Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, обоснование постановки задач. 8
1.1. Конструкции с применением профилированных листов 9
1.1.1. Конструкции с применением профилированного листа, выполняющего только ограждающие функции 9
1.1.2. Каркасные покрытия с частичным включением профилированных листов в общую работу 13
1.1.3. Пространственные системы, в которых верхний несущий пояс выполнен из профилированного листа 15
1.1.4. Конструкции с предварительно напряженным верхним несущим поясом из профилированного листа 18
1.1.5.Соединения профилированных листов 26
1.1.6. Соединения стального профилированного листа с деревянными элементами. 28
1.2. Выводы 33
2. Опытно-конструкторские разработки комбинированных пологих блоков-сводов, подкрепленных деревянными балками-затяжками 35
2.1. Общие положения 35
2.2. Формообразование комбинированных блок-сводов 36
2.3. Примеры реализации положений по формообразованию в конструкциях комбинированных блок-сводов, подкрепленных балками жесткости . 43
2.4. Конструкторский поиск рациональных узловых сопряжений 54
2.4.1. Опорные узлы. 54
2.4.2. Промежуточные узлы 59
2.5. Область применения 64
2.4. Выводы 65
3. Численные исследования напряженно-деформированного состояния комбинированного пологого блок- свода, подкрепленного деревянными балками- затяжками . 67
3.1. Обзор методов расчета профилированного листа 67
3.2. Задачи численных исследований 77
3.3. Методика численных исследований напряженно-деформированного со стояния блок-свода 77
3.4. Результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния блок-свода по пространственной схеме 81
3.5. Влияние изгибной жесткости бортового элемента на опоре на напряженно-деформированное состояние профилированного листа свода 87
3.6. Влияние неточности монтажа опорных конструкций на напряженно-деформированное состояние комбинированного блок-свода 92
3.7. Численные исследования ремонтного блок-свода марки МДБС-12.14... 95
3.8. Выводы 97
4. Методика физических экспериментов с опытными конструциями 99
4.1. Цель экспериментальных исследований. 99
4.2. Методика экспериментальных исследований образцов блок-сводов марок МДБС-12.2 и МДБС-12.14 99
5. Анализ результатов натурных испытаний комбинированных металлодеревянных блок-сводов 105
5.1. Результаты натурных испытаний блок-свода марки МДБС-12.2 105
5.2. Результаты натурных испытаний блок-свода марки МДБС-12.14 109
5.3. Выводы 112
6. Рекомендации по расчету, конструированию и изготовлению комбинированных пологих блок-сводов, подкрепленных деревянными балками-затяжками и их технико-из экономическая эффективность 113
6.1. Общие положения 113
6.2. Материалы 113
6.3. Указания по конструированию и расчету 115
6.4. Изготовление комбинированных блок-сводов 122
6.5. Меры защиты 123
6.6. Технико-экономическая эффективность применения комбинированных блок-сводов 124
Основные выводы. 130
Литература 132
Приложение 142
- Конструкции с применением профилированного листа, выполняющего только ограждающие функции
- Примеры реализации положений по формообразованию в конструкциях комбинированных блок-сводов, подкрепленных балками жесткости
- Результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния блок-свода по пространственной схеме
- Технико-экономическая эффективность применения комбинированных блок-сводов
Введение к работе
В современных экономических условиях появление большого числа мелких и средних предприятий привело к потребности в быстровозводимых строительных конструкциях, возможно, с ограниченным сроком эксплуатации. При этом особое значение имеет проблема снижения их материалоёмкости. Один из путей решения указанной проблемы - разработка и использование эффективных комбинированных облегчённых пространственных конструкций на основе стандартного металлического профилированного листа, работающего совместно с деревянным каркасом.
Помимо экономии материалов, получаемой в результате включения профилированного листа в совместную работу с деревянным каркасом, существенное снижение достигается при применении обшивок из стального профнастила за счет исключения кровельных работ, как правило необходимых при использовании традиционных деревянных конструкций. Большое значение для создания экономичных конструкций представляет учёт региональных условий строительства, наличие и функционирование баз стройиндустрии, производственных возможностей местных производителей материалов и конструкций.
Использование стальных профилированных листов в строительстве каркасных зданий увеличивает их капитальность по сравнению со зданиями с мягкими кровлями и стеновыми обшивками из древесных материалов.
