Ingénierie moderne et technologie du bâtiment permettent de construire des structures uniques de grande portée et des structures spatiales qui ont des distances entre les supports d'appui de plus de 40 mètres, ce qui les rend fiables et fonctionnelles. Le plus souvent, il s'agit d'ateliers de fabrication de machines et de construction navale, de hangars, de parkings, de stades, de gares, de théâtres et de galeries.
Les structures métalliques à longue portée ont de l'élasticité, vous permettent de créer une variété de types de compagnons pour construire expressif formes géométriques et des solutions architecturales de toute complexité. En même temps, ils contiennent de nombreux concentrateurs de stress. La répartition correcte et uniforme de la charge portante élevée entre les éléments structurels est importante, car des dommages dangereux peuvent survenir en raison de la gravité naturelle de la structure et de l'oscillation de facteurs externes.
Les structures basées sur des poutres de grande portée pendant la construction et pendant l'exploitation sont soumises à un risque particulier de déformations et de fissures, qui conduisent ensuite à la destruction. Par conséquent, ils nécessitent une surveillance constante en temps réel et une surveillance de leur état pour garantir les conditions de sécurité.
Raisons typiques qui causent des problèmes dans les bâtiments à grande portée :
- levés géophysiques et géodésiques analphabètes, remplacement des calculs expérimentaux par la modélisation ;
- erreurs de conception, erreurs de calcul dans la détermination des charges et des points d'emplacement des centres géométriques, déplacement des axes, violations des principes de rectitude ou de rigidité des éléments;
- violation des technologies de fabrication ou des règles d'installation des structures, connexions nodales incorrectes, utilisation de matériaux inadaptés matériaux de construction(par exemple, choisir un type d'acier inadapté à des conditions particulières) ;
- processus sédimentaires inégaux affectant la stabilité et l'intégrité des fondations, des éléments de support, des voûtes et des plafonds ;
- mauvais fonctionnement, charges anormales et impacts d'urgence ;
- usure temporaire;
- l'influence de facteurs naturels défavorables (pression du vent, déplacement des couches de sol et mouvement des eaux souterraines, processus sismiques, conditions de température et d'humidité dans lesquelles la rouille se produit éléments métalliques structures, destruction de béton, etc.) ;
- vibrations générées par la circulation et les travaux de construction à proximité.
En raison de l'influence de ces facteurs et causes, des déformations des supports principaux et leur perte de capacité portante, des déviations et des déplacements des poutres de travée et une destruction progressive se produisent. Cela représente un danger pour la vie des personnes et entraîne des pertes économiques liées à la nécessité d'indemniser les dommages causés par les accidents et d'effectuer des réparations.
Surveillance de l'état des objets
La surveillance des bâtiments et des structures de grande portée vous permet de suivre l'usure physique, une diminution de la capacité portante ouvrages d'art, identifier les changements défavorables, l'apparition de défauts et de dommages, détecter les états de contrainte-déformation dangereux, contrôler leur sortie des valeurs limites prévues par le projet, constater à temps le dépassement des facteurs de fiabilité établis et les écarts maximaux admissibles de les paramètres observés.
La surveillance est effectuée à l'aide d'instruments de mesure spéciaux de haute précision, d'appareils de contrôle, d'enregistreurs de paramètres significatifs et d'indicateurs de fiabilité captant les vibrations électromagnétiques et ultrasonores, de capteurs et de marqueurs géodésiques, de consoles de répartition informatisées, d'équipements automatiques et de systèmes d'alerte.
Bâtiments de grande portéeéquipé systèmes d'ingénierie la surveillance et le contrôle, qui sont liés d'un point de vue informatif aux services de répartition en service du ministère des Situations d'urgence. De tels systèmes permettent de collecter simultanément des données provenant de nombreux émetteurs et pour différents paramètres. Ces informations circulent dans centre unique, est intégré, analysé à l'aide des algorithmes donnés et, par conséquent, un résultat schématique et visuellement conçu est émis, indiquant l'état de la structure à l'étude.
Sur cette base, les spécialistes de la surveillance peuvent établir des conclusions, des prévisions et des rapports avec des diagnostics raisonnables des objets, des recommandations et des programmes de mesures efficaces pour éliminer les défauts existants et les facteurs déstabilisants, minimiser les risques et les menaces d'occurrence. les urgences, leur évitement et la prévention des dommages. En cas d'urgence et de situations d'urgence, les services de secours en sont rapidement informés.
Spécialistes en ingénierie et suivi de chantier
La société SMIS Expert développe des solutions système pour l'évaluation de la vulnérabilité et le diagnostic des problèmes des ouvrages de grande portée, le suivi de l'accompagnement à la construction et à l'exploitation des bâtiments à usages divers. Nous avons une vaste expérience et des spécialistes hautement qualifiés. Nous utilisons des connaissances scientifiques modernes et des technologies innovantes. Nous fournissons une surveillance et une recherche géodésiques professionnelles de tous types d'objets afin de déterminer leur degré de fiabilité, de sécurité et de durabilité. Nous vendons des équipements et des instruments de mesure de haute précision.
Structures planes
mais
CONFÉRENCE 7. SYSTÈMES STRUCTURELS ET ÉLÉMENTS STRUCTURELS DES BÂTIMENTS INDUSTRIELS
Ossatures de bâtiments industriels
Charpente en acier des bâtiments à un étage
La charpente en acier des bâtiments à un étage est constituée des mêmes éléments que le béton armé (Fig.)
Riz. bâtiment à ossature métallique
Dans les colonnes en acier, on distingue deux parties principales : la tige (branche) et la base (chaussure) (Fig. 73).
Riz. 73. Colonnes en acier.
mais- section constante avec porte-à-faux ; b- type séparé.
1 - partie grue de la colonne; 2 - surcolonne, 3 - hauteur supplémentaire de surcolonne ; 4 - branche de tente; 5 - branche de grue; 6 - chaussure; 7 - poutre de grue; 8 - rail de grue ; 9 - couvrir la ferme.
Les chaussures servent à transférer la charge de la colonne à la fondation. Les semelles et les parties inférieures des colonnes en contact avec le sol sont bétonnées pour éviter la corrosion. Pour soutenir les murs entre les fondations des colonnes extrêmes, des poutres de fondation préfabriquées en béton armé sont installées.
Les poutres de grue en acier sont solides et en treillis. Les plus utilisées sont les poutres de pont pleines à section en I : asymétriques, utilisées avec un espacement des poteaux de 6 mètres, ou symétriques avec un espacement de 12 mètres.
Les principales structures porteuses des toits des bâtiments à ossature en acier sont les fermes de toit (Fig. 74).
Riz. 74. Fermes en acier :
mais- avec des courroies parallèles ; b- aussi; dans- triangulaire ; g– polygonale ;
e – construction d'un treillis polygonal.
En contour, ils peuvent être à bandes parallèles, triangulaires, polygonales.
Les fermes à courroies parallèles sont utilisées dans les bâtiments avec toits plats, ainsi que des chevrons.
Les fermes triangulaires sont utilisées dans les bâtiments dont les toits nécessitent de grandes pentes, par exemple à partir de feuilles d'amiante-ciment.
La rigidité de la charpente en acier et la perception des charges de vent et des effets d'inertie des grues sont assurées par le dispositif de liaison. Des liens verticaux sont placés entre les colonnes en rangées longitudinales - croix ou portail. Les liaisons transversales horizontales sont placées dans les plans des membrures supérieure et inférieure, et les liaisons verticales sont placées le long des axes des poteaux de support et dans un ou plusieurs plans au milieu de la travée.
joints de dilatation
DANS bâtiments à ossature les joints de dilatation divisent le cadre du bâtiment et toutes les structures basées sur celui-ci en sections distinctes. Il y a des coutures transversales et longitudinales.
Des joints de dilatation transversaux sont disposés sur des colonnes jumelles supportant les structures des sections adjacentes du bâtiment coupées par un joint. Si la couture est en même temps sédimentaire, elle est également disposée dans les fondations de colonnes appariées.
Dans les bâtiments à un étage, l'axe du joint de dilatation transversal est combiné avec l'axe central transversal de la rangée. Les joints de dilatation dans les plafonds des bâtiments à plusieurs étages sont également résolus.
Les joints de dilatation longitudinaux dans les bâtiments à ossature en béton armé sont résolus sur deux rangées longitudinales de colonnes et dans les bâtiments à ossature en acier - sur une rangée de colonnes.
