. О бескаркасных зданиях
О бескаркасных зданиях

Бескаркасные здания представляют собой одно- и многопролетные нежилые здания и сооружения различного назначения 1-3 уровней ответственности (по ГОСТ 27751-88), в районах с температурой от -55С до +50С с неагрессивным, слабоагрессивным или среднеагрессивным воздействием среды, сейсмичностью до 9-ти баллов, в 1-5 районах по весу снегового покрова и 1-4 районах по давлению ветра (по СНиП 2.01.07-85*).

Пролет бескаркасного здания может составлять от 12м до 70м, высота стены до 12м, длина здания принимается кратной 1,0м по техническому заданию заказчика.

Максимальная длина здания без устройства температурного шва должна соответствовать размерам температурных блоков согласно СНиП ll-23-81*.

В зданиях допускается применение подвесных тельферов ручного управления грузоподъемностью не более 500кг.

 

  Преимущества:

- полная заводская готовность (сборка на болтах);
- высококачественная оцинкованная сталь с лакокрасочным покрытием белого цвета;
- низкие затраты на доставку (объем перевозок в 4 раза меньше, чем у каркасных зданий);
- равномерно распределенная нагрузка на фундаменты (буронабивные сваи и монолитный ростверк);
- разрешенная нагрузка на потолок до 100кг/кв.м. позволяет выполнить монтаж необходимых вентиляционных систем;
- отсутствие колонн, балок и ферм позволяет эффективно использовать объем здания;
- сборно-разборная конструкция здания делает его ликвидным и позволяет использовать в качестве залогового имущества при получении кредита;
- несложный и быстрый монтаж (3п.м. в смену на готовые фундаменты);
- возможна сборка собственными силами (шеф-монтаж);
- быстрая адаптация к комплексам МикроКлимата (технологические отверстия, клапаны, ворота, цвет);
- возможность достройки с торцевых сторон к технологическому тамбуру;
- теплоизоляция арочных сооружений выполняется из пенополиуретана слоем 80-120мм, который имеет плотность не более 45 кг/м3 и коэффициент теплопроводности не более 0,028 Вт/м2;
- теплоизоляция здания с вертикальными стенами выполняется негорючим материалом типа URSA-G30. толщиной 150-200 мм;
- отсутствие в конструкции деталей из горючих материалов.

Конструктивные схемы и профиль.

Бескаркасное здание представляет собой конструкцию, состоящую из стальных волнистых профилированных ластов - типовых структурных секций, применяемых в качестве основных несущих конструкций как в стеновом ограждении, так и в покрытии.
Кроме этого в покрытии применяются связевые и несущие элементы из С-образных и Z-образных холодногнутых профилей.
Основной конструктивный элемент здания (рис. 1) - структурная секция, имеет ширину 1,0 м и глубину рифления 128мм. Длина секции зависит от ее назначения.

Кровля и потолок изготавливаются из нескольких секций с соединениями по длине внахлест на болтах. Раскосы покрытия крепятся к фасовкам. 

Покрытие в поперечном сечении представляет собой полиоганальную ферму, у которой верхний пояс изогнут по дуге, а нижний пояс - горизонтальный.

Несущие стеновые секции продольных стен устанавливаются вертикально, непрерывны на всю высоту стен здания, в нижней части крепятся к опорным деталям на болтах.

Внутренняя опорная деталь крепится к фундаментной стене анкерными болтами, установленными с шагом 500мм. Стеновые, кровельные и потолочные секции соединяются вдоль кромок болтами с шагом 200мм.

Все компоненты здания, за исключением элементов стеновых проемов и проемов в покрытии, являются стальными элементами холодной формовки.

Пространственная жесткость здания обеспечивается продольными и торцевыми стеновыми конструкциями и конструкцией покрытия, являющейся одновременно горизонтальной диафрагмой жесткости.

 Элементы конструкции (Рис.2):
1) структурные элементы стены;
2) структурные элементы потолка (нижний пояс кровельной стропильной фермы);
3) структурный элемент кровли (верхний пояс кровельной стропильной фермы);
4) фасонки;
5) распорки из Z-образных холоднотянутых профилей;
6) раскосы из С-образных холоднотянутых профилей.

Несущая способность зданий бескаркасного типа.

Основная особенность работы тонколистового структурного элемента заключается в том, что в процессе его нагружения может произойти местная потеря устойчивости отдельных участков полки и стенки сечения, которые выключаются из дальнейшей работы. При этом разрушение структурного элемента в целом не происходит, и он может воспринимать дальнейшее увеличение нагрузки. Основное рифление обеспечивает общую стабильность элемента при сжатии, сгибании или сдвиге. Меньшее, второстепенное рифление обеспечивает местную стабильность каждой секции.

Вертикальные нагрузки на кровлю передаются кровельными стропильными фермами на несущие стены здания. Продольные стены здания соединяются между собой торцевыми стенами. Сопряжение стен с фундаментами и кровельными стропильными фермами - шарнирное.

Основная ветровая нагрузка воспринимается плоскостью продольных стен и передается на конструкцию покрытия, торцевые стены и с них на фундамент.

Пространственная жесткость здания, а также его геометрическая неизменность обеспечиваются жесткостью и сдвиговой прочностью основных конструктивных элементов используемых в стеновых конструкциях, а также структурными секциями покрытия.

Фундамент

Несущие стены здания выполнены из структурных элементов, следовательно, вся нагрузка от здания равномерно распределяется вдоль основания стен. В обычных каркасных или рамных зданиях вся нагрузка сконцентрирована в основании колонн и рам.

