Конструкция покрытия по стальному настилу

Обновлено: 28.03.2024

- несущий на­стил, под­держивающий ограждающие элементы покрытий – прогоны или плитф покрытия.

Ограждающие конструкции покры­тий производственных зданий разделя­ют на холодные и утепленные.

В неотапливаемых помещениях или в го­рячих цехах со значительными выделе­ниями производственной теп­лоты (остывочные пролеты прокатных цехов и др.) ограждения покрытия проекти­руют холодными (термоизоляцион­ный слой не укладывают), в отаплива­емых – утепленными, исходя из требо­вания исключения возмож­ности кон­денсации влаги на их внутренней по­верхности.

В зданиях с не­значительными избыточными тепловыделениями (цехи термические, горя­чей штамповки и т. п.) также устраивают утепленные покрытия.

В зависимости от требуемого эксплуатационного режима ограж­дающая часть покрытий может быть вентилируемой, частично вентили­руемой и невентилируемой.

Невентилируемые ограждения проектируют над помещениями с сухим и нормальным влажностным режимом (φ < 60 %) и при других условиях, обеспечивающих надежную пароизоляцию уте­плителя.

Вентилируемые и частично вентилируемые устраивают над отапли­ваемыми помещениями с влажным и мокрым режимом (φ > 60 %), когда недопустима конденсация влаги на внутренней поверхности ограждения, если другие конструктивные меры не обеспечивают нормальной влажно­сти покрытия.

Для естественной вентиляции покрытий в ограждении предусматри­вают воздушные прослойки, каналы или борозды, сообщающиеся с наруж­ным воздухом через отверстия в карнизной части стены, коньке и около световых фонарей.

Вентиляционные продухи, отводя из-под кровельного ковра водяные пары, способствуют высыханию утеплителя.

Ограждающую часть покрытия можно укладывать на прогоны, а крупноразмерные панели непосредственно на стропильные конструкции.

Покрытия по прогонам

Покрытия с прогонами применяют для кровель с асбестоцемент­ными, алюминиевыми и др. легкими настилами, а также в тех случаях, ко­гда необходимо иметь много технологических отверстий.


Покрытия по прогонам:

1 – стропильная конструкция (ферма, балка); 2 – прогон; 3 – плита покрытия

Для отапливаемых зданий в качестве плит покрытия, укладываемых по прогонам могут быть использованы :

– плиты из легкого бетона, для изготовления плит исполь­зуют бетоны марок 100–150 и сварные арматурные сетки; швы между пли­тами заливают цементно-песчаным раствором;

– асбестоцементная панель, плиты состоят из двух фигур­ных асбестоцементных листов, соединенных заклепками или на клею, тор­цевых листов и минерального утеплителя, толщина листов 8–10 мм., плиты укладывают на прогоны и крепят к ним кляммерами, а между собой – стальными накладками, швы заделывают упругими прокладками и масти­кой по плитам устраивают рулонную или мастичную кровлю;

– каркасная асбестоцементная панель, панель состоит из четырех асбестоцементных швеллеров, между которыми уложен эф­фективный утеплитель, сверху и снизу конструкция обшита плоскими асбестоцементными листами; длина панели 1,5; 3 м;

– монопанели, это утепленное покрытие с металлическим профилированным настилом; стальные профлисты штампуют из оцинко­ванных листов толщиной 1–1,75 мм, шириной 600–1000 мм, и высотой 40–80 мм. Профлист крепят к прогонам при помощи заклепок или самонаре­зающимися болтами.

б


в

Прогоны:

а – стальные прогоны; б – железобетонные прогоны; в – решетчатые прогоны длиной 12 м




б


в


г

Плиты покрытия для отапливаемых зданий:

а – легкобетонные плиты; б – асбестоцементная панель: 1 – прогон; 2 – бобышка 40×102×120 мм; 3 – утеплитель; 4 – пароизоляция; 5 – упругая прокладка; 6 – герметизирующая мастика; 7 – рулонный ковер; в – каркасная асбестоцементная панель: 1– асбоцементный плоский лист обшивки; 2 – каркас из асбоцементных швеллеров; 3 – утеплитель; г – утепленное покрытие с металлическим профилированным настилом: 1 – эффективный утеплитель; 2 – стальной профлист; 3 – плоский стальной лист

Для неотапливаемых зданий в качестве покрытий по прогонам мо­гут быть использованы :

– армоцементная плита, изготавливается из бетона марки 300, армированного стальной сеткой; шаг продольных и поперечных ре­бер в плите равен 250 мм; толщина плит до 20 мм;

– асбестоцементные волнистые и плоские листы, крепят асбестоцементные листы к прогонам крюками или крямме­рами; кряммеры размещают на гребне второй волны при уклонах около 10 % продольные и поперечные швы между листами следует герметизировать прокладками из упругих материалов;

– стальные профилированные и плоские листы.





Плиты покрытия для неотапливаемых зданий:

а – армоцементная плита; б – покрытия из асбестоцементных волнистых листов; в – ребристая железобетонная панель

Покрытия без прогонов

На их устройство меньше расходуется металла, и они менее трудо­емки по сравнению с покрытиями по прогонам.

Для устройства беспро­гонных покрытий используют крупноразмерные панели, которые опирают не посредственно на несущие конструкции покрытия.

Для неотапливаемых зданий используют железобетонные ребристые плиты покрытия.

Для отапливаемых зданий могут быть использованы :

Комплексная панель покрытия. Она состоит из железо­бетонной ребристой плиты и наклеенных на нее в заводских условиях слоя пароизоляции, утеплителя и нижнего слоя кровли. После укладки панелей заделывают швы, укладывают защитный слой и выполняют другие нетру­доемкие работы.


