Нагрузки на здание Основные типы нагрузок.

Статические нагрузки характеризуются тем, что они действуют постоянно. К ним относится вес элементов конструкции здания, таких, как ограждающие конструкции, балки, колонны и т. д., а также отделочных материалов, например штукатурки, гидроизоляции и т. д. Когда нагрузки и пролеты конструкций увеличивают, как это часто бывает при проектировании заглубленных зданий, то статические нагрузки имеют преобладающее значение в общей величине нагрузок. Например, для обычного здания снеговая нагрузка может составлять 1911 Н при собственном весе конструкции 480 Н. Для заглубленного здания нагрузка на крышу может быть 9564,8 Н при собственном весе конструкций более 4900 Н. Кроме нагрузок от элементов конструкций характер статической нагрузки имеет давление грунта.

В ертикальное давление грунта.

Большинство заглубленных зданий воспринимают полную нагрузку от земли, которая колеблется от 4802 до 5782 Н (490—590 кгс/м2) на каждые 30 см толщины засыпки. Для гибких элементов конструкции возможно уменьшение нагрузки, если грунт образует свод. В некоторых случаях вертикальная нагрузка от грунта может быть больше предельно допустимой. Распределение нагрузок от грунта в зависимости от толщины засыпки.

Горизонтальные нагрузки.

Для расчета бокового давления земли применяют коэффициент К, который определяют для каждого типа грунта опытным путем. Обычно боковое давление составляет 1435 Н на каждые 30 см глубины, но бывает и меньше, если здание имеет искусственную засыпку, или больше, если оно посажено в склоне (рис. 4.3). Так как на давление влияет не только тип грунта, но и посадка здания, полную консультацию можно получить у специалиста в области грунтоведения.

Динамические нагрузки изменяются по величине, точкам приложения или направлению. Они включают в себя нагрузки от снега, ветра, мебели, людей, автомашин, растений и т. д. Весьма важно различать статические и динамические нагрузки, поскольку расчет ведется иногда по преобладающим нагрузкам, и, кроме того, большинство конструктивных материалов по-разному реагирует на кратковременные и длительные нагрузки. Большинство динамических нагрузок учтено строительными нормами.

Рис. 4.3. Горизонтальное давление грунта: а — боковое давление грунта; б — давление уменьшается при устройстве обвалов-ки; в — давление увеличивается с глубиной; г — давление увеличивается за счет влияния расположенного выше склона

Большой интерес представляет характер распределения нагрузок на крышу заглубленного здания. Обычно крышу рассчитывают на нагрузку от пешеходов. Однако в случаях когда засыпка находится на одном уровне с поверхностью земли, следует принять соответствующие меры, чтобы избежать наезда на крышу автомобилей.

Еще один тип динамической нагрузки, нормируемый строительными нормами, — снеговая нагрузка. Для Миннесоты они устанавливают снеговую нагрузку 1435,7—2391,2 Н для обычных крыш в зависимости от района.

Если крыша расположена ниже какой-либо преграды, то снеговая нагрузка может оказаться больше предусмотренной строительными нормами, что весьма характерно для заглубленных зданий. На такие случаи следует обращать особое внимание.

Наконец, последний тип нагрузки на крышу заглубленного здания — нагрузка от растительности. За исключением деревьев, нагрузка от растительности определяется массой земли, необходимой для развития корневой системы, и массой подстилающего слоя. Вес самих деревьев должен рассматриваться как сосредоточенная нагрузка, а колебания деревьев от ветра —как динамическая.

