Несущие конструкции покрытий

В системе конструкций промышленных зданий покрытие выполняют одну из самых главных ролей. Оно определяет долговечность здания, характер внутреннего пространства и нередко внешний облик здания.

Покрытия промышленных зданий, как правило, устраивают бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций.

Несущими конструкциями покрытий, как правило, являются стропильные конструкции. В случаях, когда шаг колонн превышает шаг стропильных конструкций, в состав элементов покрытия вводят подстропильные конструкции. Последние устанавливают на колонны (в продольном направлении), а на них опирают стропильные конструкции.

Несущие стропильные конструкции при пролетах до 18 м обычно принимают железобетонными, а при пролетах от 24 м и выше - металлическими. Подстропильные конструкции по материалу и структуре должны соответствовать стропильным, т.е. ферме - ферма, балке - балка.

Стропильные балки применяют при устройстве односкатных, многоскатных и плоских покрытий зданий в пролетах от 6 до 18 м (рис.23, а-г).

.

Рис.23. Железобетонные балки покрытий:

а, г) стропильные двутаврового сечения для плоских и односкатных покрытий; б) то же, для двух- и многоскатных покрытий; в) стропильная решетчатая для скатных покрытий; д) подстропильная балка; е, ж) узлы крепления стропильных балок к колоннам; и) опирание стропильных балок на подстропильную; 1- колонна; 2- стропильная балка; 3- анкерный болт; 4- шайба; 5- опорный лист балки; 6- закладной элемент балки, 7- то же, колонны; 8- подстропильная балка

Балки односкатных и плоских покрытий имеют прямолинейный верхний пояс, а

балки двух- и многоскатных покрытий - ломаный пояс с уклоном скатов 1: 12.

Для перекрытия пролетов 6 и 9 м используют балки таврового сечения с высотой на опорах 590 и 890 мм, а пролетов 12 и 18 м - двутаврового и прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм.

На верхних поясах балок предусматривают закладные элементы для крепления прогонов или панелей покрытия, на нижних поясах и стенках - закладные элементы для крепления путей подвесного транспорта, а в опорных частях - стальные листы для крепления балок к колоннам.

Стропильные балки крепят к колоннам с помощью анкеров, выпущенных из колонн (рис.23, е), При высоте балок на опоре не более 900 мм используют безанкерный способ крепления (рис.23, ж), что позволяет снизить расход стали на узле и трудовые затраты.

Подстропильные балки предусматривают в покрытиях с балочными стропильными конструкциями, если их шаг принят 6 м, а шаг колонн 12 м. Подстропильные балки имеют трапециевидное очертание и тавровое сечение с полкой внизу (рис. 23, д). Длина балок 12 м, высота в пролете 1500 мм, на опоре 600 мм, ширина полки - 700 мм.

Крепят подстропильные балки к колоннам и стропильные к подстропильным сваркой закладных элементов

Железобетонных стропильных и подстропильных фермы. Стропильные фермы подразделяют на сегментные, арочные безраскосные, с параллельными поясами и треугольные (рис.24).

Рис.24. Железобетонные стропильные и подстропильные фермы покрытий:

а) стропильная сегментная; б) то же, арочная безраскосная; в) то же, с параллельными поясами; г) то же, треугольная; д) подстропильная длиной 12 м; е) то же, длиной 18 м; 1- стропильная ферма; 2- подстропильная ферма

Стропильные фермы обладают лучшими технико-экономическими показателями по сравнению с балками. Их применяют при пролетах от 18 до 30 м (редко до 36 м).

Сегментные, арочные и полигональные фермы, а также с параллельными поясами предназначены для покрытий с рулонной кровлей, треугольные - под кровлю из асбестоцементных и металлических волнистых листов. Для обеспечения нормального уклона рулонной кровли в крайних сегментных и арочных фермах и прилетающих к ним панелях предусматривают столбики для опирания панелей покрытия. Решетка ферм позволяет применять панели шириной 1,5 и 3 м. Фермы укладывают через 6, 12 и 18 м.