Конструкция комплек­сной панели:

1 – гидроизоляция; 2 – стяжка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция; 5 – железобетонная или легкобетонная плита.

Панели из ячеистых и легких бетонов. Наиболее эффективным является утепленное покрытие с применением ячеистых или легкобетонных настилов, совмещающих ограждающие и несущие функ­ции.

Такие панели могут быть плоскими и ребристыми.

Плоские панели изготовляют из ячеистого бетона марки не ниже 40 и армируют плоскими сетками и каркасами.

Ребристые панели изготовляют из легкого бетона марки не ниже 50 плотностью до 1200 кг/м 3 . Ребра армируют плоскими каркасами с рабочей ненапрягаемой арматурой, полку – проволочными сет­ками.


Панели из ячеистых бетонов


Панели из легкого бетона

Покрытия с на­стилами из легких и ячеистых бетонов дополнительно не утепляют, т. к. в этих настилах совмещаются несущие и теплоизоли­рующие функции.

Для утепления покрытий из обычных железобетонных плит или панелей в конструкцию покрытия вводят утеплитель, толщину которого определяют теплотехническим расчетом.

Материал утеплителя должен обладать малой плотностью, достаточ­нойпрочностью, малой деформативностью, незначительным водопогла­щением и обеспечивать индустриальность устройства покрытия.

Для теплоизоляции покрытий применяют плиты из ячеистых бето­нов, перлитобетонные, минераловатные гидрофобизированные, стеклопла­стовые гидрофобизированные, пенополистирольные и др.

Сыпучие мате­риалы (крошку из ячеистых бетонов, керамзитовый гравий, пемзу, туф, шлак и др.) используют в исключительных случаях – при отсутствии плит­ных утеплителей.

Неотъемлемым элементом утепленных покрытий является пароизо­ляция, располагаемая под утеплителем и препятствующая прониканию в его толщу водяных паров внутреннего воздуха.

Рулонную пароизоляцию устраивают из нескольких слоев рубероида, пергамина, толя или гидро­изола.

Рекомендуемые плитные утеплители для покрытий промышленных зданий

п/п

Наименование

кг/м 3

Воздействие к температуре

Унифицированная толщина (мм)

ГОСТ

Плиты минераловатные жесткие и полужесткие на синтетическом или битумном связующем

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на профилированный настил из оцинкованной стали, применяемый в утепленных покрытиях производственных зданий, предусмотренных "Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов" (ТП-101-81).

В случаях, не предусмотренных этими Техническими правилами, профилированный настил можно применять при наличии технико-экономического обоснования.

Рекомендации не распространяются на профилированный настил, применяемый в холодных кровлях и утепленных покрытиях с утеплителем, расположенным под настилом, а также в двух- и трехслойных панелях.

1.2. Перечень типов гофрированных профилей настила, рекомендуемых для применения в покрытиях зданий по п.1.1, и заводов-изготовителей этих профилей приводится в табл.1 и прил.4.

В покрытии конкретного здания рекомендуется применять настилы из профилей, поставляемых одним из перечисленных заводов.

1.3. Конструкцию и уклон кровли по профилированному настилу рекомендуется принимать в соответствии с главой СНиП II -26-76 "Нормы проектирования. Кровли".

1.4. Расчет настила рекомендуется выполнять без учета неупругих деформаций по методике, приведенной в п.п.7 и 8.

В расчете настилов упругая просадка или податливость несущих элементов покрытия не учитывается.

1.5. При расчете настилов коэффициент надежности по назначению конструкций принимается по таблице 2.

Новый сортамент профилированного стального настила

Размер заготовки, мм

Завод-изготовитель (см. приложение 4)

"Электрощит" (К уйбышев )
ТЭЗЛМК (Т ашкент )

ЧЗПСН (Ч елябинск )

"Электрощит" (К уйбышев )
ЗСАК (Х абаровск )
ЗОК(К иреевск )

ЧЗПСН (Ч елябинск )
ЗСАК (Х абаровск )
"Электрощит" (К уйбышев )

Класс ответственности зданий и сооружений

Коэффициент надежности по назначению

Основные здания и сооружения объектов, имеющих особо важное народнохозяйственное и (или) социальное значение, такие как главные корпуса ТЭЦ, АЭС и т.п.

Здания и сооружения объектов, имеющих важное народнохозяйственное и (или) социальное значение (объекты промышленного, сельскохозяйственного назначения и не вошедшие в I и III классы).

Здания и сооружения объектов, имеющих ограниченное народнохозяйственное и (или) социальное значение, такие как, склады без процессов сортировки и упаковки для хранения сельскохозяйственных продуктов, удобрений, химикатов, угля, торфа и др., теплицы, парники и др.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАСТИЛОВ

Допускается изготовление профилей из рулонной оцинкованной стали марок Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп и Ст2пс с повышенными прочностными свойствами по ТУ 14-1-3432-82 или марки Ст3сп по ТУ 14-1-3584-83.

2.2. Расчетные сопротивления материала настила приводятся в таблице 3.

2.3. Размеры рулонной заготовки для изготовления каждого профиля приводятся в таблице 1 .

Толщина листа, мм

Расчетное сопротивление настила, МПа

Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп, Ст2пс

По согласованию с потребителем допускается применение стали с дифференцированным цинковым покрытием: на лицевой стороне - первого класса, на обратной - второго класса.

2.5. До профилирования на оцинкованную поверхность рулонной заготовки могут наносится защитные лакокрасочные покрытия, указанные в таблице 4.