Murs de bâtiments industriels
Dans les bâtiments à ossature sans cadre et incomplet, les murs extérieurs sont porteurs et sont constitués de briques, de gros blocs ou d'autres pierres. Dans les bâtiments à ossature complète, les murs sont constitués des mêmes matériaux, autoportants le long des poutres de fondation ou du panneau - autoportants ou articulés. Les murs extérieurs sont à l'extérieur Colonnes, murs intérieurs les bâtiments reposent sur des poutres de fondation ou sur des fondations filantes.
Dans les bâtiments à ossature avec une longueur et une hauteur de murs importantes, pour assurer la stabilité entre les éléments de l'ossature principale, des crémaillères supplémentaires sont introduites, parfois des traverses, formant un cadre auxiliaire, appelé fachwerk.
Avec le drainage externe des revêtements, les murs longitudinaux des bâtiments industriels sont constitués de corniches et les murs d'extrémité sont constitués de parapets. Avec un drainage interne, des parapets sont érigés sur tout le périmètre du bâtiment.
Murs à grands panneaux
Les panneaux nervurés en béton armé sont destinés aux bâtiments non chauffés et aux bâtiments à forte émission de chaleur de production. Epaisseur de paroi 30 mm.
Les panneaux pour bâtiments chauffés sont en béton armé isolé ou en béton cellulaire léger. Les panneaux isolants en béton armé ont une épaisseur de 280 et 300 millimètres.
Les panneaux sont divisés en panneaux ordinaires (pour les murs vierges), panneaux de raccordement (pour l'installation en haut et en bas des ouvertures de fenêtre) et parapet.
Sur la fig. 79 montre un fragment de mur d'un bâtiment à panneaux à ossature avec vitrage à lamelles.
Riz. 79. Fragment d'un mur fait de grands panneaux
Le remplissage des ouvertures de fenêtres dans les bâtiments en panneaux s'effectue principalement sous la forme de vitrages à lamelles. La hauteur des ouvertures est prise comme un multiple de 1,2 mètre, la largeur est égale au pas des colonnes murales.
Pour les ouvertures de fenêtre séparées de plus petite largeur, des panneaux muraux de dimensions 0,75, 1,5, 3,0 mètres sont utilisés conformément aux dimensions des fixations standard.
Fenêtres, portes, portails, luminaires
Lanternes
Pour éclairer les lieux de travail éloignés des fenêtres et pour l'aération (ventilation) des locaux dans les bâtiments industriels, des lanternes sont disposées.
Les lanternes sont de type lumière, aération et mixte :
Éclairé par des couvertures vitrées aveugles, servant uniquement à l'éclairage des salles ;
Lumière-aération avec ouverture des portes vitrées, utilisée pour l'éclairage et la ventilation des locaux ;
Aération sans vitrage, utilisé uniquement à des fins d'aération.
Les lanternes peuvent être de différents profils avec des vitrages verticaux, inclinés ou horizontaux.
Selon le profil, les lanternes sont rectangulaires à vitrage vertical, trapézoïdales et triangulaires à vitrage incliné, crénelées à vitrage vertical unilatéral. Dans la construction industrielle, des lanternes rectangulaires sont généralement utilisées. (Fig. 83).
Riz. 83. Schémas de base des lampes d'éclairage et d'aération:
mais- rectangulaire; b- trapézoïdal ; dans- denté; g- triangulaire.
Selon l'emplacement par rapport à l'axe du bâtiment, il y a des lanternes longitudinales et transversales. Les feux longitudinaux les plus utilisés.
Le drainage de l'eau des lanternes peut être externe et interne. Externe est utilisé avec des lanternes de 6 mètres de large ou en l'absence d'un système de drainage interne dans le bâtiment.
La conception des lanternes est un cadre et se compose d'un certain nombre de cadres transversaux reposant sur les membrures supérieures des fermes ou des poutres de toit, et d'un système de contreventements longitudinaux. Les schémas structurels des lanternes et leurs paramètres sont unifiés. Pour les portées de 12, 15 et 18 mètres, des lanternes de 6 mètres de large sont utilisées, pour les portées de 24, 30 et 36 mètres - 12 mètres de large. La clôture de la lanterne se compose d'un couvercle, de parois latérales et d'extrémité.
Les couvercles des lanternes sont en acier d'une longueur de 6000 millimètres et d'une hauteur de 1250, 1500 et 1750 millimètres. Les reliures sont vitrées avec du verre renforcé ou à vitre.
L'aération est appelée échange d'air naturel, contrôlé et régulé.
L'action de l'aération repose sur :
Sur le remous thermique résultant de la différence de température entre l'air intérieur et extérieur ;
Sur la différence de hauteur (la différence entre les centres des ouvertures d'échappement et d'alimentation);
Sous l'action du vent, qui souffle le bâtiment, crée une raréfaction de l'air du côté sous le vent (Fig. 84).
Riz. 84. Schémas d'aération des bâtiments :
mais- l'effet de l'aération en l'absence de vent ; b- de même avec l'action du vent.
L'inconvénient des lanternes à aération légère est la nécessité de fermer les fixations du côté au vent, car l'air pollué peut être renvoyé dans la zone de travail par le vent.
Portes et portails
Les portes des bâtiments industriels ne diffèrent pas par leur conception des portes à panneaux des bâtiments civils.
Les barrières sont conçues pour faire entrer les véhicules dans le bâtiment et permettre le passage de grandes masses de personnes.
Les dimensions de la porte sont déterminées en fonction des dimensions de l'équipement transporté. Ils doivent dépasser les dimensions du matériel roulant à l'état chargé en largeur de 0,5 à 1,0 mètre et en hauteur de 0,2 à 0,5 mètre.
Selon le mode d'ouverture, les portails sont battants, coulissants, relevables, à rideaux, etc.
Les portails battants sont constitués de deux panneaux suspendus au moyen de charnières dans le cadre du portail (Fig. 81). La charpente peut être en bois, en acier ou en béton armé.
Riz. 81. Portails battants :
1 - crémaillères d'une ossature en béton armé encadrant l'ouverture ; 2 - barre transversale.
En l'absence d'espace pour labourer les toiles, les portes sont rendues coulissantes. Les portails coulissants sont simples et doubles. Leurs toiles ont une structure similaire aux portes battantes, mais dans la partie supérieure, elles sont équipées de rouleaux en acier qui, lors de l'ouverture et de la fermeture du portail, se déplacent le long d'un rail fixé à la traverse d'un cadre en béton armé.
Les toiles des portails levants sont entièrement métalliques, suspendues à des câbles et se déplaçant le long de guides verticaux.
Le panneau des portes rideaux est constitué d'éléments horizontaux formant un rideau en acier qui, lorsqu'il est soulevé, s'enroule sur un tambour rotatif, situé horizontalement au-dessus du haut de l'ouverture.
Revêtements
Dans les bâtiments industriels à un étage, les toits sont réalisés sans grenier, constitués des principaux éléments porteurs de la toiture et des clôtures.
Dans les bâtiments non chauffés et les bâtiments avec des émissions de chaleur industrielles excessives, les structures enveloppantes des revêtements sont rendues non isolées, dans les bâtiments chauffés - isolés.
La conception de la couverture froide se compose d'une base (plancher) et d'un toit. Le revêtement isolant comprend un pare-vapeur et une isolation.
Les éléments de revêtement de sol sont divisés en petits (1,5 à 3,0 mètres de long) et grands (6 et 12 mètres de long).
Dans les clôtures constituées d'éléments de petite taille, il devient nécessaire d'utiliser des pistes situées le long du bâtiment le long de poutres ou de fermes de toit.
Des revêtements de sol de grande taille sont posés le long des principaux éléments porteurs et les revêtements dans ce cas sont appelés non coulants.
platelage
Ne pas courir béton armé les tabliers sont en béton armé précontraint plaques nervurées avec une largeur de 1,5 et 3,0 mètres et une longueur égale au pas des poutres ou des fermes.
Dans les revêtements non isolés, une chape de ciment est disposée au-dessus des dalles, le long de laquelle un toit enroulé est collé.
Dans les revêtements isolés, des matériaux à faible conductivité thermique sont utilisés comme isolant et un pare-vapeur supplémentaire est disposé. Le pare-vapeur est particulièrement nécessaire dans les revêtements au-dessus de pièces très humides.
Les dalles de petite taille peuvent être en béton armé, en ciment armé ou en béton armé léger et cellulaire.
Les toits enroulés sont en ruberoïde. Sur la couche supérieure des toits enroulés, une couche protectrice de gravier noyée dans du mastic bitumineux est disposée.
Les revêtements de sol sont également utilisés feuillu matériaux.
