболее эффективно. В зависимости от геометрической формы и условий работы висячие системы также могут быть плоскими и пространственными.
3.6.3. Несуще-ограждающие конструкции покрытий
В качестве несуще-ограждающих конструкций покрытий могут быть использованы железобетонные плиты, стальной оцинкованный профилированный настил, асбестоцементные листы, панели из этих материалов (монопанели, трехслойные панели с металлическими обшивками и др.).
Несуще-ограждающие конструкции покрытия могут иметь прогонное и беспрогонное решение.
Беспрогонное решение выполняется, если несуще-ограждающие конструкции можно опирать непосредственно на элементы несущей части покрытия. Примером такого решения являются железобетонные плиты покрытия.
Прогонное решение чаще всего применяют, когда в качестве НОКПК используют легкие эффективные материалы, например, стальной оцинкованный профилированный настил, несущая способность которого обеспечена, если расстояние между опорами не превышает 4 м.
Однако в некоторых случаях и при использовании легких ограждающих конструкций возможно применение беспрогонного решения. Это возможно, в частности, при использовании в покрытии здания перекрестно-стержневых систем из прокатных профилей, а также, если стропильные фермы располагаются с шагом 4 м (фермы из замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения).
Кровли и водоотвод с покрытий промышленных зданий
В промышленных зданиях чаще всего используют рулонные кровельные материалы (толь, гидроизол, рубероид, стеклорубероид, пергамин и т. д.). Количество слоев кровельного материала зависит от величины уклона скатов и от климатических условий района строительства. Например, при использовании рубероида при уклоне i < 2,5% должно быть не менее 4-х слоев, при 2,5≤ i ≥10 не менее 3-х слоев, а при i ≤ 25% не менее 2-х слоев гидроизоляционного материала.
Гидроизоляционный ковер наклеивается на стяжку с помощью мастики (дегтевой, битумной и др.) либо наплавляются.
Для отвода воды с покрытия промышленного здания можно применять наружный или внутренний водоотвод.
Внутренний водоотвод применяют в отапливаемых и неотапливаемых зданиях с любым числом пролетов (в последних должен быть предусмотрен обогрев воронок в холодное время года).
1 – водоприемные воронки; 2 – стояки; 3 – подпольный трубопровод; 4 – подвесной трубопровод; 5 – коллектор ливневой канализации.
Количество воронок в покрытии и их размещение определяется от профиля покрытия, климатических условий, типа кровли, ширины пролета, шага колонн и других факторов.
Наружный водоотвод применяется редко, только при высоте здания не более 10 м и ширине не более 72 м.
Колонны каркаса и подкрановые конструкции одноэтажных промышленных зданий