Подстропильные фермы имеют длину 12 и 18 м и предназначены для опирания на них стропильных ферм, шаг которых составляет 6 м.

В фермах предусмотрены закладные элементы, аналогичные балкам. Крепят фермы к колоннам, а стропильные и подстропильные фермы между собой сваркой закладных элементов (аналогично креплению железобетонных балок).

Стальные стропильных и подстропильных конструкции приведены на рис.21. Стальные стропильныефермы изготовляют трех основных видов: с параллельными поясами, полигональные и треугольные (рис.25, а).

Под рулонные кровли устанавливают первые два типа ферм с уклоном верхнего пояса соответственно 1,5% и 1: 8, а под кровли из асбестоцементных и металлических листов - треугольные с уклоном 1: 3,5.

Унифицированные стальные фермы изготовляют пролетами 18, 24,.30 и 36 м. Применяют их при шаге колонн 6, 12 м и более. Высота ферм на опоре с параллельными поясами 2550-3750 мм, полигональных- 2200 и треугольных - 450 мм. Панели верхнего пояса ферм приняты длиной 3 м. При необходимости в фермах устраивают шпренгельные решетки, что позволяет уменьшить длину панелей до 1,5 м (в треугольных фермах длина панелей верхнего пояса равна 1,5 м).

Пояса и решетки ферм выполняют чаще всего из уголков и соединяют между собой сваркой с помощью фасонок из листовой стали.

С колоннами фермы соединяют, как правило, шарнирно с помощью надопорных стоек двутаврового сечения. Стойки крепят к колоннам анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам черными болтами (рис.25, б). Треугольные фермы крепят к колоннам аналогично железобетонным.

Рис. 25. Стальные стропильные фермы:

а) основные типы ферм; б) узлы опирания ферм с параллельными поясами; 1- надопорная стойка; 2- железобетонная или стальная колонна

Стальные подстропильные фермы отличаются наличием параллельных поясов, в остальном же они аналогичны стропильным фермам. Изготавливают их длиной 12, 18 и 24 м (рис.26, а) и высотой 3130, 3270 и 3750 мм (в зависимости от типа стропильных ферм и их пролета).

Подстропильные фермы соединяют с колоннами посредством надопорных стоек, служащих одновременно опорами стропильных ферм. Конструкция крепления стропильных ферм к подстропильным показана на рис.26, б.

Рис.26. Стальные подстропильные фермы:

а) схемы ферм; б) опирание стропильных ферм на подстропильную; 1- верхний пояс подстропильной фермы; 2- то же, нижний; 3- верхний пояс стропильной фермы; 4- то же, нижний; 5- средняя стойка подстропильной фермы

Перспективными в промышленном строительстве являются покрытия с фермами из стальных труб, из тонкостенных балок, с рамами из стальных элементов коробчатого профиля и структурные конструкции отличаются малой материалоемкостью и резко сокращают сроки возведения зданий.

Фермы из стальных труб (рис.27, а, б), имеющие обычную конструктивную схему других ферм, устанавливают на пролеты 18, 24 и 30 м.

Рис.27. Стропильные и подстропильные фермы из труб

а) стропильная и подстропильная ферма из труб; б) детали стропильной фермы; 1- надопорная стойка;

2- верхний пояс; 3- нижний пояс фермы; 4- столик для опирания прогона

Замена уголковых профилей трубами позволяет снизить расход стали на 10-35%. Используемые при этом бесфасоночные соединения поясов и решетки значительно уменьшают трудоемкость изготовления ферм. В фермах из труб нет мест для скопления агрессивной пыли.

Стальные облегченные балки покрытий. В тонкостенных стальных балках (рис.28, а) имеются пустотелые пояса, гладкие или гофрированные стенки из листа толщиной 3-4 мм. Гофры высотой 35-40 мм имеют шаг 1,5 м. Такие балки наиболее целесообразно применять для сетки колонн 12 х 18 м.

Балки из широкополочных двутавров со сквозными стенками (рис.28, б) укладывают в покрытиях с сетками колонн 6 х 12 и 6 х 18 м. Эти балки изготавливают из двутавров путем продольной зигзагообразной резки стенок и сварки полученных обеих его частей.