L'un de ces planchers est un plancher profilé en acier galvanisé posé sur des poutres (avec un pas de ferme de 6 mètres) ou sur des poutres en treillis (avec un pas de 12 mètres).
Les revêtements à froid en pente sont souvent constitués de tôles ondulées en amiante-ciment d'un profil renforcé d'une épaisseur de 8 millimètres.
De plus, des feuilles de fibre de verre ondulée et d'autres matériaux synthétiques sont utilisées.
Drainage des revêtements
Le drainage prolonge la durée de vie du bâtiment en le protégeant du vieillissement prématuré et de la destruction.
Le drainage des revêtements des bâtiments industriels peut être externe et interne.
Dans les bâtiments à un étage, le drainage externe est organisé de manière non organisée et dans les bâtiments à plusieurs étages - avec l'utilisation de tuyaux de drainage.
Le système de drainage interne est constitué d'entonnoirs de prise d'eau et d'un réseau de tuyaux situés à l'intérieur du bâtiment qui drainent l'eau vers les égouts pluviaux (Fig. 82).
Riz. 82. Drainage interne :
mais- entonnoir de prise d'eau ; b- palette en fonte ;
1 – corps entonnoir ; 2 - couverture; 3 - tuyau de dérivation; 4 - collier de tuyau; 5 - palette en fonte ; 6 - trou pour le tuyau de dérivation ; 7 - toile de jute imprégnée de bitume; 8 - toiture en rouleau; 9 - remplissage avec du bitume fondu ; 10 - dalle de plancher en béton armé.
Organiser le drainage interne :
Dans les bâtiments à plusieurs travées avec des toits à plusieurs pentes ;
Dans les bâtiments avec grande hauteur ou des différences importantes dans les hauteurs des travées individuelles ;
dans les bâtiments avec de grandes émissions de chaleur de production, provoquant la fonte de la neige sur le sol.
sols
Les sols des bâtiments industriels sont sélectionnés en tenant compte de la nature des impacts de la production sur eux et des exigences opérationnelles qui leur sont imposées.
De telles exigences peuvent être : résistance à la chaleur, résistance chimique, imperméabilité à l'eau et aux gaz, diélectricité, étincelle d'impact, résistance mécanique accrue, etc.
Trouver des sols qui répondent à toutes les exigences nécessaires est parfois impossible. Dans de tels cas, des sols de types différents doivent être utilisés dans la même pièce.
La structure du sol est constituée d'un revêtement (vêtements) et d'une couche sous-jacente (préparation). De plus, la structure de plancher peut comprendre des couches à diverses fins. La couche sous-jacente perçoit la charge transmise aux sols à travers le revêtement et la distribue à la base.
Les couches sous-jacentes sont rigides (béton, béton armé, béton bitumineux) et non rigides (sable, gravier, pierre concassée).
Lors de l'installation de sols sur des plafonds inter-étages, les dalles de sol servent de base et la couche sous-jacente est soit totalement absente, soit son rôle est joué par des couches d'isolation thermique et acoustique.
Rez-de-chaussée utilisés dans les entrepôts et les ateliers chauds, où ils peuvent être soumis à des impacts de chutes d'objets lourds ou au contact de pièces chaudes.
sols en pierre ils sont utilisés dans les entrepôts où des charges de choc importantes sont possibles, ou dans les zones où les véhicules Caterpillar fonctionnent. Ces sols sont solides, mais froids et durs. Ces sols sont généralement recouverts de pavés (Fig. 85).
Riz. 85. Sols en pierre :
mais- pavés ; b- de gros pavés; dans- de petits pavés;
1 - pavé; 2 - sable; 3 - pavés; 4 - mastic bitumineux; 5 - béton.
Sols en béton et ciment utilisé dans les pièces où le sol peut être soumis à une humidité constante ou à l'action d'huiles minérales (Fig. 86).
Riz. 86. Sols en béton et ciment :
1 - vêtements en béton ou en ciment; 2 - couche sous-jacente en béton.
Planchers d'asphalte et de béton bitumineux ils ont une résistance, une résistance à l'eau, une résistance à l'eau, une élasticité suffisantes et sont facilement réparables (Fig. 87). Les inconvénients des sols en asphalte incluent leur capacité à se ramollir avec l'augmentation de la température, de sorte qu'ils ne sont pas satisfaits dans les ateliers chauds. Sous l'action de charges concentrées prolongées, des bosses s'y forment.
Riz. 87. Planchers d'asphalte et de béton bitumineux :
1 - vêtements en asphalte ou en béton bitumineux ; 2 - couche sous-jacente en béton.
POUR sols en céramique comprennent les sols en clinker, en brique et en carrelage (Fig. 88). De tels sols résistent bien à l'action. haute température, résistant aux acides, aux alcalis et aux huiles minérales. Ils sont utilisés dans des pièces nécessitant une grande propreté, en l'absence de charges de choc.
Riz. 88. Sols en carreaux de céramique :
1 – tuile en céramique; 2 - mortier de ciment; 3 - béton.
sols métalliques ils ne sont utilisés que dans certaines zones où des objets chauds touchent les sols et en même temps une surface plane et dure est nécessaire et dans des ateliers soumis à de fortes charges de choc (Fig. 89).
Riz. 89. Sols métalliques :
1 - tuiles en fonte; 2 - sable; 3 - base du sol.
Les sols peuvent également être utilisés dans les bâtiments industriels promenades et de matériaux synthétiques. Ces sols sont utilisés dans les laboratoires, les bâtiments d'ingénierie, les locaux administratifs.
Dans les sols avec une couche sous-jacente rigide, des joints de dilatation sont disposés pour éviter les fissures. Ils sont placés le long des lignes des joints de dilatation du bâtiment et à la jonction des étages de différents types.
Pour la pose de communications techniques dans les sols, des canaux sont disposés.
L'adjonction des planchers aux murs, aux colonnes et aux fondations des machines se fait avec des espaces pour un règlement libre.
Dans les pièces humides destinées à l'évacuation des liquides, les sols sont soulagés avec des pentes vers des arrivées d'eau en fonte ou en béton, appelées échelles. Les drains sont raccordés à l'égout. Le long des murs et des colonnes, il est nécessaire d'installer des plinthes et des filets.
escaliers
Les escaliers des bâtiments industriels sont divisés en les genres suivants:
- de base, utilisé dans les bâtiments à plusieurs étages pour une communication permanente entre les étages et pour l'évacuation ;
- officiel, menant aux plates-formes de travail et aux mezzanines ;
- lutte contre l'incendie en plein air, obligatoire avec une hauteur de bâtiment supérieure à 10 mètres et destinée à l'escalade des pompiers sur le toit (Fig. 90).
Riz. 90. Escalier de secours
- d'urgence en plein air aménagé pour l'évacuation des personnes avec un nombre insuffisant d'escaliers principaux (Fig. 91) ;
Riz. 91. Échelle de secours
Barrières coupe-feu
Classification des bâtiments et des locaux selon l'explosion et l'incendie risque d'incendie utilisé pour établir une exigence la sécurité incendie visant à prévenir la possibilité d'un incendie et à assurer protection incendie personnes et biens en cas d'incendie. Selon le risque d'explosion et d'incendie, les locaux sont divisés en catégories A, B, C1-C4, D et D, et les bâtiments en catégories A, B, C, D et D.
Les catégories de locaux et de bâtiments sont déterminées en fonction du type de substances et de matériaux combustibles présents dans les locaux, de leur quantité et de leurs propriétés de risque d'incendie, ainsi que sur la base des décisions d'aménagement de l'espace des locaux et des caractéristiques des processus technologiques mis en œuvre. en eux.
Des barrières coupe-feu sont installées pour empêcher la propagation du feu dans tout le bâtiment en cas d'incendie. Les plafonds coupe-feu servent de barrières horizontales dans les bâtiments à plusieurs étages. Les murs coupe-feu (firewalls) sont des barrières verticales.
Pare-feu conçu pour empêcher la propagation du feu d'une pièce ou d'un bâtiment à une pièce ou un bâtiment adjacent. Les murs coupe-feu sont constitués de matériaux incombustibles - pierre, béton ou béton armé - et doivent avoir une résistance au feu d'au moins quatre heures. Les pare-feu doivent être construits sur des fondations. Les murs coupe-feu sont construits sur toute la hauteur du bâtiment, séparant les revêtements combustibles et non combustibles, les plafonds, les lanternes et autres structures et doivent s'élever au-dessus des toits combustibles d'au moins 60 centimètres et au-dessus des toits ignifuges de 30 centimètres. Les portes, portails, fenêtres, couvercles d'écoutille et autres ouvertures dans les pare-feu doivent être ignifuges avec un degré de résistance au feu d'au moins 1,5 heure. Les murs coupe-feu sont calculés pour leur stabilité en cas d'effondrement unilatéral des plafonds, revêtements et autres structures lors d'un incendie (Fig. 92).
