Главное меню

Фундаменты под стальные колонны


Фундамент под металлическую колонну - стальную

Металлическая колонна с анкерными креплениями

Существует ряд зданий, где есть особенные требования к типу и прочности фундаментов. В большинстве случаев, это объекты промышленного назначения, а также различные предприятия энергетической отрасли.

Такие здания часто возводятся на фундаментах каркасного типа, где основную нагрузку принимает на себя металлическая колонна, установленная внутри специальной бетонной чаши или углубления.

Все фундаменты под стальные колонны отличаются особенной конструкцией, ведь изначально создается прямоугольная или квадратная бетонная подушка с углублением, где с помощью анкеров устанавливается и фиксируется колонна.

Кроме зданий с анкерными соединительными элементами, также в таких основаниях можно предусмотреть:

Учитывая высокие требования по прочности к таким конструкциям, все расчеты и дальнейшее возведение проводится максимально точно, контроль качества на каждом этапе возведения, а строительные материалы полностью соответствуют нормам.

Монолитный фундамент под металлическую колонну

Устройство монолитного основания под металлическую стальную колонну

Как правило, при строительстве таких фундаментов редко используются сборные конструкции, ведь тогда приходится делать дополнительные расчеты несущих способностей зданий.

В таких случаях лучше монолитный бетонный фундамент, ведь он и прочнее, и быстрее заливается. Этапы возведения монолитной подушки для колонны приблизительно следующие:

  1. Расчет максимально допустимых нагрузок на подошву.
  2. Проведение разметки мест установки колонн, подготовка почвы.
  3. Рытье котлована на заданную глубину и соответствующих размеров.
  4. Подготовка внешней опалубки. Она делается с досок или влагостойкой фанеры, в большинстве случаев несъемная.
  5. Выравнивание внутренней поверхности котлована, формирование песчано-гравийной подушки.
  6. Создание основного армирующего пояса по периметру подушки в горизонтальном и вертикальном направлениях.
  7. Заливка котлована бетоном. В это время заблаговременно устанавливаются геодезические уровни и высотные знаки. Они используются при дальнейшем монтаже колонн, а также при ремонте фундамента через просадку.

Как правило, при возведении колонных фундаментов делаются различные высотные отметки, они наносятся на внешний слой бетона, также указывается уровень расположения анкерных соединений, закладочных элементов и других монтажных аксессуаров.

Анкерные соединения

Конструктивная схема с указанием нахождения анкерных соединений


В зависимости от типа выбранной колонны, анкерные соединения подбираются в индивидуальном порядке. Установки и фиксация колонны выполняется с помощью больших болтов или анкеров, которые затем привариваются к арматурному слою и надежно удерживают колонну в вертикальном положении.

Отличительная особенность монтажа соединительных элементов в том, что после их закрепления фундамент разбивают. Если после этого отклонения болтов не произошло, то монтаж считают выполненным правильно, а если есть отклонения центров на расстояние от 2 мм, тогда анкера заменяют.

Расчет фундаментов под колонны

Схема установки стальных колонн на фундаменты

Такие основания всегда рассчитываются под конкретное геодезическое обеспечение. Для правильного обеспечения геодезических параметров проводится контроль вертикальных и горизонтальных высотных положений болтовых соединений. Для таких целей отлично подходят готовые шаблоны или специальный кондуктор.

Шаблоны – это металлические или деревянные рамки конкретных размеров, в которых уже есть готовые гнезда под будущие анкера. Они соединяются по опалубке с осями монолитного фундамента, закрепляются.

Шаблоны должны быть установлены абсолютно ровно, поэтому проводится дополнительное измерение вертикали с помощью строительного уровня или нивелира. В некоторых случаях оправданным будет использование сварочных работ, когда шаблоны жестко устанавливают на арматуру монолитной бетонной подушки.

Сейчас при возведении оснований под металлические колонны стали практиковать анкерные соединения, установленные в колодцах. Такие углубления заделываются в последнюю очередь, ведь головка болта измеряется геодезическими приборами, уточняется его положение и горизонтальное расположение.

Все монолитные подушки соединяются с колоннами с помощью мощных анкеров, ведь нагрузки на подушку огромные через большое расстояние между колоннами. Поэтому, кроме соединений, дополнительно используют специальные строительные обвязки и соединение конструкций в верхнем положении на ростверке. Обвязки состоят:

  1. Металлического каркаса для фиксации болтовых шаблонов.
  2. Металлических шаблонов. Их применяют для непосредственной фиксации конструкций, монтажа анкеров и болтовых соединений.

Также можно на бетонное основание устанавливать металлические рамки, обхваты и фиксаторы, соединять их между собой. После того, как все армирующие элементы между собой соединены, конструкция заливается бетоном и оставляется на месяц сохнуть. При этом все шаблоны и кондукторы демонтируются.

Фундаменты под колонны: виды оснований для железобетонных и металлических конструкций - СамСтрой

В современном строительстве жилых и коммерческих зданий, мостов и иных сооружений часто в качестве основных несущих основную нагрузку элементов выступают колонны. Различные по способу производства и своим характеристикам, эти элементы зданий служат основой каркаса, на который устанавливаются все остальные конструкции здания. Вместе с тем для надежной, прочной, но главное правильной конструкции всего сооружения, колонны должны быть установлены с минимальными отклонениями от расчетных величин проекта. Именно поэтому в процессе расчета проекта и практической его реализации много внимания уделяется устройству фундаментов.

ФУНДАМЕНТЫ ПОД КОЛОННЫ: ВИДЫ ОСНОВАНИЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Основой строительства любой капитальной постройки сегодня, независимо от того какое планируется его дальнейшее применение, является фундамент, тип и особенности которого зависят в первую очередь от типа грунтов на участке и той нагрузки, которая будет передаваться на него от остальных элементов здания.

Для устройства основания под такие специфические строительные элементы, как колонны в отличие от остальных видов конструкций применяются фундаменты, способные не только выдержать вес колон и остальных частей здания, но и обеспечить необходимую проектом заданную вертикаль.

Для выполнения этих задач в современных технологиях применяются два основных варианта устройства фундамента под колонные конструкции:

Для обеспечения соединения колонн и фундаментов в одно целое, применяются два основных вида соединения:

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ПОД КОЛОНН

Отправными данными для расчета фундамента под одну колонну здания являются:

Вычисление давления, которое воздействует на одну опору, проводится с использованием расчета площади опоры непосредственно самой колонны. Так, при размерах опоры 50*50 см. искомая площадь будет составлять 2500 кв. см. Далее проводится суммирование всех масс здания и деления полученного результата на площадь одной опоры.

Для расчета количества самих колон, требуются данные о свойствах грунта, глубине грунтовых вод, их насыщенности, при этом как показывает практика, количество опор рассчитывается с запасом не менее 50% запаса по прочности на каждую из колонн. При получении меньшего результата, как правило, увеличивают количество точек опор.

УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТА ПОД ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ

Монолитные и сборные основания под колонны предусматривают в своей конструкции специальную форму, в которую устанавливается железобетонная колонна. По сути это железобетонная форма, получившая в строительстве название «стакан».

Фундамент стаканного типа

Непосредственно сами фундаменты под железобетонные колонны могут быть представлены в двух основных вариантах конструкции:

Основой такой конструкции является прямоугольная плита, на которой располагаются другие меньшие плиты, образуя, таким образом, пирамиду в виде ступеней с венчающем ее вверху стаканом под опору. В монолитном исполнении все основание является одним целым, а вот сборная конструкция является чем-то вроде детской пирамидки – снизу самая большая плита, а далее плиты поменьше.

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТА ПОД МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОЛОННЫ

В качестве фундамента под металлические колонны используются в основном монолитные железобетонные основания. Каркасом такого монолита является армированная конструкция, вверху которой в определенном порядке в соответствии с размерами подошвы стальной колонны установлены анкерные болты.

Технология изготовления такого фундамента ничем не отличается от заливки монолитного фундамента для железобетонных опор, с той поправкой, что вместо стакана устанавливаются с помощью кондуктора анкерные болты.

Еще одной особенностью таких основания является точность разметки всех линий и точек установки болтов.

МОНОЛИТНЫЙ ФУНДАМЕНТ ПОД КОЛОННЫ

Монолитные основания, выливаемые одним монолитным сооружением, имеют грани ступеней под углом 90 градусов. Такие фундаменты в основном оборудуются непосредственно на строительной площадке сооружения. Для заливки на дне котлована на заранее оборудованном и подготовленном месте проводится разметка осей будущих колонн. Под каждое основание сооружается опалубка либо собирается съемная конструкция опалубки, использование которой значительно упрощает работу, поскольку не требуют дополнительных затрат на проверку правильности установки.

Для опалубки, согласно, технологических карт, проводится установка положения, как по вертикали, так и по горизонтали. Последним этапом проверки перед заливкой бетоном монолитного основания является проверка на соответствие правильности размещения по монтажным осям. После установки опалубки нижних ярусов, проводится проверка и установка подколонника (стакана).

При заливке основания под сложную форму железобетонной колонны используется усиление каркаса металлической сеткой или сварным арматурным каркасом. Для установки на легких грунтах, сложных почвах, там, где требуется повышенная прочность под фундаментом возможно устройство дополнительной площадки или устройство свайного фундамента, обеспечивающего большую прочность.

АНКЕРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛОННЫ

Сборные металлические колонны соединяются с фундаментным основанием при помощи анкерных болтов. Сами болты для крепления колонн устанавливаются в тело фундамента в процессе его заливки. Для закладки анкеров используются стандартные кондуктора, позволяющие установить болты с максимальной точностью. Согласно нормам и правилам погрешностью в установке анкерных болтов в основание является отклонение от заданного положения не более чем 2 мм в ту или иную сторону.

Сборные металлические колонны

При промышленном изготовлении основания допускается отклонение одного из креплений, но не более чем на 5 мм. При этом все остальные анкера должны на 100% соответствовать стандарту.

В любом случае разметка и установка фундаментных блоков под стальные колонны проводится с помощью теодолита, по оси установки анкерных болтов.

КОНДУКТОР-ШАБЛОН ДЛЯ АНКЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

При заливке бетонного основания под металлические колонны используют специальный кондуктор, с помощью которого контролируется глубина и высота установки анкерных болтов. По сути, это своего рода шаблон для установки анкеров. Чаще всего изготовление кондуктора проводится из металла, на верхней поверхности которого нанесены риски для совмещения с осями и последующей проверке правильности установки с помощью теодолита. Отверстия для крепления болтов делаются в соответствии с диаметром анкеров.

Перед заливкой бетоном болты привариваются к арматурному каркасу основания, а после заливки бетоном, до того момента как он наберет свою техническую твердость проводится проверка правильности расположения болтов. Следующим этапом проводится контроль жесткости опалубки и анкеров. В завершении данной контрольной операции проверяется высотно-плановый показатель расположения.

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

Под тяжелые стальные конструкции используются тяжелые или усиленные варианты анкерных болтов. Размеры как диаметра болта, так его длины и шага резьбы существенно отличаются от легких анкерных соединений. Установка усиленных тяжелых болтов проводится с помощью шаблонов, в нужном положении до заливки основания бетоном. Для большей фиксации таких шаблонов используют дополнительную фиксацию каркасными стойками, придающих конструкции более жесткий вид.

