Кровля по прогонам – Вопрос 51. Конструкция производственного здания. Покрытие по прогонам. Беспрогонные покрытия. Прогоны сплошного сечения. Решетчатые прогоны.

27. Конструкции покрытия промышленных зданий. Покрытия с прогоном. Беспрогонное покрытие.

Покрытие производственного здания состоит из кровельных (ограждающих) конструкций, несущих элементов (прогонов, ферм, фонарей), на которые опирается кровля, и связей по покрытию, обеспечивающих пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость всего покрытия и его отдельных элементов.

В конструкциях покрытия наибольшее распространение получили два конструктивных решения : с применением продольных прогонов и без них. В первом случае по стропильным фермам укладывают с шагом 1,5 или 3м легкие несущие элементы – прогоны, на которые опираются мелкоразмерные кровельные плиты; во втором – непосредственно на фермы кладут крупноразмерные плиты или панели, совмещающие функции прогонов и плит.

Покрытия с прогоном.

Наиболее простыми прогонами являются балки из прокатных швеллеров или двутавров (в том числе и перфорированных) при шаге строительных ферм до 6м. Прогоны устанавливают на верхний пояс фермы в ее узлах.

Кровельные покрытия бывают теплыми (с утеплением) в отапливаемых производственных зданиях и холодными без утеплителя (для неотапливаемых зданий, а также горячих цехов, имеющих избыточные тепловыделения от технологических установок).

Для теплых кровель в качестве несущих элементов, укладываемых по прогонам применяют стальной профилированный настил из оцинкованной листовой стали. Применяются также мелкоразмерные асбоцементные, армоцементные, керамзитобетонные плиты, а также трехслойные панели, состоящие из двух металлических листов, между которыми расположен утеплитель.

Холодные кровли выполняют из волнистых алюминиевых, стальных, или асбоцементных листов.

В горячих цехах целесообразна кровля из плоских стальных листов.

Сплошные прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях.

Если кровельный настил крепится к прогонам жестко и образует сплошное полотнище, то скатная составляющая будет восприниматься самим полотнищем кровли. В этом случае необходимость в тяжах отпадает, и прогоны можно рассчитывать только на нагрузку q_x

Беспрогонное покрытие.

Для беспрогонного покрытия широкое распространение получили различного вида крупнопанельного типа плиты, унифицирован. ж/б плиты ширин. 1,5 и 3м и длинной 6 и 12м.

Недостатком крупногабаритных ж/б плит является их большой собственный вес.

Другие конструктивн. решения панелей с применением гнутых профилей, профилированного настила, алюминия, легких утеплителей. Металлические панели шириной 1,5 и 3 м и длинной 6 и 12 м. Вес таких панелей в 4-5 раз меньше железобетонных.

Для холодных кровель крупноразмерн. панели прим-ся чаще, поскольку их конструкц. довольно проста.

Панели с использ-м алюминиевых сплавов отличаются малой массой и высокой коррозионной стойкостью. Из-за высокой стоим. алюминия их применение требует ТЭО.

28. Особенности определения внутренних усилий в элементах ферм (жесткое и шарнирное сопряжение ферм с колоннами).

Нагрузка, действующая на ферму, обычно прикладывается к узлам фермы, к которым прикрепляются элементы поперечной конструкции (например, прогоны кровли или подвесного потолка, железобетонные панели и т.д.), передающие нагрузку на ферму. Если нагрузка приложена непосредственно в панели, то в основной расчетной схеме она распределяется м/у ближайшими узлами, но дополнительно учитывается местный изгиб пояса от расположенной на нем нагрузки. Пояс фермы при этом рассматривают как неразрезную балку, опирающуюся на узлы фермы. Значения моментов в поясах приближенно можно определить по формулам: – при сосредоточенной нагрузке

, где коэффициент 0,9 учитывает неразрезность пояса; F – значение сосредоточенной нагрузки; В стропильных фермах, входящ. в состав поперечной рамы, возник усил. от распора (продольн. сила в ригеле)H_P. В за-ти от конструктивного решения узла сопряжения фермы и колонны распор восприним. нижним или верхним поясом фермы. В расчете распор рамы считается приложенным к нижнему поясу. При жесктом сопряжении ригеля с колонной в эл-ах фермы возник. усилия от рамных моментов на опорах, опрдел. графич или аналитич. сп-ом, приложив на опорах фермы 2 пары горизонталльных сил. H ₁=M₁/h_oп и H₂=M₂/h_oп; Значения опорн. мом-ов M₁ и M₂ из табл. расчетн. усилий колонны для сечен.1-1.