Riz. 92. Pare-feu :
mais- dans un bâtiment aux murs extérieurs ignifuges ; b- dans un bâtiment dont les murs extérieurs sont combustibles ou à combustion lente ; 1 - peigne pare-feu ; 2 - pare-feu final.
1. Nommez les schémas de conception des bâtiments industriels.
2. Nommer les principaux types de charpentes pour bâtiments industriels.
3. Quels sont les types de murs de bâtiments industriels ?
CONFÉRENCE 8. SYSTEMES STRUCTURELS ET ELEMENTS STRUCTURELS DES BATIMENTS ET STRUCTURES AGRICOLES
Serres et serres
Les serres et les serres sont des structures vitrées dans lesquelles les conditions climatiques et pédologiques nécessaires sont créées artificiellement, vous permettant de grandir primeurs, semis et fleurs.
Les bâtiments de serre sont construits principalement à partir de panneaux vitrés en béton armé préfabriqués, fixés ensemble par soudage de pièces encastrées.
La conception de la serre se compose de cadres préfabriqués en béton armé installés dans le sol sur toute la longueur de la serre et de godets préfabriqués en béton armé (lit longitudinal de la serre) posés sur les consoles du cadre. Les cadres de serre vitrés amovibles sont en bois (Fig. 94).
Riz. 94. Serre en éléments préfabriqués en béton :
1 - charpentes en béton armé; 2 - paruben en béton armé du nord ; 3 - le même, sud;
4 - sable; 5 - couche de sol nutritive; 6- tuyaux de chauffage dans une couche de sable;
7 - cadre en bois vitré.
LISTE DE LA LITTÉRATURE UTILISÉE
1. Maklakova T.G., Nanasova S.M. Constructions de bâtiments civils : manuel scolaire. – M. : Maison d'édition DIA, 2010. – 296 p.
2. Budasov B.V., Georgievsky O.V., Kaminsky V.P. Plan de construction. Proc. pour les universités / Sous le général. éd. O. V. Georgievsky. – M. : Stroyizdat, 2002. – 456 p.
3. Lomakin V. A. Fondamentaux de l'entreprise de construction. - M. : Lycée supérieur, 1976. - 285 p.
4. Krasensky V.E., Fedorovsky L.E. Bâtiments civils, industriels et agricoles. - M. : Stroyizdat, 1972, - 367 p.
5. Koroev Yu. Je Dessin pour les constructeurs : Proc. pour le prof. Proc. établissements. - 6e éd., Sr. - M. : Plus haut. école, éd. Centre "Académie", 2000 - 256 p.
6. Chicherin I.I. Travaux de construction générale: un manuel pour le début. prof. Éducation. - 6e éd., Sr. - M. : Centre d'édition "Académie", 2008. - 416 p.
COURS 6. STRUCTURES DE BÂTIMENTS DE GRANDE PORTÉE AVEC COUVERTURE SPATIALE
En fonction du schéma structurel et du travail statique, les structures porteuses des revêtements peuvent être divisées en plans (travaillant dans le même plan) et spatiaux.
Structures planes
Ce groupe de structures porteuses comprend des poutres, des fermes, des cadres et des arcs. Ils peuvent être en béton armé préfabriqué et monolithique, ainsi qu'en métal ou en bois.
Les poutres et les fermes, ainsi que les colonnes, forment un système de cadres transversaux, dont la liaison longitudinale est réalisée par des dalles de toit et des tirants de vent.
Outre les ossatures préfabriquées, dans un certain nombre de bâtiments de nature unique, avec des charges accrues et de grandes portées, des ossatures monolithiques en béton armé ou en métal sont utilisées (Fig. 48).
Riz. 48. Ouvrages de grande portée :
mais- châssis monolithique à double articulation en béton armé.
Pour couvrir des portées supérieures à 40 mètres, il est conseillé d'utiliser des structures en arc. Les arches peuvent être structurellement divisées en deux charnières (avec des charnières sur des supports), trois charnières (avec des charnières sur des supports et au milieu de la portée) et sans charnière.
L'arc travaille principalement en compression et transfère non seulement la charge verticale, mais aussi la pression horizontale (poussée) aux appuis.
Par rapport aux poutres, fermes et cadres, les arcs sont plus légers et plus économiques en termes de consommation de matériaux. Les arcs sont utilisés dans les structures en combinaison avec des voûtes et des coques.
Les revêtements longue portée sont plats, spatiaux et pneumatiques. Ces revêtements sont utilisés dans les bâtiments publics et industriels.
Les structures plates sont constituées de poutres, de fermes, de cadres, d'arcs en bois collé, d'acier laminé, de béton monolithique et préfabriqué.
Les poutres en béton armé sont utilisées pour couvrir des portées allant jusqu'à 24 m. Les poutres sont utilisées dans les sections en T et en U.
Fermes et charpentes (articulées et articulées) en bois, acier et béton armé couvrent des portées jusqu'à 60 m.
Les cadres sans charnière sont solidement intégrés dans la fondation. Ils sont très sensibles aux précipitations irrégulières. Par conséquent, ils sont utilisés sur des sols solides et homogènes. Les cadres articulés sont moins sensibles aux tassements de terrain irréguliers. Il existe des cadres à une, deux et trois charnières. Charnière simple - une charnière au milieu de la travée. Double charnière - charnières dans les supports.
Les arcs sont des structures efficaces pour couvrir de grandes portées, car leurs contours peuvent être rapprochés de la courbe de pression et permettent ainsi une utilisation optimale du matériau. Les forces horizontales (poussée) apparaissant dans les structures en arc diminuent avec l'augmentation du rayon du contour de l'arc. Dans le même temps, la flèche de levage de l'arche augmente et, par conséquent, le volume de construction du bâtiment. Cela entraîne une augmentation des coûts de chauffage et une réduction des coûts. Les arcs sont courants dans les toits des bâtiments sportifs à grande portée.
Structures spatiales - couvertures croisées, dômes, coquilles, couvertures suspendues.
Les revêtements croisés sont pliés et maillés.
Pour les revêtements de grandes portées, des revêtements pliés en béton armé (jusqu'à 50 m) et en ciment armé (jusqu'à 60 m) sont utilisés. Ils sont formés par des éléments plats se croisant mutuellement sur toute la portée. Les plis sont : rectangulaires et cylindriques ; dents de scie ; sous la forme de plans triangulaires ; type prismatique; profil trapézoïdal, etc.
Les revêtements en treillis en béton armé sont conçus pour des portées allant jusqu'à 50 m et à partir d'éléments en acier - jusqu'à 100 m.Les triangles en béton armé et en acier se croisent dans ces revêtements. Les éléments fonctionnent dans les deux sens, leur hauteur est donc inférieure à celle des poutres, ce qui réduit le volume du bâtiment.
Les structures transversales et les systèmes avec des fermes plates et des cadres sont ouverts à l'intérieur des locaux. Souvent, ils fabriquent des faux plafonds, qui se renforcent jusqu'au bas des fermes.
Le dôme est la structure la plus ancienne. Il a été utilisé parce que il est possible de choisir de tels contours dans lesquels les forces de traction ne se produisent pas dans les éléments de l'arc. Dans les halls où il est souhaitable de créer un grand espace aérien (marchés, gymnases) et où il n'y a pas de gros coûts de chauffage actuels, appliquez différentes sortes structures de dômes en béton armé monolithique ou préfabriqué, dômes-membranes en tôle d'acier de 3 mm d'épaisseur avec isolation collée sur le fond. Dans les salles d'expositions temporaires - à partir de constructions en plastique-gluten.
Les chaussées suspendues couvrent des portées allant jusqu'à 100 m. Les principaux éléments de ces chaussées travaillent en tension et transfèrent les charges de la chaussée aux ancrages. Ils ont des contours curvilignes et sont des fils souples ou rigides, des membranes ou des fermes suspendues. Selon les caractéristiques de conception, on distingue les revêtements suspendus: à bande unique; double ceinture; paraboloïdes hyperboliques et haubanés.