После заливки бетоном, шаблоны анкерных болтов убираются, при этом, как правило, каркас остается на месте установки. При проведении этого этапа работ особое внимание уделяется правильному расположению болтов, обязательно контролируются буквально все параметры – высота, глубина вертикальность установки. Это один из самых трудоемких процессов, но от него зависит насколько верно проведено установка фундамента. Для облегчения работ на этом этапе используется несколько эталонных шаблонов-кондукторов. Сваренный из металлического швеллера или иного металлического профиля большой толщины с нанесенными координатами осей он должен обладать большой массой и жесткостью. В намеченных местах просверливаются отверстия под диаметр анкерных болтов. Для легких болтов, как правило, используется обычный деревянный брус.

Перед установкой болтов проверяется правильность установки кондуктора. Он совмещается по осям координат, а по высоте устанавливается согласно меток, на стойках каркаса.

В любом случае колонна должна иметь жесткое, твердое и правильно установленное основание. И хотя в большинстве случаев закладка фундамента проводится индивидуально для каждого сооружения, и в этом деле как кажется на первый взгляд, нет ничего особенного, однако привлечение специалиста, также, как и использование проектной документации, позволит существенно сократить объемы работ и избежать при этом серьезных ошибок.

Фундамент под металлическую колонну - стальную

Железобетонные колонны промышленных зданий.

В зданиях без мостовых кранов устраивают колонны без консолей, а в зданиях с мостовыми кранами — колонны с консолями, на которые опирают подкрановые балки. По расположению в плане различают колонны крайних и средних рядов: первые устанавливают также в рядах, примыкающих к продольным температурным швам.

Железобетонные колонны могут иметь прямоугольное и двутавровое сечения, а также быть двухветвевыми. По сравнению с колоннами прямоугольного сечения двухветвевые колонны имеют повышенную жесткость, но они более трудоемки в изготовлении. Применяют их в здании с высотой более 10.8 м.

В зданиях, оборудованных более чем двумя мостовыми кранами в пролете, по условиям безопасности обслуживающего персонала предусматривают сквозные проходные галереи вдоль подкрановых путей. В этих случаях применяют двухветвевые колонны с лазами, расположенными в уровне верха подкрановых балок.

Ветви колонн сквозного сечения связаны распорками через 1.5-3.0 м по высоте.

В железобетонных колоннах предусматривают стальные закладные элементы, с помощью которых крепят стропильные конструкции, подкрановые балки, стеновые панели (в колоннах крайних рядов) и вертикальные связи. В У1естах опирания стропильных конструкций и подкрановых балок укладывают стальные листы: крепят их анкерными болтами. При

безанкерном креплении стропильных конструкций к колоннам в головки их заделывают стальные пластины.

Для повышения устойчивости зданий в продольном направлении предусматривают систему вертикальных связей между колоннами и в покрытиях. В зданиях без мостовых кранов и с подвесным транспортом межколонные связи ставят только при высоте помещений более 9.6 м. В целях снижения усилий в элементах каркаса от температурных и других воздействий вертикальные связи располагают в середине температурных блоков в каждом ряду колонн.

Рядовые колонны соединяют с связевыми колоннами распорками, размещаемыми по верху колонн, а в зданиях с мостовыми кранами — подкрановыми балками. Связи выполняют из уголков или швеллеров и крепят к колоннам с помощью косынок на сварке.

Фундамент для колонн

Особенность этой категории основы заключается в том, что она устанавливается под отдельными элементами строения (непосредственно под колонной).

Устройство такой основы состоит из одно- или многоступенчатого башмака, а также стакана, в который помещается колонна. Для армирования необходимо использовать сваренную стальную сетку.

Монолитная основа

Данный тип основания для колонны имеет монолитную структуру. Для его заливки в земле выкапывается яма необходимых размеров, и монтируется опалубка. Высота каждой ступени не должна быть меньше 300 миллиметров. Монолитный вариант более прост и надежен в монтаже и эксплуатации

Важно, чтобы все грани отдельных ступеней были симметричными. Полная глубина такого фундамента (до стакана для колонны) может составлять от 1,2 до трех метров

Сборная основа

Устройство такого основания проще изготавливать. Для этого делается опалубка, и заливается бетонная плита необходимых размеров. Толщина изделия не должна быть меньше 30 сантиметров. Элементы не нуждаются в дополнительной фиксации. Вес отдельной колонны, а также элементов конструкции здания, закрепленных на ней, не позволит им смещаться. Посмотрите видео, как установить колонну на основание.

Колонна может крепиться несколькими способами. Первый – в специальный паз, отлитый во время создания плиты (с последующей подливкой цементного раствора после установки опоры). Второй – крепление к закладным (металлические балки, уголки, или швеллеры), залитых бетоном.

Если на промышленном предприятии используются металлические колонны, тогда они крепятся особенным способом. Во время заливки основания к армирующему слою крепятся шпильки с нарезанной резьбой. После застывания к конструкции подсоединяется металлическая опора. Она фиксируется либо при помощи сварки, либо винтовым методом к приваренной пластине внизу столба.

Создавая основание для вертикальных элементов здания, важно выдерживать идеально прямой угол (90 градусов). В этом случае все элементы здания будут надежно закреплены на своих местах

Особенности конструкции

Обычный столбчатый фундамент представляет собой конструкцию в виде отдельных столбов, чаще прямоугольной формы, которые устанавливаются под такими несущими элементами здания, как колонны или стойки. Традиционный ленточный фундамент устраивается в виде протяженной ленты, на которую  опираются несущие стены. Если совместить эти два типа фундаментов, то получится конструкция, похожая на свайный фундамент с ростверком, объединяющим сваи. Однако столбчато-ленточный фундамент имеет принципиальные отличия от свайного, которые заключаются в следующем:

Единственное общее у этих двух типов фундаментов – это ростверк или лента, которые связывают отдельные опорные элементы конструкции. При этом в ленточно-столбчатом фундаменте лента выполняет те же функции, что и ростверк в свайном – играет роль многопролетной балки на опорах, передающей нагрузку от стен здания на столбы, которые в свою очередь передают нагрузку на грунт. В этом и кроется одно распространенное заблуждение: ленту в ленточно-столбчатом фундаменте считают элементом, который передает часть нагрузки на грунт наряду со столбами.

С тем, что лента в столбчато-ленточном фундаменте играет роль висячего ростверка, связан и характер ее армирования. Лента армируется пространственным каркасом, в котором и верхние и нижние арматурные стержни рабочие.

Монтаж монолитного ростверка

Для заливки бетонного раствора необходимо смонтировать качественную опалубку

Для заливки бетонного раствора необходимо смонтировать качественную опалубку. Начинают с нижних удерживающих щитов. Для этого необходимо нарезать доски, равные шагу между колоннами фундамента. Для их крепления рекомендуется вбить в грунт удерживающие колья. Доски опалубки укладывают на колья вровень с верхним краем столбов.

Боковые щиты опалубки крепят по краям и надежно фиксируют. Боковые планки опалубки можно устелить рубероидом.

Следующим этапом проводят армирование всей конструкции. Здесь стандартно используют армопояс из горизонтальных прутьев сечением 12-16 мм и продольных элементов сечением 6-8 мм

Важно в местах столбов связать арматуру с выступающими из колонн прутьями

Заливку раствора для ростверка нужно проводить в один этап. Поэтому лучше заказать строительный миксер или бетономешалку нужного объема. При заливке бетона необходимо трамбовать раствор через каждые 30 см. Общая толщина (высота) ростверка, как правило, не превышает 60 см.

Через 7-10 дней при условии хорошей сухой погоды бетон считается полностью застывшим. Теперь можно снимать опалубку и давать фундаменту устояться. Все поверхности ростверка также покрывают гидроизоляционными материалами.

После полного высыхания конструкции необходимо провести обратную засыпку котлована с трамбовкой грунта вокруг колонн. Котлован засыпают вровень с отметкой надземной части колонн фундамента. Для декорирования опорных столбов и снижения уровня теплопотерь можно использовать декоративную обшивку столбов сайдингом или же произвести кладку природного камня.

https://youtube.com/watch?v=6hzHFmYjOjQ

Особенности фундамента под железобетонные колонны

Основания под столпы из железобетона выбираются исходя из положительных и отрицательных характеристик каждого вида в отдельности. В указанном случае самым оптимальным будет использование стаканного основания, имеющего следующие положительные характеристики:

В строительстве применяется два вида оснований:

Этапы строительства

Соблюдение правил при строительстве фундамента под железобетонные колонны, способствует увеличению срока службы конструкции, качества.

Предварительное проектирование позволяет сделать основание крепким, но должны соблюдаться нормы:

Для увеличения прочности столпы армируют прутами с сечением от 12 до 16 мм. В зависимости от материала для ростверка, регулируется высота арматуры:

Работать с арматурой следует только после того, как бетон наберет нужной прочности.

Монтаж башмака

Как уже было сказано, в скважинах рекомендуется делать увеличение нижней части для создания башмака. На песчано-щебневой подушке устанавливается опалубка из фанеры. Высота 20-30 см. Диаметр подготавливаемой опалубки должна быть в 1,5 раза больше, чем диаметр будущих столпов. Теперь в подготовленную емкость заливается раствор. В течение 10 дней бетон застывает, при условии, что стоит теплая сухая погода.

Монтаж колонн

Следующим шагом идет монтаж непосредственно опалубки под столпы. Деревянные доски необходимой длины скрепляют хомутами. Внутренние стенки рекомендуется укрыть рубероидом. В результате выполненных мероприятий стены колонн получаются гладкие, а главное, что при снятии опалубки отсутствуют повреждения.

Теперь установить арматуру и можно заливать раствор бетона марки 200М. Если строительство происходит в зимний период, то лучше добавить пластифицирующие добавки, улучшающие застывание раствора. Специалисты рекомендуют такие работы проводить, когда температура воздуха держится выше 15 градусов тепла. С помощью металлического штыря из жидкого бетона удаляется воздух. При температуре внешнего воздуха 20 градусов и сухой погоде, раствор застывает в течение 7 дней.

Необходимо дождаться полного высыхания и только тогда снимать опалубку. Теперь по всей высоте колонн и башмака наносят гидроизоляцию.

Ростверк

Самый надежной считается монолитная конструкция. Но есть и другие варианты связки фундамента и здания:

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

При заливке бетонного основания под металлические колонны используют специальный кондуктор, с помощью которого контролируется глубина и высота установки анкерных болтов. По сути, это своего рода шаблон для установки анкеров. Чаще всего изготовление кондуктора проводится из металла, на верхней поверхности которого нанесены риски для совмещения с осями и последующей проверке правильности установки с помощью теодолита. Отверстия для крепления болтов делаются в соответствии с диаметром анкеров.

Перед заливкой бетоном болты привариваются к арматурному каркасу основания, а после заливки бетоном, до того момента как он наберет свою техническую твердость проводится проверка правильности расположения болтов. Следующим этапом проводится контроль жесткости опалубки и анкеров. В завершении данной контрольной операции проверяется высотно-плановый показатель расположения.