Узлы сопряж. ферм с колонной выполняются на болтах и имеют определенную податливость; в процессе эксплуатации может произойти ослабление соединений и степень защемления фермы на опоре уменьш. Опорные моменты и распор рамы определяют с учетом всех нагрузок ( постоянн.,снегов.,кранов.,ветров.).Поэтому разгруж. влияние опорн. моментов и распора обычно не учитыв.

Расчет фермы следует проводить раздельно для каждой нагрузки с учетом соответсвующ. рамных мом-ов и распора и составл. расчетные комбинации, вызыв. наиб. неблагоприятные усилия.

Результаты статического расчета фермы сводят в таблицу расчетных усилий , усилия в элементах фермы от различных

нагрузок получают умножением усилий от единичных нагрузок на величины этих нагрузок (Fпост, Fсн, М1, М2). Значение опорного момента М1 (Млев) определяется по результатам расчета поперечной рамы каркаса здания из таблицы расчетных усилий при комбинации усилий |M|max ; Nсоотв(для сечения верхней части колонны).Необходимо определить по эпюрам изгибающ. мом-ов поперечной рамы, момент для правой опоры. Если кратковременных нагрузок больше чем одна, то моменты от этих нагрузок умножаются на коэфф. сочетания ψ = 0,9

При шарнирном сопряжении наиболее простым является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколонника). Опорную стойку в зависимости от величины действующих на нее усилий можно запроектировать из прокатного или сварного двутавра или из обрезка трубы. В типовых конструкциях нижние пояса ферм соединяют с опорной двутавровой стойкой болтами нормальной точности. Верхние пояса стропильных ферм прикрепляют к фасонке надколонника болтами нормальной точности. Подвижность этого крепления обеспечивается овальны- ми отверстиями в фасонках опорной стойки. Опорное давление фермы F_R передается с опорного фланца фермы через строганые или фрезерованные поверхности на опорную плиту колонны. Опорный фланец для четкости опирания должен выступать на 10…20 мм ниже фасонки опорного узла. Площадь торца фланца определяют из условия смятия: А тр ≥ 1,2F

R/ Rр

где Rр – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.

При жестком сопряжении стропильная ферма примыкает к колонне сбоку и устанавливается на опорный столик, а усилия от опорного момента воспринимаются фланцевым соединением на болтах.

П

ри жестком сопряжении уменьшаются горизонтальные деформации рам от поперечных крановых нагрузок, это особенно существенно при малом количестве пролетов. Но недопустимы неравномерные просадки оснований. Шарнирные сопряжения ригелей с колоннами проще по конструкции, слабо чувствительны к неравномерной осадке опор и могут обеспечивать достаточную жесткость на поперечные нагрузки при большом количестве пролетов (5 и более).

Прогонная и беспрогонная кровля: устройство и ключевые отличия

Основное назначение кровли – защита внутреннего объема зданий от негативных воздействий окружающей среды – осадков, ветра и экстремальных температур.

Основные отличия прогонной и беспрогонной кровли

Кровельное покрытие состоит из ограждающих материалов, несущих элементов, на которые она опирается и связей, обеспечивающих заданную форму, устойчивость и прочность.

В зависимости от области применения различают теплые и холодные кровли, а по конструктивному решению:

• с прогонами;
• без прогонов.

При выборе того или иного типа на этапе проектирования учитывают:

• стоимость материалов;
• сложность монтажа;
• назначение здания;
• нагрузки на кровлю.

При покрытии прогонов между фермами с определенным шагом (1,5-3 м) выполняют «поперечные» связи, на которые затем укладывается кровельный профнастил или другой материал. При беспрогонной схеме на стропильные элементы кладут плиты или панели, которые совмещают как несущие, так и ограждающие функции.

Очевидно, что вариант с прогонами более сложен в монтаже и требует большего расхода металла. Недостаток беспрогонной кровли – большой вес плит, что требует усиления расположенных ниже несущих элементов.

