Температурный шов в металлическом каркасе

§ 48. Деформационные швы

Как уже указывалось (см. §5), для уменьшения температурных и осадочных напряжений разновысотные и большой протяженности здания разделяются деформационными швами на отдельные части, отсеки. Эти отсеки называют температурными блоками. С конструктивной точ­ки зрения температурный блок представляет собой самостоятель­ное здание и поэтому все требова­ния по устойчивости и жесткости, предъявляемые к зданию, относятся и к каждому температурному блоку в отдельности. Это значит, что каж­дый температурный блок должен иметь свои вертикальные и горизон­тальные связи жесткости.

Осадочные швы предусматрива­ют в местах резкого изменения вы­соты здания или на границе различ­ных грунтовых условий. Необходи­мость осадочных швов определяется расчетом, а температурных швов — СНиПом (табл. 3).

Конструкция деформационного шва должна обеспечивать возмож­ность взаимного горизонтального и вертикального смещения смежных частей здания без нарушения проч­ности здания, термического сопро­тивления наружных стен и их водо­непроницаемости. В кирпичных сте­нах деформационный шов решается «в зуб» или «в четверть» с проклад­кой слоя толя (рис. 228).

Рис. 228. Деформационный шов в кирпич­ной стене:

1 — слой толя; 2 — цементный раствор

В одноэтажных зданиях с желе­зобетонным каркасом поперечные и продольные швы решают с установ­кой двух рядов колонн (см. рис. 237). При поперечных швах колонны обоих рядов смещают с модульной оси на 500 мм, при про­дольных швах — каждый ряд ко­лонн имеет свою модульную ось. Таким образом получается осевая «вставка», размер которой принима­ется в соответствии с правилами унификации и зависит от применяе­мых конструкций (см. рис. 208). При соответствующем технико-экономическом обосновании разреша­ется увеличивать расстояния между температурными швами против нор­мативных.

При металлическом каркасе по­перечные швы устраивают в виде двух рядов колонн, а продольные — на одной колонне с подвижным опиранием ферм покрытия одного из пролетов.

В многоэтажных каркасных зда­ниях температурные швы решают также постановкой двух рядов ко­лонн с образованием осевой встав­ки. При примыкании разновысотных и продольных пролетов к поперечным используют два ряда ко­лонн с осевой вставкой, так как сборные железобетонные типовые колонны не рассчитаны на опирание стропильных конструкций на раз­ных уровнях и в разных плоскостях. Поэтому вставка примыкания авто­матически служит и температурным швом.

§ 49. Окна. Двери. Ворота.

Существуют два вида оконных проемов: отдельные проемы с простенками и ленточные, в виде сплошной остекленной ленты. В среднем площадь оконных проемов в промышленных зданиях со­ставляет 35. 50% площади наружных стен, а при ленточном остекле­нии и более. Поэтому габариты окон промышленных зданий сильно отли­чаются от габаритов окон гражданских зданий и для них разработаны специальные ГОСТы. В промышлен­ном строительстве применяют: а) деревянные оконные блоки для заполнения отдельных и ленточных проемов, б) металлические перепле­ты для заполнения отдельных проемов, в) стальные оконные панели для заполнения ленточных проемов.

Деревянные оконные блоки со­стоят из коробки и переплетов (рис. 229). Отдельные створки пере­плетов бывают верхнеподвесные (ось вращения наверху), нижнепод­весные (ось вращения внизу) и вер­тикально-навесные (с вертикальной осью вращения). Ширина оконных блоков — 1,5; 3 и 4,5 м, высота — 1,2 и 1,8 м. Применяя в различных комбинациях оконные блоки, можно осуществлять заполнение оконных проемов по высоте с градацией 0,6 м, что обеспечивает удобную увязку с размерами стеновых пане­лей. Для ленточных проемов используют блоки шириной 3 м. Меж­ду ними устанавливают вертикаль­ные импосты. Наибольшая высота проема — 7,2 м. При заполнении проема по высоте несколькими бло­ками между ними прокладывают го­ризонтальные импосты. Импосты воспринимают ветровую нагрузку и передают ее на стены. Блоки и им­посты крепят к закладным деталям стен, перемычек и колонн. При не­обходимости проемов высотой более 7,2 м делают несколько ярусов остекления, разделяя их стеновыми панелями, перемычками или обвязочными балками, которые и воспринимают вес оконных блоков. Коробки изготовляют шириной 94, 124 и 174 мм (для разных ветровых нагрузок). В один и тот же тип ко­робки устанавливают одинарные и двойные переплеты.

