Elemente structurale ale clădirilor cu cadru. Informații generale despre clădire. Racordarea structurilor din beton armat

1. Caracteristici generale ale cadrelor clădirilor industriale

Facilități moderne de producție sunt situate în clădiri cu mai multe etaje și cu un singur etaj, ale căror aspect și design sunt destul de diverse.

Pe baza numărului de travee, o clădire cu un etaj este împărțită în unică și multi-trave (cu trave de aceeași înălțime și diferite).

În prezent, se construiesc în principal clădiri cu mai multe trave (cu numărul de trave două sau mai multe). În funcție de tipul de transport intra-magazin, clădirile sunt împărțite în fără macara, cu rulo rulant, cu rulant și cu transportoare aeriene.

Cele mai răspândite sunt clădirile industriale cu un etaj echipate cu macarale electrice. Deplasându-se de-a lungul grinzilor macaralei la înălțimea necesară, astfel de macarale pot deservi aproape întreaga zonă a atelierului, ceea ce este foarte convenabil pentru organizarea unei game largi de procese de producție.

Clădirile industriale moderne au deschideri și înălțimi mari și sunt adesea echipate cu macarale puternice, rezultând forțe mari în structurile portante ale clădirii.

Un complex de structuri portante care suportă sarcina de la greutatea anvelopei clădirii (acoperiș, panouri de perete, geamuri etc.), sarcini atmosferice (zăpadă, vânt), sarcini de la macarale și, în unele cazuri, de la alte echipamente tehnologice , se numește un cadru clădiri.

Împreună cu complet oţel sau beton armat se folosesc rame amestecat cadre ale clădirilor industriale, în care structurile individuale (cel mai adesea structuri de acoperire și grinzi de macara) sunt realizate din oțel, iar stâlpii sunt din beton armat prefabricat. Baza cadrului este alcătuită din cadre transversale, formate din stâlpi prinși rigid în fundație și bare transversale (ferme de acoperiș) legate rigid sau articulat de stâlpi. Distanța dintre axele stâlpilor în direcția transversală a clădirii se numește travee.Distanța dintre cadre se numește pasul cadrului.

Figura 1.1 – Diagrama structurală a unui cadru de oțel al unei clădiri industriale cu două trave. 1 – coloane, 2 – ferme, 3 – grinzi macarale, 4 – luminatoare, 5 – racorduri coloane

Pe direcția longitudinală, grinzile macaralei, elementele de acoperire și felinarele se sprijină pe rame.

Rigiditatea și stabilitatea cadrului și a elementelor sale individuale este asigurată de un sistem de legături: legături verticale de-a lungul stâlpilor, care absorb forțele longitudinale din acțiunea vântului asupra capătului clădirii și forțele longitudinale de frânare ale macaralelor; conexiuni orizontale și verticale de-a lungul cortului clădirii, asigurând stabilitatea structurii acoperișului.

În cele mai multe cazuri, cadrele clădirilor industriale sunt proiectate astfel încât capacitatea portantă(inclusiv rigiditatea) peste clădire este asigurată de cadre transversale, iar de-a lungul - de elemente de cadru longitudinal, acoperiș și panouri de perete.

În plus față de elementele enumerate, cadrul conține în mod necesar structuri de semi-cherestea de capăt (și uneori longitudinale, platforme, scări și alte elemente ale clădirii).

Clădirile industriale pot fi cu o singură travă sau cu mai multe trave, echipate cu macarale rulante pe unul sau două niveluri.

Pagina 3

Clădirile cu panouri cadru sunt proiectate cu un cadru complet sau incomplet. Cu un cadru complet, panourile de podea se sprijină pe coloane la colțuri. Coloanele și nervurile de podea formează cadrul spațial al clădirii. Panouri de perete și compartimentari interioare- autoportant și atașat la stâlpii cadru. Cu un cadru incomplet (intern), nu există coloane exterioare, iar panourile pereților exteriori sunt portante. Panourile de podea se sprijină pe pereții exteriori portanți și pe stâlpii de cadru interior.  

Elementele scheletului cadrului unei clădiri sunt: ​​stâlpi sau coloane portante, traverse și panouri de pardoseală și de acoperire. Într-o clădire cu cadru complet, toate forțele și sarcinile sunt absorbite de stâlpi amplasați atât în ​​jurul perimetrului, cât și în interiorul clădirii și sunt transmise prin fundații către solul de fundație. În clădirile cu un cadru incomplet, nu există coloane în jurul perimetrului, astfel încât o parte din sarcină este transportată de exterior pereți portanti, și parțial - un cadru intern format din coloane, grinzi și tavane.  