Монтаж кровли с прогонами

В качестве прогонов чаще всего применяют катаные балки, различные гнутые профили и (при небольшом шаге) сквозные конструкции. Они устанавливаются на верхний пояс стропильных ферм в узлах крепления и фиксируются с помощью болтов или сварки.

Дальнейшее обустройство зависит от того, какая будет кровля: теплая или холодная. Первую выбирают для отапливаемых помещений, вторую – для тех, где температурный режим не важен или имеется избыточное выделение тепла (например, в основных металлургических цехах).

Для строительства теплых крыш на прогоны часто укладывают профлисты асбестоцементные или иные плиты, а также сэндвич-панели с достаточной толщиной слоя утеплителя. Ограждающие конструкции крепятся к прогонам саморезами или иным (в зависимости от вида) способом.

Холодные кровли предельно просты в исполнении. Для них используют любые материалы: асбестоцементные или металлические листы с небольшой массой, например, профнастил.

Разновидности прогонов

Задача прогонов – воспринимать нагрузку от кровли и, через стропильные системы, равномерно распределять ее на нижние несущие элементы зданий.

Различают сплошные и решетчатые прогоны. Первые имеют больший вес, однако проще в изготовлении (из катаных швеллеров или двутавров) и монтаже.

Среди разновидностей – гнутые профили различной формы сечения, которые применяют при незначительных нагрузках и шаге ферм до 12 м.

При больших усилиях рекомендуют применять «сквозные» (перфорированные) балки, которые дешевле решетчатых, но отличаются лучшими прочностными характеристиками.

При выборе сплошных прогонов учитывается комплекс нагрузок, действующих на элементы (осевые и поперечные силы, изгибающий моменты и т.д.), а также угол ската. При этом прогиб при нормативной нагрузке по нормали к скату не должен превышать 0,05%.

Решетчатые прогоны изготавливаются из большого числа элементов и соединительных деталей и весьма трудоемки в изготовлении и монтаже.

В качестве типового, наиболее простого в производстве, рекомендуется трехпанельный прогон. Его поясами являются два швеллера, решетку выполняют из гнутого профиля. В данной конструкции верхний пояс воспринимает нагрузки на сжатие и изгиб, а остальные элементы – исключительно продольные усилия, что « в сумме» обеспечивает высокую стойкость.

Монтаж беспрогонной кровли

В зависимости от расстояния между стропильными фермами для обустройства беспрогонной кровли применяют крупнопанельные плиты стандартных длин 3,6 или 12 метров. Продольные ребра, как и в случае с прогонами, опираются на верхний пояс балок и фиксируются как минимум по трем углам.

Поскольку железобетонные плиты имеют солидный вес в последнее время на смену им приходят металлические панели, чья масса (в том числе из-за меньшей толщины) ниже в 4-5 раз. Второе достоинство таких конструкций – простота крепежа и изготовления. Недостаток – больший расход стали.

Использование стали дает возможность изготовить утепленные стальные сэндвич-панели, которые состоят из каркаса с внутренним наполнением утеплителем, гидроизоляционного слоя и защитного покрытия из профнастила.

Подводя итоги

Кровельная конструкция – особо ответственный элемент здания. Она должна обеспечивать две основных задачи: защиту внутреннего объема от воздействия окружающей среды и равномерную передачу нагрузки несущим элементам (от колон до фундамента).

В зависимости от предназначения сооружения используются различные способы обустройства кровли, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Оценка характеристик при проектировании БМЗ должна вестись «в комплексе»: с учетом как экономических и монтажных, так и эксплуатационных качеств.

Конструкция теплой кровли. Беспрогонная кровля.

Конструкция «теплой» кровли представляет собой трехслойный «пирог» состоящий из нижнего (несущего) профнастила, утеплителя (минеральная вата) и верхнего наружного покрытия.

Использование в качестве несущих конструкционных профнастилов Т-92, Т-135, Т-150 или Т-160 даёт возможность перекрывать пролеты значительной длины (до 9м) и отказаться от использования несущих кровельных прогонов, укладывая указанные профнастилы непосредственно на балки или фермы (поперёк ската).

 

Рис. 1. «Тёплая» кровля — беспрогонная «жесткая».

