Строительство культурно-бытовых зданий

Наряду с рабочей  документацией по альбому шифр 828 КМ разработан также альбом технических решений (шифр 982 ТР) стальных конструкций каркасов одноэтажных зданий с несущими рамами 18 и 24м, с высотой до низа ригеля в карнизной зоне 6/8,4м с подвесным крановым оборудованием грузоподъемностью 3,2т или мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т на встроенных эстакадах.

Конструкции рам в  зависимости от назначения и параметров зданий решены в трех вариантах: * для  бескрановых зданий и зданий пролетом 18 м, оборудованных подвесными двухопорными кранами грузоподъемностью 3,2т, все элементы рам имеют переменную высоту сечения и образованы роспуском прокатных двутавров; * для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 10т все элементы рам имеют переменную высоту сечения из прокатных двутавров, стойки встроенных эстакад соединены решеткой со стойками рам для придания рамам повышенной жесткости в своей плоскости.

Совместная работа стоек  рам и встроенных эстакад учтена расчетом; * для зданий пролетом 24м, оборудованных подвесными трехопорными кранами грузоподъемностью 3,2т, стойки рам имеют переменную высоту сечения из прокатных двутавров, ригели рам сварные с повышенной гибкостью стенки постоянного сечения. Высокий уровень напряжений по периметру рамы с элементами переменной жесткости по сравнению с рамами, элементы которых имеют постоянное по длине сечение, вызывают повышенную деформативность ригеля и стоек.

Это обстоятельство ограничивает применение в рамах, элементы которых  образованы роспуском прокатных  двутавров, мостовых кранов на консолях с существующими конструкциями реборд и жесткими требованиями по перемещению головок рельсов в процессе эксплуатации здания.

Аналогичным образом  затруднено применение в рамах пролетом 24м трехопорных подвесных кранов, что потребовало применения в  ригеле сварного двутавра с постоянным по длине сечением и гибкой стенкой. Отмеченные ограничения по применению кранового оборудования для подобного типа рам могут быть сняты при освоении производством сварных элементов переменной жесткости из Лисовых деталей.

Расход стали в этом случае снижается на 5-12%. Разработана рама со сварными элементами переменной жесткости из листовых деталей под снеговую нагрузку, соответствующую VI району, ветровую – VII району с сейсмичностью до 9 баллов включительно.

Конструктивные решения  узлов рамы принимались аналогичными узлами по альбому 828 КМ. Наибольшая высота сечений в стойке и вутовой части ригеля в карнизной зоне составляет 900мм, в пролетной зоне ригеля – 850мм. Изготовление ФОКов со сварными элементами переменной жесткости из листовых деталей освоено Кулебакским ЗМК.

ЗДАНИЯ ИЗ АРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ  С ПРИМЕНЕНИЕМ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ.

В отечественной практике строительства гнутые профили применяются  в арочных покрытиях двух типов: каркасных с различными видами кровли и бескаркасных, совмещающих несущие и ограждающие функции покрытия.

Каркасные здания. В ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова разработаны стальные конструкции неотапливаемых зданий многоцелевого назначения пролетом от 9 до 30м с каркасом из арок составного двутаврового сечения с объемно-формованной стенкой.

 

Стенка арок выполняется  из оцинкованной (алюминированной) стали 1мм, пояса – из листовой стали  толщиной 5мм. По аркам устанавливаются  холодногнутые прогоны зетобразного сечения из оцинкованной (алюминированной) стали толщиной 1мм.

По прогонам укладывается кровля из криволинейных профилированных  листов настила с высотой гофров 20мм.

Материал кровли –  атмосферостойкая сталь толщиной 0,6мм. Обшивка торцов и ворот – также  из объемно-формованной атмосферостойкой листовой стали толщиной 0,6мм.

Фахверк торцевых стен и  монтажные связи выполняются  из холодногнутых профилей и унифицированных  штампованных элементов из стали  толщиной 2-3мм.

Общий расход стали на здание пролетом 15м – 22,4 кг/м2, в том  числе 10,2 кг/м2 на каркас.

Все основные конструктивные элементы здания унифицированы. Арки пролетом 9м имеют стрельчатое очертание, арки пролетов 12м сегментное, пролетом 12 и 18м – круговое, пролетом 21 – 30м – овальное, полученное в результате сопряжения нескольких круговых секций разных радиусов. Арки пролетом 15 и 18м имеют высоту сечения 360мм, арки пролетом 24, 27 и 30м имеют высоту сечения 560мм.

Устойчивость нижних поясов арок и здания в целом обеспечивается системой подкосных связей. Пролеты  настила и шаг прогонов приняты  из условия равенства как опорных моментов, так и реактивных опорных давлений от настила. Погонная нагрузка на прогоны одинакова на всей площади покрытия. Выравнивание расчетного момента для настила и прогонов достигается их неразрезностью, обеспеченной с помощью нахлеста в монтажных стыках. С этой же целью прогоны имеют консольные свесы после крайних арок.