Рис. 229. Деревянные оконные блоки:

а —схемы заполнения отдельных оконных проемов и ленточных проемов; б — оконный блок шириной 3 м; 1 — одинарный верхнеподвесной переплет: 2, 3 — то же. среднеподвесной. ось вращения слева и справа; 4 — двойной верхнеподвесной переплет; 5. 6 — то же. среднеподвесной, 7 —двойной переплет (наружный верхнеподвесной, внутренний нижнеподвесной);8 — вертикальный деревянный импост; 9 — оконная коробка, 10 — упругая прокладка; 11 — шарнир навески

Стальные переплеты (рис. 230) изготовляют из специальных про­катных и штампованных профилей следующих марок: ПГ — переплет глухой; ПСВ — переплет створный внутренний, применяют при двой­ном остеклении совместно с пере­плетом ПГ; ПО — переплет откры­вающийся; ПОВ — переплет откры­вающийся внутренний, применяют при двойном остеклении совместно с переплетом ПО. Номинальная ши­рина переплетов — 1500 и 2000 мм, высота — 1200 мм (рис. 230). Роль коробки выполняют вертикальные и горизонтальные импосты, прикреп­ленные сваркой к закладным дета­лям стен и перемычек, которым и передают ветровую нагрузку.

Рис. 230. Стальные переплеты:

а — схемы переплетов; б — установка переплетов в проем; / — фартук-слив; 2 — козырек; 3 — окай­мляющий уголок; 4 — закладная деталь перемыч­ки; 6 — цементный раствор; 6 — горизонтальный импост (ветровой ригель); 7—шарнир навески; 8—боковой вертикальный импост; 9 — то же, средний

Стальные оконные панели (рис. 231) изготовляют длиной 6 м, высотой — 1,2 и 1,8 м.

Рис. 231. Стальная оконная панель

В зависимости от теплотехниче­ских требований устанавливают одинарные или двойные переплеты. Для обычных условий предусматри­вают двойное остекление на высоту 2,4 м от пола, выше — одинарное. Двойное остекление на всю высоту делают во влажных помещениях, в помещениях с кондиционированием воздуха, при перепадах расчетных наружной и внутренней температур более 50°С. Одинарное остекление устраивают в неотапливаемых помещениях, в помещениях с избыточны­ми тепловыделениями (горячие цехи).

Оконные проемы часто используют для аэрации, поэтому располо­жение открывающихся и глухих переплетов зависит от аэрационной схемы здания. Для открывания переплетов предусматривают специальные механизмы, управляемые с пола.

Двери промышленных зданий по конструкции и габаритам не отличаются от щитовых дверей гражданских зданий, но отделка их проще. Ширина дверей составляет 0,8. 2,4 м.

Ворота предназначены для про­пуска внутрь здания транспортных средств. Для пропуска автотран­спорта применяют ворота размером 3,6×3; 3,6х3,6 и 4,2х4,2 м, для вво­да железнодорожного пути нормаль­ной колеи — размером 4,9х5,4 м.

Ворота бывают распашные, раз­движные (однопольные и двуполь­ные), шторные и подъемно-поворот­ные (рис. 232). Открывание ворот ручное и автоматическое. При рас­четной зимней температуре — 20°С у ворот устраивают воздушные заве­сы или тамбуры. С наружной сторо­ны ворот для въезда автотранспор­та устраивают пандусы с уклоном 1:10.

I — типы ворот; а — распашные; б — раздвижные однопольные; в — то же, двупольные; г — подъемные; д— шторные; е — подъемно-поворотные; II — ворота раздвижные двупольные; 1 — пандус; 2 — полотно воротное; 3 — ригель рамы ворот; 4— обвязочная балка; 5 — кирпичная кладка; 6 — сте­новая панель; 7 — труба для обогрева направляю­щего рельса; 8 — бетон; 9 — направляющий рельс; 10 — анкер крепления стены к колонне; 11 — место воздушной завесы; 12 — стойка рамы

Конструкция полотен ворот бы­вает 2 типов: с каркасом из прокат­ных стальных профилей, заполнен­ным утепленными деревянными щи­тами, и с каркасом из гнутых сталь­ных профилей, обшитым с двух сто­рон алюминиевыми или стальными листами с прокладкой утеплителя (пенопласта). В воротных полотнах предусматривают калитки для про­хода людей. Полотна навешивают на раму, обрамляющую воротный проем и состоящую из двух стоек и ригеля. Воротную раму ставят на фундамент и крепят к стенам или колоннам здания металлическими анкерами.