Актуальность темы обусловлена малочисленностью технических решений конструкций сводчатого типа с применением профилированного листа, отсутствием в научно-технической литературе сведений об экспериментально-теоретических исследованиях по теме диссертации и каких-либо нормативных документов, регламентирующих проектирование и изготовление блоков, в которых пологие своды из гибкого стального профилированного листа работают на изгиб совместно с жесткими деревянными балками-затяжками.
Целью работы является создание комбинированных пологих блок-сводов из профилированных листов, подкрепленных деревянными балками-затяжками, совершенствование метода расчета предлагаемых блок-сводов на основе эксперименталь-
но-теоретических исследований их работы, составление рекомендаций по конструированию, расчету и изготовлению таких блоков.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Проанализировать и обобщить опыт конструкторских разработок в направлении предпринятых автором исследований.
Разработать конструкции комбинированных пологих блок-сводов из профилированного листа, подкрепленного балками-затяжками, предназначенных для покрытий отапливаемых и неотапливаемых зданий с пролетами 12, 15 и 18 м.
Провести численные исследования напряженно-деформированного состояния блок-сводов с учетом их конструктивных особенностей и варьируемых параметров: изгибной жесткости бортового элемента и неравномерных деформаций опорных конструкций.
Провести экспериментальные исследования образцов блок-сводов, изготовленных в натуральную величину.
Разработать рекомендации по конструированию, расчету и изготовлению блок-сводов, подкрепленных деревянными балками-затяжками.
Предпринять усилия по внедрению результатов исследований в практику строительного проектирования и производства.
В первой главе приведен обзор и анализ существующих конструкций покрытий с использованием профилированных листов.
Вторая глава посвящена опытно-конструкторским разработкам пологих блоков сводчатого типа, подкрепленных деревянными балками-затяжками. Изложены положения по формообразованию и конструированию блоков, приведены примеры реализации положений в разработке блок-сводов с пролетами 12, 15 и 18 м, указана область применения таких конструкций.
Третья глава содержит задачи, методику и анализ результатов численных исследований напряжённо-деформированного состояния (НДС) разработанных комбинированных блок-сводов, выполненных с помощью программного комплекса StructureCAD (Лицензия № 2E2DDBFB).
В четвертой главе представлены цели, методика экспериментальных исследований натурных образцов блок-свода.
Пятая глава посвящена результатам экспериментальных исследований. Выполнена оценка несущей способности и деформативности разработанных комбинированных блок-сводов пролетом 12 м.
В шестой главе сформулированы рекомендации по проектированию и изготовлению комбинированных пологих блок-сводов, подкрепленных деревянными балками-затяжками. Дан технико-экономический анализ эффективности использования разработанных конструкций.
Научную новизну работы составляют:
результаты опытно-конструкторского поиска новых технических решений блок-сводов из профилированных стальных листов, подкрепленных деревянными балками-затяжками;
численные исследования напряженно-деформированного состояния блока, проведенных с учетом влияния податливости узловых соединений, конструктивных особенностей отдельных элементов блок-свода и неравномерных деформаций опорных конструкций;
результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния натурных образцов;
рекомендации по конструированию, расчету и изготовлению комбинированных блок-сводов.
Практическая ценность работы заключается в:
опытно-конструкторских разработках до стадии альбомов рабочих чертежей комбинированных блок-сводов для пролетов 12,15 и 18 м;
рекомендациях по формообразованию, конструированию, расчету и изготовлению комбинированных блок-сводов;
- возможности снижения материалоёмкости, трудоёмкости изготовления и
стоимости «в деле» покрытий с предлагаемыми конструкциями по сравнению с ана
логами.
Достоверность научных положений и результатов основывается на использовании современных конечно-элементных методов расчета и программных средств. Правильность расчетов подтверждается результатами физических экспериментов и натурных испытаний опытных конструкций.
Апробация работы.
Основные положения диссертаций докладывались и обсуждались на Научно-технических конференциях НГАСУ (Новосибирск, 2001-2003), на Региональных научно-технических конференциях «Проблемы архитектуры и строительства» (Красноярск, 2001-2004), на Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 2003), на Международной научно-практической конференции «САКС - 2002» (Красноярск, 2002).
На защиту выносятся:
конструктивные решения комбинированных блок-сводов пролетами 12, 15 и 18 м;
методика и результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния блоков с учетом податливости узловых соединений, изгибной жесткости бортовых элементов и неравномерных деформаций опорных конструкций;
результаты натурных испытаний опытных конструкций марок МДБС-12.2 и МДБС-12.1Ч;
рекомендации по формообразованию, конструированию и расчету комбинированных пологих блок-сводов, подкрепленных балками-затяжками.
