Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания
Промышленная архитектура имеет свои особенности, в частности в промышленных зданиях необходимо обеспечить большой пролет, чтобы можно было разместить громоздкое производственное оборудование и уместить всю технологическую линию в одном здании. Многие промышленные здания строят из железобетонных или металлических конструкций, но в некоторых случаях (к примеру, когда речь идет о химически агрессивных средах) эти материалы не подходят, поэтому вместо них используют дерево. Далее рассмотрим какие деревянные конструкции используются при разработке проекта одноэтажного деревянного здания.
Ферма – это несущая конструкция, состоящая из прямолинейных стержней, имеющих шарнирное соединение, позволяющая перекрывать большие пролеты без устройства дополнительных колонн.
Деревянные промышленные здания
Выбор в пользу дерева для промышленного здания имеет ряд оснований, к примеру, это может быть выгодно экономически, допустим для района, куда трудно доставить другие материалы, а дерево там имеется в избытке. С другой стороны, производители предпочитают использовать дерево и там, где сам технологический процесс связан с деревообработкой.
С другой стороны, существует и ряд ограничений на использование дерева в промышленности. Цеха, в которых используются печи, и температура превышает 50 градусов строят из железобетона, чтобы избежать возгорания. Также от дерева стоит отказаться, когда производственный процесс связан с выделением большого количества влаги.
Расчет деревянных конструкций
Любое проектирование начинается с задания. Когда речь идет о проектировании в рамках рабочего задания, то техническое задание формирует заказчик, а когда дело касается студенческого проекта, то задание и исходные данные выдает преподаватель. Для выполнения расчетов необходима следующая информация:
- назначение цеха;
- шаг расстановки ферм, пролет, высота и длина здания;
- снеговая и ветровая нагрузка;
- сорт древесины.
Разработка проекта начинается с определения геометрических размеров системы на основании исходных данных. Компоновка конструктивной схемы позволит определить состав всех элементов, расчетные длины и высоты, определить уклон ската.
Рисунок 1. Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Далее переходят непосредственно к расчету:
- Расчет конструкций деревянных покрытий: необходимо запроектировать состав покрытия, чтобы правильно рассчитать нагрузку от самого настила, к которой необходимо прибавить и снеговую нагрузку. Далее ведется подбор сечения исходя из двух случаев, в первом нагрузка включает вес настила и снег, а во втором также учитывается нагрузка от сосредоточенного груза.
- Расчет фермы покрытия: на расчетную схему наносят все действующие нагрузки и суммируют их значения в сводной таблице. На ферму опирается настил, поэтому нужно учесть собственный вес несущей конструкции и снеговую нагрузку с учетом угла наклона. Далее определяются нормативная и расчетная погонная нагрузки и расчетная узловая нагрузка. Затем определяют усилия во всех элементах фермы (верхний и нижний пояса, стойки, раскосы, опорные реакции). Принятые сечения проверяем.
- Расчет колонны: также начинается со сбора нагрузок и определения высоты и ширины нужного сечения. Среди нагрузок важно учесть действие ветра и снега. Принятое сечение проверяют на прочность, далее проверяют опорную часть на скалывание и устойчивость из плоскости изгиба.
Защита деревянных конструкций
Для увеличения срока службы используются несколько способов защиты древесины. В первую очередь необходимо обеспечить правильный уровень влажности в помещении, лишняя влага может стать причиной разбухания и гниения. Также важно обеспечить конвекцию, чтобы лишняя влага удалялась из помещения.
Для защиты от возгорания используют антипирены — вещества, которые вводятся в древесину, не меняя ее окрас или структуру. В случае возгорания такие вещества плавятся и создают пленку, блокирующую доступ кислорода, тем самым увеличивается время огнестойкости конструкции. Введение подобных пропиток производится под давлением в автоклаве.