Рис. 235. Типы кровель промышленных зданий:

а — скатная с плитным утеплителем из жестких материалов по сборным железобетонным плитам; б — то же. с утеплителем из нежестких материа­лов; в — то же. неутепленная; г — плоская или малоуклонная по стальному профилированному настилу; д— легкосбрасываемая; е—из волни­стых асбестоцементных листов; 1 — водоизоляционный ковер из трех слоев рубероида на битум­ной мастике с защитным слоем из гравия, втопленного в битумную мастику; 2—выравнивающая стяжка из цементного раствора толщиной 15 мм; 3 — утеплитель из плит легкого или ячеистого бе­тона, цементного фибролита и других жестких материалов; 4 — сборные железобетонные плиты; 5—пароизоляция; 6 — стяжка толщиной 25 мм, армированная стальной сеткой; 7 — утеплитель из нежестких материалов (минеральная вата и др.); 8—водоизоляционный ковер из четырех слоев рубероида; 9 — утеплитель из плит пенополистирола и других высокоэффективных материалов; 10 — стальной профилированный настил: 11 — волнистые асбестоцементные листы усиленного про­филя; 12 — стальные прогоны по металлическим фермам

Деформационные швы в зданиях – какие и зачем

В этом выпуске непрошеных советов я поговорю о деформационных швах.

Сразу хочу заметить, что выполняя шов, нужно точно представлять его назначение. Есть температурно-усадочные швы (в кладке, в металле, в железобетоне), которые предназначены для защиты конструкции от разрушений при перепаде температур (даже зима-лето). А есть швы осадочные – те, которые страхуют здание от разрушения вследствие неравномерных осадок основания под фундаментом. Есть швы, совмещающие обе функции.

По первому типу швов все предельно ясно: их нужно делать, если длина конструкции превышает нормируемую. Дело в том, что любой материал при изменении температуры расширяется или сжимается. Величины этих деформаций достигают очень приличных значений, и в итоге могут привести к разрушению, поэтому нормы предусматривают жесткие требования по организации швов в конструкциях. Допустим, для железобетона требования по максимально допустимой длине приведены в Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры.

То же самое можно найти в соответствующих нормах для кладки и металлических конструкций.

Если шов делать очень и очень не хочется, можно подтвердить расчетом, что при данной длине конструкции шов не требуется. Вот только обычно этого никто не делает, т.к. проще заложить шов…

Что представляет собой температурный шов? Это может быть просто зазор в конструкции, заполненный легкосжимаемым материалом и позволяющий стене (или другому протяженному элементу) спокойно расширяться-сжиматься при нагревании-охлаждении. Расчетами и опытным путем уже определено, какой длины может быть конструкция, чтобы она могла пережить температурные деформации без разрушения – при большей длине всегда есть риск возникновения трещин. Еще один нюанс: всегда проверяйте в литературе, на сколько расширяется тот или иной материал, чтобы толщины шва было достаточно для деформаций. То есть, алгоритм конструирования шва должен быть следующим:

— сначала определяете, на сколько способен расширяться материал при максимально возможной температуре в месте строительства;

— затем проверяете величину деформации при конкретной длине температурного отсека (чем он длиннее, тем больше деформация);

— после этого задаетесь шириной температурного шва, который должен покрыть температурные расширения материала.

Осадочные швы – с ними не все так однозначно. Проектировщик должен четко представлять, нужен ли такой шов, и зачем он нужен.

Для начала нужно запомнить, что осадочные швы надо делать в следующих случаях:

— если делается пристройка к существующему зданию;

— если есть перепад по высоте более чем в два этажа;

— если есть значительная разница в нагрузках в разных частях здания;

— если есть неравномерные слои грунта (вклинивающиеся и т.д.);

— если присутствуют просадочные или другие неблагоприятные инженерно-геологические условия, а здание – значительных размеров.

Что такое осадочные швы? Если температурные швы могут быть выполнены лишь в части конструкции (например, в кирпичной кладке или в надземной металлической части здания), то осадочные швы всегда выполняются от верха до низа здания – они должны разрезать все, и фундамент, и крышу. Осадочные швы, по сути, делят здание на две и более отдельных частей. Это очень важный момент, о котором не следует забывать. Если вы запроектируете шов в стене, но забудете о нем в перекрытии (или, что еще хуже – в фундаменте), то толку от такого шва будет мало. Просто напряжения перераспределятся, и трещины возникнут в другой части здания – но возникнут.

Еще обратите внимание на следующее: осадочный шов – это не всегда сквозная щель. Иногда к вопросу можно подойти творчески, главное понимать, зачем нам шов-то нужен. А нужен он для того, чтобы при разных осадках конструкции не разрушились. То есть, конструкции должны быть податливыми к деформациям – это главный критерий. Такую податливость можно обеспечить явным шарниром при опирании перекрытия в одном из пролетов здания, как показано на рисунке ниже. Можно себе представить, что при осадке одного из блоков, перекрытия просто слегка повернутся в месте опирания, но целостность здания нарушена не будет.