Шаг арок принимается  различным от 3 до 6м в зависимости  от снеговой нагрузки, что позволяет  выполнять арки из одинаковых профилей. Регулирование шага арок, прогонов и несущей способности настила в зависимости от основного сочетания нагрузок для I-III снеговых и I-IV ветровых районов дает возможность снизить металлоемкость на 15-30% о сравнению с наиболее прогрессивными аналогами, освоенными в массовом строительстве, и одновременно предельно унифицировать все основные элементы здания (арки, прогоны, связи, настил кровли) и поставлять их комплектно.

Липецкий отдел ЦНИИпроектлегконструкция осуществил разработку и внедрение  арочных неотапливаемых зданий пролетом 15м площадью 920м2 для хранения сельскохозяйственных продуктов и техники. Сооружение представляет собой полуцилиндрическое укрытие высотой 7,,5м в коньке.

Каркас покрытия выполнен из арок с тонкой гофрированной стенкой. Формообразование криволинейной стенки осуществляется за счет изменения ширины и высоты гофр по высоте стенки в процессе изготовления на специализированной линии.

Кровля выполняется  из оцинкованной стали толщиной 0,8мм по прогонам, расположенным через 3м (разработаны два варианта прогонов – деревянные и стальные). Для варианта с деревянными прогонами расход пиломатериалов на здание составит 15м3, расход стали снизится на 5,0т.

В ЦНИИпроектстальконструкции разработаны металлоконструкции арочного неотапливаемого здания с размерами 16х36м с тентовым покрытием для хранения зерна, сена, сельскохозяйственной техники.

Здание рассчитано на вес снегового покрова для II района и ветровое давление для III района. Основным конструктивным элементом каркаса  являются двухшарнирные арки ломаного очертания. Арки сквозного решетчатого сечения, расположенные с шагом 3м, собираются на монтаже из восьми сварных секций, соединенных между собой болтами М16 на фланцах.

Пояса арки выполнены  из гнутого швеллера 100х50х3, решетка  – из гнутого одиночного уголка 50х3, развернутого под углом 45° к оси арки. Концы каждого уголка размолкованы до размера по ширине 92мм. По всему периметру здания до отметки +3,0м в качестве ограждения используется профилированный стальной настил, выше – тентовый материал.

Устойчивость каркаса  обеспечивается жесткостью арок, системой поперечных связей и распорок по аркам. Поперечные связевые фермы расположены в уровне средней линии арок у торцов здания.

Все металлоконструкции защищены от коррозии двумя слоями эмали толщиной 55 мкм. Расход стали  на 1м2 площади здания составляет 20,5 кг.

Бескаркасные здания.

В Укрниипроектстальконструкции разработаны складчатые бескаркасные конструкции покрытий арочного типа пролетом от 12 до 60м из гнутых элементов.

Здания собираются из унифицированных элементов, изготовленных  из стальной прямоугольной заготовки толщиной 1,4-2мм путем профилирования и перегиба ее посередине длинной стороны на определенный угол и отбортовки краев на 50 – 70мм.

Исходный материал –  листовая малоуглеродистая сталь или  деформируемые алюминиевые сплавы Амг3 – Амг6.

Покрытия пролетами 12 и 18м собирают из одноволновых элементов  уголкового сечения, соединяемых в  поперечном направлении с помощью  отгибов нижележащих панелей, а  в продольном направлении – вертикально  или наклонно расположенными отгибами.

Покрытия пролетами 24 и 36м собирают из элементов тех же размеров, но расположенных в определенном сочетании. В большепролетных покрытиях данной конструкции элементы уголкового сечения размещены на расстоянии друг от друга и соединены между собой тонкостенными листовыми вставками с гофрами, способными работать на сдвиг. В результате образуется единая складчатая оболочка, состоящая из разновысоких складок.

Расход стали для  зданий пролетом 12 – 36м – от 15,2 до 40 кг/м2.

Элементы нижнего ряда покрытия крепятся к фундаментам на болтах через фланцы, приваренные к торцам элементов. Вдоль здания смежные отбортованные элементы тоже соединяют болтами.

Торцы здания закрываются  подобными унифицированными элементами. Для изготовления элементов используют простейшее стандартное оборудование. Листы профилируют либо приставкой уголковой формы к гильотинам, либо на прессе ударного действия. Все операции по изготовлению профилированных элементов могут быть механизированы, особенно при организации изготовления на поточных линиях.

Благодаря уголковой форме и отсутствию выступающих деталей профилированные элементы комплектно вкладываются один в другой по 10 – 15 шт. и транспортируются любым видом транспорта. Складчатые здания можно утеплять как в заводских условиях, так и непосредственно при монтаже. Наиболее целесообразно утепление выполнять напениванием полиуретана из специалного пистолета-распылителя на внутреннюю поверхность готового здания.