Наименование (марка), лакокрасочного материала

Обозначение нормативно-технического документа

Толщина покрытия, мкм

Полиэфирсиликоновые эмали MJI -1202

Акрилосиликоновые эмали марок АС-1171Г, АС-1171ПМ, АС-1171АПМ, АС-1171АГ

Полихлорвиниловые пластикаты ПЛ-ХВ-122

Алкидный лак марок ГФ-296Г, ГФ-296ПТ

По согласованию с потребителем допускается применение других покрытий на основе акрилосиликоновых эмалей или органозолей, при толщине нанесенного покрытия не менее указанной в табл. 4.

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСТИЛОВ.

3.1. Размеры поперечного сечения профилей нового сортамента приведены на рис.1 и 2.

3.2. Расчетные характеристики и масса настилов приведены в таблице 5.

3.3. Расчетные значения моментов инерции и моментов сопротивления настилов в таблице 5 определены с учетом рабочей площади сечения плоских участков сжатых полок.

Ширина рабочей части этих участков принималась равной 40 t при определении моментов сопротивления и 60 t при определении моментов инерции.

Криволинейные участки, стенки гофров и растянутые полки профилей включены полностью в рабочую площадь сечения настила.


Рис.1. Размеры поперечных сечений профилей с высотой гофров от 40 до 60 мм.


Рис.2. Размеры поперечных сечений профилей с высотой гофров 75 и 114 мм

Данные на 1 м ширины настила при

Масса 1 м 2 , кг

сжатых узких полках

сжатых широких полках

мо мент инерции , J x см 4

момент сопро тивления, см 3

Примечания : 1. Профили со знаком * рекомендуется применять только в составе двухслойных панелей.

2. Профили со знаком ** изготовляются по соглашению сторон.

3. Масса настила определялась с учетом массы двухстороннего цинкового покрытия на 1 м 2 листа, равной 414 г.

4. НАГРУЗКИ НА НАСТИЛ ПОКРЫТИЯ

4.1. Постоянные нагрузки, принятые для определения несущей способности настилов в настоящих Рекомендациях, приводятся в табл.6.

4.2. Схемы распределения и интенсивность снеговой нагрузки, а также коэффициенты перегрузки, принимаются по СНиП II -6-74 "Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия" (с дополнениями и изменениями согласно постановлению Госстроя СССР от 25.12.80 г. № 206).

4.3. Горизонтальные нагрузки, действующие в плоскости закрепления настила, от крановых, ветровых, сейсмических и прочих воздействий рассматриваются как статические при расчете диафрагм (диска) из профилированного настила согласно "Рекомендациям по учету жесткости диафрагм из стального профилированного настила в покрытиях одноэтажных производственных зданий при горизонтальных нагрузках" (ЦНИИпроектстальконструкция, М.,1980).

Состав кровли и постоянные нагрузки на покрытие с профилированным настилом

Нормативная нагрузка, Па

Расчетная нагрузка, Па

Защитный слой гравия по битумной мастике - 20 мм

Водоизоляционный ковер из 4-х слоев рубероида по битумной мастике

3.1. Минераловатные плиты повышенной жесткости по ГОСТ 22950-78 с γ = 2,45 кн/м 3 толщиной100 мм

3.2. Плиты перлитофосфогелиевые теплоизоляционные по ГОСТ 21500-76 с γ = 2,94 кн/м 3 толщиной 100 мм

3.3. Плиты теплоизоляционные из пенопласта на основе резольных фенолоформальдегидных смол по ГОСТ 20916-75, γ = 0,98 кн/м 3 толщиной 50 мм

Пароизоляция из одного слоя рубероида

(при утеплителе по п.3.1)

(при утеплителе по п.3.2)

(при утеплителе по п.3.3)

5. ВЫБОР ПРОФИЛЕРАЗМЕРОВ НАСТИЛА И C Х EM ЕГО РАСКЛАДКИ В ПОКРЫТИИ

5.1. Профили нового сортамента профилированного настила рекомендуется применять в прогонных и беспрогонных решениях конструкций покрытия при пролете, настила не более 6 м.

5.2. В типовых прогонных конструкциях покрытий со светоаэрационными или зенитными фонарями, а также без фонарей применяются двух-, трех- и четырехпролетные неразрезные схемы настилов пролетом 3 м (рис.3).

5.3. В типовых беспрогонных конструкциях покрытия с пролетами 18, 24 и 30 м при шаге ферм 4 м, рекомендуется применять неразрезную трехпролетную схему настила.

5.4. В зданиях рамной конструкции пролетом 18 и 24 м при шаге рам 6 м рекомендуется использовать беспрогонное решение покрытия с настилом из профилей марок Н114-600-0,8; 0,9; 1,0 или Н114-750-0,8;0,9;1,0, расположенных по однопролетной или неразрезной двухпролетной схемам.

5.5. В структурных конструкциях из прокатных профилей для покрытий зданий профилированный настил рекомендуется раскладывать по четырехпролетной схеме с пролетом 3 м.

5.6. Профилеразмеры настила, рекомендуемые для типовых конструктивных решений покрытий, расположенных в одном уровне (без перепада высот), а также на повышенных участках покрытия зданий с перепадом высот, приводятся в табл.7 с учетом предельных расчетных нагрузок по табл.13.

5.7. Профилеразмеры настилов для пониженных участков покрытий с перепадом высот, а также для покрытий, отличных от указанных в табл.7, выбирают в каждом конкретном проекте с проверкой прочности, жесткости и местной устойчивости настилов по рекомендациям, приведенным в разделе 7.

5.8. Для участков покрытия с нагрузками, вызывающими необходимость повышения несущей способности настила по условиям устойчивости стенок гофров на опорах, рекомендуется усилять надопорные участки настила с помощью вкладышей из отрезков профилей такой же марки, как усиляемый настил.