Рисунок взят из очень хорошей книги по швам, советую с ней ознакомиться. Ф. Волдржих «Деформационные швы в конструкциях наземных зданий».

Успешной вам работы!

С уважением, Ирина.

Комментарии
0 #1 Оксана 30.04.2015 14:07

Ирина, скачала хвалённую Вами книгу, бегло просмотрела — там и про работу грунтов много написано, да? На досуге надо почитать! Ирина, и всё таки хочу Вас просить статейку про продавливание, не могу разобраться в СП!

Нужно ли делать температурно-деформационный шов?

Доброго дня! Проектируем промышленный цех. Каркас смешанный: колонны железобетонные, покрытие металлические фермы, несущий профнастил и по нему рулонная кровля с утеплителем из минеральной ваты. Все стены – сэндвич-панели. Возникает вопрос: температурно-деформационные швы принимать как для стального каркаса или железобетонного? Длина здания 126 м. Ширина -84 м. выкладываю подборку материала который нашел. Прошу высказать ваше мнение.

DWG 2007	razrez.dwg (121.4 Кб, 10182 просмотров)
Рук-во.doc (63.0 Кб, 1622 просмотров)

Просмотров: 29572
Регистрация: 04.02.2012
Сообщений: 3
как для железобетонного
Регистрация: 23.09.2007
Сообщений: 4,370
Смотри ,что режешь швом.Если металл, то для металлического, если бетон то для железобетонного
Регистрация: 08.02.2012
Сообщений: 6

Режем конечно же металл. Если у Вас есть ссылки на норм. тех. документы где это написано, не могли бы поделиться.

Регистрация: 23.09.2007
Сообщений: 4,370
Под рукой нету.СНиП по металлу.Температурные швы в складском здании делал через 120 м
Регистрация: 08.02.2012
Сообщений: 6

В СНиПе написано только про увеличение жесткости каркаса п. 13.5 «При превышении более чем на 5 % указанных в табл. 42 расстояний, а также при увеличении жесткости каркаса стенами или другими конструкциями в расчете следует учитывать климатические температурные воздействия, неупругие деформации конструкций и податливость узлов.» Фактически мы увеличиваем жесткость каркаса, вводя ж/б колонны. По идее нужно учитывать темп. воздействия. Вот я и хочу узнать, есть ли в более новой литературе или нормативной документации прямое указание на смешанный каркас. Или таблица где конкретно указываются длины блоков без выполнения расчета. В руководстве по ж/б по идее подразумевают покрытие из металла только прогоны и само покрытие (профлист к примеру).

Последний раз редактировалось VVS_82, 08.02.2012 в 14:25 .
Регистрация: 23.09.2007
Сообщений: 4,370

Я не встречал, врать не буду.В случае сомнений проверить такой каркас на температурный перепад не так уж и сложно.

Регистрация: 12.03.2011
Сообщений: 97

я конечно дико извиняюсь, что не по теме, но не могли бы вы посоветовать литературу по проектированию вот таких вот смешанных каркасов.

Температурные швы в зданиях со стальным каркасом

Швы между отдельными частями сооружений дают возможность свободной деформации строительных объемов. Швы разделяют здание на отсеки по вертикали.

• изменения длины междуэтажных перекрытий и покрытия вследствие температурных изменений, а также при пожаре (температурные швы);
• вертикальный сдвиг частей здания по отношению друг к другу из-за неравномерной осадки колонн (осадочные швы).

Шаг температурных швов выбирается так, чтобы изменения длины перекрытий и крыши не вызвали повреждений или перенапряжений в несущем каркасе.

Температурные изменения

Во время строительства

Наибольшие температурные колебания проявляются при сооружении многоэтажных зданий обычно в течение всего периода строительства, а не во время эксплуатации. Поэтому может потребоваться на период строительства устраивать дополнительные подвижные швы, которые будут заделаны после окончания отделочных работ.

Усадка бетона

Схожее с температурными изменениями действие оказывает изменение объема бетона вследствие его усадки.

Действие пожара

При пожаре несущая конструкция может испытывать воздействие очень высоких температур. Огнезащитные облицовки стальных конструкций рассчитываются так, чтобы температура металла не превышала 650° С за расчетный период огнестойкости конструкции. Однако в стальных балках такая температура только в том случае может вызвать изменение их длины, когда плиты перекрытий не соединены монолитно со стальными балками или перекрытие имеет такую же температуру, как и стальные балки.