В складчатых зданиях  можно устанавливать подвесное  подъемно-транспортное оборудование типа тельферов или кран-балок грузоподъемностью до 2т, закрепляя подвесные пути к стыковым фланцам складок.

Монтаж зданий, благодаря  незначительной массе элементов (30-75 кг), можно выполнять с использованием легких грузоподъемных механизмов или  вручную с подмостей.

Опыт показал, что в  условиях, когда необходимо быстро смонтировать инвентарное здание многоцелевого  назначения (торговый павильон, хранилище, ремонтную мастерскую и т.п.) наиболее эффективны бескаркасные арочные конструкции, применение которых позволяет сократить сроки, трудоемкость и стоимость возведения зданий.

В связи с этим сборно-разборные  бескаркасные здания из легких металлических  конструкций находят широкое  применение несмотря на то, что их удельная металлоемкость в ряде случаев больше, чем у стационарных зданий из типовых конструкций.

В ЦНИИпроектконструкция  им. Мельникова совместно с рядом  научно-исследовательских и производственных организаций Минтрансстроя СССР разработано и испытано быстромонтируемое  сборно–разборное здание типа «Волна-360» пролетом 12 и длиной 30м с бескаркасным арочным покрытием и торцевыми стенами из волнистых оцинкованных листов.

Неотапливаемое бескрановое  здание предназначено для районов  с расчетной температурой воздуха  не ниже – 40°С, с сейсмичностью не более 6 баллов, при нормальной снеговой нагрузке не более 100 кг/м2 и ветровом давлении не более 50 кг/м2.

Основными элементами покрытия и торцевых стен являются волнистые  листы с синусоидными гофрами  высотой 35мм из стали марки 09Г2Д толщиной 2-2,5мм, длиной 1760мм, шириной 975мм с антикоррозионным покрытием цинком толщиной не менее 20 мкм на каждой стороне листа.

Торцевые листы выполняются  плоскими, листы покрытия изогнуты по дуге радиусом 6,2м листы соединяются  друг с другом внахлест с помощью  болтов диаметром 16мм. Квадратные шайбы, применяемые для болтовых соединений листов, имеют специальную фору – плоско-выпуклую и плоско-вогнутую. Метизы крепления (болты, гайки, шайбы) подвергаются гальваническому цинкованию с толщиной покрытия 6-25 мкм.

Для повышения жесткости  конструкции покрытия в нескольких поперечных сечениях здания, расположенных в средней его трети, установлены затяжки. Они выполняются составными по длине из двух прутков и муфты напряжения. Затяжки расположены по принципу Шухова, обеспечивающему наибольший эффект повышения жесткости при несимметричных нагрузках на покрытие. После натяжения затяжек производят полистовой монтаж торцевых стен, одна з которых глухая, а в другой предусмотрены распашные ворота. Глухая стена усилена каркасом из стоек и ригелей фахверка, выполненных из одиночных швеллеров.

Серийный выпуск зданий «Волна - 360» освоен по техническим условиям на Мышегском заводе ПО «Транснерудпром» Минтрансстроя. Сравнение технико-экономических показателей здания «Волна-360» с аналогами пролетом 12м показало, что при одинаковом расходе стали (40-45 кг/м2) трудозатраты на изготовление и монтаж здания «Волна - 360» на 15-17% ниже при значительно меньших транспортных расходах.

Полуцилиндрические своды  пролетом от 12 до 21м, разработанные  ВПО «Промтеплица», монтируют из длинномерных гнутых профилей арочного очертания на пролет. Такие профили длиной до 28м изготавливают непосредственно на строительной площадке с помощью передвижного профилегибочного агрегата на базе трейлера с прицепом. На этом агрегате сначала прокатывают прямолинейные гофрированные профили корытообразного сечения шириной 300 и высотой 114мм, а затем их загибают по дуге окружности требуемого радиуса для образования цельных арочных элементов на пролет.

Материал профилей –  оцинкованная рулонная сталь толщиной 0,8-1,0мм и шириной 600мм с пределом текучести 230-360 МПа и относительным удлинением 20-22%. Производительность гибочного стана – до 18м готового профиля в мин.

Монтаж покрытия укрепленными блоками осуществляет бригада из 10-12 чел. С помощью автокрана. В каждом блоке 5 – 6 арочных элементов соединяют на земле продольными краями без метизов с помощью фальцегибочной машинки с электрическим приводом. Установленные в проектное положение блоки соединяют друг с другом вдоль продольных свободных краев с помощью такой же машинки.

АРОЧНЫЕ ЩИТОВЫЕ ЗДАНИЯ.

Здания разработаны  специалистами Уральского политехнического института. Пролет зданий 12, 18 и 24м, длина  кратна 3 м. Арочные здания предназначены  для использования в качестве производственных: механосборочных цехов, мастерских, гаражей, складов, а также общественных зданий: торговых центров, рынков, спортивно-оздоровительных комплексов и др.