Vedere generală a unei clădiri industriale cu mai multe etaje.| Fundații prefabricate din beton armat pentru stâlpi de cadru de construcție a - monobloc. b - din mai multe blocuri.

Clădirile cu cadru industrial cu un singur etaj pot avea un cadru complet sau incomplet. În clădirile cu cadru complet, toate sarcinile verticale sunt suportate de coloane.  

În clădirile cu un cadru complet, grinzile (traverse) se sprijină pe coloane exterioare și interne, iar în clădirile cu un cadru incomplet - pe pereți și coloane interne. Clădiri industriale Sunt proiectate în principal cu un cadru complet, iar cele civile - atât cu cele complete, cât și cu cele incomplete. În clădirile cu cadru complet, pereții exteriori sunt fie autoportanți, fie pereți cortină.  

În clădirile cu un cadru incomplet, îmbinarea pereților cu elementele de cadru se realizează prin etanșarea corespunzătoare a cadrului sprijinit pe grinda de zidărie, precum și prin ancorarea grinzii și a altor elemente de planșeu în pereți. În clădirile cu cadru complet, pereții se sprijină pe grinzi de cadru (și la primele etaje - pe fundație).  

Tijele transversale 4 sunt sudate pe armătura longitudinală neîncărcată 1 și 2 (Fig. 128) și 19 și 20 (Fig. 129), formând cadre plate Kr-1 și Kr-3. Ramele plate sunt combinate în cadre complete folosind 5 tije.  

Unificarea unităților structurale se realizează pe baza unei comparații a diferitelor scheme structurale: clădiri fără cadru cu pereți transversali sau longitudinali, clădiri cu un cadru incomplet (cu pereți exteriori portanti) și clădiri cu un cadru complet. Comparația arată că cel mai mult design universal este un cadru complet care permite o mare variație de planuri pentru a include camere de diferite dimensiuni și configurații; permițând.  

Cele mai convenabile de utilizat sunt clădirile cu panouri mari, cu un cadru complet, în care secțiunile pereților accesibile umezelii și vântului la îmbinări sunt protejate suplimentar din interior de coloane de cadru. Absența pereților interiori portanți într-o clădire cu cadru permite, dacă este necesar, reamenajarea cu ușurință a spațiilor, ceea ce reprezintă și un avantaj al acestui tip de clădire în comparație cu casele fără cadru.  

Orice clădire, indiferent de scopul său funcțional, este formată din un anumit număr elemente structurale și arhitecturale care îndeplinesc o funcție foarte specifică. Aceste elemente de bază includ: fundații, pereți, podele, suporturi individuale, acoperiș, pereți despărțitori, scări, ferestre, uși etc. (Fig. 11). Ele pot fi portante, adică absorb sarcinile principale care apar în clădire, îngrădesc, adică separate încăperi și le protejează de influențele atmosferice sau combină ambele funcții.

Orez. 11.:
1 - rama cadru; 2 - curele de cadru; 3 - mansarda; 4 - căpriori; 5 - acoperiș; 6 - coș de fum; 7 - înveliș; 8 - stand; 9 - strut; 10 - zonă oarbă; 11 - stâlpi de fundație; 12 - jumper de bază; 13 - baza; 14 - subsol; 15 - scânduri pentru pardoseli

Fundațiile sunt o structură subterană, al cărei scop este de a absorbi sarcina din elementele de construcție și de a le transfera pe fundație - sol. În acest caz, încărcările din elementele structurale înseamnă nu numai greutatea lor, ci și toate forțele de influență ale factorilor naturali (greutatea stratului de zăpadă, vânt etc.).

Pereții separă o cameră de spațiul exterior (pereții exteriori) sau de alte încăperi ( pereții interiori), acționând astfel ca structuri de închidere. În plus, pereții pot suporta sarcina nu numai din propria greutate, ci și din părțile de deasupra clădirii (tavane, acoperiș etc.), în timp ce îndeplinesc o funcție portantă. Astfel de pereți sunt numiți portanti. Dacă pereții suportă sarcina numai din propria greutate de-a lungul întregii înălțimi a clădirii și nu preiau sarcini de la alte elemente structurale ale clădirii, atunci se numesc autoportante. Dacă pereții autoportanți poartă o sarcină doar pe un etaj, atunci nu sunt considerați portanți.