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

Под тяжелые стальные конструкции используются тяжелые или усиленные варианты анкерных болтов. Размеры как диаметра болта, так его длины и шага резьбы существенно отличаются от легких анкерных соединений. Установка усиленных тяжелых болтов проводится с помощью шаблонов, в нужном положении до заливки основания бетоном. Для большей фиксации таких шаблонов используют дополнительную фиксацию каркасными стойками, придающих конструкции более жесткий вид.

После заливки бетоном, шаблоны анкерных болтов убираются, при этом, как правило, каркас остается на месте установки

При проведении этого этапа работ особое внимание уделяется правильному расположению болтов, обязательно контролируются буквально все параметры – высота, глубина вертикальность установки. Это один из самых трудоемких процессов, но от него зависит насколько верно проведено установка фундамента

Для облегчения работ на этом этапе используется несколько эталонных шаблонов-кондукторов. Сваренный из металлического швеллера или иного металлического профиля большой толщины с нанесенными координатами осей он должен обладать большой массой и жесткостью. В намеченных местах просверливаются отверстия под диаметр анкерных болтов. Для легких болтов, как правило, используется обычный деревянный брус.

Перед установкой болтов проверяется правильность установки кондуктора. Он совмещается по осям координат, а по высоте устанавливается согласно меток, на стойках каркаса.

Фундаменты под колонны: устройство, монтаж, особенности

В современном строительстве жилых и коммерческих зданий, мостов и иных сооружений часто в качестве основных несущих основную нагрузку элементов выступают колонны. Различные по способу производства и своим характеристикам, эти элементы зданий служат основой каркаса, на который устанавливаются все остальные конструкции здания. Вместе с тем для надежной, прочной, но главное правильной конструкции всего сооружения, колонны должны быть установлены с минимальными отклонениями от расчетных величин проекта. Именно поэтому в процессе расчета проекта и практической его реализации много внимания уделяется устройству фундаментов.

Основой строительства любой капитальной постройки сегодня, независимо от того какое планируется его дальнейшее применение, является фундамент, тип и особенности которого зависят в первую очередь от типа грунтов на участке и той нагрузки, которая будет передаваться на него от остальных элементов здания.

Для устройства основания под такие специфические строительные элементы, как колонны в отличие от остальных видов конструкций применяются фундаменты, способные не только выдержать вес колон и остальных частей здания, но и обеспечить необходимую проектом заданную вертикаль.

Для выполнения этих задач в современных технологиях применяются два основных варианта устройства фундамента под колонные конструкции:

Виды фундаментов под колонны: слева — монолитный, справа — сборный

Оба варианта в основе своей имеют схожую конструкцию, выполненную из армированного железобетона. Такое исполнение позволяет надежно зафиксировать нижние точки опор в соответствующем положении. Отличие заключается в том, что каждый вид имеет свое направление применения:

Для обеспечения соединения колонн и фундаментов в одно целое, применяются два основных вида соединения:

к оглавлению ↑

Расчет фундаментов под колонны

Отправными данными для расчета фундамента под одну колонну здания являются:

Вычисление давления, которое воздействует на одну опору, проводится с использованием расчета площади опоры непосредственно самой колонны. Так, при размерах опоры 50*50 см. искомая площадь будет составлять 2500 кв. см. Далее проводится суммирование всех масс здания и деления полученного результата на площадь одной опоры.

Для расчета количества самих колон, требуются данные о свойствах грунта, глубине грунтовых вод, их насыщенности, при этом как показывает практика, количество опор рассчитывается с запасом не менее 50% запаса по прочности на каждую из колонн. При получении меньшего результата, как правило, увеличивают количество точек опор.

к оглавлению ↑

Устройства фундамента под железобетонные колонны

Монолитные и сборные основания под колонны предусматривают в своей конструкции специальную форму, в которую устанавливается железобетонная колонна. По сути это железобетонная форма, получившая в строительстве название «стакан».

Фундамент стаканного типа

Непосредственно сами фундаменты под железобетонные колонны могут быть представлены в двух основных вариантах конструкции:

Основой такой конструкции является прямоугольная плита, на которой располагаются другие меньшие плиты, образуя, таким образом, пирамиду в виде ступеней с венчающем ее вверху стаканом под опору. В монолитном исполнении все основание является одним целым, а вот сборная конструкция является чем-то вроде детской пирамидки – снизу самая большая плита, а далее плиты поменьше.

к оглавлению ↑

В качестве фундамента под металлические колонны используются в основном монолитные железобетонные основания. Каркасом такого монолита является армированная конструкция, вверху которой в определенном порядке в соответствии с размерами подошвы стальной колонны установлены анкерные болты.

Технология изготовления такого фундамента ничем не отличается от заливки монолитного фундамента для железобетонных опор, с той поправкой, что вместо стакана устанавливаются с помощью кондуктора анкерные болты.

Еще одной особенностью таких основания является точность разметки всех линий и точек установки болтов.

к оглавлению ↑

Монолитный фундамент под колонны

Монолитные основания, выливаемые одним монолитным сооружением, имеют грани ступеней под углом 90 градусов. Такие фундаменты в основном оборудуются непосредственно на строительной площадке сооружения. Для заливки на дне котлована на заранее оборудованном и подготовленном месте проводится разметка осей будущих колонн. Под каждое основание сооружается опалубка либо собирается съемная конструкция опалубки, использование которой значительно упрощает работу, поскольку не требуют дополнительных затрат на проверку правильности установки.

Для опалубки, согласно, технологических карт, проводится установка положения, как по вертикали, так и по горизонтали. Последним этапом проверки перед заливкой бетоном монолитного основания является проверка на соответствие правильности размещения по монтажным осям. После установки опалубки нижних ярусов, проводится проверка и установка подколонника (стакана).

При заливке основания под сложную форму железобетонной колонны используется усиление каркаса металлической сеткой или сварным арматурным каркасом. Для установки на легких грунтах, сложных почвах, там, где требуется повышенная прочность под фундаментом возможно устройство дополнительной площадки или устройство свайного фундамента, обеспечивающего большую прочность.

к оглавлению ↑

Анкерные соединения для устойчивости колонны

Сборные металлические колонны соединяются с фундаментным основанием при помощи анкерных болтов. Сами болты для крепления колонн устанавливаются в тело фундамента в процессе его заливки. Для закладки анкеров используются стандартные кондуктора, позволяющие установить болты с максимальной точностью. Согласно нормам и правилам погрешностью в установке анкерных болтов в основание является отклонение от заданного положения не более чем 2 мм в ту или иную сторону.

Сборные металлические колонны

При промышленном изготовлении основания допускается отклонение одного из креплений, но не более чем на 5 мм. При этом все остальные анкера должны на 100% соответствовать стандарту.

В любом случае разметка и установка фундаментных блоков под стальные колонны проводится с помощью теодолита, по оси установки анкерных болтов.

к оглавлению ↑

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

При заливке бетонного основания под металлические колонны используют специальный кондуктор, с помощью которого контролируется глубина и высота установки анкерных болтов. По сути, это своего рода шаблон для установки анкеров. Чаще всего изготовление кондуктора проводится из металла, на верхней поверхности которого нанесены риски для совмещения с осями и последующей проверке правильности установки с помощью теодолита. Отверстия для крепления болтов делаются в соответствии с диаметром анкеров.

Перед заливкой бетоном болты привариваются к арматурному каркасу основания, а после заливки бетоном, до того момента как он наберет свою техническую твердость проводится проверка правильности расположения болтов. Следующим этапом проводится контроль жесткости опалубки и анкеров. В завершении данной контрольной операции проверяется высотно-плановый показатель расположения.

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

Под тяжелые стальные конструкции используются тяжелые или усиленные варианты анкерных болтов. Размеры как диаметра болта, так его длины и шага резьбы существенно отличаются от легких анкерных соединений. Установка усиленных тяжелых болтов проводится с помощью шаблонов, в нужном положении до заливки основания бетоном. Для большей фиксации таких шаблонов используют дополнительную фиксацию каркасными стойками, придающих конструкции более жесткий вид.

После заливки бетоном, шаблоны анкерных болтов убираются, при этом, как правило, каркас остается на месте установки. При проведении этого этапа работ особое внимание уделяется правильному расположению болтов, обязательно контролируются буквально все параметры – высота, глубина вертикальность установки. Это один из самых трудоемких процессов, но от него зависит насколько верно проведено установка фундамента. Для облегчения работ на этом этапе используется несколько эталонных шаблонов-кондукторов. Сваренный из металлического швеллера или иного металлического профиля большой толщины с нанесенными координатами осей он должен обладать большой массой и жесткостью. В намеченных местах просверливаются отверстия под диаметр анкерных болтов. Для легких болтов, как правило, используется обычный деревянный брус.

Перед установкой болтов проверяется правильность установки кондуктора. Он совмещается по осям координат, а по высоте устанавливается согласно меток, на стойках каркаса.

к оглавлению ↑

Отдельные фундаменты под колонны

Для проектирования и строительства отдельных фундаментов чаще всего независимо от типа почвы, на которой они планируются располагаться, выбираются сборные или монолитные фундаменты. Основанием является плита или несколько плит с дальнейшим расположением на ней ступенчатой конструкции. На особо ответственных участках площадь основания увеличивают, и дополнительно усиливают сварной решеткой из арматуры. В зданиях, где отдельные фундаменты под колонны планируется размещать в центре постройки для обеспечения больших нагрузок, площадь подошвы делают увеличенной, на дополнительно залитой монолитной площадке.

к оглавлению ↑

Заключение

В любом случае колонна должна иметь жесткое, твердое и правильно установленное основание. И хотя в большинстве случаев закладка фундамента проводится индивидуально для каждого сооружения, и в этом деле как кажется на первый взгляд, нет ничего особенного, однако привлечение специалиста, также, как и использование проектной документации, позволит существенно сократить объемы работ и избежать при этом серьезных ошибок.

    

Фундаменты промышленных зданий


Новый сервис - Строительные калькуляторы online


Фундаменты сборных железобетонных колонн

Типовые чертежи фундаментов по сериям 1.412-1, 1.412-2 разработаны для сборных железобетонных колонн любого вида и типоразмера при нормативном давле­нии на грунт 0,15-0,45 МПа.

Фундаменты вы­полняют на строительной площадке, исполь­зуя, как правило, деревянную опалубку.

Фундаменты состоят из подколонника и одно-, двух- или трехступенчатой плитной части.

Фундаменты спроектированы по высоте 1,5 м и в пределах 1,8-4,2 м с интервалом 0,6 м.

Обрез фундаментов под железобетонные колонны располагается чаще всего для одно­этажных зданий на отметке минус 0,15 м, для многоэтажных зданий-на отметке минус 0,2 м.

Фундаменты выполнены с уступами, высота которых 0,3 и 0,45 м.

Все размеры их в плане унифицированы и кратны модулю 0,3 м.

Площадь подколонников принята в шести вариантах начиная от 0,9 х 0,9 м (ак х Ьк).

В последующих вариантах размер подколонника в направлении шага колонн Ьк установлен 1,2 м, а размер в направлении пролета между колоннами ак составляет 1,2; 1,5; 1,8; 2,1 и 2,7 м.

