CC BY
24
УДК 624.012
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТИПОВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
А.Н. Малахова*, Д.В. Морозова**
*ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет», Москва
** ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва
Аннотация.
В статье рассматриваются конструктивные решения современных одноэтажных производственных зданий. Показана целесообразность использования сборного железобетона для каркасов одноэтажных производственных зданий наряду с широко применяемыми в настоящее время металлическими конструкциями.
Ключевые слова:
одноэтажные производственные здания, конструктивные решения, железобетонные и металлические конструкции. История статьи: Дата поступления в редакцию: 11.10.20
Дата принятия к печати: 13.10.20
В настоящее время активно возводятся одноэтажные производственных здания, в том числе складские, торгово-складские, производственно-складские. Нормы по проектированию одноэтажных производственных зданий в основном касаются объемно-планировочных решений, а также соблюдения требований противопожарной безопасности [1,2]. Между тем, для одноэтажных производственных зданий с пролетами 12...24 м без мостовых кранов к настоящему времени сложились определенные конструктивные решения.
Основными несущими элементами каркасной конструктивной системы одноэтажных зданий являются фундаменты, колонны, стропильные конструкции (фермы, балки) и плиты покрытия. Для обеспечения устойчивости зданий в них предусматривается система вертикальных и горизонтальных связей. Наружное стеновое ограждение в большинстве случаев выполняется в виде навесных сэндвич-панелей.
На рисунке 1а показан классический вид фундамента для одноэтажного каркасного здания — отдельный монолитный столбчатый фундамент под сборную колонну. При слабых грунтах столбчатый фундамент проектируется с опиранием на сваи. В основном используются типовые сборные железобетонные сваи.
На рисунке 1б приведен вариант современного фундамента — монолитная железобетонная фундаментная плита с увеличенной толщиной плиты под колоннами. При таком конструктивном решении столбчатые фундаменты под колонны соединены с плитой пола в единую фундаментую плиту. Сопряжение фундаментной плиты с металлическими колоннами выполняется с применением анкерных болтов, устройство стаканной части для сопряжения фундаментной плиты с типовой сборной железобетонной колонной является проблематичным.
Рис. 1.Виды фундаментов одноэтажного каркасного здания: а — монолитный столбчатый фундамент (1 — фундамент, 2 — сборная фундаментная балка, 3 — бетонный столбик, 4 — колонна, 5 — наружное стеновое ограждение, 6 — отмостка, 7 — бетонное покрытие пола, 8 — бетонный подстилающий слой), б — монолитная железобетонная фундаментная плита: 1 — колонна, 2 — фундаментная плита (В25), 3 — песчаная подушка, 4 — утрамбованный щебень (200 мм)
Имеет место конструктивное решение фундамента, когда монолитная железобетонная плита пола или железобетонная плита пола, собранная из сборных плит, имеют шарнирное сопряжение со столбчатыми фундаментами под колонны каркаса одноэтажного производственного здания [3]
Колонны каркаса одноэтажных зданий, возводимых в последние годы, в основном выполнены в металле, но имеет место и применение типовых сборных железобетонных колонн.
Современным конструктивным решением можно считать единый сборный элемент, изготавливаемый в заводских условиях и включающий в себя колонну и фундамент (плиту столбчатого фундамента). На рисунке 2 представлен сборный элемент колонна-фундамент.
Рис. 2. Сборный элемент колонна-фундамент: 1 — колонна, 2 — плита столбчатого фундамента В45 (500 мм), 3 — выравнивающая подливка из бетона В20 (70 мм), 4 — подготовка из бетона В20, армированная сеткой из стержней 6-Вр500С с ячейкой 150x150 мм (130 мм), 5 — пленка полиэтиленовая (1 слой), 6 — утрамбованный щебень (300 мм)
Горизонтальные элементы поперечных и продольных рам современных одноэтажных каркасных зданий представлены почти исключительно металлическими балками и фермами. На рис. 3 показан фрагмент поперечной рамы складского здания, выполненной в металле. Ригелями рамы являются фермы, одна из которых перекрывает нетиповой пролет 20 м. Следует отметить, что при единичной необходимости изготовление нестандартных ферм в металле менее является менее затратным, чем в сборном железобетоне.
03
г
м О
-I
м
Э СО
.о н
и о
X
Р)
го
>5
X
£ £
о о
и <и
и 3
< ш
о
ГО ю О о
а О 2
т
а) ^
и
^ л
, и
*
<
ей О
X <
0 с
Н
(К
1
Щ
I
(и
а с
На фотографии рис. 3 представлен каркас складского здания, включающий в себя металлические колонны, стропильные и подстропильные фермы, а также показаны вертикальные связи между колоннами.
Металлические балки и фермы проектируются соответствии с требованиями ГОСТ [4,5].
Следует отметить, что в 60-х...90-х годов прошлого столетия одноэтажные производственные здания стремились проектировать, как правило, в сборном железобетоне. Стропильные конструкции одноэтажных каркасных зданиях для пролетов 9...24 м выполнялись из сборных железобетонных балок и ферм типовых серий. При пролете 30 м стропильная железобетонная ферма собиралась из двух сборных элементов. При больших пролетах фермы проектировались из металла.
6 ■ г> б
Рис. 3. Фрагмент поперечной рамы одноэтажного каркасного здания:
1 — металлическая колонна,
2 — стропильные металлические фермы, 3 — подстропильная металлическая ферма,
4 — кровля по профнастилу, 5 — стеновые сэндвич-панели
На рисунке 4 представлены основные виды типовых железобетонных стропильных и подстропильных ферм различных марок [6]. При использовании железобетонных ферм можно организовать плоские или скатные кровли. При этом по фермам могут укладываться ребристые железобетонные плиты покрытия (основной вариант), а также использоваться железобетонные прогоны для покрытия скатных кровель в качестве несущих элементов для опирания сэндвич-панелей.