Рис.28. Стальные облегченные тонкостенные балки покрытий:

а) тонкостенные балки; б) балка со сквозной стенкой

6.6. Ограждающие конструкции покрытий

Ограждающие конструкции покрытий могут быть выполнены с применением прогонов или крупноразмерных плит. Прогонный вариант целесообразно применять при устройстве холодных покрытий, когда кровлю выполняют из асбоцементных или стекло волокнистых листов, профнастила и т.п.

Плиты покрытий, применяемые при беспрогонном варианте, выполняют, как правило, из железобетона ребристой конструкции (рис.29).

Рис.29. Крупноразмерные железобетонные плиты покрытий:

а) размером 3х6 и 1,5х6 м; б) то же, размером 3х12 м; в) армоцементные двоякой кривизны; г) типа 2Т

Монтажная схема конструкций покрытия может быть приведена в пояснительной записке или в графической части проекта.

Отапливаемые здания следует проектировать с внутренними водостоками. Неотапливаемые здания проектируют без внутренних водостоков.

Многопролетные неотапливаемые здания допускается проектировать с внутренними водостоками при наличии производственных тепловыделений, обеспечивающих положительную температуру внутри здания и или при условии специального обогрева водосточных воронок, стояков отводных труб.

Ограждающая часть покрытия может быть неутепленной или утепленной; вентилируемой, частично вентилируемой и невентилируемой (рис.30).

В отапливаемых производственных помещениях применяют утепленные совмещенные покрытия. Правильно подобранная теплоизоляция увеличивает термическое сопротивление покрытия, что позволяет снизить расходы на отопление за счет уменьшения теплопотерь.

Рис.30. Основные типы кровельных покрытий промышленных зданий:

а-д) невентилируемые; ж) частично вентилируемые; е, з) вентилируемые; и) с диффузной прослойкой: 1- защитный слой; 2- кровельный ковер; 3- выравнивающий слой; 4- железобетонный настил; 5- асбестоцементные или металлические листы; 6- прогон; 7- утеплитель; 8- пароизоляция; 9- металлический профнастил; 10- легкобетонный настил; 11- деревянная рейка; 12- каналы или борозды; 13- перфорированный рулонный материал

В производственных зданиях для утепленных обычно совмещенных покрытий применяют стандартной конструкции, которые экономически неприемлемы для использования из-за верхнего расположения гидроизоляционного ковра. В качестве гидроизоляционного рулонного материала в плоских крышах еще не так давно самым доступным и наиболее дешевым считался рубероид. Как показала практика, физико-механические свойства руберойда совершенно не соответствуют российским климатическим условиям.

В настоящее время разработаны и применяются новые наиболее качественные изолирующие рулонные материалы, изготовленные из прочной не гниющей основы типа стеклоткани, стеклохолста или полиэстера с пропиткой высококачественным модифицированным битумным вяжущим (рубитекс, петрофлекс, биполь, бикрост, бикроэласт, линокром, экофлекс, мостопласт, различные разновидности техноэласта, унифлекса и других современных материалов).

Достаточно большая толщина новых гидроизолирующих материалов (от 3 и более мм) позволяет существенно снизить слойность кровли по сравнению с рубероидной, а также существенно повысить безопасность работ, так как приклеивание этих материалов производится при помощи пропановой горелки путем подплавления нижней поверхности материала и плотного его прижатия к основанию.

К новым кровельным гидроизолирующим материалам относятся полимерные рулонные мембраны, изготовленные из пластифицированного поливинилхлорида или полиизобутилена и предназначенные для гидроизоляции всех типов кровель, в том числе и для реконструкции старых. Они имеют подложку из искусственного войлока толщиной 1 мм и клеящую кромку по длине, с помощью которой мембраны склеивают между собой.