Выбор материала каркасов пром.зданий

Выбор типа каркаса Промышленные здания определяется условиями производства и соображениями экономии основных строительных материалов, а также классом капитальности здания.   В одноэтажных Промышленные здания применяют в основном каркасы в виде поперечных рам с заделанными в фундаменты колоннами и шарнирно связанными с ними стропильными балками или фермами. Продольная устойчивость каркаса обеспечивается системой жёстких связей между колоннами, в состав которой (в одноэтажных Промышленные здания), кроме рам, входят также фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и элементы покрытий (прогоны, настил и др.). Железобетонные каркасы одноэтажных Промышленные здания обычно сборные, реже — сборно-монолитные. Ограждающие конструкции покрытий таких Промышленные здания выполняют из сборныхжелезобетонных плит или в виде сборно-монолитных тонкостенных железобетонных оболочек и складок (см. Складчатые конструкции). Элементы стальных каркасов одноэтажных Промышленные здания — колонны, фермы, прогоны — изготовляют из прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков) или листовой стали, открытых тонкостенных и трубчатых гнутых профилей. Покрытия Промышленные здания с металлическими каркасами, как правило, выполняют в виде лёгких настилов из профилированного стального листа или асбестоцементных панелей по стальным прогонам. В смешанных каркасах Промышленные здания колонны делают из железобетона, а стропильные конструкции — из стали; покрытия в таких зданиях — из железобетонных плит. Получают распространение также металлические конструкции покрытий Промышленные здания в виде пространственных перекрестных стальных стержневых конструкций с лёгким настилом из листовых материалов. Возрастает объём использования в Промышленные здания индустриальных сборных деревянных конструкций.   Для строительства многоэтажных Промышленные здания применяют главным образом железобетонные каркасы рамного типа, воспринимающие горизонтальные усилия жёсткими узлами рам либо решенные по рамно-связевой схеме с передачей горизонтальных усилий на диафрагмы, стены лестничных клеток и лифтовых шахт. Каркасы многоэтажных Промышленные здания, как правило, выполняют сборными или сборно-монолитными с балочными или безбалочными конструкциями междуэтажных перекрытий. Балочные перекрытия включают балки, опирающиеся на выступающие или скрытые консоли колонн и гладкие (многопустотные) или ребристые плиты, для опирания которых служат полки балок. Безбалочные перекрытия применяют обычно в таких Промышленные здания, где по условиям производства необходимы конструкции с гладкой поверхностью потолка (пищевая промышленность, склады, холодильники и т.п.). При безбалочном решении плоские плиты междуэтажного перекрытия опираются на капители колонн или непосредственно на колонны (с использованием перекрёстной жёсткой арматуры, располагаемой в пределах толщины перекрытия и выполняющей функции капителей). Безбалочные конструкции перекрытий Промышленные здания выполняют преимущественно из монолитного железобетона; при этом в некоторых случаях применяют подъёма этажей метод.    Для верхних этажей двухэтажных Промышленные здания с укрупнёнными (по сравнению с 1-м этажом) сетками колонн, как правило, используют конструктивные решения одноэтажных Промышленные здания, а для междуэтажных перекрытий — балочные конструкции со стальными или железобетонными ригелями и железобетонным настилом.    Стеновые ограждения Промышленные здания выполняют самонесущими и навесными (фахверковыми или каркасными). Основные виды стеновых ограждений отапливаемых Промышленные здания — крупнопанельные конструкции из легкого или ячеистого железобетона и ограждения из тонколистовой стали, алюминия, асбестоцемента и др. листовых материалов с эффективными утеплителями. Стеновые ограждения неотапливаемых Промышленные здания и цехов с избыточным тепловыделением делают обычно из железобетонных панелей, а также облегчённого типа — из волнистых листов асбестоцемента профилированных стальных листов или из стеклопластика.