Рис.3. Схемы раскладки настилов в покрытиях зданий

Профилированные настилы для утепленных покрытий зданий

Тип здания, часть и конструкция покрытия

Марки настилов для районов снеговой нагрузки

Здания с фонарями

Покрытие светоаэрационного фонаря

НС40-800-0,7
HC 44-1000-0,7
Н60-845-0,7

остальная часть покрытия

Покрытия с прогонами

Н75-750- 0,8
Н60-845-0,9

НС40-800-0,7
НС44-1000-0,7
Н60-845-0,7

Покрытия типа "Молодечно"

Рамные конструкции без прогонов

Н114-600-1,0
H 114-750-1,0

* Рекомендуется только для неразрезных двухпролетных настилов

Отрезки профилей длиной 250 мм даю вкладышей поставляются комплектно с усиляемым настилом по ТУ 67-571-83.

Настилы, усиленные надопорными вкладышами, рекомендуется применять взамен соответствующих неусиленных настилов пролетом 3,0 м в типовых решениях покрытия зданий согласно табл.8.

Тип здания и часть покрытия

Пролет здания, м

Здания с фонарем

1. Светоаэрационный фонарь

2. Остальная часть покрытия

1. Прогонные решения

5.9. Применение профилей настила одной высоты, отличающихся по толщине стального листа, не допускается в покрытии одного здания.

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОНТАЖУ НАСТИЛОВ

6.1. Профилированный настил рекомендуется крепить к стальным прогонам и другим несущим элементам покрытия с помощью самонарезающих болтов по ОСТ 34-13-016-77 (Куйбышевского завода "Электрощит") или винтами по ТУ 67-269-79 (Челябинского завода профилированного стального настила). Винты следует устанавливать с уплотнительными шайбами, поставляемыми в комплекте.

По согласованию с потребителем вместо самонарезающих винтов (болтов) можно использовать самосверлящие винты по ТУ 36-2625-84 (Киреевского завода ограждающих конструкций).

6.2. Крепление настила к стальным конструкциям покрытия с помощью сварных электрозаклепок допускается для случаев, предусмотренных "Инструкцией по сварке оцинкованного профилированного настила для облегченной кровли" .

6.3. Профилированный настил допускается крепить к стальным конструкциям с помощью пристрелки высокопрочными дюбелями по ТУ 14-4-1261-84 (Магнитогорский метизный завод) с учетом требований "Руководства по применению нагелей для крепления профилированного стального настала в покрытиях производственных зданий".

6.4. На крайних опорах нижние полки настила крепятся в каждом гофре к поддерживающим конструкциям, на промежуточных опорах неразрезных настилов - через гофр.

Профилированный настил, выполняющий функцию горизонтальных связей покрытия и учитываемый в расчете конструкций как диафрагма (диск) жесткости, крепится на всех опорах в каждой волне.

Необходимое количество метизов или сварных точек для крепления настила к поддерживающим конструкциям определяется по п.п.8.2-8.5.

6.6. При укрупнении профилей в монтажные карты до их установки в проектное положение допускается вместо комбинированных заклепок использовать точечную сварку в случаях, предусмотренных соответствующей инструкцией. Соединение профилей между собой с помощью прерывистых сварных швов не допускается.

6.7. Шаг комбинированных заклепок или сварных точек в продольных стыках настила принимается по п.8.2, но не более 500 мм.

6.8. Дли поперечных стыков профилей настила рекомендуется использовать нахлесточное или стыковое соединение на прогонах (или на других несущих элементах покрытия).

В поперечных нахлесточных стыках настила крепление профилей к прогонам с помощью сварки не допускается.

6.9. Ширину полок несущих элементов, на которые опирается настил, рекомендуется принимать не менее 40 мм.

6.10. При монтаже настила толщиной 0,6-0,7 км рекомендуется использовать деревянные подмости, специальную обувь, "лыжи" и другие средства, предохраняющие верхние полки профилей от образования вмятин и прочих повреждений.

7. РАСЧЕТ НАСТИЛА НА ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ И СДВИГ.
ИЗГИБАЕМЫЕ НАСТИЛЫ

7.1. Расчет настила на прочность при поперечном изгибе выполняется по формуле

где: М - расчетное значение изгибающего момента в рассматриваемом сечении;

W min - минимальный расчетный момент сопротивления рассматриваемого сечения настила по табл.5;

Ry - расчетное сопротивление изгибу материала настила по табл.3;

γ n - коэффициент надежности по назначению по табл.2.

Значения касательных напряжений τ в сечениях изгибаемого настила должны удовлетворять условию

где: Q - расчетное значение поперечной силы на одну стенку гофра настила;

Н, t - высота гофра и толщина листа настила;

Rs - расчетное сопротивление сдвигу материала настила по табл.3.

7.2. Прогиб настила f проверяется по формуле

где: fP - прогиб настила (см) от нормативной нагрузки , определенный по моменту инерции Jx из табл. 5 ;

а = 0,2 см - для неразрезных настилов;

а = 0 - для однопролетных настилов.

7.3. Местная устойчивость гладких стенок гофров настила на опорах проверяется по формуле*

* в соответствии с "Предложениями по методике расчета стальных профилированных настилов для кровельных покрытий. III редакция", Днепропетровск, 1975 г.

где: - нормальное напряжение от изгиба;

- местное напряжение от реакции опоры, определяемое по формуле (5);

- нормальное критическое напряжение, определяемое по формуле (6);

- местное критическое напряжение, определяемое по формуле (7);

m = 1 - при опирании настила на прогон из двутавра, двух швеллеров или замкнутого профиля;

m = 0,9 - при опирании настила на прогон из одиночного швеллера.