 

Фундаменты сборных железобетонных колонн:

(1-подколонник стаканного типа; 2-железобетонная колонна; 3-плитная часть; 4-подошва фундамента)

 

Размеры конкретного фундамента выбира­ют в зависимости от нагрузки, передаваемой колонной, характеристик грунта и решений конструктивной части здания ниже отметки 0.000.

Зазор между гранями колонн и стенкой стакана принят по верху стакана 75 мм и по низу 50 мм, а между низом колонны и дном стакана 50 мм. Минимальная толщина стенки поверху 175 мм.

Стакан для ветвей двухветвевой колонны устраивают об­щим.

Класс бетона фундаментов В10-В12 (М150 или М200).

После установки колонн стаканы заливают бетоном класса В20 или В25 на мелком гравии.

Под железобетонные фундаменты обычно делают подготовку толщиной 100 мм из щебня с проливкой цементным раствором или из бетона класса В7,5.

При прочных слабофильтрующих грунтах устройство подготовки не требуется.

Фундамент под спаренные колонны в температурных швах устраивают общим даже в том случае, если колонны по смежным разбивочным осям спроектированы стальными и железобетонными.

Фундаментные балки под наружные стены рассчитаны на нагрузку от сплошных стен и стен с оконными или дверными проемами, расположенными над серединой фундаментной балки.

Для опирания фундаментных балок на фундаменты колонн рекомендуется устройство приливов (бетонных столбиков), ширину которых следует принимать не менее максимальной ширины балки, а обрез на от­метке минус 0,45 или 0,6 м-в зависимости от ее высоты.

В многоэтажных каркасных зданиях с под­валами стены последних могут быть выполне­ны монолитными, из сборных железобетонных панелей (аналогично панелям наружных стен зданий) или из стеновых блоков и плит.

Отметку низа фундаментов колонн и стен подвала, расположенных между колон­нами, принимают, как правило, одинаковой.

Гидроизоляцию выполняют в соответствии с материалами, в зависимости от грунтовых вод и глубины наложения подвала.

В сухих грунтах следует учитывать возможность временного появления грунтовых вод, например весной.

 

 

Расположение фундаментных балок:

а - вид сбоку; б - план; в - сечение; 1 - фундаментная балка; 2 - прилив или бетонный столбик; 3 - колонна рядовая; 4 - колонна у температурного шва; 5 - колонна примыкающего пролета; 6 - стена; 7 - засыпка шлаком; 8 - отмостка

 

В многоэтажных каркасных зданиях с под­валами стены последних могут быть выполне­ны монолитными, из сборных железобетонных панелей (аналогично панелям наружных стен зданий) или из стеновых блоков и плит.

Отметку низа фундаментов колонн и стен подвала, расположенных между колон­нами, принимают, как правило, одинаковой.

Гидроизоляцию выполняют в соответствии с материалами, в зависимости от грунтовых вод и глубины наложения подвала.

В сухих грунтах следует учитывать возможность временного появления грунтовых вод, например весной.

 

 

Фундаменты стальных колонн

Фундаменты под стальные колонны принима­ют по типу фундаментов под железобетонные колонны. При этом подколонник устраивается сплошным (без стакана) и имеет анкерные болты, заделанные в бетон.

База стальной колонны крепится к фундаменту гайками, навинчивающимися на верхние выступающие из бетона концы анкерных болтов.

Размеры фундамента выбирают как для сборной железобетонной колонны, имеющей размеры сечения, близкие к размерам сечения стальной колонны.

Для заглубления развитых баз стальных колонн (с траверсами) обрезы фундаментов располагают на отметке - 0,7 или - 1,0 м.

Для стальных колонн, у которых траверсы отсутствуют, отметку верха подколонника назначают порядка - 0,25 м.

Сечение подколонников под базы сталь­ных колонн выбирают так, чтобы расстояние от оси анкерных болтов до грани подколонника было не менее 150 мм.

 

 

Монолитные железобетонные фундаменты под стальные колонны:

(1-стальная колонна; 2-анкерный болт; 3-анкерная плита; 4-опорная плита; 5-цементная подливка; 6-железобетонный фундамент)

 

Свайные фундаменты

Конструкции монолитных фундаментов железобетонных и стальных колонн могут при­меняться совместно со сваями.

При устройстве фундаментов использование свай целесообразно в тех случаях, когда не­посредственно под сооружением залегают сла­бые грунты, не способные выдержать нагрузку от сооружения, или когда применение свай позволяет получить экономически наиболее выгодное решение.

В отечественной практике известно более 150 видов свай, которые классифицируются по материалам (железобетонные, бетонные, дере­вянные и т. д.), конструкции (цельные, состав­ные, квадратные, круглые, с уширением и без него и т.д.), виду армирования, способу из­готовления и погружения (сборные, монолит­ные, забивные, завинчиваемые, буронабивные, виброштампованные и т. д.), характеру работы в грунте (сваи-стойки, висячие сваи).

Сваи железобетонные забивные цельные сплошного квадратного сечения по ГОСТ 19804.1-79* и ГОСТ 19804.2-79* рекоменду­ется применять для всех зданий и сооружений в любых сжимаемых грунтах (за исключением грунтов с непробиваемыми включениями).

Сваи забивают до проектных от­меток.

В том случае, если по каким-либо при­чинам отметки свай разные, осуществляют срубку свай ручными или механическими ин­струментами до заданных проектных отметок.

 

 

Свайные фундаменты:

1-железобетонная колонна; 2-подколонник; 3-плитная часть фундамента; 4-свая


Размеры фундамента под колонны: типовые схемы, виды, нагрузки

Схематическое изображение геометрических размеров колонн

Фундамент под колонну промышленного здания строится с учетом механико-динамических свойств почвы. Габаритные размеры фундаментов промышленных строений проектируются так, чтобы среднее значение нагрузки на нижнюю плоскость основания была не выше расчетной нагрузки, а типовые показатели усадок отдельных элементов фундамента одного и того же строения были не выше допустимых показателей, которые регламентируются проектными нормативами.

По контуру фундамент промышленного строения в основном повторяет периметр той наземной части, которая над ним расположена. Поэтому многообразие оснований зависит от конструкционных особенностей и форм зданий и сооружений. В качестве монолитных массивов выполняются фундаменты крупных строений. Например, фундамент под памятник либо опору моста.

Фундаменты под колонны могут монтироваться как для отдельной колонны, а могут располагаться группами по несколько колонн. Такие группы имеют вид лент.

Основания для стен могут устраиваться в виде отдельно стоящих опор фундамента, которые перекрываются рандбалкой, либо подземных стен, повторяющих контур несущих стен. Это стеновые или как их еще называют ленточные фундаменты. По своей конфигурации они практически неотличимы от оснований, которые устраиваются под группу колонн.

Строительные материалы, применяемые при изготовлении фундаментов промышленных зданий и сооружений – это железобетон, камень, кирпич и бетон. В состав жестких оснований в основном входит бетон, кирпичная кладка.

Если типовые схемы указывают на присутствие в конструкции основания скалывающих либо растягивающих напряжений, то здесь необходимо применять железобетон. Из этого следует, что железобетон используется при обустройстве сборных конструкций и при обустройстве гибких основ.

Виды оснований под сборные колонны из железобетона

Чертеж сопряжения фундамента с колонной

Под сборные столбы из железобетона используют монолитные либо сборные основания из железобетона.

Цельные основания из железобетона образованы несколькими ступенями и подколонником, в котором размещается стакан для опоры. Нижняя часть стакана находится на 5 см ниже основания столба. Это необходимо для того, чтобы после снятия опалубки при заливке бетонной смеси сбалансировать возможные нагрузки и огрехи в расчетах.

Сборные железобетонные основания могут изготавливаться из одного башмака либо из блок-стакана и одной или многих плит, расположенных снизу него.

Проектирование включает в себя разметку верхней части подколонника на уровне заданной разметки поверхности грунта. Основы бывают высотой 1,2−3 м, между ними создается шаг 0,3 м. Эти показатели соответствуют максимальной глубине закладки основы. Высота основания регулируется с учетом высоты подколонника, при том же размере степеней.

Если проектирование предусматривает увеличение глубины заложения фундамента, то под ним выполняют песчаную или бетонную подушку. Благодаря увеличению размера подколонника в строениях с подвальными помещениями, фундаменты располагаются ниже напольного покрытия.

Основания заливаются бетоном марок М150 и М200. Армирование выполняется металлической сеткой с размерами ячеек 200X200 мм, которая размещается в нижней его части. Сетка сваривается, и поверх нее укладывается защитный слой толщиной 0,35−0,7 м. В качестве прутьев используют горячекатаную сталь периодического профиля класса А-П. Армирование подколонников выполняется таким же способом, что и армирование столбов.

Проектирование фундаментов промышленных зданий на рыхлых почвах выполняется с последующим устройством бетонной подготовки, толщина которой достигает 10 см.

Основания под металлические колонны

Чертеж железобетонного фундамента для металлического изделия

Под колонны из металла выполняют монолитные железобетонные основания.

Подколонники оборудуются анкерными болтами для фиксации колонного башмака. Их изготавливают сплошными, без стаканов. Верхнюю часть подколонника располагают так, чтобы металлический колонный башмак и верх анкерных болтов были скрыты.

Если проектирование предусмотрело заглубление металлических колонн более 4 м, то в этом случае применяют сборные железобетонные подколонники, которые производят так же, как и двухветвенные колонны. Эти элементы снизу фиксируются в стакане основания, а верхние их части крепятся с помощью анкерных болтов. Фундамент под смежные колонны монтируется общим даже тогда, когда они изготовлены из различного материала (железобетон и сталь).

Монтаж металлических колонн

Монтаж металлической опоры

Металлические колонны монтируются на основаниях, в которых заблаговременно встраивают анкерные болты для их крепления. После проектирования стандартное положение опор обеспечивается точным размещением анкерных болтов на местах фиксации. При этом точность установки обеспечивается серьезной подготовкой плоскости основания.

Опирание колонн выполняется так:

  1. На поверхность основания, которое смонтировано до нужной отметке опорной подошвы, без последующей доливки цементной смеси. Применяется для опор с фрезерованными башмачными подошвами.
  2. На заблаговременно выверенные места, устанавливаются и заполняются бетонной смесью металлические плиты. Основание бетонируется до уровня на 5−8 см ниже той отметки подошвы опоры, которая обозначена при проектировании.
  3. После чего выполняют установку опорных колонн, объединяя осевые отметки разбивочных осей на элементах, вмонтированных в фундамент, с их отметками. Установочные винты регулируют положение отдельной опоры по высоте с учетом того, что верхняя поверхность плиты будет располагаться на заданной отметке опорной плоскости башмака. Опорные плоскости столбов должны заблаговременно быть простроганы.
  4. Основание бетонируется до уровня на 0,25−0,3 м ниже отметки поверхности башмака, отмеченной при его проектировании.

После выполнения этих работ, монтируются закладные элементы и составляющие опор. Верхнюю часть основания цементируют до уровня на 4−5 см ниже верхней плоскости опорных элементов. Опорная поверхность башмака изготавливается под прямым углом к оси самого столба.

Какие виды фундаментов выполняются под стены

Виды возводимых фундаментов

Под несущие стены промышленных зданий монтируются свайные, столбчатые и ленточные фундаменты.

