А. И. МАНГУШЕВ, канд. техн. наук, А. А. КАЗАК, Н. И. ЛАВРЕНТЬЕВА, инж. (ЦНИИЭПсельстрой); Е. С. ГЕЙЛЕР, канд. техн. наук (НИИЖБ); С. Б. ЕРУСАЛИМСКАЯ (Гипронисельхоз), Исследования рамных конструкций сельскохозяйственных производственных зданий различного назначения
Начиная с 70-х годов в отечественной практике строительства сельскохозяйственных производственных зданий широко применяют различные трехшарнирные железобетонные рамы, отличающиеся друг от друга высотой стоек, типом, шириной и высотой сечения, уклоном ригеля, несущей способностью, областью и способом применения (шаг 3; 4,5 и 6 м). Рамы по исполнению цельные и составные [1...3]. Их применение обусловлено простотой монтажа рамных каркасов и возможностью строительства сравнительно дешевых универсальных зданий без внутренних опор с использованием эффективных совмещенных вентилируемых покрытий с легкими утеплителями из минераловатных изделий и кровли из волнистых асбестоцементных листов.
В 1974 г. ЦНИИЭПсельстроем была проведена унификация железобетонных рамных конструкций. Для широкого применения были предложены трехшарнирные рамы (как менее чувствительные к температурным и осадочным деформациям) из цельных полурам с уклоном ригеля 1:4 прямоугольного сечения с переменной высотой сечения по длине ригеля и стойки. Для расчета рам была подготовлена программа на ЭВМ с учетом физической и геометрической нелинейности, что обеспечило снижение расхода рабочей арматуры в среднем на 15 %.
Гипронисельхозом совместно с ЦНИИЭПсельстроем и НИИЖБом в 1976 г. были разработаны рабочие чертежи типовых рам серии 1.822—2 пролетами 12, 18 и 21 м с высотой стойки 3,75 м и несущей способностью (18...27) • 103 Н/ч. Они пригодны для животноводческих зданий с высотой помещения 2,4 и 2,7 м в I...IV снеговых районах с использованием железобетонных плит покрытия длиной 6 м. Для изготовления рам были разработаны 4- и 8-местные кассеты, а также формы для изготовления полурам в горизонтальном положении. В экспериментальном порядке Промстройпроектом совместно с ЦНИИЭПсельстроем были разработаны рамы пролетами 24 и 27 м, которые использовали при строительстве экспериментального коровника шириной 27 м в пос. Пески Сумской обл.
В 1981 г. в связи с изменением и дополнением норм проектирования железобетонных конструкций типовая серия рам была переработана с целью снижения расхода стали на 5...10 %. Одновременно типовая серия была дополнена (при сохранении опалубочных размеров) рамами с расчетной нагрузкой 12-103 и 15-Ю3 Н/м для прогонных покрытий с использованием облегченных комплексных асбестоцементных плит покрытия на деревянном каркасе.
ЦНИИЭПсельстроем были предложены и разработаны рабочие чертежи экспериментальных рам серии 1.822.1—2/82 пролетами 18 и 21 м с расчетной нагрузкой ЗОХ X Ю3 и 36-103 Н/м для V и VI снеговых районов Дальневосточного Приморья, Сахалина и Камчатки для строительства животноводческих зданий. Была расширена область применения типовых и экспериментальных рам на районы строительства с сейсмичностью до 8 баллов включительно [3].
Обследования полносборных сельскохозяйственных зданий после Спитакского землетрясения в Армении показали достаточную надежность каркасов из трехшарнирных рам [4].
Прогноз строительства на селе, выполненный ЦНИИЭПсельстроем в 1982 г., выявил, что для интенсивного развития сельскохозяйственного производства необходимо построить много зданий вспомогательного назначения. К ним относятся помещения по хранению и переработке продукции, здания по ремонту и хранению техники, навесы для хранения сена, гаражей и другие здания универсального назначения. Характерной особенностью зданий этих типов являются большая высота помещений (3,6, 4,2, 4,8, 6 и 7,2 м), возможное давление на стены хранимой продукции и наличие подвесных кранов грузоподъемностью до 3,2 т. Ранее эти здания строили со стоечно-балочным каркасом, часто с применением тяжелых конструкций промышленной номенклатуры. В 1983 г. в экспериментальном порядке ЦНИИЭПсельстрой разработал железобетонную трехшарнирную раму пролетом 21 м с высотой стойки 6 м под прогонное покрытие с асбестоцементной кровлей и совместно с Подольским ССК изготовил и испытал ее. В основу конструкции было положено использование Г-образной части полурамы, изготовляемой в существующих формах типовых рам, и наращиванием стойки основного Г-образного элемента полурам дополнительным линейным элементом, жестко соединяемым с ней (рис. 1). В 1984 г. Подольский ССК осуществил опытное строительство универсального здания (сарая для хранения сена) в Наро-Фоминском районе Московской обл. В 1985 г. началось строительство аналогичных высоких утепленных зданий шириной 18 м в Николаевской обл.