Suporturile individuale sunt coloane, rafturi sau stâlpi care acționează ca structuri portante ale structurii cadrului unei clădiri. Pe ele se sprijină etajele, iar eforturile din partea elementelor structurale superioare ale clădirii sunt concentrate. Pentru a utiliza suporturi individuale în schema portantă a clădirii, între ele sunt adesea instalate grinzi speciale (pane), care împreună cu suporturile creează cadrul intern al clădirii.

Pereții despărțitori separă spațiile interioare unele de altele, împărțind spațiul unei clădiri într-un singur etaj. Aceștia sunt pereți relativ subțiri, care la fiecare etaj se sprijină pe etajele clădirii și nu poartă nicio sarcină.

Podele separate spatiu interior clădiri în etaje. Ele limitează spațiile de la un etaj deasupra și dedesubt și transportă o sarcină utilă (greutatea oamenilor, a mobilierului, a echipamentelor etc.), îndeplinind astfel funcții portante. Pardoselile joacă un rol important în asigurarea rigidității spațiale a clădirii, prevenind deformarea sub influența tuturor sarcinilor posibile. Tavanele pot fi intre etaje, subsoluri si mansarde. Podelele sunt așezate pe partea superioară a tavanelor interplanare, iar suprafața inferioară a tavanului formează tavanul pentru camera de dedesubt.

Scara este legătura de legătură între diferitele niveluri înalte ale casei și servește pentru libera circulație a oamenilor de la un etaj la altul. Luând în considerare cerințele de siguranță la incendiu, scările sunt de obicei închise în încăperi speciale închise de pereți. Se numesc astfel de premise scări. Scara interioară într-o clădire mică este situată fie în holul de intrare și coridor, fie în camera comună, hol sau pe verandă (în cazul mansardei).

Windows servesc pentru lumina naturalași ventilația spațiilor (ventilație naturală) și reprezintă una dintre metodele eficiente de proiectare arhitecturală a unei clădiri și a interiorului.

Ușile servesc la comunicarea între încăperi de același nivel de înălțime. Ușile pot fi interioare sau exterioare. Ușa exterioară este proiectată pentru comunicare spatii interioare cu spatiu exterior.

În plus, clădirea poate conține o serie de elemente structurale care nu sunt incluse în proiectarea cadrului portant. Acestea sunt elemente structurale precum balcoane, verande, verande, gropi la ferestrele de la subsol etc. În ciuda faptului că aceste elemente nu sunt incluse în proiectarea portantă a cadrului, rolul lor nu poate fi subestimat.

Etapa pregătitoare Materiale pentru construcția unei case cu cadru Elemente structurale ale clădirilor cu cadru Fundațiile unei case cu cadru Pereții clădirilor cu cadru

O clădire cu cadru este o clădire în care baza cadrului portant este un cadru format dintr-un sistem de fundații, stâlpi, traverse, plăci de podea și elemente de rigidizare - bretele, diafragme sau miezuri de rigidizare. Principal materiale de constructii pentru construcția cadrelor sunt prefabricate sau monolit din beton armat (pentru clădiri de construcție în masă), oțel (pentru clădiri unice, înalte sau mari industriale) și lemn (pentru clădiri civile mici).
Pe baza naturii lucrării lor, cadrele sunt împărțite în trei tipuri: cadru, contravantuit și cu cadru (Fig. 55).

Orez. 55. Rame:
I – tipuri de clădiri cu cadru: a – cu un etaj, cu o singură travă; b, i, d – etajat, cu două, trei și mai multe trave: b – cu console; c, d – fără console;
II – diagrame de amplasare a clădirilor cu cadru: a – cadru; b – contravântuire cadru; c – comunicare; d – cadru-butoaie.

Schema de cadru este elemente de cadru conectate rigid în unități structurale într-o schemă spațială stabilă și rigidă care percepe forțele verticale și orizontale.

O schemă contravântuită este o schemă în care forțele orizontale sunt percepute de podele rigide, diafragme și rigidizări. Forțele verticale sunt absorbite de stâlpi și fundații. Conexiunile elementelor verticale și orizontale se presupune că sunt articulate condiționat.

O diagramă cu cadru contravântuit este o combinație de diagrame cu cadru și contravântuiri. În acest caz, într-o direcție, rigiditatea este asigurată de rigidizări verticale (diafragme sau bretele), iar în cealaltă - de cadrul în sine.