Dans les toits suspendus, les éléments porteurs sont des câbles en acier. Ils sont étirés à travers n'importe quelle structure de support et renforcés avec des vergetures. Avantages des structures suspendues - économies de métal et plus utilisation efficaceéléments porteurs par rapport aux structures à poutres et à ossatures, car les câbles sont en tension. Inconvénients : les revêtements suspendus ont une faible rigidité, de sorte que le tablier de la toiture est souvent déformé ; il est difficile d'assurer l'évacuation de l'humidité atmosphérique.
Les revêtements monocouches sont utilisés plus souvent que les autres, car. ils sont manufacturables, faciles à installer. Ils peuvent donner à la structure une variété de formes. Les chaussées à ceinture unique consistent en un système de contreventements radiaux ou entrecroisés qui transfèrent les forces horizontales aux cadres rigides, aux cadres à crémaillère ou aux tirants en boucle fermée. Des plaques sont accrochées aux extensions et sous cette charge, les fils d'extension sont étirés. A ce moment, les coutures sont monolithiques entre les plaques, les joints sont soudés. En raison de la déformation élastique des fils, les plaques sont comprimées et la structure commence à fonctionner comme une coque monolithique. Dans les revêtements cylindriques, une légère courbure du revêtement est créée dans la direction perpendiculaire aux axes des filets. Ceci est fait pour évacuer l'eau de pluie. A partir de systèmes paraboliques en forme de dôme inversé, l'eau pénètre au centre du revêtement et est déviée par un drain interne. Des colonnes montantes sont disposées autour du périmètre du hall et des canalisations de distribution horizontales sont cachées dans faux plafond. Le drainage de l'eau le plus simple provient des revêtements de tente.
Dans les revêtements à deux couches, deux ceintures concaves sont utilisées, reliées par des fils tendus. Les plus courants sont circulaires en termes de conception. Les fils autour du périmètre sont attachés à la bague extérieure et au centre - à la bague intérieure. Selon la hauteur de l'anneau central, le système peut être concave ou convexe. Le système convexe vous permet de soulever la partie centrale de la couverture et ainsi de détourner l'eau vers les murs extérieurs sans recourir à un drainage horizontal, et d'appliquer un système de couverture pliée.
Les hypars (paraboloïdes hyperboliques) sont des revêtements suspendus en forme de selle. Ils sont formés en membranes en treillis par deux types de fils. Certains fils sont porteurs et le second - tendu. Le long du périmètre, les fils sont fermés en boucle fermée. Des plaques ou des disques sont posés le long des fils. Ils sont monolithiques, préchargés avec lest ou tirant les câbles porteurs avec des vérins. Après cela, les fils de tension reçoivent la plus grande contrainte et les joints des plaques perpendiculaires à ces fils sont ouverts. Ils sont scellés avec un mortier sur ciment expansif. En conséquence, la structure est convertie en une coque rigide. Les structures de couverture Giparami qui ont un contour circulaire du plan.
Les revêtements haubanés sont constitués d'éléments tendus - haubans ; structures travaillant en compression - crémaillères et flexion - poutres, treillis, dalles et coques. Ces revêtements peuvent avoir non seulement un schéma de conception spatiale, mais également un schéma plat. Ils utilisent des tiges droites - les gars. Par conséquent, les structures à haubans sont plus rigides, les mouvements cinématiques de leurs éléments sont moindres que ceux des autres toits suspendus.
Coquilles - courbure simple et double. Courbure simple - surfaces cylindriques ou coniques. Double courbure - se présente sous la forme d'un dôme, d'un ellipsoïde. Selon la structure de la coque, il y a : lisse, nervurée, ondulée, grillagée, monolithique et préfabriquée.
Les plafonds pneumatiques sont également utilisés pour couvrir des portées allant jusqu'à 30 m. Ils sont utilisés pour les structures temporaires. Il en existe trois types : les obus à appui aérien ; châssis pneumatiques; lentilles pneumatiques. Les coques gonflables sont des ballons en tissus caoutchoutés ou synthétiques. À l'intérieur d'eux, une pression d'air excessive est créée. Utilisé pour les installations sportives, les expositions. Les cadres pneumatiques sont des cylindres allongés sous la forme d'arches séparées avec une pression d'air excessive. Les arcs sont reliés en une voûte continue avec un pas de 3-4 M. Les lentilles pneumatiques sont de grands oreillers gonflés à l'air, qui sont suspendus à des structures à cadre rigide. Sont utilisés pour le dispositif des cirques d'été, des théâtres.
Les bâtiments à grande portée comprennent les bâtiments des théâtres, des salles de concert et de sport, des pavillons d'exposition, des garages, des hangars, des usines de construction aéronautique et navale et d'autres bâtiments dont les portées des principales structures porteuses sont de 50 m ou plus. En règle générale, ces bâtiments sont conçus à une seule travée. Ils sont recouverts de systèmes de poutres (principalement des fermes), de cadres, d'arcs, de haubans (suspendus), de structures combinées et autres.
Des forces importantes apparaissent dans les tiges de treillis de grandes portées, par conséquent, au lieu des sections traditionnelles à partir de deux coins, des sections composites à double paroi sont utilisées. La hauteur des fermes est attribuée dans la portée l / s-Vis, alors qu'elle s'avère être supérieure à 3,8 m. chemin de fer c'est impossible, ils sont récupérés sur le chantier.-
Les cadres sont utilisés pour couvrir des bâtiments avec des portées de 60 à 120 m. En raison de la connexion rigide de la barre transversale avec les poteaux, les moments de flexion dans la portée seront inférieurs à structure de poutre:, Cela permet non seulement de réduire la section transversale des ceintures, mais également la hauteur de la barre transversale, et donc la hauteur du bâtiment. Des cadres sans charnière et à double charnière sont utilisés. Les sans charnières sont plus légers que les doubles charnières, mais ils nécessitent des fondations grandes tailles et ils sont plus sensibles aux changements de température et au tassement des supports. Il n'est pas recommandé de les utiliser dans les sols affaissés. Sections à double paroi des membrures en treillis
Les arcs sont utilisés dans les revêtements de bâtiments de grande portée avec des portées allant jusqu'à : 200 m. Ils sont plus rentables que les systèmes de poutres et de cadres. Les arches sont : pleines et traversantes ; sans charnière, à deux charnières et à trois charnières. Les arcs sans charnière sous la même charge sont plus légers que ceux à double charnière, mais pour eux, ainsi que pour les cadres sans charnière, des fondations massives sont nécessaires et elles le sont. sont plus sensibles aux changements de température et au tassement des supports.
Le plus souvent, des arcs à double articulation avec une flèche de levage égale à Vs-Ve sont utilisés. envergure. Avec une augmentation de la flèche de levage, la force longitudinale dans l'arc diminue et le moment de flexion augmente ;
Les sections des tiges d'arc peuvent être à simple paroi ou à double paroi
La stabilité des principales structures porteuses (fermes, charpentes, arcs) est assurée par des liaisons horizontales et verticales. Tout d'abord, des attaches doivent être installées pour fixer les courroies comprimées des structures traversantes
Les cadres et les arcs sont des systèmes statiquement indéterminés. Les cadres et les arcs sans charnière sont trois fois statiquement indéterminés, les cadres à deux charnières sont une fois statiquement indéterminés. Habituellement, une poussée est considérée comme une inconnue supplémentaire - un effort dont la valeur approximative pour les cadres traversants et les arcs peut être trouvée à l'aide des formules données dans le manuel du concepteur.
Connaissant l'entretoise, les moments fléchissants M, les efforts longitudinaux N et transversaux Q dans le cadre ou l'arc sont déterminés comme dans une structure statiquement déterminée, et, selon eux, les efforts dans les tiges.
Les forces dans les barres des cadres traversants et des arcs peuvent également être déterminées en traçant des diagrammes de force. En fonction des efforts obtenus, les sections des tiges sont sélectionnées, les nœuds et les contraintes sont calculés de la même manière que pour les fermes.
Le poids propre des structures porteuses et le poids du toit en< большепролетных сооружениях является основной нагрузкой, существенно влияющей на расход металла на покрытие, поэтому при выборе их конструктивной фор-» мы следует отдавать предпочтение более легким конструкциям. Особенно следует стремиться к снижению соб-» ственного веса кровли, применяя алюминиевые и другие панели покрытий с легким эффективным утеплителем.
Les revêtements suspendus et haubanés sont ceux dans lesquels des fils flexibles, principalement des câbles, sont utilisés comme structure de support.
Les principales structures porteuses du système de suspension - les haubans - ne fonctionnent qu'en tension, elles utilisent donc pleinement la capacité de charge du matériau
et il est possible d'utiliser de l'acier de la plus haute résistance.