Рис. 4. Типовые железобетонные стропильные фермы: 1 — ферма стропильная с параллельными поясами, 2 — ферма сегментная для покрытия со скатной кровлей, 3 — ферма безраскосная сегментная (покрытие со скатной кровлей), 4 — ферма безраскосная малоуклонная, 5- ФТ18 — ферма треугольная, 6 -ферма подстропильная для покрытия со скатной кровлей, 7 — ферма подстропильная для покрытий с малоуклонной кровлей
Как видно из рисунка 4, железобетонные фермы представлены достаточно большой номенклатурой, рабочие чертежи изделий разработаны в рамках типовых серий Российского строительного каталога и в настоящее время выпускаются заводами стройиндустрии. Так что препятствий в применении сборных железобетонных балок и ферм при проектировании одноэтажных каркасных зданий в настоящее время нет.
При выборе материала, например для ферм покрытия проектируемого одноэтажного производственного здания, можно рассмотреть и сравнить достоинства, присущие в целом металлическим и железобетонным конструкциям (табл. 1). Следует также отметить, что в настоящее время отсутствуют ограничения по применению металла для нужд строительства, например, ограничения по применению металлических балок и ферм при пролетах 9...24 м, которые имели место в советский построечный период. Тем не менее, применение металлических ферм для покрытий одноэтажных производственных зданий пролётом менее 18 м увеличивает стоимость объекта строительства по сравнению с использованием железобетонных ферм.
Таблица 1.
Сравнительные достоинства железобетонной и металлической фермы
№ Сравниваемые показатели Железобетонная ферма Металлическая ферма
1 Собственный вес конструкций +
2 Прочностные и деформационные показатели +
3 Стойкость против коррозии +
4 Огнестойкость +
5 Эксплуатационные затраты +
6 Утилизация +
о
Сй
1-
и
.0
с;
ш
1-
О
а
1-
и
О
г
м
О
-I
м
Э
СО
Металлические конструкции, незащищенные от воздействия влажной среды и атмосферы, подвергаются атмосферной коррозии, способствующей развитию сплошной коррозии. В свою очередь, сплошная коррозия приводит к полному разрушению металлов, которое, как отмечается в работе [7], может произойти через два-три года.
Сплошная коррозия может быть равномерной, если процесс протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, и неравномерной, когда скорость процесса неодинакова на различных участках поверхности [8]. Поэтому необходимо периодическое нанесение антикоррозионных покрытий на металлические поверхности ферм, при этом увеличивается стоимость эксплуатации конструкций из металла.
Кроме того, металлические конструкции имеют низкую огнестойкость и для защиты металлических конструкций во время пожара требуется нанесение специальных огнестойких покрытий.
Выводы:
Наметившаяся тенденция широкого применения металлических ферм для несущих конструкций покрытий сооружений при пролётах 18, 24 метров (и менее) приводит к увеличению себестоимости объектов.
Металлические конструкции менее огнестойкие по сравнению с железобетонными конструкциями, и требуют дополнительные затраты на периодическое обновление антикоррозионных и огнестойких покрытий.
Изложенные в статье положения подтверждают целесообразность применения типовых железобетонных конструкций для современного строительства одноэтажных производственных и тор-гово-складских зданий.
.о н
и о
X
Р)
го
>5
X
£ £
о о
и <и
и 3
< ш
о
ГО ю О о
а О 2
т
а) ^
и
^ л
, и
*
<
ей О
X <
0 с
Н
(К
1
Щ
I
(и
а с
ЛИТЕРАТУРА:
1. СП 56.13330.2011 Производственные здания. Актуализированная редакция СНиП 31-03-2001.
2. СП 57.13330.2011 Складские здания. Актуализированная редакция СНиП 31-04-2001*.
3. Павлова А.Д. Конструктивное решение фундаментов одноэтажных каркасных зданий. — В сборнике: Дни студенческой науки. Сборник докладов по итогам научно-исследовательских работ студентов института строительства и архитектуры. — М., МГСУ, 2019, С.585-582.
4. ГОСТ 23119-78. Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий. Статус на 2020г.
5. ГОСТ 27579-88. Фермы стальные стропильные из гнутосварных профилей прямоугольного сечения. Технические условия. Статус 2020 г.
6. ГОСТ 20213-2015. Фермы железобетонные. Технические условия.
7. Кудишин Ю.И., Беленя Е.И., Игнатьева В.С. и др. Металлические конструкции. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 688 с.
8. Семенова И.В., Хорошилов А.В., Флорианович Г.М. Коррозия и защита от коррозии. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2006. 376 с.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
А.Н. Малахова, Д.В. Морозова. Целесообразность применения типовых железобетонных конструкций для одноэтажных производственных зданий. — Системные технологии. — 2020. — № 36. — С. 10—14.
THE ADVISABILITY OF APPLICATION OF TYPICAL REINFORCED CONCRETE STRUCTURES FOR SINGLE-STOREY INDUSTRIAL BUILDINGS
AN Malahova*, DV Morozova**
*Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "National Research Moscow State University of Civil Engineering", Moscow
**Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow Polytechnic University", Moscow
Abstract.
The article discusses the design solutions of modern one-story industrial buildings. The advisability of using prefabricated reinforced concrete for the frames of one-storey industrial buildings along with metal structures widely used at present is shown.
Key words:
one-story industrial buildings,
constructive solutions, reinforced
concrete structures.
Date of receipt in edition: 11.10.20
Date o f acceptance for printing:
13.10.20