где: В r - опорная реакция на одну стенку гофра;

z = (в + 2 r ) £ 1,5Н;

в - ширина полки прогона или другого несущего элемента, на который опирается настил;

r - радиус сопряжения стенок гофра с полками настила (по рис.1,2)

где: - коэффициент, определяемый по табл.9;

- коэффициент, определяемый по формуле (8);

H o = H – 2(r + t)

где: А - безразмерный параметр по табл.9;

K - коэффициент, определяемый по табл.10 в зависимости от ширины полки прогона «в»

Строй-справка.ру

Пространственно-стержневые металлические конструкции, так называемые структуры (рис. III.1), образуемые на основе многократно повторяющихся элементов, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными решениями покрытий.

К преимуществам относятся:
-- пространственность работы системы, что создает возможность перекрывать без промежуточных опор большие пролеты;
-- повышенная надежность от внезапных разрушений; снижение строительной высоты покрытия; облегчение ограждающих конструкций кровли благодаря частой сетке узлов;
-- максимальная унификация узлов и стержневых элементов, что создает условия для перехода к поточному изготовлению металлических конструкций;
-- сокращение затрат на транспорт;
-- возможность использования совершенных методов монтажа-сборки на земле и подъема покрытия крупными блоками либо в полностью законченном виде;
-- сборно-разборность (при необходимости); архитектурная выразительность и универсальность применения для зданий самого различного назначения.

В Москве в объединении «Мосреммаш» организовано поточное производство элементов структур по хорошо отработанной технологии, что определило широке применение структурных покрытий в строительстве.

Принципиальной особенностью структурных конструкций является их геометрическое строение, сходное с кристаллическими решетками металла и являющееся типичным примером пространственной системы. Нагрузка, приложенная к любому узлу структуры, вызывает усилие, в первую очередь, в примыкающих к узлу пространственно расположенных стержнях, т. е. пространственную реакцию, сходную с сопротивлением сплошной системы (плиты или оболочки).


Рис. 1. Перекрестно-стержневые системы типа структур а —план (слева — верхние пояса и раскосы; справа — нижние пояса и капители); б — варианты опирания структур на подстропильные фермы; I, V — при расположении подстропильной фермы снизу; II—IV— при расположении подстропильной фермы в одном уровне со структурой; 1 — структура; 2 — подстропильная конструкция; 3 — распорка; 4 — несущие тросы; 5 — капитель; в — подвесное структурное покрытие; г — стержневой элемент — модуль 3 м

Структурная система не имеет прогонов и связей, традиционных для металлических конструкций. Их функции выполняют несущие стержни поясных сеток и наклонной решетки. Легко убедиться, что даже ортогональная структура без диагоналей, поясные сетки которой сами по себе изменяемы, в целом является геометрически неизменяемой без всяких связей; роль связей выполняют наклонные раскосы.

Систему можно построить, взяв за основу пирамиду с прямоугольным основанием и присоединив к ней каждый последующий узел тремя стержнями.

Поскольку структуры благодаря пространственности и частому расположению пересекающихся ферм, обладают повышенной жесткостью, обычное для них отношение высоты к пролету 1/16—1/25 (против 1/6—1/10 в плоских фермах). Пониженная по сравнению с традиционными решениями покрытий высота конструкции позволяет существенно сократить объем здания и связанные с ним эксплуатационные расходы.

Сокращение пролета кровли с 6 или 12 м до 2—3 м в структурах создает условия для применения беспрогонных металлических настилов.

Структурные конструкции доставляют на место строительства в виде отдельных элементов. Следует особо отметить, что, несмотря на большое число элементов, из которых на месте собирают конструкцию, монтаж ее оказывается более быстрым и экономичным, чем при обычных покрытиях.

Стержневые строительные конструкции собирают непосредственно на землю вручную, при этом не требуется никаких механических средств, так как вес типового трубчатого стержня не превышает 75 кг. Благодаря высокой точности изготовления элементов конструкции, ее сборка осуществляется легко, с автоматическим обеспечением центрирования.

Опыт возведения конструкций показывает, что бригада из 4—5 чел. за 5 рабочих смен собирает блок покрытия размером в плане 900—1300 м2 с расходом рабочей силы 0,15—0,2 чел.-дн/м2. Чем длиннее стержень, тем быстрее идет сборка конструкции при равных размерах в плане.

В стесненных условиях, когда площадка не позволяет полностью собирать конструкцию на земле, ее собирают на подмостях на уровне рабочих отметок или поэлементно, с наращиванием отдельных стержней или секций небольшого размера на ранее смонтированную часть конструкции.

Определенным ограничением применения легких металлических покрытий являются требования противопожарной безопасности. Применение структурных покрытий разрешается при условии обеспечения предела огнестойкости 0,75 ч. Это достигается применением огнезащитных красок «Экран-М», ВПМ-2. В качестве огнезащитного мероприятия возможно также устройство подвесных потолков.

Стоимость перекрестно-стержневой конструкции покрытий одноэтажных зданий составляет (без элементов кровли, прогонов, профилированного настила): с длиной стержня 2 м — 19,6 руб/м2, с длиной стержня 3 м — 11,6 руб/м2.

Конструктивные системы типа структур сборно-разборные и могут применяться многократно.

Структурные системы допускают возможность использования строительной высоты конструкции для размещения различных инженерных коммуникаций, имеют привлекательный внешний вид, что позволяет обходиться без подвесных потолков.

Стержневые пространственные конструкции типа структур имеют минимальное число опор. Отличие перекрестно-стержне-вых конструкций от других пространственных систем заключается в возможности опирания их в любых точках пересечения ребер, т.е. на свободно расположенных опорах. Это свойство позволяет в каждом конкретном случае находить наиболее рациональный вариант опирания, соответствующий экономическим, архитектурным и эксплуатационным требованиям. В качестве опорных точек могут быть использованы не только конструктивные опоры, но и стационарное технологическое оборудование, трибуны и т. д. При этом не образуется четко выраженного опорного контура — опоры располагаются под покрытием

свободно. Принцип свободного расположения опор дает в ряде случаев значительный экономический эффект, позволяет уменьшить строительную высоту конструкции.