Leur transport et leur installation sont grandement simplifiés, ce qui réduit le coût de construction. Ce qui précède est un avantage très important des systèmes suspendus par rapport aux fermes, cadres et arcs. Cependant, les structures suspendues présentent également de sérieux inconvénients: elles ont une déformabilité accrue et nécessitent la construction de supports spéciaux pour compenser la poussée.
Pour réduire la déformabilité des câbles, diverses méthodes de stabilisation sont utilisées. Par exemple, dans les systèmes à haubans à deux ceintures, la rigidité des câbles est augmentée du fait de la disposition de câbles dits stabilisateurs reliés aux câbles porteurs par des suspentes et entretoises ou une grille d'éléments souples précontraints.
L'espacement dépend du rapport ///. A ///>Uy, l'incrément de la flèche d'affaissement du filet avec l'augmentation de la charge est insignifiant et peut être négligé. Dans ce cas, la poussée peut être déterminée par la formule. En fonction de la force T, la section de câble est sélectionnée.
Pour les haubans, des câbles en acier, des faisceaux et des torons de fil à haute résistance, de l'acier rond laminé à chaud de résistance accrue et des tôles minces sont utilisés.
Dans les systèmes combinés, les forces concentrées sont transférées à un fil flexible à travers un élément rigide, ce qui permet de réduire considérablement leur déformabilité.
Pour les bâtiments de grande portée, en particulier pour les hangars, un système combiné en porte-à-faux est utilisé, composé d'un élément rigide et de suspentes. Un treillis] sert d'élément rigide, qui redistribue les efforts concentrés entre les suspensions. Ces derniers servent de supports intermédiaires pour la ferme et fonctionnent comme une poutre continue sur des supports à tassement élastique. .
L'avantage du système combiné en porte-à-faux est que l'élément rigide (treillis) ne nécessite pas de support rigide à la deuxième extrémité. Grâce à cela, il est facile de créer une grande conception de porte pour les hangars.
Les bâtiments de grande portée peuvent également être recouverts de systèmes spatiaux sous forme de voûtes, de plis et de coupoles.
Dispositions générales
Les bâtiments de longue portée sont ceux dans lesquels la distance entre les supports (structures porteuses) des revêtements est supérieure à 40 m.
Ces bâtiments comprennent :
− ateliers d'usines d'ingénierie lourde;
− ateliers de montage de constructions navales, usines de construction mécanique, hangars, etc.;
− théâtres, halls d'exposition, stades couverts, gares, parkings couverts et garages.
1. Caractéristiques des bâtiments de grande portée :
a) grandes dimensions des bâtiments en plan, dépassant la gamme des grues de montage ;
b) méthodes spéciales d'installation des éléments de revêtement;
c) la présence dans certains cas sous le revêtement grandes pièces et structures de bâtiments, friperies, tribunes de stades couverts, fondations d'équipements, équipements encombrants, etc.
2. Méthodes d'érection de bâtiments de grande portée
Les méthodes suivantes s'appliquent :
a) ouvert ;
b) fermé ;
c) combiné.
2.1. La méthode ouverte consiste dans le fait que toutes les structures du bâtiment sous le revêtement sont d'abord érigées, c'est-à-dire:
− bibliothèques (structure à un ou plusieurs niveaux sous couverture de bâtiments industriels pour équipements technologiques, bureaux, etc.) ;
- les structures d'accueil des spectateurs (dans les théâtres, les cirques, les stades couverts, etc.) ;
− les fondations des équipements ;
− des équipements technologiques parfois encombrants.
Disposez ensuite la couverture.
2.2. La méthode fermée consiste dans le fait que le revêtement est d'abord enlevé, puis toutes les structures en dessous sont érigées (Fig. 18).
Riz. 18. Schéma de construction du gymnase (coupe transversale):
1 - éléments porteurs verticaux; 2 - revêtement membranaire ; 3 - salles intégrées avec stands; 4 - potence mobile
2.3. La méthode combinée consiste dans le fait que dans des sections séparées (grip) sur chacune, toutes les structures sous le revêtement sont d'abord réalisées, puis le revêtement est disposé (Fig. 19).
Riz. 19. Fragment du plan du bâtiment :
1 - couverture montée du bâtiment; 2 - rien ; 3 - fondations pour équipements; 4 - voies de grue ; 5 - grue à tour
L'utilisation de méthodes de construction pour les bâtiments de grande portée dépend des principaux facteurs suivants :
- de la possibilité de situer les grues en plan par rapport au bâtiment en construction (à l'extérieur du bâtiment ou en plan) ;
- de la disponibilité et de la possibilité d'utiliser des poutres de grue (ponts roulants) pour la construction des parties internes des structures du bâtiment ;
- de la possibilité d'installation du revêtement en présence de parties achevées du bâtiment et des structures sous le revêtement.
Dans la construction de bâtiments de grande portée, la mise en place des revêtements (coquilles, voûtés, bombés, haubanés, membrane) est particulièrement difficile.
La technologie de l'appareil du reste éléments structurels généralement pas de problème. La production d'ouvrages sur leur agencement est envisagée dans le cours "Technologie des procédés de construction".
Il est considéré dans le cours TSP et ne sera pas considéré dans le cours TVZ et C et la technologie des revêtements de faisceaux.
3.1.3.1. TVZ sous forme de coquilles
Ces dernières années, un grand nombre d'espaces à parois minces ouvrages en béton armé revêtements sous forme de coques, plis, tentes, etc. L'efficacité de telles structures est due à plus consommation économique des matériaux, un poids plus léger et de nouvelles qualités architecturales. Déjà la première expérience dans l'exploitation de telles structures a permis de découvrir deux avantages principaux des revêtements spatiaux en béton armé à parois minces:
- l'efficacité, qui résulte d'une utilisation plus complète, par rapport aux systèmes planaires, des propriétés du béton et de l'acier ;
− la possibilité d'une utilisation rationnelle du béton armé pour le revêtement grandes surfaces sans supports intermédiaires.
Les coques en béton armé selon la méthode de montage sont divisées en monolithique, assemblage-monolithique et préfabriqué. Coquilles monolithiques sont entièrement bétonnés au chantier sur un coffrage fixe ou mobile. Préfabriqué-monolithique les coques peuvent être constituées d'éléments de contour préfabriqués et d'une coque monolithique, bétonnée sur un coffrage mobile, le plus souvent suspendu à des diaphragmes rapportés ou à des éléments latéraux. Coques préfabriquées assemblés à partir d'éléments préfabriqués séparés, qui, après leur mise en place, sont assemblés ; de plus, les connexions doivent assurer le transfert fiable des forces d'un élément à l'autre et le fonctionnement de la structure préfabriquée comme un système spatial unique.
Les coques préfabriquées peuvent être divisées en éléments suivants : dalles plates et courbes (lisses ou nervurées) ; diaphragmes et éléments latéraux.
Membranes et éléments latéraux peut être à la fois en béton armé et en acier. Il convient de noter que le choix des solutions constructives pour les coques est étroitement lié aux méthodes de construction.
Coquilles doublement(gaussienne positive) courbure, de plan carré, sont constitués de préfabriqués en béton armé nervurés coquilles Et fermes de contour. La forme géométrique des coques à double courbure crée des conditions favorables pour le travail statique, puisque 80% de la surface de la coque ne fonctionne qu'en compression, et que dans les zones d'angle il y a des forces de traction. La coque de la coque a la forme d'un polyèdre avec des bords en forme de losange. Les dalles étant plates, carrées, la forme rhomboïde des bords est obtenue en incrustant les coutures entre elles. Les plaques standard moyennes sont moulées avec une taille de 2970 × 2970 mm, une épaisseur de 25, 30 et 40 mm, avec des nervures diagonales de 200 mm de haut et avec des nervures latérales de 80 mm. Les plaques de contour et d'angle ont des nervures diagonales et latérales de la même hauteur que celles du milieu, et les nervures latérales adjacentes au bord de la coque ont des épaississements et des rainures pour les sorties du renfort de ferme de contour. Les dalles sont reliées les unes aux autres en soudant les cadres des nervures diagonales et en nouant les joints entre les dalles. Une découpe triangulaire a été laissée dans les dalles d'angle, qui sont monolithiques avec du béton.
Les éléments de contour de la coque sont réalisés sous la forme de fermes solides ou de semi-fermes diagonales précontraintes, dont la jonction dans la membrure supérieure est réalisée par des recouvrements de soudage, et dans la partie inférieure - par soudage des sorties de renfort de tige avec leur suite bétonnage. Il est conseillé d'utiliser des coques pour couvrir de grandes surfaces sans supports intermédiaires. Les coques en béton armé, qui peuvent pratiquement avoir n'importe quelle forme, peuvent enrichir les solutions architecturales des bâtiments publics et industriels.