Следовательно, бескаркасное здание не нуждается в мощном фундаменте для восприятия и передачи на грунт сконцентрированных нагрузок, а значит, уменьшаются трудозатраты, расход стали и бетона. С упрощением фундамента снижается стоимость всего строительного объекта.

 

Теплоизоляция

Теплоизоляция стен.

Для теплоизоляции стен используются штапельное стекловолокно типа URSA П-30 или URSA GLASSWOOL M-П(Г)Ф с односторонней армированной фольгой, которая обеспечивает надежное крепление теплоизоляции без каких-либо уплотнений и одновременно выполняет роль эффективной пароизоляции, предотвращающая увлажнение самого утеплителя. Кроме того, алюминиевая фольга активно препятствует потере лучистого тепла от отопительных приборов, расположенных внутри здания. Эксплуатационный коэффициент теплопроводности λ=0,055Вт/(м*K).

Стеновая изоляция соединяется с теплоизоляционным материалом цоколя (например: пенополистирол), замыкая теплоизоляционный контур по периметру здания. (рис.5)

B процессе эксплуатации здания, особенно в зимний период, в пространстве между наружнoй стеной и стеновой теплоизоляцией возникает эффект микровентилирования за счет конвекционных потоков воздуха, что позволяет поддерживать утеплитель в сухом состоянии.

Теплоизоляция потолка.

B качестве изоляционного материала потолка бескаркасного здания используется утеплитель ISOVER PUH(KV-50) с рабочими параметрами g~10кг/м3 и эксплуатационный коэффициент теплопроводности λ=0,05Вт(м*K.(рис.б)

Укладка утеплителя осуществляется с помощью специальной машины по гибким пластиковым трубопроводам длиной до 100м через штатные чердачные люки.
Производительность машины составляет 55 м3/час.

Для обеспечения эффективной работы потолочного утеплителя в конструкции здания предусмотрена естественная, a при значительных габаритах здания и принудительная вентиляция чердачного пространства, которая включается в работу при знакопеременных температурах наружного воздуха (зима-весна), (осень-зима). Для обслуживания межферменного пространства на потолке через специальные термоизолирующие кронштейны монтируют переходные площадки.

Постоянно сухое состояние теплоизоляции стен и потолка позволяет значительно снизить затраты как на отопление, так и на охлаждение воздуха внутри здания, а отсутствие межферменного пространства исключает затраты на его отопление и кондиционирование.

Организация освещения здания.

Необходимый для каждого конкретного случая уровень освещенности, достигается за счет комбинирования естественного бокового освещения в продольных и торцевых стенах здания и дополнительной системы искусственного освещения. Оконные блоки выполнены из пластикового одно или двухкамерного стеклопакета. Ширина окна ровна одному или двум структурным секциям (1 или 2 м). Высота принимается от цоколя до потолка (-1 м).

Затраты на дополнительную систему искусственного освещения снижается за счет высокой отражающей способности потолочных секций, внутренних стен и отсутствия межфермерного пространства, несущих колонн. (рис.7)

Компактность перевозок.

Все конструкции здания имеет комплиментарную форму, и упаковываются в пачки на заводе-изготовителе таким образом, что загрузка транспорта ограничивается только его грузоподъемностью.(рис.8) Исключение составляет утеплитель и вентиляционные проходки.

За счет своей компактности, конструкции бескаркасного здания на строительной площадке, размещаются на 25% площади от занимаемой конструкциями каркасного здания.

 

 

Высокий темп монтажных работ.

Сборка конструкций бескаркасных зданий осуществляется исключительно на болтах с помощью гайковертов. Из практики, бригада численностью 33 человека монтируют 4-6 п.м. готового здания с пролетом до 60 метров за одну рабочую смену, (рис.9) т.е. темп монтажных работ составляет до 240-З60м2 в смену, что значительно снижает сроки возврата инвестиций в строительство.

 

Огнестойкость бескаркасных зданий.

Огнестойкость стены.

Огнестойкость несущих стен бескаркасных зданий определяет их конструкция.(рис.10) Несущие элементы стены конструктивно располагаются снаружи, и от воздействия пламени при пожаре они оказываются защищенными внутренним облицовочным профилем и стеновым утеплителем. Именно это конструктивное решение обеспечивает высокую (до 90 минут) огнестойкость стен бескаркасного здания.

Огнестойкость покрытия

Огнестойкость покрытия бескаркасного здания обусловлено следующими факторами:

В межферменном пространстве, на потолочной панели уложен высокоэффективный, негорючий утеплитель. В торцах здания устанавливаются вентиляционные жалюзийные решетки для притока наружного, холодного воздуха, a в коньке устанавливаются дефлекторы для вытяжки.

При воздействии пламени на потолочную панель изнутри помещения, происходит нагревание воздуха в межфeрменном пространстве. Нагретый воздух за счет конвективных сил устремляется вверх и выходит через дефлекторы освобождая место холодному воздуху, который поступает через торцевые жалюзийные решетки. Чем выше температура в межферменном пространстве, тем интенсивнее его охлаждение за счет увеличения интенсивности циркуляции свежего воздуха. Таким образом огнестойкость покрытия достигает 120 минут. Общая огнестойкость здания согласно заключению ФГУ ВНИИПО МЧС RE=90. (рис.11)

Архитектурные возможности

- Для увеличения площади пола возможно объединение по несущей оси стены нескольких различных пролетов разной высоты.

- В свободное пространство внутри здания могут быть встроены конструкции на отдельностоящих опорах. (Например АБК)

- Ширина и длина здания кратны 1м. Высота здания до 12м. Ворота, окна, двери и расстояние между ними кратны 1м.

- Возможно применение фальш-остекления и фасадов на дополнительном каркасе.