Стальные стропильные и подстропильные фермы покрытий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стальные стропильные и подстропильные фермы покрытий

ферма прогон кровля

Стальные стропильные фермы по очертанию проектируют с параллельными поясами, полигональными и треугольными. Стальные фермы применяют практически для любых пролетов.

В фермах различного очертания применяют определенные системы решеток (рис. 10). Выбор типа решетки зависит от схемы приложения нагрузок, очертания поясов и конструктивных требований. Для снижения трудоемкости изготовления ферма должна быть по возможности простой и с минимальным числом элементов.

Рис. 10. Схемы решеток ферм: а) треугольная; б) треугольная со стойками; в, г) раскосная; д) шпренгельная; е) крестовая; ж) перекрестная; и) ромбическая; к) полураскосная

Стальные фермы проектируют из элементов, могущих иметь различные сечения: трубчатые, гнутосварные замкнутые, из прокатных уголков, двутавров, швеллеров и т.п. Наиболее распространенные типы сечений элементов ферм приведены на рис. 11.

Рис. 11. Типы сечений стальных ферм: а) трубчатые; б) прямоугольное гнутозамкнутое; в,г,д,е) из парных уголков; ж) из одиночных уголков; и) из тавров - для поясов ферм; к,л) то же, из двутавра или двух швеллеров

Унифицированные фермы проектируют из прокатных парных уголков нормальной или пониженной высотой. Конструкции нормальной высоты предназначены для отапливаемых зданий с покрытием из железобетонных плит или из стального профилированного настила, уложенного по прогонам. Фермы с пониженной высотой используют только для покрытий из профилированного настила.

Типовые унифицированные фермы могут использоваться как в бескрановых зданиях, так и в зданиях с мостовыми опорными кранами.

В состав стальных несущих конструкций покрытий входят прогоны, стропильные и при необходимости подстропильные фермы, опорные стойки, горизонтальные и вертикальные связи. Конструкции покрытий применяют в однопролетных и многопролетных зданиях при любых сочетаниях пролетов шириной 18, 24, 30 и 36 м при использовании ферм нормальной высоты (рис.12) и 18 и 24 м - при фермах пониженной высоты. Шаг стропильных ферм принимают 6 или 12 м.

Рис. 12. Схемы стропильных ферм нормальной высоты из прокатных уголков (с указанием отправочных элементов)

Пояса и решетку унифицированных ферм конструируют из прокатных уголков и соединяют сваркой с помощью фасонок из листовой стали.

Сопряжение фермы с колонной (шарнирное) осуществляют с помощью надопорной стойки двутаврового сечения, которая крепится к колонне анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам - болтами нормальной точности (рис.13).

Рис.13. Опирание стальной фермы на железобетонную колонну

Стальные подстропильные фермы конструируют по типу стропильных ферм пролетом 12, 18 и 24 м.

На рис. 14 приведены унифицированные подстропильные фермы пролетом 12 м.

а) б)

Рис.14. Подстропильные фермы нормальной высоты пролетом 12м: а - рядовые; б - у торца здания

Стальные прогоны

Прогоны применяют в малоуклонных покрытиях с рулонной кровлей и стальным профилированным настилом при шаге стропильных ферм 6 и 12 м. Устанавливают их по верхним поясам стропильных ферм с шагом 3 м.

При 6-метровом шаге стропильных ферм прогоны выполняют сплошностенчатыми из швеллеров (рис.15). Типовые конструкции 6-метровых стальных прогонов разработаны для применения в отапливаемых зданиях с высотой до низа стропильных конструкций не превышающей 18,8 м. Крепление прогонов к стропильным фермам предусматривают на болтах. В зависимости от расчетной нагрузки прогоны, располагаемые в пролете ферм, могут быть из одного или двух швеллеров. Прогоны, устанавливаемые в ендовах, состоят из швеллера и приваренного к одной из его полок листа.