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Sur la fig. La figure 20 montre des schémas géométriques d'enveloppes préfabriquées en béton armé, de plan rectangulaire.
Riz. 20. Schémas géométriques des coques :
mais- découpe par plans parallèles au contour ; b- coupe radiale-circulaire; dans– découpe en dalles plates en forme de losange
Sur la fig. 21 montre des schémas géométriques pour couvrir des bâtiments avec une grille rectangulaire de colonnes avec des coques de panneaux cylindriques.
Selon le type de coque, la taille de ses éléments, ainsi que la taille de la coque en termes d'installation, diverses méthodes, différant principalement par la présence ou l'absence d'échafaudages.
Riz. 21. Options pour la formation de coques cylindriques préfabriquées :
mais- à partir de panneaux nervurés curvilignes avec éléments latéraux ; b- le même avec un élément latéral ; dans- à partir de dalles plates nervurées ou lisses, de poutres latérales et de diaphragmes ; g- à partir de grands panneaux courbes, poutres latérales et diaphragmes ; ré- à partir d'arcs ou de fermes et de panneaux nervurés voûtés ou plats (coque courte)
Considérons un exemple d'édification d'un bâtiment à deux travées avec un revêtement de huit coques carrées en termes de double courbure gaussienne positive. Les dimensions des éléments de structure de revêtement sont indiquées sur la fig. 22, mais. Le bâtiment comporte deux travées contenant chacune quatre cellules de 36 × 36 m (Fig. 22, b).
Une consommation importante de métal pour le support des échafaudages lors de la pose des coques à double courbure réduit l'efficacité de ces structures avancées. Par conséquent, pour la construction de telles coques jusqu'à 36 × 36 m, des conducteurs télescopiques rétractables avec des cercles de maille sont utilisés (Fig. 22, dans).
Le bâtiment considéré est un objet homogène. L'installation des coques de revêtement comprend les processus suivants : 1) installation (réarrangement) du conducteur ; 2) installation de fermes de contour et de panneaux (installation, pose, alignement, soudage de pièces encastrées); 3) encastrement de la coque (remplissage des coutures).
Riz. 22. Construction d'un gros œuvre préfabriqué :
mais– conception de coque de revêtement; b- un schéma de division du bâtiment en sections ; dans- le schéma du chef d'orchestre ; g- la séquence d'installation des éléments de revêtement d'une section ; ré- la séquence de construction du revêtement sur les sections du bâtiment ; I–II – numéros de plage ; 1 - fermes de contour de coque, composées de deux demi-fermes; 2 - dalle de revêtement d'une taille de 3 × 3 m; 3 - colonnes de construction; 4 - tours télescopiques du conducteur; 5 - cercles de maille du conducteur; 6 - supports articulés du conducteur pour la fixation temporaire d'éléments de fermes de contour; 7 - 17 - la séquence d'installation des fermes de contour et des dalles de plancher.
Étant donné qu'un conducteur roulant est utilisé lors de l'installation du revêtement, qui n'est déplacé qu'après la conservation de la solution et du béton, une cellule de travée est prise comme section d'installation (Fig. 22, b).
L'installation des panneaux de coque commence par les panneaux extérieurs, basés sur le conducteur et la ferme de contour, puis le reste des panneaux de coque est monté (Fig. 22, g, ré).
3.1.3.2. Technologie de construction de bâtiments à toit en dôme
En fonction de la solution constructive l'installation des dômes est réalisée à l'aide d'un support provisoire, articulé ou dans son ensemble.
Les dômes sphériques sont érigés en niveaux annulaires à partir de panneaux de béton préfabriqués de manière articulée. Chacun des niveaux d'anneaux, après assemblage complet, a une stabilité statique et une capacité portante et sert de base au niveau sus-jacent. De cette façon, des dômes préfabriqués en béton armé de marchés couverts sont montés.
Les panneaux sont soulevés par une grue à tour installée au centre du bâtiment. La fixation temporaire des panneaux de chaque étage est réalisée à l'aide d'un dispositif d'inventaire (Fig. 23, b) sous forme de crémaillère avec croisillons et tendeur. Le nombre de ces dispositifs dépend du nombre de panneaux dans l'anneau de chaque niveau.
Les travaux sont effectués à partir d'échafaudages d'inventaire (Fig. 23, dans), disposés à l'extérieur du dôme et déplacés le long de l'installation. Les panneaux adjacents sont boulonnés ensemble. Les joints entre les panneaux sont scellés avec du mortier de ciment, qui est d'abord posé le long des bords du joint, puis pompé dans sa cavité interne avec une pompe à mortier. Une ceinture en béton armé est disposée le long du bord supérieur des panneaux de l'anneau assemblé. Une fois que le mortier des coutures et le béton de la ceinture ont acquis la résistance requise, les entretoises avec entretoises sont retirées et le cycle d'installation est répété au niveau suivant.
Les dômes préfabriqués sont également montés de manière articulée par assemblage séquentiel de ceintures annulaires à l'aide d'un treillis métallique mobile et de crémaillères avec suspensions pour maintenir les dalles préfabriquées (Fig. 23, g). Cette méthode est utilisée lors de l'installation de dômes préfabriqués en béton armé de cirques.
Pour monter le dôme, une grue à tour est installée au centre du bâtiment. Un treillis à gabarit mobile est installé sur la tour de la grue et le rail circulaire situé le long de la corniche en béton armé du bâtiment. La tour de la grue est renforcée par quatre entretoises pour assurer une plus grande rigidité. Avec une portée insuffisante de la flèche et la capacité de levage d'une grue, une deuxième grue est installée sur la voie circulaire à proximité du bâtiment.
Les panneaux de dôme préfabriqués sont montés dans prochaine commande. Chaque panneau dans une position inclinée correspondant à sa position de conception dans le revêtement est soulevé par une grue à tour et installé avec les coins inférieurs sur les recouvrements soudés obliquement de l'assemblage, et avec les coins supérieurs - sur les vis de réglage de la ferme de gabarit.
Riz. 23. Construction de bâtiments à toit en dôme :
mais– structure en dôme; b– schéma de fixation provisoire des panneaux du dôme ; dans- schéma de fixation des échafaudages pour la construction du dôme ; g– schéma d'installation du dôme à l'aide d'un gabarit mobile en treillis ; 1 - en bas anneau de support; 2 - panneaux; 3 - anneau de support supérieur; 4 - agencement d'inventaire de rack; 5 - gars; 6 - couplage; 7 - panneau monté ; 8 - panneaux montés; 9 - entretoise avec trous pour changer la pente du support d'échafaudage; 10 - rack pour garde-corps; 11 - barre transversale de support; 12 - oeil pour fixer le support au panneau; 13 - supports de montage; 14 - accolades de racks; 15 - cintres pour assiettes; 16 - modèle de ferme ; 17 - entretoises de grue; 18 - porte-panneaux
Ensuite, les bords supérieurs des parties encastrées des coins supérieurs du panneau sont alignés, après quoi les élingues sont retirées, le panneau est fixé avec des cintres aux supports de montage et les cintres sont tirés à l'aide de tendeurs. Ensuite, les vis de réglage de la ferme du gabarit sont abaissées de 100 à 150 mm et la ferme du gabarit est déplacée vers une nouvelle position pour le montage du panneau adjacent. Après montage de tous les panneaux de la ceinture et soudage des nœuds, les joints sont monolithiques avec du béton.
La ceinture de dôme suivante est montée après que le béton a acquis les joints de la ceinture sous-jacente de la résistance requise. Une fois l'installation de la ceinture supérieure terminée, les suspensions sont retirées des panneaux de la ceinture sous-jacente.
Dans la construction, la méthode de levage est également utilisée sous la forme entière de chaussées bétonnées au sol d'un diamètre de 62 m à l'aide d'un système de vérins montés sur des colonnes.
3.1.3.3. Technique de construction de bâtiments à toit haubané
Le processus le plus responsable dans la construction de tels bâtiments est le dispositif de revêtement. La composition et la séquence d'installation des toits à haubans dépendent de leur schéma de conception. Le processus le plus important et le plus complexe dans ce cas est l'installation d'un réseau à haubans.
La structure du toit suspendu avec un système de câbles se compose d'un contour de support en béton armé monolithique ; réseau à haubans fixé sur le contour porteur ; dalles préfabriquées en béton armé posées sur un réseau haubané.
