Конструкции сельскохозяйственных зданий

План:

Виды сельскохозяйственных зданий и сооружений и требования к ним

Сельскохозяйственными называют здания, предназначенные для обслуживания различных отраслей сельскохозяйственного  производства. По назначению их подразделяют на животноводческие (коровники, свинарники, конюшни и др.), птицеводческие (птичники, инкубаторы и др.), складские (зернохранилища, овощехранилища, склады минеральных удобрений и др.), культивационные (парники, оранжереи, теплицы и др.), для ремонта сельскохозяйственной техники и для обработки сельскохозяйственной продукции (мельницы, молочные пункты, зерносушилки и т. д.).

По долговечности и степени огнестойкости сельскохозяйственные здания могут быть II класса со сроком службы от 50 до 100 лет, III класса — от 20 до 50 лет и IV класса — от 5 до 20 лет.

К сельскохозяйственным зданиям  предъявляют следующие требования: функциональные, т. е. здание должно быть запроектировано так, чтобы наиболее полно удовлетворять организации технологического процесса, санитарно-гигиеническим, зооветеринарным и другим условиям эксплуатации; технические, обеспечивающие защиту здания от внешних и внутренних воздействий среды и предусматривающие достаточную прочность, устойчивость, долговечность и огнестойкость конструктивных элементов; архитектурные, предусматривающие единство архитектурно-художественного и конструктивного решения в соответствии с назначением здания, рациональное применение материалов конструкций и способов отделки, а также высокое качество производства работ; экономические, предполагающие наиболее рациональное использование средств и материальных ресурсов за счет применения оптимальных архитектурно-конструктивных решений, способов производства строительно-монтажных работ, сокращения эксплуатационных расходов.

Сельскохозяйственные здания по объемно-планировочному решению разделяют на одноэтажные (павильонного типа или сблокированные) и многоэтажные. В зависимости от примененной конструктивной схемы здания бывают каркасные, с неполным каркасом и бескаркасные.

Каркасные здания выполняют  из стоек и балок. В качестве конструкций покрытия применяют балки или фермы. Каркас может быть образован и из рам.

В зданиях с неполным каркасом наружные стены являются несущими и на них опирают конструкции покрытия. Внутри здания устроен внутренний стоечно-балочный каркас.

В бескаркасных зданиях несущие  наружные стены каменные (кирпичные, из природного камня, мелких или крупных блоков, панелей) или деревянные. Перекрытия опираются на стены.

Многоэтажные сельскохозяйственные здания проектируют чаще всего по каркасной схеме из унифицированных железобетонных конструкций. Применяемая сетка колонн 6 × 6; 6 × 9; 6 × 12 м.

Унифицированными конструкциями  сельскохозяйственных зданий являются фундаментные башмаки, короткие пирамидальные  сваи, сваи-колонны (в которых совмещены функции фундамента и колонны), фундаментные балки и цокольные пустотелые блоки.

В этой же серии определена номенклатура несущих элементов надземной части: колонн, несущих элементов покрытия (балок и ферм), ограждающих элементов (стеновых панелей и плит покрытия).

В соответствии с унифицированными габаритными схемами одноэтажные сельскохозяйственные здания имеют пролеты 6; 7,5; 9; 12; 18; 21 и 24 м, шаг колонн 3 и 6 м и высоту помещений (до низа несущих конструкций) 2,4; 2,7; 3; 3,3; 3,6 и 4,2 м.

Для многоэтажных зданий приняты  сетка колонн 6x6; 6x9 и 6x12 м и высота этажа 3,6; 4,2; 4,8 м.

При строительстве сельскохозяйственных зданий. наряду с использованием унифицированных конструкций необходимо применять местные строительные материалы.

Планировочное решение зданий для содержания скота и птиц зависит от технологической схемы их содержания. При этом должны быть обеспечены хорошие связи между основными, подсобными и служебными помещениями.

Здания должны быть оборудованы  вентиляцией, отоплением, системами  кормоподачи, навозоудаления, водо- и энергоснабжения.

Полы в зданиях для содержания животных и птиц должны быть малотеплопроводными.

Водоотвод с покрытий устраивают наружный неорганизованный, а при ширине более 36 м — внутренний.

Особое внимание уделяют  выбору материала конструкций и вопросам защиты строительных конструкций от коррозии.

Для хранения зерна используют напольные, закромные и бункерные зернохранилища. Они представляют собой каркасные и бескаркасные одноэтажные неотапливаемые здания. Полы устраивают бетонные и асфальтобетонные. Бункерные зернохранилища имеют подбункерное помещение, емкости для хранения зерна и надбункерную галерею.