Рис. 15. Сечения стальных 6-метровых прогонов покрытия

При шаге стропильных ферм 12 м применяют стальные прогоны решетчатой конструкции. Решетчатые прогоны имеют треугольную форму с высотой в середине пролета 1,5 м. Верхний пояс прогона состоит из парных, а решетка из одиночных холодногнутых швеллеров. Серия унифицированных 12-метровых прогонов предусматривает рядовые прогоны (рис.16 а) и прогоны, устанавливаемые в торцах и у температурных швов зданий (рис.16 б).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 16. Схемы решетчатых прогонов: а) рядовой; б) крайний (у торцов и ТДШ); 1 - ось стропильной фермы

Соединение элементов прогона выполняется электродуговой сваркой. Сопряжение элементов решетки прогона принято шарнирным.

При решетчатых прогонах, как и при сплошностенчатых, профилированный настил укладывают непосредственно по прогонам. Конструкция решетчатого прогона приведена на рис. 17.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 17. Конструкция решетчатого прогона

Ограждающая часть покрытия

На выбор и решение ограждающей части покрытия промышленного здания влияет комплекс изменяющихся внешних и внутренних климатических воздействий. Это требует выполнения ограждающих конструкций из отдельных различного назначения слоев и элементов, которые при эксплуатации должны обеспечить надежную работу покрытия.

Выбор решения ограждающей конструкции покрытия зависит от назначения здания, требуемого температурно-влажностного режима в перекрываемом помещения, количества тепла, выделяемого в помещение технологическими установками и способа удаления с кровли воды и снега.

Утепленные покрытия устраивают по настилу из железобетонных плит или стальных профилированных листов с рулонной или мастичной кровлей. Наиболее распространенным типом покрытия является конструкция совмещенного покрытия, показанная на рис.18а. Такие покрытия обладают достаточно большой массой. Легкого типа покрытия выполняют с применением стального профилированного настила и современных эффективных утеплителей послойной сборки (рис. 18б) или готовых трехслойных панелей типа «сэндвич» (рис. 18в).

Легкие ограждающие конструкции рекомендуются при устройстве покрытий по стальным несущим конструкциям. Они особенно целесообразны для строительства в северных районах нашей страны.

В последнее время получили распространение армированные панели сплошного сечения из легких и ячеистых бетонов. Они являются одновременно несущими элементами ограждающей части покрытия и теплоизоляцией. Использование таких панелей возможно только в покрытиях над помещениями с нормальной или пониженной влажностью воздуха. В этом случае по панелям делают только выравнивающий слой и рулонный гидроизоляционный ковер.

а) б) в)

Рис. 18. Утепленное покрытие: а) по железобетонным плитам (в коньке); б) по стальному профнастилу (примыкание в месте перепада высоты); высоты); в) коньковый узел в покрытии из панелей типа «сэндвич»

В неотапливаемых промышленных зданиях покрытия делают холодными, без утеплителя. В зданиях со значительными выделениями тепла покрытия при стальной кровле устраивают холодными, а при рулонной кровле, в целях снижения температуры стяжки и гидроизоляционного ковра, покрытия устраивают холодными с воздушной прослойкой или с теплоизоляционным слоем.

В отапливаемых зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом во избежание образования конденсата на внутренней поверхности покрытия, а при наружном водоотводе и в целях устранения возможности образования наледи на карнизах, ограждающие части покрытий делают утепленными.

Неутепленные покрытия проектируют для неотапливаемых зданий, как правило, с кровлями из стальных или асбестоцементых профилированных листов. Эти кровли устраивают по стальным прогонам и фермам без утеплителя. По сравнению с холодными кровлями по железобетонным плитам они более экономичны: легче в 5-6 раз и имеют в 1,5-2 раза меньшую стоимость.

В утепленных покрытиях толщина теплоизоляции зависит от физических показателей материала, условий его эксплуатации и необходимой величины сопротивления теплопередаче покрытия.

Для теплоизоляции покрытий применяют плиты из легких или ячеистых бетонов; минераловатные плиты; асбестоцементные изоляционные, древесноволокнистые, цементно-фибролитовые, пенополистирольные, пенополиуретановые и т.п. плиты.