Для защиты от насекомых используют химические средства защиты, к ним относятся водорастворимые или маслянистые антисептики. Эта мера позволяет защитить древесину и от гниения.
Древесина — это прекрасный материал, который имеет очень широкий спектр применения, от небольших дачных домиков до огромных многопролетных ферм. К ее достоинствам относят и простоту обработки, и легкость самого материала (относительно железобетона). Использование дерева для промышленных зданий позволяет создавать изящные конструкции, которые не перегружают внутренний интерьер пространства.
Источник
Деревянные конструкции в промышленном и гражданском строительстве
В строительстве промышленных зданий использование индустриальных деревянных конструкций целесообразно главным образом для легких покрытий средних и больших пролетов. Существенное (примерно в 5 раз) снижение веса таких конструкций по сравнению с железобетонными уменьшает вес всего здания и его фундаментов, облегчает перевозку конструкций, упрощает и ускоряет монтаж.
Рис. 5. Характерные схемы клееных ферм (а, б) и арок (в) в покрытиях промышленных зданий на железобетонных опорах
Опорами для таких конструкций, как правило, служат железобетонные колонны или рамы для балочных ферм и контрфорсные сооружения для распорных арочных клееных конструкций (см., например, схемы рис. 5, в и 4,6). Сочетание легких клееных покрытий с опорами из несгораемых и биостойких материалов дает максимальный экономический эффект в большепролетных малоэтажных зданиях (сборочных цехах, ангарах, гаражах и др.).
В таком же сочетании индустриальные деревянные конструкции могут быть использованы в покрытиях зданий культурно-бытового назначения: крытых рынков, стадионов, теннисных кортов, клубных концертных залов и кинотеатров (рис. 6).
Рис. 6. Характерные схемы клееных конструкций большепролетных покрытий общественных зданий
а — кружально-сетчатый свод из клеефанерных косяков; б — купольное покрытие
В частности, применение для большепролетных распорных покрытий крупноблочных кружально-сетчатых сводов клеефанерной конструкции в наибольшей мере ориентировано на заводское изготовление стандартных элементов (так называемых «косяков»), пригодных для перевозки на сотни километров и в то же время достаточно укрупненных для монтажа с автомобильных кранов без лесов.
Деревянные арочные безметальные конструкции по сравнению с металлическими и железобетонными более стойки к воздействиям химически агрессивной среды. Поэтому весьма целесообразно применять деревянные безметальные покрытия из клееной древесины в зданиях химических заводов и складов химических продуктов.
Деревянные конструкции не рекомендуются для помещений, в которых вероятно конденсационное увлажнение, — бань, прачечных, пропарочных цехов, сушильных камер и других зданий с влажным режимом эксплуатации. Такие здания следует строить из железобетона. Это требование относится и к горячим литейным цехам, покрытиям над стеклоплавильными печами, над центральными котельными и к прочим сооружениям с горячими производственными процессами, в которых трудно избежать нагрева частей здания до t >50° С.
Деревянные конструкции
Источник
Деревянные промышленные здания
Промышленные здания — одни из лучших образцов Луи Салливана. Как правило, это функциональные, эффективные здания, быстро возводимые и без украшений. Вот почему, когда мы изучаем промышленное наследие разных городов и стран, мы можем понять местные материалы, технологии и традиционные методы строительства того времени. На ум приходят английские фабрики из красного кирпича, а также фонари на крышах, используемые для обеспечения естественного освещения фабрик и других типичных строительных элементов. Металлические и сборные железобетонные конструкции в настоящее время используются наиболее часто из-за сочетания эффективности строительства, стоимости, возможности расширения пролетов и незнания преимуществ других материалов, таких как дерево. Часто эти промышленные склады также характеризуются тем, что они холодные и безликие, помимо значительного углеродного следа. Но заслуживает внимания опыт Канады последних лет, где растет число деревянных зданий, построенных для промышленные программы.