Подложка из войлока пропускает воздух и обеспечивает удаление конденсата из утепляющего слоя кровли, а также защищает покрытие от повреждения в период эксплуатации. Наличие клеящей кромки у мембран делает склейку швов чрезвычайно простой операцией и создает прочное и долговечное соединение. Общая толщина полимерных мембран составляет 2,5 мм при толщине самой мембраны 1,5 мм. Полимерные мембраны настилают, как правило, в один слой. Покрытие полимерными мембранами обеспечивает высокую скорость монтажа, независимо от конфигурации кровли и погодных условий. При укладке полимерных мембран используется механическое или балластное крепление к утепляющему слою, как это показано на рис.31.

Рис.31. Крепление полимерных гидроизоляционных мембран

с механическим (а) или балластным (б) креплением

Механическое крепление осуществляется с помощью специальных крепежных элементов, длина которых выбирается таким образом, чтобы между нижним концом крепления и конструкцией основания оставался зазор для отпруживания сжатого теплоизоляционного материала.

При балластном креплении сначала свободно уложенное покрытие из полимерной мембраны по периметру крыши приклеивают на полосу полимерной мастики шириной 100 мм, а затем пригружают слоем гравийной смеси, которая защищает кровлю от механических повреждений, воздействия снега, ветра и солнца в период эксплуатации.

Для покрытий находят широкое применение мастичные кровли, армированные стекломатериалом, и безрулонные кровельные покрытия из холодных мастик, использование которых позволяет осуществить комплексную механизацию работ, сократить затраты материалов и денежных средств в 2-6 раз по сравнению с устройством рулонных кровель.

Для устройства безрулонных мастичных кровель используют перхлорвиниловые полимерные составы, а также эмульсионные битумные или битумно-полимерные мастики. Эти мастики сохраняют эластичность в диапазоне температур от минус 50 до плюс 100 ⁰ С и обладают пределом прочности на разрыв более 3,5 МПа.

Кровельное безрулонное мастичное покрытие состоит из грунтового, гидроизоляционного и защитного слоев при общей толщине 10-15 мм. Холодные мастики можно наносить на влажные основания, которые должны быть прочными и недеформируемыми.

В настоящее время для утепления кровель применяются разнообразные теплоизоляционные материалы на основе стекловаты, минеральной ваты, пенополистирола (прежде всего - экструзированного) и пенополиуретана.

Плитные теплоизоляционные изделия могут применяться в виде двух изоляционных слоев разной плотности. Верхний слой, благодаря вертикальному направлению волокон, обладает высокой устойчивостью к механическим нагрузкам. Он по длинным сторонам плит имеет шпунтовые кромки «паз-гребень» и облицованную верхнюю поверхность стеклохолстом, что является отличной основой для наплавления гидроизоляционного ковра. Для дополнительной вентиляции в качестве верхнего слоя могут применяться плиты с вентиляционными бороздками, которые при укладке должны быть направлены к краю кровли (рис.32).

Рис.32. Укладка верхнего слоя теплоизоляционных плит

с вентиляционными бороздками

В последние годы на смену традиционных стандартных конструкций утепленной кровли применяют, так называемые, «инверсионные» кровли, в которых теплоизоляционные плиты располагаются поверх гидроизоляционного слоя и накрываются балластным слоем. Такая конструкция кровли является безопасной и долговечной, так как гидроизоляционный слой защищен от воздействия внешних температур и ультрафиолетового излучения; он не подвергается механическому воздействию. Срок эксплуатации такой кровли составляет более 50 лет. Пример такой кровли приведен на рис.33.

Рис.33. Устройство инверсионной кровли

1 – пригрузочный слой из гравия; 2 – предохранительный слой из геотекстиля; 3 – утеплитель; гидроизоляционный ковер из битумно-полимерных рулонных материалов; 5 – уклонообразующий слой из легкого бетона; 6 – железобетонная плита покрытия;

При устройстве инверсионных крыш необходимо выполнить следующие условия:

- крыша должна иметь уклон не менее 15 мм/м;

- гидроизоляционная мембрана должна находиться под утеплителем;

- поверх плит утеплителя укладывается диффузный балластный слой из гравия фракции 16-32 мм;

- если применяется гравий меньшей фракции, то для предотвращения его попадания между стыками плит утеплителя необходимо уложить разделительный слой из геотекстильного материала.