Принципы конструктивных решений промышленных зданий. Конструктивное решение здания определяется на начальном этапе проектирования и сводится к выбору конструктивной и строительной систем и конструктивной схемы. Конструктивная система представляет собой совокупность взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость. Строительную систему здания определяет материал конструкций и способ его возведения. Большинству промышленных зданий присуща каркасная конструктивная система. Другие виды конструктивных систем (бескаркасная, с неполным каркасом, ствольная, оболочковая) применяют реже. В каркасной системе прочность, жесткость и устойчивость здания обеспечивают пространственные рамные каркасы. Варианты состава и размещения несущих элементов в пространственном рамном каркасе определяют конст-руктивную схему здания. В каркасных зданиях применяют три конструктивные схемы: с поперечными и продольными ригелями и безригельную безбалочную). Выбор той или иной схемы производят в соответствии с конкретными нагрузками и воздействиями на здания, а также в соответствии с функциональными, экономическими и архитектурно-художественными требованиями. Так, схема с поперечными ригелями является наиболее приемлемой для большинства одно- и многоэтажных промышленных зданий. При такой схеме система стоек и ригелей образует поперечные рамы, которые, в свою очередь, вместе с другими элементами (фундаментные, подкрановые, обвязочные балки, подстропильные конструкции, литы покрытия и др.) и специальными связями позволяют получить пространственный жесткий каркас необходимого объема. Кроме того, шаг поперечных рам может быть использован как средство архитектурной композиции. Конструктивная схема с продольными ригелями из сборных элементов в меньшей степени обеспечивает жесткость здания. Ее используют в зданиях со сложной планировочной структурой и при ограниченных нагрузках. Безбалочные схемы рациональны для производственно-технологических процессов, требующих особых условий санитарии и микроклимата мясоперерабатывающие производства, холодильники и др.).

КАРКАСЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Элементами каркасов одноэтажных зданий являются верти- кальные опоры — колонны и горизонтальные элементы — ригели в виде балок или ферм, образующие рамы (см. рис. 2). Такие несущие конструкции называют линейными. В отдельных слу- чаях ригели рам одноэтажных зданий выполняют ломаного и криволинейного очертания. Кроме того, имеются одноэтажные здания с вертикальными несущими конструкциями, пролеты

между которыми перекрыты пространственными конструкция- ми — оболочками Наиболее распространены одноэтажные промышленные зда- ния с каркасом из сборных железобетонных или стальных ли- нейных конструкций. Применяют и смешанный каркас, в кото- ром отдельные элементы выполняют из различных материалов. Такие здания возводят из типовых унифицированных конструк- ций, по различным конструктивным схемам, в зависимости от принятого шага колонн.

Если шаг колонн здания во всех рядах 6 м, то балки и фер- мы, перекрывающие пролеты, укладывают также с шагом 6 м. Если шаг колонн принят 12 м, то балки и фермы укладывают по-разному. В одном случае фермы располагают также с шагом 12 м и по ним укладывают плиты покрытия длиной по 12 м. Другое решение — в направлении 12-метрового шага колонн на них укладывают балки или фермы, называемые подстропильны- ми, а стропильные балки и фермы, перекрывающие пролет, рас- полагают с шагом 6 м (рис. 88).

При таком решении стропильные балки и фермы через одну опираются или на колонны 1, или на подстропильные балки 2 либо фермы. В этом случае 12-метровый шаг колонн принима- ют только для внутренних рядов колонн, а колонны наружных рядов устанавливают с шагом 6 м по наружным рядам все стропильные фермы и балки опирают только на колонны. Пространственная жесткость и устойчивость таких зданий, состоящих из поперечных рам, обеспечиваются защемлением колонн в фундаменты здания, скреплением между собой рам в продольном направлении обвязочными и подкрановыми балка- ми, дисками покрытия, а также постановкой связей жесткости по рядам колонн и между стропильными фермами.

Унифицированные типовые железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий изготовляют сплошными (рис. 89, а, б, в, г) квадратного или прямоугольного сечения и сквозными (рис. 89, д, е) двухветвевого сечения. Для зданий без мостовых кранов, без подвесного и с подвесным транспортом при высоте зданий от пола до низа несущих конст- рукций покрытия 10,8 м применяют гладкие (бесконсольные) колонны квадратного сечения (рис. 89, а). Небольшие консоли имеют только колонны средних рядов для лучшего опирания на них несущих конструкций покрытий. При шаге 12 м, пролетах до 24 м и высоте до 10,8 м применяют колонны -прямоугольного сечения (500X600 мм).

Для зданий, оборудованны