В отдельных случаях при отсутствии плитных материалов для теплоизоляции плоских и малоуклонных покрытий применяют засыпки из керамзита, перлита, пемзы, туфа, шлака и т.п. Но устройство покрытий с сыпучими теплоизоляционными материалами резко снижает их индустриальность, повышает трудозатраты. При этом надо помнить, что мягкие и рыхлые сжимаемые утеплители (трепел, минеральные войлок и вата) для утеплителя покрытий неприемлемы: со временем они дают неравномерную осадку, что ведет к повреждениям кровли.

Материал пароизоляции, располагаемой между несущей ограждающей частью покрытия и утеплителем, выбирается в зависимости от вида применяемого утеплителя, а также с учетом влажности или упругости водяного пара внутреннего воздуха помещения.

В качестве пароизоляции применяют грунтовку поверхности железобетонных плит горячей битумной или дегтевой мастикой, на которые укладывают утеплитель.

Пароизоляцию выполняют не только обмазочной, но и рулонной из водонепроницаемых материалов. Рулонная пароизоляция может быть устроена из одного или двух слоев рубероида, пергамина, толя, толь-кожи, изола или бризола (для влажных помещений), поливинилхлоридной пленки, фольгоизола, пенополиэтилена или других синтетических пленок.

Обмазочную пароизоляцию кроме битума и дегтя выполняют также и из поливинилхлоридного лака и изольной мастики. В качестве пароизоляции в покрытиях с несущими панелями из легких или ячеистых бетонов следует использовать покраски внутренней поверхности панелей эмалями, масляными и другими влагоустойчивыми красками.

В местах примыкания покрытия к вертикальным поверхностям пароизоляционный слой необходимо поднимать на толщину утеплителя. Для предохранения пароизоляции от повреждения плитную теплоизоляцию следует укладывать на кровельных мастиках.

Основанием под рулонную кровлю служит выравнивающий слой (стяжка), наносимый по утепляющему слою. Стяжку выполняют из цементно-песчаного раствора толщиной 20-30 мм, асфальтобетона толщиной 25 мм, шлакобетона или асфальта толщиной 10-20 мм.

При повышенных требованиях к непротекаемости кровли применяют стяжки, армированные сеткой из проволоки диаметром 4 мм с шагом 200 мм. Для предотвращения образования трещин в выравнивающих слоях следует предусматривать швы шириной 5-10 мм, разделяющие основание под кровлю на квадратные участки со стороной 6 м при цементно-песчаном слое и 4 м - при асфальтобетонном. По швам, заполняемым резинобитумной мастикой, укладывают полоски рубероида или пергамина шириной 100 мм.

По типу гидроизоляции кровли подразделяют на:

- рулонные;

- мастичные;

- металлические;

- асбестоцементные.

Рулонные кровли устраивают из рубероида, толи, гидроизола, стеклорубероида, пергамина, синтетических пленок и др. водонепроницаемых материалов.

Для обеспечения водонепроницаемости кровли устраивают из нескольких слоев в зависимости от уклона:

i ? 15% - 2-х- слоеные без защитного слоя;

i ? 10% - 3-х слойные без защитного слоя;

2,5% ? i < 10% - 3-х слойные с защитным слоем;

0 ? i ? 2,5% - 4-х слойные и более с защитным слоем.

Кровли с количеством слоев более 4-х применяют в эксплуатируемых покрытиях либо на тех участках, где установлено технологическое оборудование.

Наклеивают рулонные кровли с помощью битумных, дегтевых и др. мастик в зависимости от типа гидроизоляции.

Испытывая значительный нагрев и большие суточные (60-70⁰) и годовые (до 100⁰) колебания температуры, кровля подвергается существенным знакопеременным деформациям, что приводит к разрыву ковра и нарушает сцепление его с основанием. Для уменьшения вредного влияния атмосферных воздействий и предохранения от механических повреждений в кровлях с уклоном менее 10% устраивают защитный (бронирующий) слой. Его выполняют из гравия светлых тонов (зерна 5-15 мм) или слюдяной крошки. Защитный слой связывают с гидроизоляцией мастикой какую используют при наклейки рулонного ковра.