Для утепления в инверсионной кровле применяют материалы с низкой теплопроводностью и высокой морозостойкостью, обладающие высокой прочностью на сжатие и малой сжимаемостью, обладающие низким водопоглощением и биологической стойкостью, позволяющей материалу находиться во влажной среде, не теряя при этом своих свойств в течение всего срока эксплуатации здания. К таким материалам относятся: экструдированный пенополистирол (Пеноплэкс, STYROFOAM, URSA XPS), плиты из стекловолокна (ISOVER) на основе каменной ваты и др

.

Наиболее индустриальной кровлей утепленного типа является кровля, выполненная из 3-х слойных сэндвич-панелей, которые укладывают по металлическим прогонам и крепят к ним самонарезающимися болтами.

Варианты крепления конькового и карнизных узлов из сэндвич-панелей приведены на рис.34.

Рис.34. Узлы сопряжения сопряжение стеновых и кровельных сэндвич-панелей:

а) карнизный узел при наружно водоотводе; б) коньковое сопряжение; в) парапетное сопряжение стеновых и кровельных панелей; г) торцевое сопряжение стеновых и кровельных панелей

В последние годы при устройстве кровли используют металлическую фальцевую кровлю, обеспечивающую полную надежность и герметичность. Для ее изготовления используют тонкостенную оцинкованную сталь толщиной 0,55-0,65 мм с защитным покрытием из полиуретановой мастики (рис.35, а).

Оцинкованная сталь поступает в виде рулонов и с помощью специального электромеханического фальцезакаточного инструмента непосредственно на крыше превращается в панель-картины. Крепление кровельных картин осуществляется с помощью кляммер, которые скрыты под швом и не требуют отверстий в самой кровле (рис.35, б).

Различают фальцевые соединения лежачие и стоячие, одинарные и двойные. Боковые длинные края полос стали, идущие вдоль ската фальцевой кровли, соединяют стоячими фальцами, а горизонтальные - лежачими.

Рис.35. Устройство кровли из оцинкованного листа (а) и крепление

кровельных карт с помощью кляммер (б)

Монтаж металлической кровли производится с установки несущих стоек кровли. Стойки выполняют из одиночных или спаренных гнутых профилей С-образного сечения высотой 100-150 мм и устанавливают с шагом 2,5-3,0 м. Базы стоек изготавливают из прокатных уголков, которые крепятся к бетонному слою или плитам покрытия с помощью анкерных болтов длиной 150-200 мм.

Высоту стоек принимают в зависимости от требуемой толщины слоя утеплителя и зазора 30-50 мм, предусмотренного для естественной вентиляции пространства между кровлей и поверхностью утеплителя.

По стойкам крепят тетивы из спаренных гнутых профилей швеллерного сечения высотой 100 мм из стали толщиной 0,8-1,0 мм, которые располагают вдоль ската кровли с шагом 1,0-1,5 м. По тетивам крепят элементы обрешетки из гнутых профилей П-образного сечения высотой 40 мм с шагом 300-500 мм, кроме участков шириной 1,0 м по периметру кровли, где шаг снижают до 250 мм, так как на этих участках расчетная нагрузка от ветрового отсоса удваивается в соответствии с нормами.

Кровельные листы соединяют между собой по продольным краям с помощью фальцегибочной машинки, образующей двойной фальц в стыке, одновременно закрепляя в нем кляммеры. Такой стык обеспечивает полную водонепроницаемость соединения листов без герметизирующего материала при уклоне кровли не менее 7%. При меньших уклонах в продольные стыки листов вводят герметик в виде пасты или мастики.

В строительной практике известны примеры, когда длина скатов кровли, выполненной по этой технологии, достигала без поперечных стыков 108 м.

Главное, что отличает кровлю, выполненную из металла - ее долговечность, которая для кровли из меди составляет более 100 лет, из алюминия и его сплавов - не менее 80 лет и из оцинкованной стали с полимерным покрытием - не менее 50 лет.

Date: 2016-07-25; view: 4192; Нарушение авторских прав