За последние 25 лет в отрасли деревянного дизайна и строительства произошли большие изменения с появлением роботизированных станков с автоматизированным проектированием и ЧПУ, которые предоставили этому натуральному материалу реальную возможность охватить множество различных типов проектов. Долговечность древесины может превышать 100 лет, если должное внимание уделяется спецификациям и конструкции, в то время как строительство из дерева обеспечивает почти неограниченную гибкость. От традиционных конструкций колонн, балок и деревянных каркасов до изделий из древесины, таких как клееный брус и CLT , есть варианты для удовлетворения любых потребностей, в том числе путем сочетания с другими материалами, такими как сталь и бетон.
Примеры высоких деревянных зданий уже стали реальностью, как и общественные здания и даже школы. Но связывание древесины с крупными промышленными предприятиями до сих пор кажется большинству необычным.
При разработке промышленного предприятия все решения будут во многом зависеть от производственных процессов, которые будут происходить в помещении. Какая площадь и размеры нужны? Как проходит процесс от сырья до конечного продукта? Сколько человек там будет работать? Какие типы машин будут размещены в здании? Какая минимальная высота потолка? Является ли полностью открытая планировка фундаментальной или можно допустить внутренние колонны? Хотя очевидное преимущество свободной планировки этажа связано с беспрепятственными потоками внутри здания и большей гибкостью с точки зрения планировки, за счет включения внутренних колонн в пространство значительно снижаются затраты на строительство.
Независимо от того, с промежуточными колоннами или без, промышленные здания обычно требуют значительных пролетов открытого пространства. Три наиболее распространенных способа создания больших открытых пространств из дерева — балки, фермы или арки. Балки обычно представляют собой наиболее экономичное решение для участков с более короткими пролетами и уменьшенными вертикальными нагрузками (например, в Канаде типичная вертикальная нагрузка соответствует количеству снега, который создает значительную нагрузку на крыши). Для более длинных пролетов и больших вертикальных нагрузок использование традиционных балок становится нецелесообразным из-за высоких материальных затрат и трудностей при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке. Использование ферм из клееного бруса может быть наиболее эффективным выходом из положения, при котором диагональные куски дерева выдерживают напряжения сжатия, а вертикальные стальные стержни — растягивающие нагрузки. С другой стороны, арки приводят к изогнутой крыше, обеспечение большего внутреннего пространства без выхода на внешние стены по периметру. Кривизна и стальные стяжки увеличивают стоимость этой системы, но эффективные арки могут обеспечить очень экономичные и элегантные решения, достигающие больших пролетов.
Изготовление деталей на фабриках и относительно быстрая сборка деревянных конструкций — два отличительных фактора для мест с суровыми зимами. Эти условия часто делают невозможным строительство традиционных бетонных конструкций в разные месяцы года. В контексте западной Канады древесина была определена как экономичный выбор для строительства промышленных зданий. Изготовленные на фабрике с высокими стандартами контроля качества, конструкции имеют отличную отделку и эстетику в дополнение к отличным функциональным характеристикам. Другие причины, оправдывающие использование древесины, включают использование местных ресурсов, энергоэффективность, эстетику конечного продукта и гибкость пространства. В этом отчете выделены основные причины для выбора дерева в качестве материала для этого конкретного контекста.
Пример Западной Канады показывает нам, что дерево действительно может быть материалом будущего . Посредством устойчивого управления лесами древесина может сохраняться как возобновляемый ресурс с отрицательным выбросом углерода — фактор, который каждый день все чаще принимается во внимание все большим количеством предпринимателей, потребителей и лиц, принимающих решения. Промышленные здания — это примеры структур, для которых экономичность и полезность были основными движущими силами проектирования. При рассмотрении — в дополнение к строгому анализу затрат на строительство — таких аспектов, как использование местных материалов, углеродный след, качество внутренних помещений и имидж компании, древесина может быть очень привлекательной для самых разнообразных целей.
Источник