Уменьшить нагрев кровли можно окраской ее в светлые тона (например, известковой или алюминиевой краской). Однако окраска кровель недолговечна, особенно в районах с загрязненной атмосферой. Более долговечен и надежен в эксплуатации рубероид, покрытый с наружной стороны алюминиевой фольгой, хорошо отражающей большую часть солнечных лучей.

В местах примыкания рулонных кровель к выступающим элементам, а также на участках ендов и карнизов предусматривают дополнительные слои гидроизоляционного ковра (2 - 4 слоя). Ковер, смазанный мастикой, заводят на выступающие части и крепят к ним гвоздями, дюбелями, а стык промазывают мастикой или закрывают фартуком из оцинкованной кровельной стали.

Мастичные кровли имеют относительно простую конфигурацию. Они более долговечны и дешевле рулонных на 40%. Такие кровли целесообразны для крыш, подвергающихся механическим воздействиям и опасности возгорания от искр и горячих газов.

Мастичные кровли выполняют из горячих битумных или битумно-резиновых мастик, а также из холодных битумно-латексных эмульсий и асфальта.

Для повышения трещиностойкости мастики или эмульсии армируют стекломатериалами. В кровлях с применением горячих битумных и битумно-резиновых мастик используют стеклохолст, а в кровлях с применением битумно-латексных эмульсий - стеклосетку. На мастичную кровлю сверху наносят защитный слой из гравия или алюминиевой краски. Состав мастичной кровли выбирают в зависимости от уклона.

В коньковой части кровель основной мастичный водоизоляционный ковер усиливают по ширине 0.5 - 0.6 м дополнительным армированным мастичным слоем, а в ендовах по ширине 1,5 - 2 м - двумя такими слоями.

Мастичные кровли достаточно широко распространены за рубежом. Так, в США для устройства таких кровель применяют эластомеры. В отличие от рулонных кровель, укладываемых на битумных или дегтевых мастиках, кровли из эластомеров имеют надежное сцепление с любым основанием, хорошо сопротивляются резким температурным колебаниям, не образуя при этом трещин, имеют низкие эксплуатационные расходы, но высокую первоначальную стоимость. Эта кровля устраивается следующим образом: на основание наносят тонкий слой неопрена, по которому распыляют слой стекловолокна толщиной 2 мм. Затем покрывают четырьмя слоями неопрена толщиной 3 мм каждый. Наружная поверхность неопрена защищают двумя слоями сульфохлорированного полиэтилена толщиной до 3 мм каждый. Общая толщина кровли составляет 20 мм. Защитный слой из сульфохлорированного полиэтилена в случае износа может быть обновлен.

В нашей стране в последнее время устраивают мастичные кровли из полимерных синтетических материалов:

- поливинилхлоридные;

- виниловые;

- неопреновые.

Их наносят напылением. Они обладают высокими водоизоляционными свойствами, атмосфероустойчивы, морозостойки и эластичны.

Асбестоцементные кровли

Неутепленные покрытия из асбестоцементных волнистых листов по стальным прогонами фермам экономически эффективны по сравнению с же6лезобетонными покрытиями. Так, при пролете 24 м они в 5-6 раз легче и в 1.5-2 раза дешевле железобетонных.

В горячих цехах при значительном неравномерном нагреве кровли лучистым теплом или теплым воздухом помещения и увлажнении с наружной стороны атмосферными осадками, асбестоцементные листы коробятся и трескаются, что приводит к быстрому износу кровли и необходимости ее замены через 2-3 года эксплуатации, а потому применение их в таких случаях нецелесообразно.

Асбестоцементные листы укладывают обычно по стальным прогонам. Расстояние между прогонами под листы длиной 1750 мм должно быть 1,5 м, а для листов длиной 2800 мм - 1,25 м. Для армированных листов шаг прогонов принимают 3 м. Величина продольной нахлестки должна составлять 150-250 мм, а поперечной - на одну волну (рис.19а).

Для обеспечения водонепроницаемости кровли в коньке ставят фасонные асбестоцементные листы. Вдоль конька, фонарей и карнизов устраивают дощатые рабочие ходы, а вдоль свесов при наружном водоотводе - ограждение. В кровлях предусматривают температурные швы через 12 - 24 м (рис. 19б).

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рис. 19. Кровля из асбестоцементных листов: а - крепление листов к прогонам; б - деформационный шов

Долговечность асбестоцементных кровель можно повысить гидрофобизацией листов, а также применением податливых креплений листов к прогонам. Наряду с неокрашенными выпускают асбестоцементные листы с различными по цветовой гамме покрытиями. Листы покрывают тонким водонепроницаемым слоем битумной эмульсии или парафина, а также гидрофобизуют их кремнийорганическими составами, обеспечивающими полную водонепроницаемость асбестоцемента.

Крепят листы к прогонам шурупами или болтами, а головки их, выступающие над поверхностью листов, закрывают противокоррозионными колпачками.

Металлические кровли

Холодные кровли из стальных профилированных листов устраивают аналогично кровлям отапливаемых зданий, в которых отсутствует теплоизоляция. Оцинкованный профнастил укладывают на прогоны, устанавливаемые по узлам стропильных ферм, и крепят к ним самонарезающими болтами в каждой волне (рис. 20а). В средней ендове и в коньке покрытия зазоры между настилами перекрывают специальными полосами из оцинкованной кровельной стали сечением 240х0.8 мм. По длине настилы соединяют комбинированными заклепками с шагом 500 мм. В местах устройства температурных швов в покрытии применяют стальные компенсаторы (рис. 20б).

Наиболее перспективны кровли из алюминиевых листов, которые не подвергаются коррозии и благодаря большой отражательной способности хорошо противостоят температурным изменениям, имеют малый вес (в 3 раза легче асбестоцементных и почти в 20 раз - железобетонных покрытий). Алюминиевые листы выпускают профилированными (волнистыми) и плоскими.

Для предохранения от электрохимической коррозии мест соприкосновения алюминиевых листов со стальными прогонами последние покрывают специальной грунтовкой или оклеивают тканью, пропитанной защитным материалом.

В примыканиях к стенам, фонарям и конькам применяются специальные штампованные фасонные детали.

Стальные профилированные листы в целях повышения долговечности кровли покрывают цинком (гальваническим способом) или синтетическим лаком. Гальванизация стальных кровельных листов все же не исключает опасности появления коррозии в местах нарушения оцинковки, а потому такой настил нужно периодически окрашивать.

Металлическую кровлю также выполняют из рулонированного тонколистового материала (стали или алюминиевого сплава) толщиной 1 мм. Устраивают такую кровлю следующим образом: к прогонам, расположенным через 1,5 м на уровне верхних полок крепят поперечные элементы - распорки с шагом 2 м. На созданные ячейки каркаса размером 1,5х2 м опирают кровельные ленты, которые для придания кровле необходимой жесткости и получения гладкой поверхности натягивают и приваривают к прогонам и распоркам точечной сваркой. Алюминиевые ленты прикрепляют к каркасу специальными клямерами.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рис. 20. Кровля из профилированных листов: а) крепление профилированных листов к прогонам; 2 - самонарезающие болты; б) деформационный шов; 4 - прогоны; 5 - самонарезающие болты; 6 - ось поперечного температурного шва

Водоотвод с покрытий

Многопролетные производственные здания со скатными или плоскими покрытиями проектируют, как правило, с внутренним водоотводом, при этом в целях унификации конструктивных элементов покрытий не следует устраивать наружный водоотвод с крайних скатов кровли. Внутренние водостоки не следует устраивать в покрытиях над неотапливаемыми помещениями, при кровлях из асбестоцементных листов, в покрытиях по деревянным несущим конструкциям, а также в случае отсутствия на площадке строительства ливневой канализации.

Покрытия многопролетных неотапливаемых зданий с внутренним водоотводом допускается проектировать при наличии производственных тепловыделений, обеспечивающих положительную температуру внутри зданий или при устройстве специального обогрева водосточных воронок и труб.

Нельзя устраивать сток воды с утепленных покрытий над отапливаемыми помещениями на холодную кровлю неотапливаемых зданий.

Размещение водосточных воронок на кровле производят в зависимости от конструктивного решения здания, профиля кровли и допустимой площади водосбора на одну воронку.

На скатных кровлях водосточные воронки располагают в пониженных ее участках - ендовах. При плоских покрытиях в каждом ряду колонн устанавливают не менее одной воронки. Площадь водосбора, приходящаяся на одну воронку, определяют расчетом в зависимости от типа и уклона кровли, а также от конструкций водосточной системы. Максимальная площадь водосбора на одну водосточную воронку не должна превышать величин, приведенных в таблице 1.

Таблица 1

q_{20 , л/с на 1га} - интенсивность дождя продолжительностью 20 минут

При проектировании системы внутренних водостоков и определении площади кровли на одну воронку интенсивность дождя продолжительностью 20 минут принимают в зависимости от района строительства (по картам, приведенным в указаниях по проектированию внутренних водостоков зданий СН 264-63).

Расстояния между воронками для скатных кровель должно быть не более 48 м. В плоских покрытиях максимальная длина пути воды не должна превышать 150 м.

Расположение воронок на кровле должно иметь единую стандартную привязку к модульным координационным осям здания: к продольным осям - 450 мм, к поперечным - 500 мм. При такой привязке обеспечивается единообразное расположение и устройство отверстий в унифицированных плитах покрытий для установки водоприемных воронок.

К одному стояку обычно предусматривают присоединение минимального числа воронок. В случае присоединения двух воронок их располагают симметрично по отношению к стояку. Для увеличения пропускной способности воронок подвесные трубопроводы с несколькими водосточными воронками (в случае их наличия) располагают от поверхности кровли на расстоянии, равном не менее 12 диаметров патрубка воронки.

Воронки и патрубки изготавливают из чугуна. В местах отверстий для установки водоприемных воронок основной гидроизоляционный ковер усиливают двумя слоями рубероида и одним слоем стеклоткани на мастике размером 0.5х0.5 м и прижимают специальным кольцом.

Над помещениями с избыточными выделениями тепла в кровлях по настилу из железобетонных плит и по стальному профилированному настилу уширенный патрубок устанавливают в стальной поддон. В месте отверстия стальной настил усиливают парными уголками. В утепленных кровлях по настилу из железобетонных плит патрубок устанавливают в специальный керамзитобетонный блок или кольцо из асбестоцементной трубы.

Устройство водоприемной воронки в покрытии с настилом из железобетонных плит приведено на рис. 21.

Рис. 21. Водоприемная воронка

Легкосбрасываемые покрытия

Для промышленный зданий со взрывоопасными производствами (категории А и Б, НБП 105) предусматривают покрытия с легкосбрасываемой кровлей при действии взрывной волны. Суммарную площадь легкосбрасываемых участков кровли, включая стены, окна, двери и фонари, определяют расчетом. В первом приближении такая площадь принимается равной не менее 0.05 м² для производств категории А и не менее 0.03 м² - для производств категории Б на 1 м³ взрывоопасного помещения.

Сплошной настил из железобетонных плит в таких кровлях чередуют с настилом из асбестоцементных волнистых листов, которые укладывают поверх железобетонных ребристых плит шириной 3 м, имеющими отверстия в полке, и в интервалах между плитами шириной 1,5 м (рис. 22).

Легосбрасываемые кровли устраивают также и из легкобетонных плит пролетом 3 м, укладываемых по стальным прогонам и чередующихся со стальным профилированным настилом.

Для уменьшения сопротивления взрывной волне теплоизоляцию и гидроизоляцию кровли разрезают продольными и поперечными швами на участки площадью не более 720 м².

Рис. 22. Устройство легкосбрасываемой кровли

Размещено на Allbest.ru