Наиболее целесообразно применение стержневых пространственных конструкций на квадратном или близком к квадрату плане при расположении опор по контуру или внутри контура. При соотношении сторон опорного контура больше 1.: 1,2 максимальные моменты в коротком направлении начинают резко возрастать и применение конструкции становится экономически нецелесообразным. Поэтому при необходимости перекрывать вытянутые планы их разбивают на близкие к квадрату участки и на каждом из образованных участков применяют отдельную независимую конструкцию (ячейковый или модульный тип зданий).

Структурные системы могут быть не только плоскими, но и образовывать сложные пространственные формы покрытий. Другим направлением рационального использования перекрестных конструкций является проектирование комбинированных систем с опиранием перекрестно-стержневой конструкции на подстропильные балки, фермы, рамы или ванты. Подстропильные конструкции в зависимости от их типа, назначения здания и других факторов могут располагаться по отношению к основной перекрестной конструкции снизу или в одном уровне с ней.

В основе геометрического построения структуры, как уже отмечалось, лежит пирамида на квадратном основании (тетраэдр). Пирамиды состоят из трубчатых стержней диаметром 50—133 мм или из прямоугольных труб. В качестве узлового элемента используется полусферический или сферический узловой элемент, позволяющий одновременно прикрепить 8—12 стержней. Узловой элемент имеют отверстия с резьбой в направлении всех сходящихся стержневых элементов.


Материал труб стержневых элементов структуры — сталь Ст20, узловых элементов и втулок стержневых элементов—Ст45. Стержни структуры монтируют на высокопрочных болтах МЗО из стали, термически обработанной в готовом изделии (болт), с временным сопротивлением разрыву после термообработки не ниже 1100 МПа.

Соединение стержня и узлового элемента осуществляется вращением специальной втулки, которая ввинчивает болт в узловой элемент, сообщая болту вращательно-поступательное движение. Усилия растяжения при этом передаются болтом, а сжимающие усилия — специальной втулкой. При сопряжении с узловым элементом плотность соединения обеспечивается созданием некоторого предварительного напряжения болта.

Такая конструкция узла позволяет собирать покрытие на месте строительства из элементов полной заводской готовности, что резко снижает трудоемкость сборки и монтажа.

Наиболее целесообразно собирать структурное покрытие на земле и в полностью законченном виде поднимать в проектное положение, что обеспечивает простоту и наименьшую трудоемкость монтажа. Так это и было сделано на ряде олимпийских объектов. „с

Кровлю по структурной конструкции выполняют из металлического профилированного листа с эффективным утеплителем (утеплитель при этом должен быть несгораемым, например, типа фенольно-резольного пенопласта ФРП, жестких минера-ловатных плит и др). Это решение снижает массу кровли до 25—30 кг/м'2. Следует особо подчеркнуть, что преимущества структурных покрытий по расходу стали определяются в значительной степени облегчением собственной массы кровли — применением эффективного утеплителя и легкого несущего металлического профилированного настила.

Стеновые ограждения в зданиях, где использованы структурные конструкции покрытия, могут быть навесными — в виде панелей-витражей из витринного стекла или стеклопрофилита с глухими участками, выполненными из трехслойных асбес-тоцементных щитов или панелей на основе профилированного настила, самонесущими — из стеклопрофилита. Предпочтительно применение навесных стен с несущими вертикальными импостами, которые сверху подвешиваются на конструкцию покрытия, а снизу крепятся к легкому железобетонному цоколю, выступающему из усиленной арматурными стержнями бетонной подготовки. Достоинство этого варианта — отсутствие фундаментов по периметру здания, сокращение земляных работ и дополнительная экономия материалов.

Общая жесткость и устойчивость каркаса здания со структурным покрытием обеспечиваются, как правило, защемлением колонн в фундаментах или устройством специальных диафрагм жесткости.

Эффективность применения перекрестно-стержневых пространственных конструкций типа структур в значительной степени зависит от полноты использования типового сортамента стержневых и узловых элементов, выпускаемых промышленностью.

Выпуск «на склад» стержней и узловых элементов обеспечивает универсальность структурных конструкций и возможность возведения из единого сортамента деталей не только отдельных секционных конструкций размерами 30X30, 36x36, 48X48 м, но и применение их для покрытия многопролетных зданий с квадратной расстановкой опор с ячейкой 18X18 или 24X24 м. Из типовых элементов можно возводить покрытия и каркасы стеновых ограждений.

Расход стали на структурное покрытие: при длине стержня 2 м —21,4 кг/м2, при длине стержня 3 м — 18,4 кг/м2. При применении в качестве покрытия профилированного металлического настила по стальным прогонам, укладываемым на структуру, расход металла на модульную ячейку составляет с длиной стержня 2 м 43 кг/м2, с длиной стержня 3 м 41 кг/м2.

Общая стоимость структурного покрытия с профилированным настилом по прогонам без огнезащитных мероприятий 23,8—26,8 руб/м'2.

Применение структуры дает косвенную экономию благодаря возможности облегчения кровли, минимальному числу опор и фундаментов под них, уменьшению в 1,5—2 раза строительной высоты конструкции, а следовательно, и общего объема здания.

При проектировании одноэтажного промышленного здания важное место отводится выбору типа покрытия, которое часто определяет основу его внешнего архитектурного облика и внутреннего пространства помещений. Одновременно выбор оптимальной конструкции покрытия играет весьма важную роль для правильного обоснования технико-экономической эффективности решения здания.