Après la tension de conception du réseau de câbles et l'étanchéité des coutures entre les dalles et les câbles, la coque fonctionne comme une structure monolithique unique.
Le réseau de câbles consiste en un système de câbles longitudinaux et transversaux situés le long des directions principales de la surface de la coque à angle droit les uns par rapport aux autres. Dans le contour du support, les haubans sont fixés à l'aide d'ancres, constituées de manchons et de cales, avec lesquelles les extrémités de chaque hauban sont serties.
Le réseau haubané de la coque est monté dans l'ordre suivant. Chaque hauban est mis en place à l'aide d'une grue en deux temps. Tout d'abord, à l'aide d'une grue, une extrémité de celle-ci, retirée du tambour par une traverse, est acheminée vers le site d'installation. L'ancre de câble est tirée à travers la partie encastrée dans le contour de support, puis elle est fixée et la partie de câble restant sur le tambour est déroulée. Après cela, deux grues soulèvent le hauban jusqu'à la marque du contour de support, tout en tirant simultanément la deuxième ancre vers le contour de support avec un treuil (Fig.24, mais). L'ancre est tirée à travers la partie encastrée dans le contour de support et fixée avec un écrou et une rondelle. Les haubans sont soulevés avec des suspensions spéciales et des poids de contrôle pour un alignement géodésique ultérieur.
Riz. 24. Construction d'un bâtiment haubané :
mais- schéma de levage du câble de travail; b- schéma de tension symétrique mutuellement perpendiculaire des câbles ; dans– schéma d'alignement des câbles longitudinaux; g– détails de la fixation définitive des haubans ; 1 - treuil électrique ; 2 - gars; 3 - contour de support monolithique en béton armé ; 4 - gars de levage; 5 - traverser; 6 - niveau
Une fois l'installation des câbles longitudinaux terminée et leur précontrainte à une force de 29.420 - 49.033 kN (3 - 5 tf), une vérification géodésique de leur position est effectuée en déterminant les coordonnées des points du réseau de câbles. Des tableaux sont préparés à l'avance, dans lesquels, pour chaque hauban, ils indiquent la distance des points de fixation des poids de contrôle sur le manchon d'ancrage par rapport à l'origine. A ces endroits, des poids de test de 500 kg sont suspendus au fil. Les longueurs des pendentifs sont différentes et calculées à l'avance.
Avec l'affaissement correct des câbles de travail, les poids de contrôle (risques sur eux) doivent être au même repère.
Après avoir rapproché la position des haubans longitudinaux, les haubans transversaux sont installés. Les endroits de leur intersection avec les gars de travail sont fixés avec des compressions constantes. Parallèlement, des entretoises temporaires sont installées pour fixer la position des points de croisement des câbles. Ensuite, la conformité au dimensionnement de la surface du réseau à haubans est revérifiée. Après cela, le filet de câbles est tendu en trois étapes à l'aide de vérins hydrauliques de 100 tonnes et de traverses fixées à des ancres à coin à manchon.
La séquence de tension est déterminée à partir des conditions de tension des haubans en groupes, de la tension simultanée des groupes dans la direction perpendiculaire, de la symétrie de la tension des groupes par rapport à l'axe du bâtiment.
A la fin de la deuxième phase de tension, c'est-à-dire après avoir atteint les efforts déterminés par le projet, des dalles préfabriquées en béton armé sont posées sur le réseau à haubans dans le sens allant de la marque inférieure à la marque supérieure. Dans le même temps, un coffrage est installé sur les dalles avant qu'elles ne soient levées pour sceller les joints.
3.1.3.4. Technologie de construction de bâtiments avec revêtements membranaires
POUR suspension en métal les revêtements comprennent une membrane en feuille mince, combinant les fonctions de support et de fermeture.
Les avantages des revêtements à membrane sont leur haute fabricabilité et installation, ainsi que la nature du fonctionnement du revêtement pour la tension biaxiale, qui permet de couvrir des portées de 200 mètres avec une membrane en acier de seulement 2 mm d'épaisseur.
Les éléments de tension suspendus sont généralement fixés sur des structures de support rigides, qui peuvent se présenter sous la forme d'une boucle fermée (anneau, ovale, rectangle) reposant sur des colonnes.
Considérons la technologie d'installation d'un revêtement membranaire sur l'exemple du revêtement du complexe sportif "Olympic" à Moscou.
Le complexe sportif "Olympic" est conçu comme une structure spatiale de forme elliptique de 183 × 224 m. Le long du contour extérieur de l'ellipse avec un pas de 20 m, il y a 32 colonnes en treillis d'acier reliées de manière rigide à l'anneau de support extérieur (section 5 × 1,75 m). Un revêtement membranaire est suspendu à l'anneau extérieur - une coque avec un affaissement de 12 M. Le revêtement comporte 64 poutres stabilisatrices de 2,5 m de haut, situées radialement avec une marche le long du contour extérieur de 10 m, reliées par des éléments annulaires - poutres. Les pétales de la membrane étaient attachés les uns aux autres et aux éléments radiaux du "lit" avec des boulons à haute résistance. Au centre, la membrane est fermée par un anneau métallique elliptique intérieur mesurant 24 × 30 M. Le revêtement de la membrane a été fixé aux anneaux extérieur et intérieur avec des boulons à haute résistance et des soudures.
L'installation des éléments de revêtement membranaire a été réalisée dans de grands blocs spatiaux à l'aide d'une grue à tour BK-1000 et de deux chevres d'installation (d'une capacité de levage de 50 tonnes) se déplaçant le long de l'anneau de support extérieur. Le long du grand axe, deux blocs ont été assemblés simultanément sur deux supports.
Les 64 fermes de stabilisation de toit ont été combinées par paires en 32 blocs de neuf tailles standard. Un de ces blocs se composait de deux fermes de stabilisation radiales, longeaient les membrures supérieure et inférieure, des traverses verticales et horizontales. Des canalisations de systèmes de ventilation et de climatisation ont été installées dans le bloc. Le poids des blocs de fermes de stabilisation assemblés a atteint 43 tonnes.
Les blocs de chaussée ont été soulevés à l'aide d'une entretoise transversale, qui a perçu la force d'écartement des fermes de stabilisation (Fig. 25).
Avant de soulever les blocs de treillis, la membrure supérieure de chaque treillis a été précontrainte à une force d'environ 1300 kN (210 MPa) et fixée avec cette force aux anneaux de support du revêtement.
La pose des blocs précontraints s'est faite par étapes par pose symétrique de plusieurs blocs selon des rayons de même diamètre. Après l'installation de huit blocs installés symétriquement, avec les entretoises transversales, ils ont été simultanément tournés avec le transfert des forces d'écartement uniformément aux anneaux extérieur et intérieur.
Le bloc de poutres stabilisatrices a été soulevé avec une grue BK-1000 et un installateur de chevrons à environ 1 m au-dessus de l'anneau extérieur. Ensuite, le chevre a été déplacé vers le site d'installation de ce bloc. L'élingage du bloc n'a été réalisé qu'après sa fixation complète de conception sur les bagues intérieure et extérieure.
La coque de la membrane pesant 1569 tonnes se composait de 64 pétales de secteur. Les feuilles de membrane ont été montées une fois l'installation du système de stabilisation terminée et fixées avec des boulons à haute résistance d'un diamètre de 24 mm.
Les feuilles de membrane ont été livrées sur le site d'assemblage sous forme de rouleaux. Des rayonnages étaient situés sur le site d'assemblage des fermes de stabilisation.
Riz. 25. Schéma de montage du revêtement avec des blocs agrandis:
mais- planifier; b-incision; 1 - installateur de chèvre ; 2 - stand pour le pré-assemblage des blocs; 3 - traverse-étai pour soulever le bloc et précontraindre les membrures supérieures des fermes à l'aide d'un dispositif à levier (5); 4 - bloc agrandi; 6 - grue de montage BK - 1000 ; 7 - anneau de support central; 8 - support temporaire central; I - V - séquence de montage des blocs et démontage des traverses
Les pétales ont été montés dans l'ordre d'installation des fermes stabilisatrices. La tension des pétales de la membrane a été réalisée par deux vérins hydrauliques d'une force de 250 kN chacun.
Parallèlement à la pose et à la tension des pétales de la membrane, des trous ont été percés et des boulons à haute résistance ont été installés (97 000 trous d'un diamètre de 27 mm). Après assemblage et fixation de conception de tous les éléments du revêtement, il a été déroulé, c'est-à-dire la libération du support central et l'inclusion en douceur dans le travail de toute la structure spatiale.