Свайные фундаменты выполняют на рыхлых почвах, которые залегают на значительную глубину. Сваи разделяют на различные виды в зависимости от их назначения. Изготавливаются из древесины, стали, бетона и железобетона. Различают сваи цельные и сборные из железобетона.

Широкое распространение в строительстве получили сборные сваи. Их выпускают двух видов: цилиндрические трубчатые и квадратные сплошные.


Бетонные сваи в основном производятся цельными с различной глубиной заложения, нагрузками и различными сечениями. Металлические сваи производятся из труб, швеллеров и двутавров. Такие сваи редко применяются при обустройстве фундамента под стены из-за подверженности их коррозии, а также из-за дефицита стали. Деревянные сваи выпускаются из лиственницы, сосны. На верхний край колонны надевают бугель (стальное кольцо), а на нижний – металлический башмак. Это необходимо для того, чтобы защитить сваю от размолачивания при забивке.

Столбчатые основания под несущие стены промышленных строений выполняют при плотных основаниях и малых нагрузках. Снизу стен оснований столбы располагаются в месте стыкования, пересечения и в углах, а также в различных промежутках на расстоянии менее 3–6 м. Отдельно установленные колонны связываются друг с другом балками, которые воспринимают нагрузку, создаваемую стенами.

Снизу балок основания выполняется подсыпка из песка либо шлака толщиной 50−60 см. Это необходимо для избегания влияния предельных нагрузок и предупреждения деформаций, которые связаны с рыхлостью грунта.

Ленточные основания монтируют под самонесущие либо несущие стены, выполненные из кирпича и блоков. Такие основания бывают цельными и сборными. Сборные основания пользуются большей популярностью. Такие основания устраивают из бетонных и железобетонных блоков.

Ленточные основания выполняют из следующих компонентов:

Блоки стен имеют следующие размеры:

Также выпускают блоки доборные марки СПД, размеры которых отличаются лишь длиной (у них она 0,8 м). Они применяются для перевязки блоков в основании.

Блоки стен изготавливаются сплошными, с несквозными отверстиями, расположенными снизу. Изготавливаются из бетона марки М150.

Применение и виды блок-подушек

Схематическое отображение составляющих фундамента

Блок-подушки применяются для увеличения размера подошвы основания. Имеют следующие размеры:

Блок-подушки толщиной 1−1,6 м помимо стандартных размеров могут изготавливаться меньшей длины, то есть доборными. Изготавливаются из бетона марок М150 и М200. В качестве рабочего материала для армирования применяют класса А-П горячекатаную сталь. Чтобы уберечь от дополнительных нагрузок, блок-подушки располагают на ровную поверхность либо подготовку, выполненную из песка.

Основания из блок-подушек бывают прерывистыми и сплошными. В отдельно стоящих основаниях такие подушки укладываются с образованием разрыва, величина которого варьирует от 20 см до 90 см. Подобная конструкция дает возможность уменьшить расход стройматериала, уменьшить нагрузку и позволяет в полнее использовать несущую способность почвы.

При строительстве промышленных строений на просадочных почвах под подушками основания устраивается армированный шов, толщина которого варьирует от 3 см до 5 см, а сверху него монтируется армированный пояс толщиной от 10 см до 15 см. Это позволяет уменьшить нагрузку, увеличить жесткость основания, предупредить возникновение трещин при неравномерной усадке строения.

Блоки стен устанавливаются на бетонную смесь сверху подушек фундамента. Из подушек возводят стены подвала. Основание  и его стены состоят из многорядных стеновых блоков, которые укладываются с шовной перевязкой.

Фундаменты крупных строений из массивных железобетонных компонентов выполняют из панелей-стенок и панелей-подушек. Панели-стенки устанавливаются сверху панелей-подушек. Они бывают со сквозными отверстиями, ребристыми и сплошными. Смонтированные панели скрепляются между соседними, методом сваривания закладных металлических компонентов. Эти подушки укладываются по форме прерывистых либо непрерывных лент. Бывают сплошными и ребристыми.

Ленточные монолитные фундаменты устраиваются в основном из железобетона. Они обустраиваются внутри опалубки, в которой вмонтирована арматура (если речь идет о железобетонных фундаментах), и укладывают бетонную смесь.

Свайные фундаменты имеют ряд плюсов: они практически не дают усадки, сокращают время на проведение земляных работ, а также снижают затраты на строительство. Любое строение с применением свай может простоять больше 100 лет.

Строительство фундаментов, колонн, балок, перекрытий из стальных конструкций

Строительство стальных каркасных конструкций включает строительство фундаментов, колонн, балок и систем перекрытий. Обсуждаются этапы строительства стального каркаса.

Рис.1: Конструкция стального каркаса

Строительство элементов конструкций из стального каркаса

Порядок строительства стальных каркасных конструкций следующий:

Фиг.2: Каркас стальной конструкции

Строительство фундамента стального каркаса

Строительство каркасной конструкции начинается с возведения ее фундамента. Как правило, типы фундамента, необходимые для данной конструкции, зависят от несущей способности грунта.

Исследование почвы, включая поверхностные и подземные исследования, используется для оценки состояния почвы, на которой лежит стальная каркасная конструкция.

Например, при умеренных или малых нагрузках рекомендуется использовать железобетонные опорные площадки или ленточный фундамент.Эти типы фундаментов передают нагрузки на грунт, способный выдерживать передаваемые нагрузки.

Рис.3: Железобетонный фундамент с опорными подушками для стальной конструкции

Если прочность грунта невысока, а прилагаемая нагрузка велика, то рекомендуется рассмотреть свайный фундамент. Свайный фундамент будет передавать нагрузку конструкции на жесткий грунт.

Рис. 4: Свайный фундамент для передачи нагрузок на стальную рамную конструкцию через низкую несущую способность жесткого грунта с соответствующей несущей способностью

Фиг.5: Стальная опорная свая, забитая в землю

Конструкция стальной колонны

Следующим этапом строительства стального каркаса является установка стальных колонн. Сечение стали указывается в зависимости от приложенной нагрузки.

На выбор предлагаются секции стальных колонн различных размеров, и эти стальные колонны обычно изготавливаются заранее.

Наиболее важным моментом при установке колонн является соединение между фундаментом и колонной и стыки между колоннами.

Что касается стыков фундамента с колоннами, то фундаментные плиты привариваются к концам колонн. Наиболее желаемая форма опорной плиты является квадратной и прямоугольной формой. Типичные детали соединения колонны с фундаментом показаны на Рисунке 6.

Это должно быть известно, что наиболее желательно форма опорной плиты имеет прямоугольную форму и квадратная форма, потому что такие пластины обеспечивают наибольшее расстояние между болтами, которые являются желательным.

Рис.6: Сталь Колонка для Foundation Детали, (А) верхний болт места, созданные в базовой пластине, (В) вид сбоку основания колонны на фундаменте

Что касается стыков колонн, то они предусмотрены на каждых двух или трех этажах, чтобы упростить процесс монтажа, а также упростить производство и доставку стальных колонн.

Расстояние между стыком пола и колонны составляет около 60 см. При использовании круглых стальных колонн сварное соединение используется для соединения обеих стальных колонн сверху и снизу.

Рис.7: Соединения колонн

Монтаж стальных балок

Доступны различные сборные балочные профили для использования в многоэтажной конструкции стального каркаса. Балки обычно переносят нагрузки с перекрытий и крыши на колонны.

Стальные балки могут пролетать до 18 м, но наиболее распространенный диапазон пролетов стальных балок составляет от 3 до 9 м.

При возведении стальных балок встречаются соединения колонны с балкой и балки с балкой. Существуют различные типы соединения колонны с балкой, которые выбираются в зависимости от типа нагрузок, воздействующих на соединение колонны с балкой.

Например, если соединение подвергается только вертикальным нагрузкам, используются простые соединения. Гибкая концевая пластина, пластина оребрения и двухугловая планка - примеры простых соединений, показанных на Рисунке 8.

Рис.8: Различные типы соединения колонны с балкой, подходящие для случая, когда вертикальные нагрузки прикладываются исключительно: (A) гибкая концевая пластина, (B) пластина с ребрами, (C) двойной угловой шип

Если соединение подвергается как вертикальным нагрузкам (сила сдвига), так и силам скручивания, следует рассматривать соединения торцевой пластины на полную глубину и соединения удлиненной торцевой плиты, как показано на Рисунке 9.

Рис.9: Соединение на всю глубину и с удлиненной концевой пластиной, используемое, когда соединение колонны с балкой подвергается как сдвигу, так и кручению

Что касается соединения балки с балкой, соединение балки с торцевой пластиной с балкой используется для соединения второстепенных стальных балок с первичными стальными балками.

Поскольку верхняя полка второстепенных балок поддерживает систему перекрытия, она должна быть выровнена с верхним фланцем первичных балок. Этого можно добиться, надрезав верхнюю полку вторичной балки, как показано на Рисунках 10 и 11.

Рис.10: Вырезанная часть вторичной балки

Рис.11: Соединение балки торцевой пластины с балкой

В качестве альтернативы выступающий кронштейн приваривается к первичной балке, а затем прикрепляется вторичная балка без надрезов на вторичных стальных балках, как показано на Рисунке 12.

Рис.12: Наличие кронштейна, приваренного к основным стальным балкам

Системы полов, используемые в конструкции стального каркаса

Существуют различные типы напольных систем, которые могут использоваться в конструкции стального каркаса. Полы обычно устанавливают по мере возведения балок.

Системы перекрытий не только поддерживают вертикальные приложенные нагрузки, но также действуют как диафрагмы и противостоят боковым нагрузкам за счет использования связей.

Примеры систем перекрытий: короткопролетные композитные балки и плиты с металлическим настилом, Slimdek, ячеистые композитные балки с плитами и стальным настилом, балки Slimflor с сборными железобетонными элементами, Длиннопролетные композитные балки и плиты с металлическим настилом, композитные балки с сборным железобетонным покрытием бетонные блоки и несоставные балки с сборными железобетонными элементами. Также читайте: Типы систем перекрытий для многоэтажных металлоконструкций

Фиг.13: Детали композитных полов, используемых в конструкции стального каркаса

Рис.14: Сборная бетонная плита, размещенная на несущем стальном каркасе

Строительство связей и облицовки стальных каркасных конструкций

Связи

используются для противодействия боковому воздействию на конструкцию и передачи поперечных нагрузок на колонны, а затем на фундамент.

Фиг.15: Распорка с деталями соединения

Что касается облицовки стальной каркасной конструкции, для защиты внутренней части конструкции можно использовать различные типы облицовки, такие как кирпичная и листовая облицовка.

Подробнее:

Типы перекрытий для многоэтажных металлоконструкций

Какие типы каркасных систем из конструкционной стали?

Современные методы строительства - детали и применение

Список литературы

D G BROWN, D C ILES, E YANDZIO.Проектирование стальных зданий: каркасы со скосами средней высоты: в соответствии с Еврокодами и национальными приложениями Великобритании. Институт стальных конструкций. Беркшир, стр. 32-74. 2009. (P365).

M E BRETTLE, D G BROWN. Проектирование стальных зданий: краткие Еврокоды: в соответствии с Еврокодами и британскими национальными приложениями. Институт стальных конструкций. Беркшир, стр. 69-79. 2009. (P362).