Конструкционный металлопрофиль — это отдельная группа профилей. Применение этих материалов значительно упрощает конструкции кровель и перекрытий, сокращает время строительства, а также уменьшает затраты на монтаж. Конструкционные профили применяются, главным образом, для решения системных задач согласно утверждённой технической документации.

 

Фото 1. Профнастил Т-135 0,88мм в беспрогонной схеме

В случаи применения, в качестве верхнего элемента кровельной наборной сендвич панели профнастила, такая «теплая» кровля называется «жесткой».

Монтаж «тёплой» беспрогонной кровли начинается с установки несущего профнастила на элементы каркаса (балки либо фермы). Тип профнастила и его толщина задаётся проектом и подбирается согласно «Таблиц нагрузок для профнастила «Прушиньски»» и зависит от расчётных нагрузок на кровельную ограждающую конструкцию.

 

Рис. 2. Монтаж несущего профнастила в беспрогонной кровле

Крепится профнастил к балкам либо фермам саморезами по металлу (если каркас металический) или распорными дюбелями (если балки ж/б) в каждую волну. Также рекомендуется скрепить продольный замок листов через каждые 500мм оцинкованными или окрашенными саморезами по металлу 4,8х19 или 4,8х20 либо заклёпками. Это увяжет между собой листы, что придаст несущему профнастилу дополнительную жесткость, а также придаст визуальный эффект в виде цельности внутреннего покрытия.

Компания «Прушиньски» рекомендует производить монтаж несущего профнастила широкими полками вверх, так как в «теплой» жесткой кровле применяется утеплитель плотностью около 30кг/м³, соответственно монтаж нижнего листа широкими полками к утеплителю, даёт наибольшую площадь опирания вате, и не дает ей проседать.

На профилированные листы укладывается пароизоляционная пленка, стыки которой необходимо проклеить специальной клейкой лентой. Проклейка рулонов пароизоляционной пленки является обязательной для правильной работы пароизоляции.

 

Рис. 3. Укладка пароизоляционной плёнки на несущий профнастил

После этого на профнастил необходимо уложить дистанционные (промежуточные) Z-прогоны толщиной t=1,0; 1,25; 1,5 мм. В случаи применения беспрогонной «жесткой» кровли, несущий профнастил монтируется поперёк ската, а верхний профилированный лист укладывается вдоль ската (для беспрепятственного отвода воды с кровли). Поэтому дистанционный Z-прогон устанавливается под углом 45⁰ к линии карниза. В случаи монтажа промежуточного прогона на несущий профнастил поперёк ската (как в прогонной тёплой кровле) вся нагрузка передаваемая от наружного профиля через дистанционный Z-прогон приходилась бы на одну волну несущего профнастила, что привело бы к его деформации и возможному разрушению.

 

Рис. 4. Смонтированный дистанционный Z-прогон под углом 45⁰ к линии карниза/конька.

При этом, необходимо помнить о необходимости установки дистанцинного Z-прогона поперёк ската на линии карниза, на линии конька, а также в месте поперечного замка верхнего профнастила (в случаи наличии такового при длине ската более 13м).

Дистанционный Z-прогон монтируется к несущему (нижнему) листу оцинкованными саморезами по металлу в каждую волну.

По всей длине дистанционного Z-прогона укладываетеся самоклеющаяся термопрокладка толщиной 5мм и шириной 50 или 70 мм для устранения мостика холода.

 

Рис. 5. Термопрокладка на верхней полке промежуточного прогона.

После этого укладывают утеплитель. Крайне важно – толщина утеплителя должна быть определена теплотехническим расчётом и должна быть идентична высоте дистанционного Z-прогона.

 

Рис. 6. Утеплитель в «тёплой» кровле

По поверхности минеральной ваты, параллельно линии карниза, укладывают супердиффузионную мембрану с напуском (перенахлёстом), ширина которой указана на рулоне.

 

Рис. 7. Супердиффузионная мембрана, уложенная на утеплитель

Тип кровельного (верхнего) трапециевидного листа подбирается в зависимости от заданных в техническом проекте нагрузок на кровлю и от шага дистанционных прогонов. Монтируется кровельный лист с помощью саморезов по металлу в каждую волну.