Объем диссертации. Общий объем диссертации 143 страницы, в том числе 119 страниц машинописного текста, 75 рисунков, 16 таблиц, список литературы из 108 наименований.
s 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ
В 80-е годы ведущими научно-исследовательскими, проектными и учебными заведениями России и стран ближнего зарубежья (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, ЦНИИпромзданий, Красноярский промстройниипроект, СибЗНИИЭП, Санкт-Петербургский, Новосибирский, Томский, Красноярский и др. инженерно-строительные вузы) интенсивно проводились опытно-конструкторские разработки и теоретические исследования пространственных конструкций в виде структурных покрытий, блок-ферм и блок-секций зданий, в которых кровельные и стеновые ограждения работают совместно с основными несущими элементами.
Разработкой и исследованиями пространственных конструкций, в которых древесина комбинировалась с различными материалами, например, металлом, фанерой и т.д. занимались Абовский Н.П., Арленинов Д.К., Гринь И.М., Дмитриев П.А., Енджиевский Л.В., Журавлев А.А., Инжутов И.С., Ковальчук Л.М., Коцегу-бов В.П., Линьков В.И., Михайлов Б.К., Орлович Р.Б., Пятикрестовский К.П., Серов Е.Н., Стоянов В.В., Травуш В.И., Турковский СБ., Фурсов В.В., Чистяков A.M. и др.
Вместе с тем, несмотря на прогресс, достигнутый в этой области, существует еще много нерешенных проблем, связанных, в частности, с разработкой блочных конструкций, в которых используются профилированные листы в комбинации с деревянными элементами.
Первые исследования работы профилированных листов были проведены в 30-е годы Стельмахом СИ., Подорожным Л.А. и Перцевым А.К. В 50-60-е годы исследования прочности, жесткости, устойчивости и оптимальной формы профилей проводились такими учеными как Ржаницын А.Р., Тимашев СЛ„ Шкловский Е.И., Беляев Б.Ф., Айрумян Э.Л., Дукарский Ю.М.
Обратимся к рассмотрению технических решений конструкций, в которых профилированные листы выполняют несущие или ограждающие функции, или совмещают их.
Конструкции с применением профилированного листа, выполняющего только ограждающие функции
Снизу на специальных поддерживающих устройствах различного вида укладывается подвесная теплоизоляция из прошивных материалов. Вынесение стального настила наружу и использование его в качестве гидроизоляции позволяет снизить вес такого покрытия в 5 раз при снижении стоимости на 30...40 % и сокращении трудозатрат на 60 % по сравнению с традиционной полистовой сборкой, а также избежать сезонности, связанной с мокрыми процессами рулонной кровли. Но при вышеперечисленных достоинствах, эти конструкции имеют недостаток. В местах уплотнения прошивных матов на прогонах, теплоизолирующие качества ниже,, чем между прогонами, что способствует локальному промерзанию и образованию конденсата.
В строительстве используются разнообразные конструкции совмещённых плит покрытия, которые могут быть двух- и трёхслойными, с неконструкционным (закладным) и конструкционным утеплителем [2-4].
В панелях первой группы, с неконструкционным утеплителем (каркасных) профлист работает по балочной схеме, в случае наличия рёбер из прокатных или гнутых профилей, перфорированных элементов, ферм или шпренгелей, учитывается их подкрепляющее действие на лист.
Вторая группа панелей - с конструкционным утеплителем [5]. В этих панелях утеплитель обеспечивает совместную работу обшивок и повышает их устойчивость в результате подкрепления утеплителем полок профилированных листов и обеспечением, таким образом, неизменяемости поперечного сечения обшивок и увеличения критических напряжений в узких полках листа. Отметим, что в трёхслойных панелях верхняя обшивка выполняет кровельные функции, поэтому трудоёмкость сборки трёхслойных панелей меньше по сравнению с двухслойными примерно в два раза.
Совместность работы профилированных обшивок с утеплителем может быть усилена предварительным напряжением обшивок за счёт вспенивания пенопласта в полости конструкции с алюминиевыми обшивками для исключения расслоения панелей и повышения надежности их работы [3]..
