Железобетонный каркас одноэтажных зданий

Каркас одноэтажного здания с покрытием из плоских элементов состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами и шарнирно опирающимися на колонны стропильными фермами или балками. В продольном направлении рамы связаны подкрановыми балками, балками-распорками, подстропильными фермами, жестким диском покрытия и в необходимых случаях - стальными связями. Жесткий диск образуют плиты покрытия, приваренные к стропильным фермам или балкам с последующим замоноличиванием швов.

По положению в здании колонны подразделяются на крайние и средние. К крайним колоннам с наружной стороны примыкают стеновые ограждения. Крайние колонны, в свою очередь, подразделяются на основные, воспринимающие нагрузки от стен, кранов и конструкций покрытия, и фахверковые, служащие только для крепления стен. Железобетонные или стальные фахверковые колонны устанавливаются в торцах здания и между основными колоннами у продольных стен при шаге основных колонн 12 м и 6-метровых стеновых панелях. В ряду выделяются связевые колонны, соединенные стальными вертикальными связями для восприятия горизонтальных сил.

Унифицированные железобетонные колонны предназначены для одноэтажных зданий с сеткой разбивочных осей до 12х36 м, бескрановых и с опорными кранами грузоподъемностью до 50 т. Колонны каркасного здания могут быть сплошными прямоугольного сечения или сквозными двухветвевыми (рис. 3). При выборе конструкции колонны следует учитывать грузоподъемность мостового крана и высоту здания.

Рис. 3. Колонны одноэтажного здания

а - сплошные прямоугольного сечения; б - сквозные двухветвевые

Колонны прямоугольного сечения применяются в бескрановых зданиях высотой до 9,6 м (серия 1.423-3) и 10,8 м - 14,4 м (серия 1.423-5) и в зданиях высотой до 10,8 м с опорными кранами грузоподъемностью до 20 т (серия КЭ-01-49). Возможные виды колонн прямоугольного сечения приведены в приложении 1. Размеры сечения колонны в надкрановой части назначают с учетом опирания ригелей непосредственно на торец колонны без устройства специальных консолей. Высоту сечения принимают: для средних колонн 500 или 600 мм, для крайних колонн 380 или 600 мм; ширина сечения средних и крайних колонн b=400...600 мм (большие размеры сечения колонны принимают при шаге 12 м). Размеры сечения сплошных колонн в нижней подкрановой части устанавливают преимущественно по несущей способности и из условий достаточной жесткости с тем, чтобы при горизонтальных перемещениях колонн в плоскости поперечной рамы не происходило заклинивания моста крана. По опыту эксплуатации производственных зданий с мостовыми кранами принято считать жесткость колонн достаточной, если высота сечения h₁= (l/10...1/14)H₁.

В зданиях высотой до 18 м с опорными кранами грузоподъемностью 30 - 50 т подкрановая часть колонн двухветвевая (серия КЭ-01-52). Ветви связаны горизонтальными распорками через интервал 1,5 - 3 м. Расстояние между осями распорок принимают (8... 10)А. Распорки размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не менее 1,8 м и между ветвями обеспечивался удобный проход. Нижнюю распорку располагают ниже уровня пола. Высоту сечения распорки принимают (1,5...2) h, а ширину - равной ширине сечения ветви. Возможные виды двухветвевых колонн приведены в приложении 2.

Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой части две ветви, соединенные короткими распорками-ригелями. Для средних колонн в нижней подкрановой части допускают смещение оси ветви с оси подкрановой балки и принимают высоту всего сечения 1200...1600 мм, а для крайних колонн - 1000...1300 мм. При этом высота сечения ветви 250 или 300 мм и ширина 500 или 600 мм. Кроме того, b = (1/25...1/30)H.

Соединение двухветвевой колонны с фундаментом осуществляют в одном общем стакане или же в двух отдельных стаканах; во втором соединении объем укладываемого на монтаже бетона уменьшается (рис. 4). Глубину заделки колонны в стакане фундамента принимают равной большему из двух размеров:

Hah = 0,5 + О.ЗЗh₁ (м) или Hah = 1,5b.

Кроме того, глубина заделки колонны должна быть проверена из условия достаточной анкеровки продольной рабочей арматуры. Если в одной из ветвей колонны возникает растягивающее усилие, соединение колонны с бетоном замоноличивания выполняют на шпонках.

Для соединения с фундаментом колонна заводится в стакан на глубину до 0,85 м при прямоугольном сечении и до 1,20 м - при двухветвевом. В этих пределах для связи с бетоном замоноличивания ствол колонны снабжается горизонтальными бороздками. В двухветвевых колоннах нижняя распорка высотой 0,2 м, заводимая в стакан, имеет отверстия 0,2 X 0,2 м, используемые при бетонировании стыка. При дальнейшем совершенствовании конструкции представляется целесообразным нижнюю распорку опустить на дно стакана для лучшей заделки и удобства бетонирования стыка.

Рис. 4. Конструкции соединения двухветвевой колонны с фундаментом

а - в одном общем стакане; б - в двух отдельных стаканах; в - при устройстве шпонок;
1 - бетон замоноличивания; 2 - колонна

Колонны обычно изготовляют в виде одного цельного элемента. Членение их на части по высоте для уменьшения веса монтажных элементов связано с затруднениями в устройстве стыков, а потому осуществляется редко. Примеры армирования сплошных и двухветвевых колонн приведены на рис. 5; средние колонны, испытывающие действие моментов двух знаков, армируются симметрично. Для колонн применяют бетоны классов В15...В30.

Рис. 5. Армирование колонн одноэтажного здания

а - сплошных прямоугольного сечения; б - сквозных двухветвевых

Колонны армируются сварными или вязаными каркасами и формуются из бетона марки 200 при прямоугольном сечении, марки 300 - 400 - двухветвевые. Закладные элементы, заанкеренные в бетон или приваренные для фиксации положения к рабочей арматуре, имеются во всех колоннах в местах опирания стропильных конструкций и подкрановых балок, в крайних колоннах - на уровне швов стеновых панелей, в связевых колоннах - в местах примыкания продольных связей. Закладные стальные трубки диаметром 50 - 70 мм образуют отверстия, используемые для строповки при распалубке и монтаже.

Закладные элементы в местах опирания подкрановых балок и стропильных конструкций состоят из стального листа с пропущенными сквозь него анкерными болтами. Бетон под ними усиливается косвенным армированием сетками. Для установки железобетонных подстропильных ферм оголовки колонн снижаются на 0,6 м и выполняются без анкерных болтов. Стык осуществляется потолочным сварным швом. При стальных фермах и подкрановых балках опорные закладные элементы несколько видоизменяются - лист усиливается плитой, рассчитанной на сосредоточенное давление опорных ребер, и меняется расстановка анкерных болтов. Стальные подстропильные фермы крепятся к стальным надопорным стойкам.

Установка колонн выполняется самоходными подъемными кранами. К подъемному тросу колонна присоединяется вставленными в отверстия для строповки захватами. Для временного крепления и рихтовки колонн применяются устанавливаемые над стаканом стальные кондукторы с ручными домкратами или расклинка ствола в стакане и расчалка оголовка инвентарными приспособлениями. Инструментальная выверка колонн производится в двух направлениях по рискам, нанесенным на их поверхности. Стыки замоноличиваются бетоном марки стыкуемых элементов. Временные крепления снимаются после того, как бетон замоноличивания наберет 70% расчетной прочности. Детали конструкций колонн прямоугольного сечения приведены в приложении 1, детали конструкций двухветвевых колонн в приложении 2.