 

Рис. 8. Монтаж кровельного профнастила

В продольный замок, для улучшения гидроизоляционных свойств профнастила, компания «Прушиньски» рекомендует устанавливать самоклеющуюся прокладку 3х10, и дополнительно скрепить замок саморезами по металлу 4,8х19 или 4,8х20 через 500мм.

 

Рис. 9. Продольный нахлёст кровельного профнастила

Инженеры компании «Прушиньски» при работе с проектом помогут Вам подобрать высоту и толщину несущего профиля, дистанционного Z-прогона, верхнего кровельного профнастила, сделают раскладки и ведомости материалов, необходимых для реализации объекта.

Покрытия зданий по стропильным фермам

Основное достоинство профилированного стального настила — малая собственная масса кровли. Это достигается в сочетании с при­менением эффективного легкого утеплителя (фенольный пенопласт, пенополиуретан, пенополистирол), имеющего плотность до 50 кг/м³. На рис. ниже показан узел кровельного покрытия с профилирован­ным настилом.

1 — профилированный настил; 2 — пароизоляция; 3 — утеплитель;

4 — гидроизоляционный ковер; 5 — комбинированные заклепки;

Беспрогонную теплую кровлю выполняют, как правило, из круп­нопанельных железобетонных плит, непосредственно укладываемых на верхние пояса стропильных ферм.

Размер таких плит 3×6 или 3×12 м (редко 1,5×6 или 1,5×12 м). Он зависит от расстояния между фермами (шага ферм). Плиты име­ют закладные детали, которые привариваются к поясам ферм. По железобетонным плитам укладывают пароизоляцию, утеплитель, выравнивающую асфальтовую стяжку и гидроизоляционный ковер из нескольких слоев рубероида на битумной мастике. Основной не­достаток покрытия из крупнопанельных железобетонных плит — большая нагрузка от собственного веса (до 2,5 кПа), увеличиваю­щая общий расход металла на несущие конструкции здания. 

При укладке железобетонных плит на поясные уголки стропиль­ных ферм эти уголки при их малой толщине усиливают накладками t = 12 мм. Это необходимо делать, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и менее 14 мм при шаге ферм 12 м. Для стока воды кровле придают уклон, который зависит от материала кровли. Для рулонных материалов этот уклон равен 1/8-1/12 при условии защиты рулонной кровли слоем из битумной мастики с втопленным гравием уклон может быть равен 1,5% (практически плос­кая кровля). Холодные кровли из металлических листов обычно имеют уклоц 1/5, а из асбестоцементных листов 1/3,5.

Прогоны кровли бывают сплошные (прокатные и холодногну­тые) или решетчатые. Прокатные прогоны из швеллеров или дву­тавров тяжелее решетчатых, но значительно проше и дешевле в про­изводстве, чем и объясняется их преимущественное применение. Наиболее распространенные прогоны при шаге ферм 6 м выполня­ют из швеллеров, которые просто крепятся к поясам ферм (рис. ниже). Они же лучше, чем двутавры, работают при косом изгибе. 

Недостаток швеллерного прогона — более узкая полка, чем у дву­тавра того же номера или той же несущей способности. Прогоны, рас­положенные на наклонном верхнем поясе, от действия вертикальных нагрузок подвержены косому изгибу. Расчет их производят на нагруз­ку от веса кровли и снега. Эту нагрузку q раскладывают на составляю­щие по главным осям сечения прогона: q_x = qcosa — перпендикулярно скату; q_y=qsina вдоль ската (рис. ниже). Из-за малой жесткости про­гона относительно оси y-y, даже небольшой изгибающий момент вдоль ската М_у вызывает в нем большие напряжения и создает необходимость в значительном увеличении сечения прогона. Для уменьшения небла­гоприятного влияния скатных составляющих (нагрузки q_y) между про­гонами в плоскости ската ставят тяжи (рис. ниже).

При крутых скатах кровли или при тяжелых нагрузках, а также при шаге ферм 12 м обычно ставят два тяжа, а при пологих скатах и шаге ферм 6 м — один. Постановка тяжей превращает прогон в плос­кости ската из однопролетной балки в двух- или трехпролетную не­разрезную, что значительно уменьшает изгибающий момент М_у от скатных составляющих q_y. В вертикальной плоскости прогон рабо­тает как однопролетная балка.

Таким образом, расчетные изгибающие моменты в прогоне мо­гут быть определены из следующих формул (рис. ниже):

при одном тяже:

M_x = q_xl²/8; M_y = q_yl²/32;

при двух тяжах (в теоретически опасном сечении прогона, совпада­ющем с местом примыкания тяжей):

M_x = q_xl²/9; M_y = q_yl²/90;

где l пролет пpогона (равен шагу ферм).

Тяжи принимают из круглой стали конструктивно диаметром 18 — 22 мм.

Прогиб прогонов проверяют только в плоскости его наиболь­шей жесткости (относительно оси х-х), он не должен превышать 1/200 пролета.

К расчету прогонов

а — общий вид; б — схема действия нагрузки; в — расчетные схемы

Прокатные прогоны прикрепляют к фермам на болтах нормаль­ной точности с помощью уголковых коротышей, приваренных к по­ясу ферм (см. рис. выше).

Конструкция кровли без прогонов покрытия. — КиберПедия

Конструкция кровельного покрытия решается с применением прогонов или без них. В первом случае между стропильными фермами через 1,5—3 м устанавливают прогоны, на которые укладывают мелкоразмерные кровельные плиты, листы, настилы. Во втором случае непосредственно на стропильные фермы кладут крупноразмерные плиты или панели шириной 1,5—3 м и длиной 6 или 12 м, совмещающие функции несущих и ограждающих конструкций. Беспрогонная кровля обеспечивает меньший расход стали ; основной недостаток ее — большая собственная масса. Для теплых кровель широко применяют крупнопанельные унифицированные железобетонные плиты шириной 1,5 и 3 м и длиной 6 и 12 м

Лучше применять плиты шириной 3 м, так как при этом обеспечивается узловая передача нагрузки при типовых размерах панелей ферм. При плитах шириной 1,5 м верхний пояс фермы работает на местный изгиб или нужно устанавливать дополнительные шпренгели.

Конструкция кровли прогонного покрытия

Конструкция кровельного покрытия решается с применением прогонов или без них. В первом случае между стропильными фермами через 1,5—3 м устанавдйвают прогоны, на которые укладывают мелкоразмерные кровельные плиты, листы, настилы.

Кровля по прогонам получается легче, но требует большего расхода металла и более трудоемка в монтаже.В качестве прогонов применяют прокатные балки, балки из гнутого листа либо легкие сквозные конструкции (особенно при шаге стропиль­ных ферм 12 м). Кровельные покрытия бывают теплыми с термоизоляционным слоем (применяют их в отапливаемых производственных зданиях) и холодными без утепляющей прослойки; применяют их для неотапливаемых зданий (складов, вспомогательных помещений), а также для горячих цехов, имеющих избыточные тепловыделения от технологических агрегатов. Профилированные листы укладывают по прогонам, расположенным обычно через 3 м по разрезной или неразрезной схеме. Листы крепят к прогонам самонарезающими болтами. Между собой листы соединяют вдоль длинной стороны комбинированными заклепками.

Металлические каркасы многоэтажных зданий. Преимущества и недостатки.

Каркасы зданий повышенной этажности Л высотных зданий выполняют обычно из стальных конструкций, применяя в основном квадратную сетку колонн 9X9 или 12X12 м. Такие каркасы состоят из колонн и ригелей, укладываемых в двух взаимно перпендикулярных (поперечном и продольном) направлениях. По наружным стенам шаг между колоннами уменьшают до 3 и 6 м, устанавливая дополнительные колонны, воспринимающие ветровые нагрузки, приходящиеся на панели стен.

Пространственная жесткость и устойчивость зданий с таким каркасом обеспечиваются жесткими сварными узлами примыкания ригелей к колоннам ,и жесткими конструкциями (ядрами жесткости), расположенными внутри зданий. Стальные колонны каркаса выполняют различных составных сечений. После монтажа стальные колонны облицовывают огнестойкими материалами или обетонируют с добавлением конструктивной сварной арматуры из круглых стальных стержней. Достоинства: Надежность. Легкость. Непроницаемость. Индустриальность. Ремонтопригодность. Сохранность металлического фонда. Имеет высокую теплопроводность.