Вследствие больших поперечных сечений перекрытий по сравнению с балками на горизонтальные смещения конструкций влияет, как правило, не температура самих стальных балок, а температура всего перекрытия. При железобетонных перекрытиях железобетонная плита нагревается до температуры около 200° С, в то время как температура стальных балок уже достигает предельного значения. Смещения перекрытий от воздействия этой температуры должны быть приняты во внимание для определения шага швов и устойчивости вертикальных элементов жесткости. Они вызывают: усилия в жестких узлах конструкций, например в случае примера 4, или горизонтальные сдвиги колонн.

Шаг и расположение швов

Расстояние между швами в многоэтажных зданиях со стальными каркасами зависит в значительной степени от вида конструкций, обеспечивающих жесткость.

В рамных конструкциях при смещениях перекрытий возникают изгибающие моменты в узлах рам, которые учитываются при расчете. Расстояние между швами можно принимать от 30 до 50 м.

Связевые стальные конструкции, которые имеют достаточную жесткость только в отдельных опорных узлах, рассчитываются в остальных узлах как шарнирные. Поперечное сечение колонн так незначительно, что появляющиеся деформации, несмотря на высокий модуль упругости стали, в большинстве случаев не ведут к появлению высоких напряжений от смещения колонн. Поэтому расстояния между температурными швами могут быть большими. Здание со стальным каркасом без швов длиной до 100 м не является исключением.

Расположение швов

Расположение швов определяется положением опор. В плане 1 расширение перекрытий благодаря симметричному расположению связей, обеспечивающих жесткость, проявляется равномерно в обоих направлениях, в плане 2 — вследствие вне-центренного расположения опоры точки перекрытие расширяется в сторону свободной части.

При нескольких ветровых связях в здании наблюдается следующее.

3. Несколько расположенных рядом жестких дисков связей в качестве поперечного обеспечения жесткости Q воспринимают по законам теории упругости соответствующие доли ветровых усилий, причем жесткий диск перекрытия соответствующим образом их распределяет. От температурных расширений защемляющие моменты не возникают.

4. Если продольные конструкции жесткости L расположены напротив друг друга, то обе они участвуют в восприятии ветровых усилий одинаково, причем появляются защемляющие моменты вследствие температурных воздействий. Таких случаев нужно избегать. Большие напряжения от защемления возможны особенно в период монтажа. Для уменьшения их в этом случае рекомендуется замоноличивать вначале только один из двух жестких дисков, расположенных по концам здания.

5. Разделение плана двумя подвижными швами на три отсека требует по сравнению с примером 3 устройства двух дополнительных продольных связей L, которые должны иметь такие же размеры, как одна связь на рис. 3, хотя оба здания, стоящие позади первого, находятся как бы в «ветровой тени». Каждая часть сооружения должна быть устойчива сама по себе. При подобном делении каждая третья часть нуждается в двух конструкциях жесткости в поперечном направлении Q с устройством двух дополнительных поперечных дисков.

6. В этом случае возможно также связать части корпуса таким образом, что в шве будут передаваться только поперечные силы, а не продольные усилия. Например, присоединением средней части здания к дискам жесткости боковых корпусов экономятся две поперечные связи по сравнению с примером 5.

7. В зданиях с сильно расчлененным планом могут быть необходимы вертикальные скользящие швы, чтобы обеспечить свободные деформации примыкающих частей.

Швы в крыше

Если конструкция плоской кровли может допустить большее нагревание несущих элементов покрытия, чем несущих междуэтажных перекрытий, то возможны деформации, изображенные на рис. 8. В таких случаях рекомендуется устройство в верхних этажах нескольких дополнительных температурных швов (рис. 9).

Осадочные швы

10. Строительные корпуса различной высоты вызывают неодинаковое нагружение фундаментов. Если эти нагрузки выравниваются общей плитой основания, то осадка корпусов с различным весом получается одинаковой. В этих случаях вполне возможно соединять более низкие корпуса с высотными зданиями в одно целое.

11. Если строительные корпуса поставлены на отдельные фундаменты, то может возникнуть их неравномерная осадка; в этом случае необходимы осадочные швы между корпусами различной высоты.

12. Одинаковые строительные корпуса хотя и оказывают одинаковое специфическое давление на грунт, но могут стоять на строительных грунтах с различной несущей способностью. В этом случае могут получиться различные осадки колонн, а потому в этом месте тоже необходимы осадочные швы.

Сооружения на подработанных территориях должны быть разделены многочисленными осадочными швами на мелкие отсеки со статически определимой несущей системой, т. е. без рамных конструкций или неразрезных балок.