Фундаменты опорных зон (ОПЗ) могут быть разных видов, включая ленточные, столбчатые и плоские фундаменты, каждый из которых выбирается в зависимости от характеристик грунта и нагрузки на конструкцию. Ленточные фундаменты обеспечивают равномерное распределение нагрузки по широкой площади, в то время как столбчатые фундаменты предоставляют более экономичный вариант для легких конструкций.
Конструктивное решение фундаментных балок заключается в том, чтобы обеспечить их достаточную прочность и жесткость, что достигается за счет правильного выбора сечений и использования армирования. Балки могут быть как монолитными, так и сборными, что позволяет адаптировать их к различным условиям эксплуатации и уровню нагрузки, обеспечивая долгосрочную надежность сооружения.
Железобетонный каркас ОПЗ
Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий проектируют как плоскостные стоечно-балочные системы, монтируемые из сборных железобетонных элементов заводского изготовления. Они должны обладать необходимой прочностью и пространственной устойчивостью.
Сборный вариант железобетонного каркаса одноэтажного здания состоит из поперечных рам, объединенных в пространственную систему продольными конструктивными элементами – фундаментными, подкрановыми и обвязочными балками, несущими конструкциями ограждающей части покрытия и специальными связями (между стойками и между несущими конструкциями покрытия) (рис. 5.1, 5.2, 5.3).
Рис. 5.1. Железобетонный каркас со стропильными фермами: 1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная ферма; 4 – стропильная ферма; 5 – температурный шов; 6 – плита покрытия; 7 – утеплитель по пароизоляции; 8 – стяжка; 9 – кровельный ковер; 10 – стеновая панель; 11- простеночная панель; 12 – окно; 13 – подкрановая балка; 14 – фундаментная балка; 15 – связи по колоннам.
Рис.5.2. Железобетонный каркас со стропильными балками:
1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная балка; 4 – стропильная балка; 5 – стойка фахверка.
В поперечном направлении прочность и устойчивость обеспечиваются системой одно- или многопролетных рам, стойки которых чаще всего жестко защемлены в фундамент, а вверху имеют шарнирную связь с несущими элементами покрытия – ригелями (рис. 5.1, 5.2). Шарнирное крепление вверху обусловлено тем, что обеспечить жесткую связь ригеля с колонной значительно сложнее, чем шарнирную, и, кроме того, возникают большие возможности типизации элементов каркаса.
В продольную рамукаркаса включаются все колонны поперечных рам температурного блока, находящиеся на одной оси, с расположенными по ним подкрановыми балками или распорками и вертикальными связями, установленными между колоннами (рис. 5.1). На устойчивость каркаса в продольном направлении оказывают влияние высота здания, наличие мостовых кранов, а Высота несущего элемента покрытия (ригеля) на опоре. Для придания покрытию свойств жесткого диска, обеспечивающего равномерное распределение горизонтальных усилий, возникающих при ветре и торможении мостовых кранов, железобетонные настилы, укладываемые по ригелям рам температурного блока, привариваются к их верхнему поясу. Швы между настилами замоноличиваются.
Членение каркаса на конструктивные элементы производится с таким расчетом, чтобы общее их количество и количество монтажных стыков были возможно меньшими, сечение экономичным, а изготовление, транспортировка и монтаж технологичны и удобны. Поэтому традиционное решение каркаса включает: фундаменты под колонны; фундаментные балки; колонны; подкрановые балки; подстропильные и стропильные конструкции; обвязочные балки, связи (рис.5.1 и 5.2). В зависимости от характера производства, вида внутрицехового транспорта, сетки колонн, характера ограждающих конструкций некоторые из перечисленных элементов могут отсутствовать или появляться дополнительные.
В интересах сокращения количества монтажных единиц и снижения материалоемкости каркаса могут применяться длинномерные настилы покрытия. Для их укладки непосредственно по колоннам крайних и средних рядов (рис. 5.3) используют ригели, играющие роль подстропильных конструкций.
Рис. 5.3. Железобетонный каркас с плитами на «пролет»:
1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – ригель; 4 – длинномерный настил; 5 – светоаэрационный фонарь; 6 – крановый рельс.
ФУНДАМЕНТЫ И ФУНДАМЕНТНЫЕ БАЛКИ
Фундаменты воспринимают нагрузки, возникающие в надземных частях, и передают давление от этих нагрузок на основание. Работа фундаментов протекает в постоянно изменяющихся условиях и под воздействием больших нагрузок, поэтому к их качеству предъявляют повышенные требования. Материалы, из которых выполняют фундаменты, должны обладать механической прочностью, высокой морозостойкостью, долговечностью и не разрушаться под агрессивным воздействием грунтовых вод. По характеру конструктивного решения и особенностям выполнения различают следующие типы фундаментов промышленных зданий: ленточные, столбчатые, свайные. По технологии возведения фундаменты разделяются на монолитные и сборные, по величине заглубления — на фундаменты мелкого заложения и глубокого.
Промышленные здания каркасного типа имеют столбчатые фундаменты. Монолитный столбчатый фундамент под железобетонную колонну (рис. 6.5) условно делится на две части: подколонник и плиту, которая может иметь одну, две или три ступени. В верхней части подколонника размещен стакан для колонны. Стакан поверху на 150 мм, понизу на 100 мм больше размеров колонны.