Конструкция

СТЕК: Фундамент BCSA и сталь Tata. [S.l.]: BCSA и Tata Steel. 2013.

СТАЛЬНОЕ КОНСТРУКЦИЯ.Планирование затрат на этапах проектирования, дата обращения: 5 октября 2017 г.

.

Типы фундаментов для металлоконструкций

  • Обещание Whirlwind
  • МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЗДАНИЯ
  • МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КРОВЛЯ И ОБОЛОЧКА
  • МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ
  • Производство
  • Техническая информация
  • Карьера
Вопросов? Позвоните нам по телефону 800-324-9992 .

Концептуальный проект - SteelConstruction.info

В данной статье представлена ​​информация, необходимая для оказания помощи в выборе и использовании стальных конструкций на этапе концептуального проектирования современных многоэтажных и одноэтажных зданий. Информация представлена ​​с точки зрения стратегии проектирования, анатомии конструкции здания и структурных систем.

Для многоэтажных зданий основной интерес представляют коммерческие здания, но та же информация может быть использована и в других секторах.

Для одноэтажных зданий основной интерес представляют промышленные здания, но ту же информацию можно использовать и в других секторах, таких как коммерция, розничная торговля и отдых.

  • Типовая планировка колонн офисного здания с атриумом

  • Планировка одноэтажного дома

[вверх] Многоэтажные дома

 

Многоэтажное коммерческое здание - Mid City Place, Лондон

В многоэтажных зданиях на конструкцию основной конструкции сильно влияют многие факторы, как определено ниже:

  • Необходимость обеспечения четких пролетов пола для увеличения полезного пространства
  • Выбор системы облицовки
  • Требования к планировке, которые могут ограничивать высоту здания и максимальную площадь между этажами
  • Сервисная стратегия и эффективная интеграция строительных сервисов
  • Условия площадки, определяющие систему фундамента и расположение фундаментов
  • Ограничения по крану и место для хранения материалов и компонентов
  • Скорость строительства, которая может повлиять на количество используемых компонентов и процесс установки.


Исследования показывают, что стоимость конструкции здания обычно составляет только 10% от общей стоимости здания, и влияние выбора конструкции на фундамент, услуги и облицовку часто оказывается более значительным. В действительности проектирование зданий представляет собой синтез архитектурных, структурных, сервисных, логистических и строительных вопросов. Стальные каркасы идеально подходят для современных многоэтажных коммерческих зданий.

[вверх] Иерархия проектных решений

Разработка любого предложения по строительному проекту требует сложной серии взаимосвязанных проектных решений.Процесс должен начинаться с четкого понимания требований клиента и местных условий и правил. Несмотря на сложность, можно выделить иерархию проектных решений. Во-первых, требования к планированию, вероятно, будут определять общую форму здания, которая также будет включать такие аспекты, как естественное освещение, вентиляция и услуги. Основные варианты дизайна, которые необходимо сделать после тесной консультации с клиентом:

  • Глубина зоны пола и общая стратегия взаимодействия структуры и услуг
  • Необходимость в специальных конструктивных решениях в общественных местах или зонах общественного пользования
  • Обеспечение некоторого допуска между структурой и услугами, чтобы обеспечить возможность адаптации в будущем
  • Преимущество использования более длинных пролетов при незначительных дополнительных затратах для повышения гибкости компоновки.


На основе технического задания может быть подготовлен концептуальный проект, который рассматривается командой дизайнеров и заказчиком. Именно на этой ранней интерактивной стадии принимаются важные решения, влияющие на стоимость и ценность окончательного проекта. Очень важно тесное взаимодействие с клиентом.

[вверх] Анатомия конструкции здания

Конструкция здания зависит от различных параметров; к ним относятся:

  • Решетка перекрытия
  • Высота здания
  • Помещение для обращения и доступа
  • Требования к услугам и интеграция услуг.

[вверх] Решетка перекрытия

Сетки перекрытия определяют расстояние между колоннами в ортогональных направлениях, на которые влияют:

  • Сетка планирования (обычно на основе единиц измерения 300 мм, но чаще кратных 0,6, 1,2 или 1,5 м)
  • Шаг колонн вдоль фасада в зависимости от материала фасада (обычно от 5,4 до 7,5 м)
  • Использование внутреннего пространства, т. Е. Под офисы или помещения открытой планировки
  • Требования к распределению услуг в здании (от ядра здания).


Вдоль линии фасада расстояние между колоннами обычно определяется необходимостью обеспечить поддержку системы облицовки. Например, для кирпичной кладки обычно требуется максимальное расстояние между колоннами 6 м. Это влияет на расстояние между колоннами внутри, если не используются дополнительные колонны вдоль линии фасада. Пролет балок через здание обычно соответствует одной из следующих схем расположения колонн:

  • Одиночная внутренняя линия колонн, размещенная смещением к линии центрального коридора.Это показано на рисунке ниже
  • Пары линий колонн по обе стороны коридора
  • Бесстолонные внутренние пролеты с колоннами, расположенными по линии фасада.
 

Типовая сетка колонн для офиса с естественной вентиляцией

Для офисов с естественной вентиляцией обычно используется ширина здания от 12 до 15 м, что может быть достигнуто за счет двух пролетов от 6 до 7,5 м. Однопролетный пролет также может быть снабжен глубокими (400 мм и более) сборными железобетонными пустотными элементами, охватывающими всю ширину здания.Естественное освещение также играет роль в выборе ширины напольной плиты. В современных зданиях решение с большим пролетом обеспечивает значительное повышение гибкости планировки. Для офисов с кондиционированием воздуха часто используется свободный пролет от 15 до 18 м. Пример сетки колонн для варианта с большим пролетом в здании с большим атриумом показан на рисунке ниже.

 

Сетка колонн для длиннопролетного перекрытия в престижном офисе с кондиционером

[вверх] Координация размеров

Выбор базовой формы здания обычно является обязанностью архитектора и ограничивается такими вопросами, как план участка, доступ, ориентация здания, парковка, ландшафтный дизайн и требования местного планирования.Следующие ниже общие рекомендации влияют на выбор конструкции.

  • Здание шириной от 13 м до 20 м обеспечивает достаточное естественное освещение по периметру. Формы более широкой планировки обычно не подходят для офисных помещений открытой планировки.
  • Зона, равная двойной высоте пола до потолка от каждой фасадной стены, может вентилироваться естественным путем (обычно от 6 до 7 м), а внутренняя зона должна вентилироваться механически.
  • Atria обеспечивает дополнительный источник естественного освещения и улучшает энергопотребление здания.
[вверх] Влияние высоты здания

Высота здания оказывает сильное влияние на:


Для более высоких зданий обычно используются стратегически размещенные бетонные или стальные опоры. Сверхвысокие здания сильно зависят от системы стабилизации и здесь не рассматриваются. Размеры лифтов и скорость их движения также становятся важными факторами для высоких зданий. В зависимости от Правил пожарной безопасности использование спринклеров может потребоваться для зданий высотой более восьми этажей (или высотой около 30 м).

[вверху] Координация по горизонтали

В горизонтальной координации преобладает необходимость в плане определенных зон для вертикального доступа, безопасной эвакуации при пожаре и вертикального распределения услуг. На позиционирование сервисных ядер и ядер доступа влияют:

  • Горизонтальные распределительные системы для механических служб
  • Требования к огнестойкости, которые могут контролировать пути эвакуации и размеры отсеков
  • Необходимость эффективного распределения стабилизирующих систем (связей и стержней) по всему плану здания.


Две показанные выше сетки планирования представляют собой типичные схемы, которые удовлетворяют этим критериям.

Атриум может быть встроен для увеличения освещенности занимаемого пространства и для создания ценных зон циркуляции на нижнем и промежуточном уровнях. Требования к конструкции атриумов:

  • Опора длиннопролетной крыши атриума
  • Пути доступа для общего обращения
  • Меры пожарной безопасности путем дымоудаления и безопасных путей эвакуации
  • Уровни освещения и обслуживание внутренних офисов.
[вверху] Вертикальное согласование

Целевая высота от пола до пола основана на высоте от пола до потолка от 2,5 до 2,7 м для спекулятивных офисов или 3 м для более престижных помещений, плюс глубина этажа, включая услуги. На этапе концептуального проектирования следует учитывать следующие целевые значения глубины пола:

Офис престижа 4,0 - 4,2 м
Спекулятивная контора 3,6 - 4,0 м
Проект реконструкции 3.5 - 3,9 м


Эти цели допускают ряд конструктивных решений. Если по причинам планирования требуется ограничить общую высоту здания, это может быть достигнуто за счет использования неглубоких перекрытий или интегрированных балочных систем. Интегрированные балочные системы часто используются в проектах реконструкции, где высота от пола до пола ограничена совместимостью с существующим зданием или фасадами.

Для концептуального проектирования ортодоксальных коммерческих многоэтажных стальных конструкций могут использоваться следующие «целевые» значения глубины перекрытия.

[вверх] Варианты конструкции для обеспечения устойчивости

На конструктивную систему, необходимую для устойчивости, в первую очередь влияет высота здания. Для зданий высотой до восьми этажей стальная конструкция может быть спроектирована так, чтобы обеспечивать устойчивость, но для более высоких зданий более эффективными конструктивно являются бетонные или стальные опорные стержни. Следующие структурные системы можно рассматривать на предмет устойчивости.

[вверх] Жесткие рамы

Для зданий высотой до четырех этажей могут использоваться жесткие рамы, в которых стальные элементы и соединения нескольких балок с колоннами обеспечивают сопротивление изгибу и жесткость, чтобы выдерживать горизонтальные нагрузки.Как правило, это возможно только там, где балки относительно глубокие (от 400 до 500 мм) и где размер колонны увеличен, чтобы противостоять приложенным моментам. Соединения на торцевой пластине на всю глубину обычно обеспечивают необходимую жесткость соединения.

[вверх] Рамы на скобах

Для зданий высотой до 12 этажей обычно используются стальные скобы, в стенах которых используются поперечные, К- или V-образные распорки, обычно внутри полости в фасаде, вокруг лестниц или других обслуживаемых зон.Поперечная распорка рассчитана только на растяжение (другой элемент является избыточным). Поперечные связи часто представляют собой простую плоскую стальную пластину, но также могут использоваться угловые и швеллерные секции.

Когда распорка предназначена для работы на сжатие, часто используются полые секции, хотя также могут использоваться угловые и швеллерные секции. Стальная рама с подкосами имеет два ключевых преимущества:

  • Ответственность за временную стабильность лежит на одной организации
  • Как только стальные распорки прикреплены (закреплены болтами), конструкция становится устойчивой.
[вверх] Бетонные или стальные стержни

Бетонные стержни - наиболее практичная система для зданий высотой до 40 этажей. Бетонное ядро ​​обычно строится до стального каркаса. В этой форме конструкции балки часто проходят непосредственно между колоннами по периметру здания и бетонным ядром. Особые конструктивные соображения требуются для:


Типичная схема расположения балок вокруг бетонного сердечника показана на рисунке ниже с использованием более тяжелых балок в углу сердечника.Может потребоваться двойная балка для минимизации конструкционной глубины в углах жил.