Pentru clădirile civile se folosesc în principal cadre prefabricate din beton armat. Pentru cadrul cadrului, se utilizează tăierea în elemente plate în formă de L, T, H și U. Pentru cadrul contravântuit se folosesc elemente drepte (Fig. 56).



Orez. 56. Metode de împărțire a unui cadru în elemente:
a – stâlpi cu două etaje și traverse cu o singură travă; b – stâlpi și traverse în formă de L și T;
c – cadre cu o singură travă cu mai multe etaje; d – rame în formă de F; d – cadre cu două etaje;
e – stâlpi cu un etaj și traverse cu o singură travă; g – rame în formă de H; și – cadru în formă de U;
k – cadru cu un etaj, cu două trave.

Fundațiile pentru stâlpii clădirilor cu cadru sunt realizate, de regulă, din blocuri prefabricate de beton armat de tip sticlă.

Stâlpii prefabricați din beton armat ale clădirilor cu cadru sunt de obicei realizate cu o secțiune de 300x300 și 400x400 mm cu una sau mai multe console, precum și cu console la distanță. Înălțimea coloanelor se realizează pe unul sau două etaje (Fig. 57).



Orez. 57. Coloane cadru:

I – coloane cu un etaj; II – coloane cu două etaje; III – exemplu de plasare
părți încastrate (prezentate prin umbrire) într-o coloană a unui cadru unificat a - coloane de fațadă și rând cu console convenționale; b – fațadă, rând și coloane de loggii cu console ascunse; c – stâlpi de fațadă și rând cu console la distanță: d – stâlpi tăiați cu un etaj (cu îmbinare platformă).

Barele transversale, care preiau sarcina de la etajele interplaneare și o transferă pe stâlpi, în funcție de deschiderea care trebuie acoperită și de amplasarea în clădire, li se atribuie diferite secțiuni: dreptunghiulare, în formă de T, sub forma unui T invers. -grinda etc. Dacă plăcile de pardoseală sunt sprijinite pe flanșele laterale ale traverselor, se salvează înălțimea podelei și a clădirii în ansamblu (Fig. 58).

Orez. 58. Bare transversale pentru cadru:
I – secțiuni; II, III – tipuri comune: a – secțiune dreptunghiulară pereche;
b – secțiune dreptunghiulară unică; c – tee; d, e – bare transversale obișnuite sub formă de bară în T inversată; f, g, i, j, l – opțiuni pentru traverse de fațadă; m – bară transversală de coridor; n, o, p – opțiuni pentru traversele scărilor.

Podelele clădirilor cu cadru sunt realizate din panouri solide, goale sau nervurate din beton armat. În acest caz, unele plăci acționează ca verigi sau distanțiere, care sunt așezate de-a lungul axelor stâlpilor. Panourile pe rând sunt așezate între panourile de legătură (Fig. 59).



Orez. 59. Diafragme de cadru rigid:
I – vertical: a – fragment al diafragmei de rigiditate;
b – perete de rigidizare a cadrului; 1 – coloană; 2 – perete de rigidizare 3 – elemente de îmbinare; 4 – chei; 5 – bare de armare a peretelui exterior 6 – eliberare de armătură pentru conectarea la stâlp; 7 – pardoseală;
II – orizontală: a – unitate de conectare a tablierelor de distanţiere cu traversele b, c, d – elemente de legătură a planşeului, cu nervuri şi faţade; 2 – bară transversală; 3 – panou de comunicare; 4 – panouri de rând.

Diafragmele verticale de rigidizare sunt concepute pentru a acoperi întreaga înălțime a clădirii, începând de la fundație. Elementele diafragmei au o secțiune de la podea la podea și sunt pereți solidi din beton armat cu rafturi deasupra pentru susținerea plăcilor de pardoseală. Diafragmele sunt conectate la coloane prin sudarea pieselor înglobate, iar îmbinările sunt monolitice.

Panourile de perete exterior se pot sprijini pe traversele cadrului (dacă sunt amplasate longitudinal), pe panoul exterior al podelei sau direct pe coloană (Fig. 60).

Orez. 60. Opțiuni pentru susținerea panourilor externe pe cadru:
a – fixare pe coloane; b – sprijin pe traverse longitudinale; c – sprijin pe tavan;
1 – panou de inchidere; 2 – coloană; 3 – suprapunere; 4 – bară transversală 5 – consolă; 6 – piese încorporate.