Это обеспечивает удобство монтажа и лучшую центровку колонны. Глубину стакана принимают на 50—150 мм больше заводимой в стакан части колонны. Проектное положение низа колонны фиксируют слоем песка или бетона, зазоры между стенками стакана и поверхностью колонны заполняют бетоном на мелком гравии или цементно-песчаным раствором.
Соединение двухветвевых колонн с фундаментом можно осуществлять в одном общем стакане или в двух стаканах под каждую ветвь. Рис. 6.5.
Монолитные железобетонные фундаменты стаканного типа: а — под одну колонну; б — под спаренные колонны: в — с увеличенной банкетной частью; г — с пеньком под металлические колонны; 1 — плитная часть (одно-, двух- или трехступенчатая); 2 — подколонник; 3 — стакан; 4 — анкерные болты В местах сопряжения двух смежных температурных блоков или пролетов разного направления устраивают температурные швы, поэтому под каждую из близрасположенных колонн требуется свой стакан. При отсутствии в номенклатуре нужного двухстаканного подколонника фундамент устраивают монолитный.
Если же шов осадочный, то под каждую колонну устраивается свой фундамент. Под фундаментами предусмотрено устройство подготовки в виде слоя бетона класса В5 толщиной 100 мм. Плиты фундаментов армируют по низу подошвы сварными сетками.
Подколонник армируют двумя вертикальными сетками, расположенными по коротким сторонам его сечения, а в пределах высоты стакана также горизонтально расположенными сварными сетками. Фундаменты устраивают из бетона класса В12,5, В15. Для рабочей арматуры применяется горячекатаная сталь классов А-П и А-Ш. Сборные железобетонные фундаменты изготовляют одноблочными или составными.
Верхний элемент фундамента — подколонник опирают на один, два или три ряда фундаментных блоков. Нижний ряд блоков укладывают на песчаную подготовку, располагая их на расстоянии 600 мм один от другого. После установки подколонника пазы между подколонником и плитами зачеканивают. Сборные фундаментные плиты располагаются на выравнивающем слое песка.
Фундамент под металлические колонны (рис. 6.6) выполняется столбчатым с подколонником сплошного сечения. Подколонник снабжается анкерными болтами, которые на нижних концах имеют крюки или анкерные плиты, а на верхних выступающих концах — винтовую нарезку для закрепления с помощью гаек стальной колонны на фундаменте. Верх подколонника располагают на отметке -0,600 или -0,200.
У колонны устраивают опорную базу — башмак. Под торец колонны укладывают стальной лист, обеспечивающий равномерную передачу нагрузки на большую площадь бетона фундамента. Базу, включая опорный лист и анкерные болты, заглубляют ниже отметки чистого пола и обетонируют.
Площадь верхней грани подколонника принимают такой, чтобы от оси анкерных болтов до грани подколонника было не менее 150 мм. Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, заделываемыми в фундаменты при их изготовлении. Болты пропускают через опорную плиту и другие элементы базы. Высота подколонника принимается не менее 700 мм и не менее 35—40 диаметров болта.
Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки (рис. 6.7), укладываемые между подколонниками фундаментов на специальные бетонные столбики. 
Рис. 6.6. Башмаки и фундаменты стальных колонн: а — башмак двухветвевой колонны; б — схема железобетонного фундамента: 1 — стержень колонны: 2 — опорный лист;
- 3 — траверса; 4 — анкерные плиты; 5,6 — анкерные болты;
- 7 — подливка раствором или бетоном класса по прочности В15; 8 — связи между ветвями колонн; 9 — габариты башмака
Рис. 6.7. Железобетонные фундаменты и фундаментные балки: а — фундаментная балка; б — опирание блоков на фундаменты колонн; 1 — железобетонная колонна;
2 — заделка бетоном; 3 — раствор
В местах устройства ворот для въезда в цех автомобильного или железнодорожного транспорта фундаментные балки не укладывают. Железобетонная рама ворот и участки стен в пределах этого шага колонн опираются на монолитную подбетонку.
Железобетонные фундаментные балки имеют трапециевидное или тавровое сечение. Их размеры зависят от шага колонн. Балки, примыкающие к температурному шву и торцевым стенам, укорачиваются на 500 мм. Верх фундаментных балок располагают на 30 мм ниже уровня пола. Устанавливают балки на подливку из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм.
Таким же раствором заполняют зазоры между торцами балок и стенками подколонников.
По фундаментным балкам устраивают гидроизоляцию стен, состоящую из одного-двух слоев рулонного водонепроницаемого материала на мастике. Во избежание деформации балок вследствие пучения грунтов снизу и с боков балок предусматривают подсыпку из шлака, песка или кирпичного щебня. Балки изготовляют из бетона класса В15—В30.
Свайные фундаменты (рис. 6.8) под колонны промышленных зданий состоят из забивных или набивных свай, поверх которых укладывают ростверк и железобетонный башмак со стаканом для заделки колонн. Свайные фундаменты устраивают в случае залегания у поверхности земли слабых грунтов и при наличии грунтовых вод.
Рис. 6.8. Столбчатые фундаменты на сваях: а—квадратного сечения; б — трубчатого сечения; 1 — «куст» железобетонных свай; 2 — фундаментный башмак; 3 — колонна; 4 — заделка монолитным бетоном; 5 — железобетонная оболочка; 6 — трубчатая свая