  • Типовая схема расположения балок вокруг бетонного ядра


Стальные стержни со стяжками можно использовать как экономичную альтернативу там, где скорость строительства имеет решающее значение. Такие сердечники устанавливаются вместе с остальным пакетом металлоконструкций. Пример стального стального сердечника показан на рисунке выше середины.

Руководство по проектированию литых стальных пластин для соединения конструкционных стальных балок с бетонными стенами сердцевины доступно в SCI-P416. В этой публикации представлена ​​модель для проектирования простых соединений, которые передают поперечную силу из-за постоянных и переменных нагрузок и несовпадающую осевую силу связи, возникающую в результате случайной нагрузки. Он указывает на дополнительные проблемы, которые необходимо учитывать при рассмотрении совпадающих поперечных и осевых сил. Представлен образец конструкции простого соединения для UB серийного размера 610, а также проект армирования для продавливания стены.В руководстве обсуждаются обязанности инженера-строителя и подрядчика по монтажу металлоконструкций и предлагается, где лучше всего разделить обязанности. Также учитывается влияние отклонений между теоретическим положением частей соединения и их исходным положением.

[вверху] Колонны

Колонны в многоэтажных стальных каркасах, как правило, представляют собой H-образные профили, воспринимающие преимущественно осевые нагрузки. Когда устойчивость конструкции обеспечивается сердцевинами или незаметными вертикальными распорками, балки обычно проектируются как просто поддерживаемые.Общепринятая расчетная модель заключается в том, что номинальные штифтовые соединения создают номинальные моменты в колонне, рассчитанные исходя из предположения, что реакция балки составляет 100 мм от торца колонны. Если реакции на противоположной стороне колонны равны, нет чистого момента. Колонны по периметру конструкции будут иметь приложенный момент, так как соединение будет только с одной стороны. Типичные размеры внутренних столбцов приведены в таблице ниже.

Типовые размеры колонн для композитных полов малых и средних пролетов
Количество этажей, поддерживаемых колонной Универсальная колонна (UC) серийный размер
1 152
2–4 203
3–8 254
5–12 305
10-40 356

Хотя небольшие секции колонн могут быть предпочтительнее по архитектурным причинам, следует учитывать практические вопросы соединения с балками перекрытия.Подключение к малой оси очень маленькой секции колонны может быть трудным и дорогостоящим.

[наверх] Варианты конструкции напольных систем

Доступен широкий спектр решений для напольных систем, типичные решения которых представлены в таблице ниже.

Типовые решения полов
Форма конструкции Типовое решение
Низкое здание, небольшие пролеты, без ограничений по глубине застройки Балки перекрытий

сборных блоков или композитных полов

Низкая высота, большой пролет e.г. 15 м Балки перекрытия в сборных железобетонных элементах фасада (15 м), композитные перекрытия с второстепенными стальными балками протяженностью 15 м
Средняя и высокая этажность, небольшие пролеты, без ограничений по глубине застройки Балки перекрытия, композитная конструкция
Средне- и высотные, длинные пролеты (до 18 м) ограниченная глубина застройки Полы композитные с ячеистыми длиннопролетными вторичными балками

Хотя решения из стали подходят для коротких пролетов (обычно от 6 до 9 м), сталь имеет важное преимущество перед другими материалами в том, что решения с большими пролетами (от 12 до 18 м) могут быть легко предоставлены.Это имеет ключевое преимущество - свободное от колонн пространство, позволяющее адаптировать систему в будущем и меньшее количество фундаментов.

Полы, перекрывающие стальные балки, обычно представляют собой сборные железобетонные элементы или композитные перекрытия. Опорные балки могут находиться под полом, при этом пол опирается на верхний фланец (часто называемые «нижние балки»), или балки могут находиться в одной зоне с конструкцией пола, чтобы уменьшить общую глубину зоны. Доступная строительная зона часто является определяющим фактором при выборе напольного решения.

Балки в зоне перекрытия называются неглубоким полом, узким полом или интегрированными балками. Балки могут быть несоставными или составными. В композитной конструкции соединители, работающие на сдвиг, привариваются к верхней полке балки, передавая нагрузку на бетонный пол.

Сборные железобетонные блоки могут использоваться для малоэтажных каркасов, но композитные полы распространены как в малоэтажных, так и в многоэтажных конструкциях.

Диапазон пролетов различных вариантов конструкции из стали и бетона показан в таблице ниже.Стальные варианты с длинными пролетами обычно обеспечивают интеграцию услуг для пролетов более 12 м. Ячеистые балки и композитные фермы более эффективны для вторичных балок с большими пролетами, тогда как сборные балки часто используются для первичных балок с большими пролетами.

 

Диапазон различных вариантов конструкции

[вверх] Оценка количества стали

Для расчетных целей при проектировании офисных зданий могут использоваться представительные веса стали для зданий прямоугольной формы в плане.Эти количества значительно увеличатся для непрямоугольных или высоких зданий, а также для зданий с атриумами или сложными фасадами. Приблизительные количества представлены в таблице ниже и выражены в отношении общей площади здания. Они не включают стальные конструкции, используемые для фасадов, атриумов или крыш.

Приблизительное количество стали
Форма здания Приблизительное количество стали

(кг / м² площадь пола)

Балки Колонны Распорка Всего
3-х или 4-х этажное здание прямоугольной формы 25–30 8–10 2–3 35–40
6–8 этажное здание прямоугольной формы 25–30 12–15 3–5 40–50
8–10-этажное длиннопролетное здание 35–40 12–15 3–5 50–60
20-ти этажное длиннопролетное здание с бетонным сердечником 40–50 10–13 1-2 50–65

Доступны дополнительные инструкции по оценке количества и стоимости стали.

[вверх] Факторы, влияющие на конструктивное решение

Программа строительства будет ключевым моментом в любом проекте, и ее следует рассматривать одновременно с учетом стоимости конструкции, услуг, облицовки и отделки. Структурная схема имеет ключевое влияние на программу и стоимость, а также на структурные решения, которые могут быть возведены безопасно и быстро, чтобы обеспечить ранний доступ для следующих сделок.

[вверх] Условия участка

Все чаще сооружения возводятся на «заброшенных» участках, где более раннее строительство оставило постоянное наследие.В центрах городов часто предпочтительнее решение с меньшим количеством фундаментов, хотя и с большей нагрузкой, что приводит к более длинным пролетам надстройки.

[вверх] Краны

Количество кранов в проекте будет зависеть от занимаемой площади, размера проекта и использования дополнительных мобильных кранов. Многоэтажные конструкции обычно возводятся с помощью башенного крана, который может быть дополнен мобильными кранами для конкретных операций по подъему тяжелых грузов. В проектах центра города башенные краны часто располагаются в шахте лифта или атриуме.

[вверх] Интеграция услуг

 

Для большинства крупных офисных зданий требуется кондиционирование воздуха или «комфортное охлаждение», что потребует как горизонтальных, так и вертикальных распределительных систем. Наличие таких систем имеет решающее значение для компоновки надстройки, влияя на компоновку и тип выбранных элементов. См. SCI P166.

Основное решение: интегрировать воздуховод в пределах структурной глубины или просто подвесить воздуховод на более низком уровне, влияет на выбор конструктивного элемента, системы противопожарной защиты, облицовки (стоимость и программа) и общей высоты здания.Другие системы обеспечивают кондиционирование воздуха из фальшпола.

[вверх] Одноэтажные дома

 

Одноэтажное здание

В одноэтажных зданиях используются стальные каркасные конструкции и металлические облицовки всех типов. Могут быть созданы большие открытые пространства, которые будут эффективными, простыми в обслуживании и адаптируемыми по мере изменения спроса. Одноэтажные здания - это «основной» рынок стали в Великобритании.

Одноэтажные здания, как правило, представляют собой большие ограждения, но могут потребоваться места для других целей, таких как офисы, погрузочно-разгрузочные работы и транспортировка, мостовые краны и т. Д. Поэтому при их проектировании необходимо учитывать многие факторы.

Все чаще необходимо решать архитектурные проблемы и визуальное воздействие, и многие ведущие архитекторы участвуют в проектировании современных одноэтажных зданий.

[вверх] Иерархия проектных решений

 

Важные факторы проектирования одноэтажных зданий

Разработка проектного решения для одноэтажного здания, такого как большой корпус или промышленный объект, больше зависит от выполняемой деятельности и будущих требований к пространству, чем другие типы зданий, такие как коммерческие и жилые здания.Хотя эти типы зданий в основном функциональны, они обычно проектируются с сильным архитектурным участием, продиктованным требованиями к планированию и «брендингом» клиента.

Следующие общие требования к проектированию следует учитывать на этапе концептуального проектирования промышленных зданий и больших ограждений в зависимости от формы и использования здания:

  • Использование пространства, например, особые требования для работы с материалами или компонентами на производственном объекте
  • Гибкость пространства в настоящем и будущем
  • Скорость строительства
  • Экологические характеристики, включая требования к обслуживанию и тепловые характеристики
  • Эстетика и визуальное воздействие
  • Звукоизоляция, в частности в производственных помещениях
  • Доступ и безопасность
  • Соображения, касающиеся устойчивого развития
  • Расчетный срок службы и требования к техническому обслуживанию, включая вопросы по окончании срока службы.


Чтобы разработать концептуальный проект, необходимо пересмотреть эти соображения в зависимости от типа одноэтажного здания. Например, требования к распределительному центру будут отличаться от производственных. Обзор важности различных вопросов проектирования представлен в таблице справа для обычных типов зданий.

[вверх] Архитектурное проектирование

Современные одноэтажные здания из стали функциональны в использовании и имеют привлекательный архитектурный вид.Ниже представлены различные примеры вместе с кратким описанием концепции дизайна.

[вверх] Форма здания

Базовая структурная форма одноэтажного здания может быть разных типов, как показано на рисунке ниже. На рисунке показано концептуальное поперечное сечение каждого типа здания с примечаниями по концепции конструкции и типичным силам и моментам, возникающим в результате гравитационных нагрузок.

 

Конструктивные решения

Основные концепции проектирования для каждого типа конструкции описаны ниже:

[вверху] Простая кровельная балка, опирающаяся на колонны.

Пролет обычно небольшой, примерно до 20 м. Балка крыши может быть предварительно выгнута. Для обеспечения продольной и продольной устойчивости на крыше и на всех возвышениях потребуются распорки.

[вверху] Рама портала

Портальная рама - это сплошная рама с сопротивляющимися моментами соединениями для обеспечения устойчивости в плоскости. Рама портала может быть одно- или многопролетной. Элементы, как правило, представляют собой гладкие прокатные секции, при этом сопротивление стропил локально повышается за счет бедра.Во многих случаях рама будет иметь закрепленные основания. Стабильность в продольном направлении обеспечивается комбинацией распорок в крыше, поперек одного или обоих концевых пролетов, и вертикальных распорок на фасадах. Если вертикальные распорки не могут быть обеспечены на фасадах (например, из-за промышленных дверей), устойчивость часто обеспечивается жесткой рамой внутри фасада.

[вверх] Фермы

Здания с фермами обычно имеют распорки крыши и вертикальные распорки на каждой отметке для обеспечения устойчивости в обоих ортогональных направлениях.Фермы могут иметь разные формы с пологими или крутыми внешними скатами крыши. Ферменное здание также может быть спроектировано как жесткое в плоскости, хотя более распространено использование распорок для стабилизации рамы.