В состав ограждающей части покрытия могут входить: кровля (водоизоляционный слой) — чаще всего рулонный ковер, реже асбестоцементные волнистые листы; выравнивающий слой — стяжка из асфальта или цементного раствора (при необходимости); теплозащитный (термоизоляционный) слой, который в зависимости от местных условий может состоять из плит пено-бетонных, керамзитобетонных, минеральной пробки и т. п.; пароизоляция, предохраняющая теплоизоляционный слой от увлажнения водяными парами, проникающими в покрытие из помещения*; несущий настил, поддерживающий ограждающие элементы покрытий.

Ограждающие конструкции покрытий производственных зданий разделяют на холодные и утепленные. В неотапливаемых помещениях или в горячих цехах со значительными выделениями производственной теплоты (остывочные пролеты прокатных цехов и другие) ограждения покрытия проектируют холодными (термоизоляционный слой не укладывают), в отапливаемых — утепленными, исходя из требования исключения возможности конденсации влаги на внутренней их поверхности. В зданиях с незначительными избыточными тепловыделениями (цехи термические, горячей штамповки и т. п.) также устраивают утепленные покрытия.

В зависимости от производственного режима, климатического района и условий эксплуатации помещений к утепленным ограждающим конструкциям предъявляют различные теплотехнические требования, регламентируемые значениями, определяемыми расчетом по СНиП 11-3—79.

Покрытия по железобетонным панелям и настилам. В неотапливаемых производственных зданиях массового строительства часто в качестве несущих элементов покрытий применяют предварительно напряженные железобетонные ребристые плиты длиной 6 и 12 м при ширине 3, реже 1,5 м. Предпочтение следует отдавать крупноразмерным плитам шириной 3 м, позволяющим уменьшить трудоемкость монтажных работ и снизить расход материалов. В отапливаемых зданиях при шаге несущих стропильных конструкций покрытия, равном 6 м, используют панели из легких, ячеистых и других бетонов.

Существенное снижение массы покрытия может быть достигнуто, если придать плитам пространственную форму, например, при применении тонкостенного сводчатого настила типа КЖС для пролетов 18 и 24 м. Находят также применение железобетонные ребристые настилы типа 2Т, «Динакор» и «Воздуховод» при сетке колонн 12х 18 м.

Максимальное уменьшение числа операций, выполняемых на стройплощадке, достигается при использовании комплексного настила. Этот настил совмещает все необходимые функции и поступает с завода в полной готовности с уложенной паро-изоляцией, утеплителем, стяжкой и пр. После укладки настила заделывают швы, укладывают защитный слой и выполняют другие нетрудоемкие работы. При укладке плит на несущие конструкции покрытия необходимо обеспечить плотность их опирания и надежность крепления свариваемых стальных закладных деталей между собой, а также последующее замоноличивание стыков.


Рис. 1. Панели и настилы покрытий из тяжелых и легких бетонов в неотапливаемых и отапливаемых зданиях:

Покрытия следует, как правило, проектировать без прогонов с применением крупноразмерных плит. Покрытия с прогонами применяют для кровель с асбе-стоцементными, алюминиевыми и другими легкими настилами, а также в тех случаях, когда необходимо устроить в них много технологических отверстий.

Покрытия по стальным профилированным настилам. При строительстве главного корпуса Волжского автомобильного завода впервые в покрытии общей площадью 700 тыс. м2 был применен стальной оцинкованный ребристый настил толщиной 1 мм (без цементной стяжки под кровлю) с утеплителем. Высота настила 80 мм; ширина 600 и длина до 12 000 мм. нов и уложенных по ним плит.

Настил крепили к стальным конструкциям нам укладывают легкие армированные пли- покрытия (фонарям и прогонам) самонареты из ячеистого бетона, армоцемента размезающимися болтами диаметром 6 мм. Между ром 0,5×1,5 или 0,5×3,0 м. Такие плиты собой элементы настила соединяли на спе-совмещают несущие и теплозащитные функциальных заклепках диаметром 5 мм. ции, и их применяют в конструкциях над Различные типы стального профилированного несущего настила за последнее время получили применение в промышленном строительстве. Его изготовляют из стали толщиной 0,8…1,0 мм с высотой ребра 60…80 мм при ширине листов настила до 1250 мм и длине до 12 м. Настил укладывают по прогонам или несущим конструкциям покрытия. Снижение трудоемкости изготовления и монтажа конструкций с применением стального профилированного настила достигает порядка 25…40%. Эти конструкции покрытия надлежит применять при возможности обеспечения пожарной безопасности при строительстве и эксплуатации зданий. Для этого при проектировании необходимо применять водоизоляционный ковер повышенной прочности.


Рис. 2. Индустриальная конструкция комплексной панели:
1 — гидроизоляция; 2 — стяжка; 3 — теплоизоляция 4 — пароизоляция; 5 — железобетонная или легкобетонная плита

Рис. 3. Индустриальные конструкции покрытия по стальному настилу:
а — вид одного из вариантов настила; 6 — деталь покрытия; в — панель двухслойная (монопанель); г — то же, трехслойная (типа «сэндвич»); д — деформационный шов; е — установка водоприемной воронки; 1— защитный слой; 2 — водоизоляционный ковер; 3 — жесткий плитный утеплитель; 4 — слой рубероида; 5 — стальной профилированный настил;6 — вспенивающийся пенопласт; 7 — верхняя стальная обшивка;8 — то же, нижняя; 9 — заклепки комбинированные; 10— прогон; 11—самонарезающиеся болты

Покрытия из комбинированных кровельных плит и алюминиевых листов. В практике отечественного строительства находят применение конструкции из алюминиевых сплавов, обладающие высокими строительными качествами: прочностью, приближающейся к прочности стали; малой плотностью; высокой коррозионной устойчивостью; хорошей обрабатываемостью и легкостью формообразования.