Гипронисельхозом совместно с ЦНИИЭПсельстроем и НИИЖБом были разработаны новые типовые полурамы серии 1.822.1—5 [3], в которую вошли рамы пролетами 12 и 18 м с высотой стоек 4,7, 5,9 и 7,1 м и рамы пролетом 21 м с высотой стоек 4,7 и 5,9 м. Несущая способность рам снижается от 27-103 (при пролете 12 м и стойках 4,7 и 5,9 м) до 15-103 Н/м при пролете 21 м и длине стойки 5,9 м) с увеличением высоты стоек и пролета рам.
Рамы этой серии широко применяют в Московской, Владимирской и других областях со скоростным напором ветра не более 450 Н/м2. Для районов со скоростным напором ветра 700 Н/м2 (V ветровой район) ЦНИИЭПсельстроем совместно с Межхозяйственным Солдато-Александровским ССК разработаны и испытаны рамы пролетом 18 м со стойкой 5,9 м под теплые покрытия с применением облегченных железобетонных плит. С этими рамами в Ставропольском крае только в 1988—1989 гг. построены около 20 фруктохрани- лищ общей вместимостью свыше
В 1989 г. Гипронисельхоз, ЦНИИЭПсельстрой и НИИЖБ завершили работу над рамами, воспринимающими горизонтальное давление от хранимой продукции. Результаты испытаний показали соответствие прочности, жесткости и трещиностойкости рам основным расчетным положениям и требованиям ГОСТ 8829.
ЦНИИЭПсельстроем в 1984 г. для экспериментальных объектов учебного хозяйства «Коробово» в Смоленской обл. были предложены высокие трехшарнирные рамы, в основе которых приняты линейные элементы, жестко соединяемые в карнизном узле (см. рис. 1). Линейные элементы выполняли в формах типовых рам и жестко соединяли между собой: в растянутой зоне — бессварным соединением растянутой арматуры, а в сжатой — обваркой центрирующей планки (рис. 3). Рамы с такими соединениями успешно прошли экспериментальную проверку и применены при строительстве картофеле- и фруктохранилищ.
Наиболее эффективным является жесткий стык, соединяющий растянутую арматуру с помощью приварки арматурных накладок с последующим их обетонированием. Этот тип стыка использовали при 25 тыс. т (рис. 2), крытый рынок и другие здания. В 1985— 1986 гг. для повышения несущей способности рам для зданий с подвесным крановым оборудованием и зданий для хранения сельскохозяйственной продукции навалом были разработаны чертежи опытных конструкций рам пролетами 18 и 21 м на основе нового сочетания Г-образного элемента типовых рам и линейного элемента удлинения ригеля (см. рис. 1). При этом ригель типовой рамы выполняет роль стойки, а стойка — роль ригеля, который удлиняется жестко соединенным с ним линейным элементом.
В 1987—1988 гг. разработаны рабочие чертежи экспериментальных конструкций рам пролетами 15 и 18 м с высотой стойки 8,3 м для зданий механических мастерских с подвесным краном грузоподъемностью 3,2 т. Опытные образцы рам пролетом 18 м после испытаний рекомендованы к применению. Их использование позволяет снизить расход бетона на 15, стали на 3, стоимость в деле на 12 % по сравнению с традиционными решениями всех последующих разработках высоких рам. Кроме высоких рам институтом Ростовагропромпроект совместно с ЦНИИЭПсельстроем разработаны на базе типовых низкие рамы с высотой стойки 2,5 м, которые широко применяют при строительстве овцеводческих зданий.
В настоящее время ведутся работы по расширению области применения высоких рам для районов с сейсмичностью до 9 баллов включительно.
Бетон и железобетон, 1992 №11