Недостатками панелей с конструкционным утеплителем является высокие требования к механическим свойствам утеплителя, нестабильность свойств его компонентов, снижение со временем его прочности и возможность расслоения.
Функции ограждения профлист выполняет при его использовании в каркасных арочных зданиях, где плоские несущие арки устанавливаются с определённым шагом и объединяются прогонами, по которым уложен профилированный или плоский лист. Конструкция этих зданий включает стальные арки, прогоны, нижнюю и верхнюю металлическую обшивку, эффективный утеплитель. Пролёт типовых зданий равен 9...24 м. Шаг арок в здании, как правило, принимается равным 3 м. Имеется ряд известных эффективных конструктивных решений арок: решетчатые с различными вариантами узловых решений решетки [6], арки составного сечения с гофрированной стенкой [7] и с объемно-формованной решеткой [7, 8]. Рядом авторов проводятся исследования по совершенствованию конструкций плоских арок [6-11].
Арочными конструкциями рассматриваемого типа также являются инвентарные быстровозводимые складывающиеся блок-секции максимальной заводской готовности, имеющие пролёт 12 и 18 м. Здания могут быть в холодном и утеплённом исполнении. По длине здание собирается из секций шириной 3 м. Каждая секция состоит из отдельных однотипных одно- и трёхслойных панелей из профилированного листа С44-1000-0,7 (0,6) [4, 13], поперечное сечение которых показано нарис. 1.4.
В арочных быстровозводимых секциях не учитывается пространственная работа обшивок панелей, кроме того, сложно решаются и недостаточно исследованы узлы сопряжения панелей, образующих арку.
Заметим, что в рассмотренных конструктивных решениях функции элементов чётко разграничены на несущие и ограждающие.
Каркасные покрытия с частичным включением профилированных листов в общую работу Хотя традиционно профилированные листы, прежде всего, служат ограждениями (кровля, перекрытие и стена), в некоторых системах их также используют для увеличения общей жесткости, устойчивости зданий или включают в совместную работу с элементами стального каркаса по передаче или распределению нагрузок.
Так, например, для покрытий промышленных зданий пролетом от 15 до 30 м специалистами университета г. Карлсруэ (Германия) разработаны пространственные конструкции, включающие несущие балочные элементы трапециевидного сечения из гофрированных листов и поперечно расположенный профилированный настил (рис. 1.5) [13]. Конструкции каждого типа отличаются шагом несущих элементов или количеством слоев настила.
Представляют интерес разработанные ЦНИИПСК им. Мельникова совместно с ВИЛС и ЦНИИСК им Кучеренко и реализованные при строительстве блоки покрытий на пролёты от 30 до 120 м с преднапряжёнными мембранными обшивками с изгибным и линейным способом их натяжения, представленные на рис. 1.6 [И, 15].
Мембранная обшивка выполняется из листа толщиной 1-2 мм. При статической работе блоков предварительное натяжение верхней мембранной обшивки выбирается сжатием от внешней нагрузки.
Продольное усилие воспринимается совместно мембранной обшивкой и продольными элементами каркаса. В предельном состоянии предварительное напряжение в сжатой обшивке исчерпывается, она выключается из работы, и в этой стадии усилия воспринимаются только продольными элементами каркаса.
В Казанском инженерно-строительном институте разработаны пространственные блоки покрытия 12, 18 и 24 м и шириной 3, включающие продольные фермы с криволинейным верхним и нижним поясами, поперечные прогоны из гнутых швеллеров и прикрепленного к ним профилированного настила (рис. 1.7) [16]. Профилированный настил прикреплен также к верхним поясам продольных ферм. Результаты испытаний такой конструкции пролетом 12 м позволили заключить, что работа плиты существенно нелинейна. Стальной профилированный настил работал совместно с элементами каркаса плиты. Напряжения по ширине настила распределялись равномерно и достигали 0,6Ry (расчетного сопротивления). Разрушение произошло вследствие местной потери устойчивости верхнего пояса продольной фермы и прикрепленного к нему профилированного настила в приопорной зоне.
Примеры реализации положений по формообразованию в конструкциях комбинированных блок-сводов, подкрепленных балками жесткости
Возможность и эффективность включения профилированных листов в общую работу плит, панелей, верхних поясов блочных конструкций зависят от способов их соединения с деревянными элементами этих конструкций.
При использовании в качестве настилов фанерных профилей, несомненно, наиболее эффективным способом упомянутого соединения является склеивание с гвоздевым прижимом, в результате чего достигается совместная работа настила с ребрами и образуется конструктивный элемент цельного сечения.
Для крепления стальных настилов к деревянным элементам конструкций предпочтительно использовать: - самонарезающие винты по ТУ 67-269-79 [23]; - дюбели-гвозди по ТУ 14-4-1231-83 [24], забиваемые с помощью монтажных пистолетов типа ПІД52-1 или молотком в заранее просверленные в настиле отверстия; - кровельные гвозди по ГОСТ 4030-68 [25]; - комбинированные соединения, выполняемые с использованием клея, вклеенной арматуры, механических креплений или электрозаклепок. Самонарезающие винты предназначены для крепления профилированных настилов к стальным элементам и применяются в соответствии с [26]. Этим же нормативным документом регламентируется расчетная несущая способность винтов в упомянутых выше креплениях. В технической литературе, к сожалению, нет данных о несущей способности и деформативности самонарезающих винтов, используемых в креплениях стальных профилированных настилов к элементам деревянных конструкций; нет также указаний по технологии выполнения таких креплений (величины крутящих моментов при постановке винтов, диаметры отверстий, рассверливаемые под винты и др.). Использование дюбелей-гвоздей для выполнения креплений стального профилированного настила к деревянным элементам представляется целесообразным из-за простоты и относительно малой трудоемкости их выполнения. Однако, из-за относительно высокой стоимости патронов пристрелку дюбелей нельзя признать достаточно дешевой технологической операцией. Заметим, что и в этом случае конструктор не располагает сведениями, необходимыми для проектирования рассматриваемых креплений. Указания СНиП П-25-80 [27] по расчету гвоздей в соединениях деревянных элементов на металлических накладках здесь не применимы, в частности, из-за малой толщины листов, из которых выполняются настилы, и высокой прочности дюбелей, изготавливаемых из термически обработанных сталей. В целях удешевления работ по изготовлению соединений и уменьшения их трудоемкости предлагается способ забивки одним выстрелом нескольких дюбелей. На рис. 1.19 показаны разработанные с этой целью приспособления для одновременной забивки с помощью монтажного пистолета (или ударом тяжелого молотка) нескольких дюбелей (от двух до пяти). Исследуется возможность увеличения несущей способности забитых таким образом дюбелей путем объединения их общей шайбой. Несущую способность при этом предполагалось повысить за счет защемления дюбелей в относительно толстых шайбах (рис. 1.20, а). Габаритные размеры шайб (и их очертания) определя зо ются количеством дюбелей и требованиями СНиП П-25-80 [27] в части расстановки гвоздей. Существуют, однако, и другие пути повышения эффективности креплений стального настила к деревянным элементам на самонарезающих винтах и дюбелях гвоздях. В [22] при разработке конструкций по рис. 1.20, б крепление настила на этих связях осуществлено к стальным пластинкам арматурного стержня, вклеенного в деревянный элемент. Арматурный стержень, вклеенный по всей длине деревянного элемента, увеличивает его несущую способность при изгибе и, таким образом, может быть учтен в общей работе конструкции. Идея крепления профилированного настила к деревянным элементам через стальные пластинки использована и в соединении, показанном на рис. 1.20, в. Как видно из рисунка, существуют случаи, где используются специальные (Г- или Т-образные) пластинчатые нагели, устанавливаемые в пропилы деревянного элемента на клею или фиксируемые в них с помощью гвоздей (рис. 1.20, г). Рассмотренными вариантами соединений не исчерпываются возможности их совершенствования. Например, с целью увеличения несущей способности дюбелей при работе их на сдвиг предлагается изменить конфигурацию шайб, которыми снабжены дюбели для обеспечения их правильного положения в стволе монтажного пистолета. На рис. 1.21, а показана шайба, с помощью которой можно добиться такого увеличения. Как видно из рисунка предлагаемая шайба имеет зубья, выштампован-ные по ее краям при изготовлении. При забивке дюбеля зубья шайбы прокалывают металл настила и при восприятии дюбелем усилий сдвига работают как дополнительные гвозди. Заметим также, что зубья, работая на выдергивание, предотвращают преждевременную потерю местной устойчивости при передаче дюбелем усилий смятия на настил. Это, в свою очередь, определяет увеличение несущей способности дюбеля и конструкции в целом. Увеличение несущей способности дюбелей можно добиться также с помощью специальной дополнительной шайбы большего диаметра, снабженной зубьями, расположенными по ее окружности и имеющей в центре отверстие диаметром, равным диаметру дюбеля (рис. 1.21, б), на который она надета. Заметим в этой связи, что оптимальным для рассматриваемого случая было бы применение специальных, термически обработанных гвоздей со специальной заточкой острия, рассчитанных на забивку пневматическими или электрическими пистолетами без предварительной рассверловки отверстий в настиле, например, гвоздей по рис. 1.21, в. Выбор того или иного способа крепления стального профилированного настила к деревянному каркасу определяется: - назначением конструкции, несущей определенную нагрузку (плиты покрытий, стеновые панели, верхние пояса блок-ферм), - достоинствами и недостатками исследованных креплений; - условиями эксплуатации конструкции; - производственными возможностями изготовителей. При изготовлении стеновых панелей, работающих при горизонтальной разрезке стен только на ветровую нагрузку, могут быть использованы наиболее деше 33 вые кровельные гвозди, имеющие относительно невысокую расчетную несущую способность, но работающие в этом случае на восприятие сравнительно небольших усилий сдвига. При этом требования водонепроницаемости обшивок удовлетворяются без каких-либо дополнительных мер конструктивного характера (например, без постановки герметических прокладок). Более существенным условием применения гвоздей является требование защиты их от коррозии (цинкование, плакирование и т.п.). При изготовлении плит покрытий и плит верхних поясов блок-ферм рекомендуется использовать самонарезающие винты В6х25 по ТУ 67-269-79, снабженные уплотнительными шайбами по ТУ 67-73-75, предназначенными для предохранения настила и элементов деревянного каркаса от попадания атмосферных осадков в месте сверления отверстий под самонарезающий винт. Рекомендуется также размещать винты по верхним, широким полкам настила. Дюбели.- гвозди рекомендуются для использования в плитах покрытий с утеплителями и мягкой кровлей, расположенными поверху настилов. Дюбели-гвозди рекомендуется также использовать в плитах подвесных потолков. Самонарезающие винты и дюбели-гвозди целесообразно использовать в стеновых панелях при вертикальной разрезке стен и в верхних поясах блок-ферм, работающих на сжатие с изгибом.
Результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния блок-свода по пространственной схеме
При проектировании и изготовлении комбинированных пологих блок-сводов из профилированных листов, подкрепленных деревянными балками-затяжками, надлежит руководствоваться нормативными документами [27, 38-52, 87, 88], а также следует учитывать указания «Руководства по обеспечению долговечности деревянных клееных конструкций при воздействии на них микроклимата зданий различного назначения и атмосферных факторов» [35]. Конструкции следует проектировать с учетом возможностей производственной базы предприятий-изготовителей, транспортабельности требований современного крупноблочного монтажа.
Для изготовления деревянных балок-затяжек блока следует применять древесину хвойных пород, удовлетворяющую требованиям 1-го сорта по ГОСТ 8486-86 [47], остальных деревянных элементов 2-го ГОСТ 24454-80 Е [48].
Профилированный лист рекомендуется использовать по ГОСТ 24045-94 [51]. При выборе марки профилированного листа следует отдавать предпочтение тем, которые имеют небольшую высоту гофра, что обусловливает небольшие напряжения от предварительного конструктивного выгиба, и относительно узкие горизонтальные полки для обеспечения поздней потери их местной устойчивости.
Для соединения деревянных элементов между собой рекомендуется применять металлические накладки из листовой стали по ГОСТ 27772-88 марок С235 и С245, дюбели-гвозди - по ТУ 14-4-3023-80 [24] с насаженными шайбами и цинковым покрытием, выполненные из конструкционных сталей марки 70 класса «ВК) или «К» по ОСТ 14-37-78 [50] и самонарезающие винты по ТУ 67-269-79 [23]. Сопряжения деревянных балок-затяжек с профилированным листом на опоре рекомендуется осуществлять по широким полкам через дополнительные соединительные элементы, которые позволяют наиболее эффективно использовать настил в совместной работе с балками-затяжками и получить максимальную изгиб-ную жесткость элементов.
Стальные хомуты, используемые в сопряжении стальных профилированных листов с деревянными балками-затяжками, следует приваривать полуавтоматической дуговой электросваркой, вид шва - пробковый [57]. При сопряжении проф-листа с балками-затяжками следует использовать вспомогательные детали в виде стальных хомутов или деревянных подушек, которые, соответственно, привариваются по ГОСТ [57] или приклеиваются в соответствии с [35,37].
При склеивании элементов из древесины надлежит использовать клеи на основе синтетических смол ФР-І2 (ТУ 6-05-1748-75), ФРФ-50 (ТУ 6-05-28М4-77), ФР-100 (ТУ-6-05-1638-78) и другие, в зависимости от условий эксплуатации покрытий [28, 58]. Деревянные подушки следует приклеивать к профилированному листу водостойкими синтетическими клеями, оговоренными в [37].
Соединение стальных профилированных листов между собой в продольном направлении рекомендуется осуществлять в зависимости от производственных возможностей при помощи комбинированных заклепок по ГОСТ 26805-86 [52] или устройства для соединения тонколистовых изделий по патенту РФ на изобретение [56]. Диаметр комбинированных заклепок рекомендуется определять из условия среза по [52]. Для установки заклепок в пластинах необходимо сверлить отверстие диаметром равным диаметру заклепок.
Устройство соединения тонколистовых элементов между собой включает в себя стяжку в виде болта, гайки и шайб [56]. Верхняя и нижняя шайбы со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы, образуя шпоночно-болтовое соединение, причем контактирующие поверхности промазаны уплотняющим и антикоррозионным покрытием (рис. 6.1 ).
При проектировании рекомендуется по возможности избегать стыкования профилированных листов по длине, например, применяя листы с длиной на пролет конструкции.
При необходимости наращивания длины профлисты надлежит соединять с использованием дополнительных элементов в виде гофрированных полос и описанных выше заклепок. При этом следует обеспечивать герметизацию стыков, ведя сборку в соответствии с указаниями [38]..
При проектировании комбинированных блок-сводов для покрытий отапливаемых зданий надлежит использовать легкие несгораемые или трудно сгораемые теплоизоляционные материала, рекомендуемые в [34]. С целью понижения тепло-потерь, воздухо-, зву ко- и пыленепроницаемости конструкций следует применять уплотняющие прокладки мастики и герметики, используемые для металлических стен и покрытий [34].
Для пароизоляции рекомендуется использовать пленочные или рулонные материалы со стабильными во времени пароизоляционными свойствами: - полиэтиленовую пленку по ГОСТ 10354-82 или другие полимерные пленки - изол по ГОСТ 10296-79. гидроизол по ГОСТ 7415-86, бризол по ГОСТ 17176-71, фольгоизол по ГОСТ 20429-75. Комбинированные блок-своды предназначены для покрытий с наружным отводом вод. Блок-своды устанавливают на продольные кирпичные стены или подстропильные конструкции. Целесообразно предусматривать укрупнение блок-сводов при монтаже. Проектируя стыки блок-сводов, следует обеспечивать их достаточную теплоизоляцию, при этом должно быть исключено появление «мостиков холода» вследствии конденсации водяных паров в местах стыкования. Герметизацию стыков при монтаже следует производить в соответствии с [38]. При конструировании комбинированных блок-сводов следует руководствоваться нижеследующими принципами. Рекомендуется назначать высоту в середине пролета от 1/8 до 1/24 пролета (см. табл. 2.1, 2.2); номинальную ширину - 1,5..,3 м. Длина блока должна приниматься равной: до 12 м при изготовлении балок-затяжек из цельной древесины и до 24 м - из клееной. Высота в середине пролета и радиус, описывающий дугу окружности свода, принимаются в зависимости от максимального выгиба профлиста, определяемого по формуле:
Технико-экономическая эффективность применения комбинированных блок-сводов
Транспортировку элементов блок-сводов необходимо осуществлять в контейнерах или упакованными в полимерную пленку, а узловых деталей - в закрытой таре, обеспечивающей компактность упаковки, удобство погрузочно-разгрузочных работ и складирования. Транспортировку блок-сводов, собираемых на месте строительства из отдельных элементов, рекомендуется производить пакет-комплектами.
При перегрузках и складировании комплекта покрытия на строительной площадке или промежуточных базах должна быть обеспечена защита изделий от атмосферных воздействий и различного рода повреждений. Не допускается сбрасывание элементов конструкций с транспортных средств.
Подъем комбинированных блок-сводов следует производить одним или двумя подъемными механизмами с помощью специальных траверс [76]. В связи с малой массой блок-сводов (для средних пролетов - в пределах до 2 т), для их установки на проектные отметки можно использовать монтажные механизмы небольшой грузоподъемности, например, автокраны, лебедки, гидравлические или элек-тровиитовые домкраты, ленточные подъемники, мачты.
Подъем конструкций на рабочую отметку рекомендуется производить только после проверки правильности выполнения всех соединений и соответствия собранной конструкции монтажной схеме. При изготовлении и применении комбинированных блок-сводов следует осуществлять конструктивные и химические меры защиты древесины и стальных элементов от биоразрушений и коррозии в соответствии с главой СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» [43] и требованиями [35]. Огнезащита блок-сводов должна осуществляться в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» [44]. Защитная обработка должна производиться на предприятиях-изготовителях. Для биозащитной и огнезащитной обработки конструкций рекомендуется применять препараты рецептурного приготовления ББ-32, МБ-І, ББ-П [33] или составы «Файрекс-200», «Клод-01». «Нон-файэ» и огнезащитный лак [77]. Деревянные элементы блок-сводов подлежат био- и огнезащитной пропитке после полной механической обработки, при этом их поверхности не должны иметь масляных пятен, быть запыленными или грязными. Пропитку древесины следует производить в соответствии с ГОСТ 2002279-76 погружением в раствор, опрыскиванием или нанесением раствора кистью. Перед погружением в ванну с пропиточным раствором элементы должны быть уложены в контейнеры или сформированы в пакеты. Для обеспечения необходимого качества пропитки элементы в пакетах следует укладывать с горизонтальными и вертикальными зазорами не менее 20 мм. Во избежание всплытия контейнеры или пакеты с заготовками во время пропитки следует пригружать. Уровень пропиточной жидкости в ванне должен быть на 20 см выше верхнего ряда пропитываемых элементов.
Металлические элементы и крепежные детали блок-сводов рекомендуется защищать путем оцинкования в соответствии с ГОСТ 14623-69 (толщина покрытия 40-100 мкм) или покрытиями на основе алюминия в соответствии с «Рекомендациями по антикоррозийной защите стальных закладных деталей и сварных соединений сборных железобетонных и бетонных конструкций». Защитное покрытие листовой и профильной стали следует наносить после сверления отверстий.
При невозможности нанесения металлизированного покрытия металлические элементы допускается защищать эмалевыми покрытиями [78, 79]. Качество покрытий эмалями должно удовлетворять требованиям ГОСТ 6992-68 . Технико-экономические показатели комбинированных блок-сводов определялись для серии однопролетных корпусов промышленных зданий длиной 72 м с пролетами 18, 12 м для их сопоставления с технико-экономическими показателями сталежелезобетонных, деревянных и металлических конструкций покрытия. Сравнение проведено для шести похожих по конструктивному решению покрытий. Для пролета 18 м: 1. Базовые варианты: а - покрытие из ребристых железобетонных плит, под крепленных по продольным сторонам облегченными металлическими фермами; б покрытие из трехгранных деревометаллических блок-ферм марки ТБФД-І8.3РУ (рис. 6.4, а, б). 2. Предлагаемый вариант: покрытие из комбинированных пологих блок сводов из профилированных листов, подкрепленных деревянными балками затяжками марки МДБС-І8.2Р (рис. 6.4, в). Для пролета 12 м: 1. Базовые варианты: а - покрытие из сталежелезобетонных панелей (ПСЖ 3x12 м); б - покрытие из линзообразных блоков покрытия из профилированных листов (рис. 6.5, а, б). 2. Предлагаемый вариант: покрытие из комбинированных пологих блок сводов из профилированных листов, подкрепленных деревянными балками затяжками марки МДБС-12.2 (рис. 6.5, в). Технико-экономические показатели сравнения предлагаемых покрытий с базовыми вариантами приведено в табл. 6.1. При расчете себестоимости строительно-монтажных работ определены прямые затраты и изменяющаяся часть накладных расходов. Для расчета прямых затрат использованы сметы, составленные в соответствии с инструкцией по разработке проектов и смет для промышленного строительства СН 202-81 [93]. Сметная стоимость определялась по расчетам для 8-го территориального района страны, П-й зоны промышленно-гражданского строительства Красноярского края. Стоимость работ определена на стадии подготовки рабочих чертежей по ЕРЕР-84 г., разработанных на основании ЭСН [94]. Расчет стоимости материалов, изделий и конструкций производился по СЗСЦ-І, II для условий Красноярского края [95].