На рис. 4, а—в показана ограждающая конструкция покрытия с волнистыми листами из алюминиевых сплавов для неотапливаемых зданий.

В ряде случаев в покрытиях применяли полимерные материалы, различные плиты с древесным наполнителем. Для устройства таких покрытий используют различные плиты — древесностружечные, древесноволокнистые и др. Необходимо учитывать, что полимерным кровельным материалам свойственны существенные недостатки — малая термостойкость, небольшой модуль упругости, а также их свойство старения под воздействием света и других климатических факторов (они теряют эластичность и становятся хрупкими).

Конструкции из различных древесных плит и пластмасс можно применять только при обеспечении их прочности и полной пожарной безопасности. Наиболее целесообразны комбинированные конструкции, сочетающие в себе пластмассы с другими прогрессивными строительными материалами (асбестоцементом, алюминием и др.).


Рис. 4. Ограждающая конструкция покрытия неотапливаемых зданий с волнистыми листами из алюминиевых сплавов:
а — вид листа; 6, в — детали крепления листов к несущим элементам; 1 — фасонный элемент; 2 — доска сечением 140 ×40 мм.

На рис. 5, а, б показана конструкция в виде настила из профилированного алюминиевого листа, предложенная ЦНИИпром-зданий. Разработаны также конструкции ас-бестоцементных панелей покрытия с воздушной прослойкой для естественной вентиляции, так как таким покрытиям необходимо создать нормальный влажностный режим.

Конструкции покрытия из асбестоце-иентных листов. Покрытия из асбестоце-ментных листов применяют главным образом в неотапливаемых зданиях. Неутепленные ограждающие конструкции можно устраивать из волнистых асбесто-цементных листов усиленного профиля по предварительно напряженным железобетонным прогонам. Преимуществом таких покрытий является их легкость, индустриаль-ность и экономичность. К недостаткам их следует отнести сравнительную хрупкость и возможность деформации листов при увлажнении. При одностороннем увлажнении асбестоцементные листы коробятся и дают усадку при высушивании, вследствие чего в жестко закрепленных листах покрытия возникают значительные напряжения, которые иногда вызывают в них трещины и разрушают кровлю. С целью предотвращения трещин применяют упруго-податливые крепления. Чтобы повысить стойкость относительно хрупких асбестоцементных листов, исключить коробление и замедлить их усадку, перед укладкой их в покрытие следует применять двустороннюю защитную алюминиево-битумную окраску.


Рис. 5. Ограждающая конструкция покрытия в отапливаемых зданиях:
а — с рулонной кровлей: 6 — то же, с вентилируемой кровлей из профилированных алюминиевых листов; 1,2 — фольгоизол и рубероид на битумной мастике; 3 — теплоизоляция из плит повышенной жесткости; 4 — профилированный алюминиевый лист; 5 — пароизоляция; 6 — прогон; 7 — деревянный брус 100 х 1 х 40 мм


Рис. 6. Конструкция покрытий из асбестоцемент-ных волнистых листов в неотапливаемых зданиях:
1 — прогон; 2 — кляммеры; 3 — верхний пояс фермы (балки); 4 — асбестоцементный лист


Рис. 7. Пример раскладки полотнищ гидроизоляционного ковра плоской кровли:
1 — основание; 2 — холодная грунтовка; 3 — дегтевая горячая мастика; 4 — толь-кожа (четыре слоя); 5 — первый слой гравия; 6 — то же, второй

Кровли и водоотвод с покрытий. В современном промышленном строительстве применяют скатные, малоуклонные кровли с гидроизоляционным ковром из рулонных материалов — рубероида, стеклоткани, гидроизола и др. В большинстве случаев рекомендуют покрытия отапливаемых зданий с рулонной или мастичной (безрулонной) кровлей проектировать малоуклонными — от 1,5 до 5%. В случаях применения более теппостойких мастик на отдельных участках допускается проектировать покрытия с несколько большим уклоном. В некоторых случаях устраивают кровли из волнистых асбестоцементных и алюминиевых листов.

Ранее допускалось устройство плоских, например, заливаемых водой кровель, конструкция которых применена Московским Промстройпроектом в ряде производственных зданий (например, на ткацкой фабрике в Черемушках). При реконструкции и капитальном ремонте таких зданий приходится сталкиваться с подобными конструкциями, поэтому их необходимо знать.


Рис. 8. Решение внутренних водостоков скатной кровли:
а — вариант с подпольным расположением трубопровода; б — пристенная ендова; в — средняя ендова; г — водосточная воронка; 1— парапетная панель; 2 — дюбеля через 600 мм; 3— стальные полосы 4×40 мм через 600 мм; 4 — обделка парапета из оцинкованной кровельной стали; 5 — стальная полоса 4 х 40 мм по всей длине; 6 — фартук из оцинкованной кровельной стали; 7 — переходный наклонный бортик из материалов основания под кровлю; 8 — защитный слой; 9 — водоприемный колпак; 10 — основной водоизоляционный слой; 11 — основание под кровлю; 12 — теплоизоляционный слой; 13 — плита покрытия; 14 — воронка; 15 — дополнительный водоизолирующий ковер; 16 —- чаша водоприемной воронки; 17 — зажимный хомут; 18 — обойма из це-ментно-песчаного раствора (легкого бетона); 19 — пароизоляция; 20 — накладная гайка с шайбой

Конструкции плоской кровли отличаются следующими качествами: многослойностью (тре

Читайте также: