Конструкция быстровозводимых зданий

Фундаменты

Фундаменты служат для восприятия как собственного веса сооружения, так и всех действующих на него нагрузок, и передачи их на грунты основания. Грунты представляют собой неоднородную анизотропную среду, которая под действием нагрузок испытывает как упругие, так и пластические деформации, приводящие к нелинейным осадкам элементов конструкции.

Проектирование фундаментов заключается в грамотной организации инженерно- геологических изысканий, правильном выборе типа фундамента и его конструировании в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

Основные принципы выбора конструктивного решения по фундаментам можно сформулировать следующим образом:

Основные принципы выбора конструктивного решения по фундаментам:

Абсолютные и относительные деформации основания не должны превышат допустимых значений
Прочностные и деформационные свойства грунтов, залегающих в основании, должны быть использованы максимально полно
Стоимость фундаментов и сроки их строительства должны быть оптимальными
Наиболее экономичным вариантом при благоприятных инженерно-геологических условиях являются столбчатые фундаменты, устраиваемые под каждую колонну.
Глубина заложения фундаментов определяется несущей способностью грунта, нормативной глубиной промерзания и тепловым режимом здания, а его габариты и конструкция воспринимаемыми нагрузками.

Если в основании на значительную глубину залегают слабые грунты с низкой или ненормируемой несущей способностью (техногенные грунты), опирание колонны осуществляется на свайный куст, объединенный ростверком. При этом несущая способность фундамента определяется силами трения по боковой поверхности сваи и сопротивлением под ее нижним концом.

Несущие конструкции

Несущий каркас промышленного здания состоит из поперечных рам, образованных колоннами и конструкциями покрытия – балками, стропильными фермами, и продольных элементов: фундаментных и подкрановых балок, подстропильных ферм, диска покрытия и связей.

Несущие конструкции воспринимают комплексное воздействие:

Постоянные нагрузки от собственного веса
Снеговые и ветровые нагрузки, носящие временный характер
Динамические нагрузки от кранов и промышленного оборудования
Воздействия внешней и внутренней среды в виде положительных и отрицательных температур
Воздействие влаги

При проектировании промышленных объектов выбор материала каркаса определяется как характером внешних воздействий, так и размерами пролетов, шагом колонн, высотой до низа конструкций покрытия, районом строительства.

В соответствии с требованиями пожарной безопасности элементы каркаса должны иметь необходимую степень огнестойкости в соответствии с классом функциональной пожарной опасности. Поэтому несущие металлоконструкции дополнительно покрывают огнезащитой, повышающей их огнестойкость до проектных значений. Кроме того, конструкции каркаса должны быть индустриальными и экономичными.

Для одноэтажных промышленных зданий применяют как каркас из стальных металлоконструкций заводского изготовления, так и смешанный – железобетонные колонны и стальные фермы покрытия.

Ограждающие конструкции стен

К наружным стеновым ограждениям промышленных сооружений предъявляются требования:

Они должны обладать необходимой прочностью
Cтойкостью против атмосферных воздействий и коррозии
Необходимыми тепло-, водо-, воздухо- и звукоизоляционными качествами
Быть долговечными и огнестойкими
Обеспечивать высокую скорость монтажа и экономическую эффективность строительства

К ограждающим конструкциям также предъявляются эстетические требования, так как наружные стены и материалы, из которых они выполнены, имеют большое значение в архитектурном облике сооружения.

Долговечность стен обеспечивается применением материалов с достаточной стойкостью к разрушающим воздействиям окружающей среды, тем не менее степень долговечности стеновых конструкций зависит не только от материалов из которых они выполнены, но и от температурно-влажностного режима производственных помещений, климатических условий района строительства.

Оптимальным выбором ограждающих конструкций производственных зданий являются эндвич-панели заводского изготовления, толщина и тип утеплителя которых выбираются в зависимости от климатического района и функционального назначения объекта.

Такое решение является лучшим по соотношению цена/эксплуатационные характеристики. Выбор цветов сэндвич-панелей по каталогу RAL и оригинальные варианты их раскладки на фасаде здания позволяет придать производственному комплексу привлекательный внешний вид и выделить его из окружающей застройки.

В производственных зданиях при расстоянии между колоннами основного каркаса, превышающем предельную длину стеновых панелей, по линии наружных стен устанавливают дополнительный каркас – фахверк, состоящий из стальных ригелей.

Полы

На конструкцию пола передаются статические нагрузки от массы оборудования, складированных материалов и изделий. При работе оборудования возникают динамические нагрузки, которые также необходимо учитывать в расчете. На стадии проектирования заказчиком с учетом особенностей технологического процесса устанавливаются дополнительные требования к промышленным полам: безыскровость, антистатичность, беспыльность, износоустойчивость, теплоусвоение, звукоизолирующая способность.

Бетонные полы одноэтажных промышленных зданий, устраиваемые по грунтовому основанию, должны быть запроектированы с учетом нагрузок и воздействий от технологического процесса.

Грунтовое основание под полы должно обеспечивать восприятие распределенной нагрузки, передающейся через подстилающий слой, исходя из условий прочности и максимального снижения величины вертикальных деформаций поверхности пола. Не допускается применять в качестве основания под полы растительные грунты, а также слабые грунты с модулем деформации менее 5 Мпа, поэтому при устройстве промышленного пола производится съем растительного грунта и выполняется песчано- гравийная подготовка толщиной не менее 300 мм.

В качестве гидроизоляции под бетонным основанием в зависимости от конкретных гидрогеологических условий площадки применяются:

Рулонные наплавляемые материалы на полимерной основе
Различные варианты битумных мастик
Рулонные профилированные мембраны, укладываемых непосредственно на грунт основания

В расчетной модели бетонный пол рассматривается как плита на упругом винклеровском основании. Моделируется несколько вариантов загружения плиты. Расчет осуществляется в специализированной конечноэлементной программе Кросс, реализующей интерактивный алгоритм Шварца определения коэффициентов постели основания. Толщина бетонного пола и его армирование определяются исходя из максимального изгибающего момента, возникающего в плите пола. В зависимости от расчетных нагрузок и характеристик основания толщина плиты составляет 180-250 мм.

Повышение прочности верхнего слоя достигается втиранием в свежий бетон упрочняющих составов. В качестве финишного слоя наносится обеспыливающее покрытие.

Кровли промышленных зданий

Покрытия современных зданий промышленного назначения можно разделить на два типа: плоская кровля и пологая скатная кровля.

При большей ширине здания, характерной для современных многопролетных производственных зданий, логистических центров лучшим решением является плоская кровля с системой внутренней ливневой канализации.

Кровельный пирог плоской кровли устраивается по профлисту покрытия и имеет следующий состав: пароизоляция, утеплитель нижнего слоя, более жесткий утеплитель верхнего слоя, гидроизоляционное покрытие, выполняемое по технологии мембранной или наплавляемой кровли.

Для создания уклонов кровли к дождеприемным воронкам используется клиновой утеплитель или специальные конструкции из профилированного листа.

При плоских покрытиях в каждом ряду колонн устанавливают не менее одной воронки. Площадь водосбора, приходящуюся на одну воронку определяют в зависимости от показателя интенсивности дождя продолжительностью 20 минут для данного района строительства.

Скатная кровля, как правило, проектируется при ширине здания до 36 м и выполняется из кровельных сэндвич-панелей. Панель состоит из двух стальных листов с антикоррозийным покрытием и расположенного между ними утеплителя (минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан).

Кровельные сэндвич-панели обладают определенными достоинствами:

Наличие соединительного замка Z-Lock, что обеспечивает полноценную герметичность стыков
Использование в качестве покрытия в зданиях со взрывоопасными веществами в качестве легкосбрасываемой кровли
Наличие ребер жесткости

При проектировании промышленных объектов выбор материала каркаса определяется как характером внешних воздействий, так и размерами пролетов, шагом колонн, высотой до низа конструкций покрытия, районом строительства.

В соответствии с требованиями пожарной безопасности элементы каркаса должны иметь необходимую степень огнестойкости в соответствии с классом функциональной пожарной опасности. Поэтому несущие металлоконструкции дополнительно покрывают огнезащитой, повышающей их огнестойкость до проектных значений. Кроме того, конструкции каркаса должны быть индустриальными и экономичными.

Для одноэтажных промышленных зданий применяют как каркас из стальных металлоконструкций заводского изготовления, так и смешанный – железобетонные колонны и стальные фермы покрытия.