[вверх] Прочие конструкции

Сборные колонны (две плоские балки, соединенные в составную колонну) часто используются для поддержки тяжелых грузов, например кранов. Они могут использоваться в портальных конструкциях, но часто используются с жесткими основаниями и с распорками для обеспечения устойчивости в плоскости.Могут использоваться внешние или подвесные опорные конструкции, но они относительно редки.

[вверх] Выбор типа здания

Каркасы портала

считаются очень рентабельным способом создания одноэтажного ограждения. Их эффективность зависит от метода анализа и допущений, сделанных в отношении ограничений для элементов конструкции, как показано в таблице ниже.

Эффективная конструкция портальной рамы
Самый эффективный Менее эффективный
Анализ с использованием программного обеспечения для упругопластических исследований Расчет упругости
Облицовка, ограничивающая фланец прогонов и боковых перил Прогоны и боковые поручни без фиксации
Прогоны и боковые планки, используемые для удержания обоих фланцев горячекатаной стальной конструкции Внутренний фланец стальной горячекатаной конструкции не ограничен
Используемая номинальная базовая жесткость Номинальная базовая жесткость игнорируется

Причины выбора простых балочных конструкций, портальных рам или ферм приведены в таблице ниже.

Сравнение конструктивных форм
Простая балка Рама портала Ферма
Преимущества
Простая конструкция Большой пролет Возможны очень длинные пролеты
Устойчивость в плоскости Допускается перевозка тяжелых грузов
Размеры стержней и бедра могут быть оптимизированы для повышения эффективности умеренный прогиб
Недостатки
Относительно короткий пролет Программное обеспечение, необходимое для эффективного проектирования Обычно более дорогое изготовление
Стяжки, необходимые для устойчивости в плоскости Ограничено относительно небольшой вертикальной нагрузкой и небольшими кранами, чтобы избежать чрезмерных прогибов Обычно для устойчивости в плоскости используются распорки.
Нет экономии за счет непрерывности
[вверху] Типы облицовки

Основные типы кровли и облицовки стен, применяемые в одноэтажных зданиях, описываются следующим образом:

[вверх] Кровля
  • «Застроенный» или двухслойный перекрытие кровли между второстепенными элементами, такими как прогоны.
  • Композитные панели (также известные как сэндвич-панели) между прогонами.
  • Глубокий настил между основными рамами, поддерживающая изоляция, с внешним металлическим листом или водонепроницаемой мембраной.
[вверху] Стены
  • Профнастил, ориентированный вертикально и опирающийся на боковые направляющие.
  • Подносы из листового или структурного футеровки, расположенные горизонтально между колоннами.
  • Композитные или многослойные панели, расположенные горизонтально между колоннами, без боковых перил.
  • Металлические кассетные панели, поддерживаемые боковыми направляющими.


Различные формы облицовки (включая вертикально и горизонтально ориентированные листы) могут использоваться вместе для визуального эффекта на одних и тех же фасадах. Кирпичная кладка часто используется в качестве «дадо» или «карликовой» стены ниже уровня окон для обеспечения ударопрочности.

[вверх] Эскизный проект портальных рам

Стальные портальные рамы широко используются, поскольку сочетают в себе конструктивную эффективность с функциональной формой.Однопролетная симметричная портальная рама (как показано на рисунке ниже) обычно имеет следующие пропорции:

  • Пролет от 15 до 50 м (от 25 до 35 м является наиболее эффективным)
  • Высота карниза (от основания до осевой линии стропил) от 5 до 15 м (обычно принимается 7,5 м или более). Высота карниза определяется указанной высотой в свету между верхом пола и нижней стороной бедра.
  • Уклон кровли от 5 ° до 10 ° (обычно используется 6 °)
  • Расстояние между рамами от 5 до 8 м (большее расстояние между рамами используется в портальных рамах с более длинными пролетами)
  • Стержни представляют собой I-образные секции, а не H-секции, поскольку они должны нести значительные изгибающие моменты и обеспечивать жесткость в плоскости.
  • Разделы обычно S355.
  • В стропилах на карнизах предусмотрены отводы для увеличения сопротивления изгибу стропил и для облегчения болтового соединения с колонной.
  • Для облегчения болтового соединения на вершине предусмотрены небольшие втулки.
 

Однопролетная симметричная портальная рама

Свес карниза обычно вырезается из стандартных открытых профилей | катаного профиля того же размера, что и стропила, или из одного немного большего размера и приваривается к нижней стороне стропила.Длина бедра карниза обычно составляет 10% от пролета. Длина бедра означает, что изгибающий момент изгиба на «остром» конце бедра приблизительно такой же, как максимальный изгибающий момент провисания по направлению к вершине, как показано на рисунке ниже.

 

Изгибающий момент стропил и длина бедра

Концевые рамы портальной рамы обычно называют фронтальными. Рамы фронтона могут быть идентичны внутренним рамам, даже если они испытывают меньшие нагрузки.Если планируется расширение здания в будущем, портальные рамы обычно используются в качестве оконных рам, чтобы уменьшить влияние строительных работ. Типичный двускатный каркас, образованный колоннами, короткими опорными стропилами и вертикальными связями, показан на рисунке ниже.

 

Типовые детали торцевого фронта портально-каркасного дома

[вверху] Стабильность рамы

Стабильность в плоскости обеспечивается непрерывностью кадра.В продольном направлении устойчивость обеспечивается вертикальными подпорками на фасадах. Вертикальные распорки могут быть на обоих концах здания или только в одном пролете. Каждая рама соединена с вертикальной связью горячекатаным элементом на уровне карниза. Типичное расположение распорок показано на рисунке ниже.

 

Типовая распорка в портальной раме

Колонны фронтона пролетают между основанием и стропилами, где реакция осуществляется посредством распорок в плоскости крыши до уровня карниза и до фундамента посредством вертикальных распорок.Если диагональные связи на фасадах не могут быть размещены, продольная устойчивость может быть обеспечена за счет жесткой рамы на фасадах.

[вверху] Стабильность стержня
 

Удерживающие места

Для экономичного расчета необходимо учитывать ограничения на внутренней полке стропил и колонны. Прогоны и боковые поручни считаются достаточными для удержания фланца, к которому они прикреплены, но, если не приняты специальные меры, прогоны и боковые поручни не ограничивают внутренний фланец.Ограничение внутреннего фланца обычно обеспечивается за счет распорок прогонов и боковых поручней, как показано на рисунке ниже. Связи обычно образуются из тонких металлических лент, предназначенных для действия при растяжении или под углами, предназначенными для сжатия, если связь возможна только с одной стороны. Расположение ограничителей на внутреннем фланце в целом аналогично тому, что показано на рисунке ниже, и во всех случаях соединение внутренней поверхности стойки и нижней стороны бедра должно быть ограничено.

 

Удерживающая скоба к внутреннему фланцу

[вверх] Подключения

[вверху] Соединение карниза
 

Типовое соединение карниза

Типичное соединение карниза показано на рисунке ниже. Практически во всех случаях потребуется усилитель жесткости на сжатие в колонне (как показано на рисунке, внизу бедра).Другие элементы жесткости могут потребоваться для увеличения сопротивления изгибу фланца колонны, примыкающего к натяжным болтам, и для увеличения сопротивления сдвигу панели стенки колонны. Бугорок обычно изготавливается из балки такого же размера, что и стропила (или большего размера), или из эквивалентной пластины. Обычно это болты М24 8,8 и концевая пластина толщиной 25 мм S355.

[вверху] Соединение вершины

Типичное соединение апекса показано на рисунке ниже. Вершинное соединение в первую очередь служит для увеличения глубины элемента, чтобы обеспечить удовлетворительное болтовое соединение.Верхушка бедра обычно изготавливается из того же элемента, что и стропила, или из эквивалентной плиты. Обычно это болты М24 8,8 и концевая пластина толщиной 25 мм S355.

 

Типовое соединение апекса

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

.

RF- / JOINTS Steel - Основание колонны: Расчет опор колонны

Дополнительный модуль RF- / JOINTS Steel - Column Base проектирует опоры шарнирных и фиксированных оснований колонн в соответствии с:

  • EN 1993‑1‑8 (включая национальные приложения)

  1. Характеристики
    Шарнирная категория Колонка Печная обеспечивает четыре различных соединений базовой пластины:
    • Простого столбец базы
    • Конических колонок базовых
    • Колонка базы для прямоугольных полых профилей
    • Колонка базы для круглых полых секций

    удерживающей Колонка Печной категории содержит пять различных совместные макеты Двутавровые секции:
    • Опорная плита без ребер жесткости
    • Опорная плита с ребрами жесткости в центре фланцев
    • Опорная плита с ребрами жесткости по обеим сторонам колонны
    • Опорная плита с швеллерными секциями
    • Ковшовый фундамент

    Все типы соединений включают опорная плита, приваренная к стальной колонне.Соединения анкерами закладываются в бетон внутри фундамента. Вы можете выбрать анкеры типа M12 - M42 с марками стали 4,6 - 10,9. Верхняя и нижняя стороны анкеров могут быть снабжены круглыми или наклонными листами для лучшего распределения нагрузки или крепления. Кроме того, вы можете использовать прямоугольные или круглые анкерные головки с резьбой на концах стержней.

    Материал и толщина слоя затирки, а также размеры и материал основания могут быть установлены произвольно. Кроме того, вы можете определить краевое армирование фундамента.Для лучшей передачи поперечных сил, можно устроить сдвиг ключ (шип) на нижней стороне опорной плиты.

    Силы сдвига передаются шипом, анкерами или трением. Вы можете комбинировать отдельные компоненты.

  2. Ввод

    После выбора типа соединения и стандарта проектирования в первом окне ввода вы можете определить узлы, импортированные из RFEM / RSTAB, для проектирования с анкерным креплением.

    При желании вы можете определить сечение колонны и материал вручную. Другие входные окна включают параметры фундамента, такие как опорная плита, анкеры, срезные шпонки и элементы жесткости. Нагрузки импортируются из RFEM / RSTAB или вводятся вручную в случае определения соединения, определенного пользователем.

  3. Проект
    После расчета, RF- / СОЕДИНЕНИЯ сталь - Колонка Base отображает следующие результаты дизайн:
    • Опорная плита изгиба
    • Растяжение анкера и усилие сдвига анкера
    • Прочность на срез
    • Сжатие бетона / разрушение бетонных краев
    • Трение
    • Сварные швы
  4. Результаты

    Сначала основные конструкции соединений группируются и отображаются вместе с базовой геометрией соединения в первом окне результатов.В других окнах результатов вы можете увидеть все основные детали конструкции, такие как несущая способность анкеров, напряжения в сварных швах и другие.

    Размеры, свойства материала и сварные швы, важные для конструкции соединения, отображаются немедленно и могут быть распечатаны напрямую. Можно визуализировать соединения в RF- / JOINTS Steel - Column Base или в модели RFEM / RSTAB.

    Вся графика может быть включена в распечатанный отчет RFEM / RSTAB или распечатана напрямую.Масштабируемая графика результатов обеспечивает возможность оптимальной визуальной проверки прямо на этапе проектирования.

.

Смотрите также