Для обеспечения сохранности  зерна и механизации погрузочно-разгрузочных работ в складах для его хранения устанавливают специальное технологическое оборудование.

Картофеле- и овощехранилища бывают заглубленного типа и наземные. Здания могут быть запроектированы по каркасной схеме или с неполным каркасом. Закрома, стеллажи и штабеля для хранения продуктов размещают вдоль продольного прохода, по которому могут перемещаться средства напольного транспорта. В зданиях должен быть обеспечен необходимый температурно-влажностный режим.

При проектировании промышленных предприятий особое внимание уделяют зонированию территории, которое осуществляется по технологическому признаку. Территорию промышленного предприятия или района (объединения нескольких предприятий) подразделяют на четыре зоны: предзаводскую, включающую заводские вспомогательные здания, предназначенные для размещения административно-управленческих и медицинских учреждений, учебных помещений, помещений культурно-бытового обслуживания, лабораторий, стоянок для транспорта, предза-водские площадки и др.; производственную, в которую входят производственные корпуса и цехи основного и вспомогательного назначения, бытовые корпуса; подсобную, в которой располагают энергетические объекты, инженерные коммуникации и др.; транспортно-складскую, в которой размещают здания для хранения материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, а также транспортные здания и сооружения.

Компоновку  генерального плана осуществляют с учетом тесной связи между отдельными зонами по технологическому признаку.

Для передвижения рабочих и служащих по территории промышленного предприятия создают сеть пешеходных и транспортных путей, обеспечивающую безопасность и удобство движения людей и транспорта. Поэтому пути для транспорта должны быть изолированы от пешеходных путей и одновременно обеспечена удобная и безопасная связь между путями пешеходов и пассажирским транспортом. Пересечения интенсивных людских и грузовых потоков устраивают в разных уровнях.

Обычно цехи, в которых работает наибольшее количество людей, располагают ближе к проходным.

Производят  также санитарное и противопожарное зонирование территории по степени вредности и пожарной опасности отдельных производств.

Функционирование  предприятия невозможно без организации  транспортного обслуживания. Различают  внешний и внутризаводской промышленный транспорт. Внешний транспорт (рельсовый, безрельсовый и водный) служит для связи предприятия с местами получения сырьевых материалов и для отправки готовой продукции потребителям.

Пути внутризаводского транспорта располагают на территории предприятия. Внутризаводской транспорт может быть железнодорожный, автомобильный, конвейерный, гидравлический, пневматический, монорельсовый, канатно-подвесной. Выбор вида транспорта осуществляют с учетом местных условий путем технико-экономического сравнения.

Железнодорожный транспорт допускается предусматривать  при общем грузообороте предприятия  не менее 10 условных вагонов в сутки, а также при перевозке тяжеловесных и крупногабаритных грузов.

Внутренние  пути проектируют по СНиП П-39–76 «Железные дороги колеи 1520 мм промышленных предприятий».

Схемы железнодорожного транспорта на промышленных предприятиях могут быть тупиковые, сквозные, кольцевые и смешанные. При строительстве небольших предприятий станции располагают обычно параллельно заводским путям и реже — последовательно. Тупиковая схема весьма экономична, так как рационально используется заводская территория, но в отличие от кольцевой имеет недостаточную гибкость при маневрировании составов.

При значительных грузооборотах применяют сквозную схему.

К недостаткам  кольцевой схемы относится увеличение заводской территории.

Использование автомобильного транспорта для внутризаводских  перевозок дает значительный экономический  эффект по сравнению с железнодорожным, который занимает более 10% территории предприятия.

Автомобильные дороги промышленных предприятий бывают подъездные, соединяющие предприятие  с дорогами общей сети, и внутренние, расположенные на территории предприятия. Их проектирование осуществляется по СНиП 2.05.02–85 «Автомобильные дороги. Нормы проектирования». На территории предприятий автомобильные дороги устраивают по тупиковой, кольцевой и смешанной схемам. При тупиковой схеме в конце тупика для разворота автомобилей устраивают петлевые объезды или площадки размером не менее 12 × 12 м.

Инженерные  коммуникации на промышленных предприятиях размещают на земле, под землей и над землей. Выбор способа прокладки сетей производят на основе технико-экономического сравнения.

Сети прокладывают в общих коллекторах, траншеях, каналах или на эстакадах с соблюдением санитарных и противопожарных норм. При размещении инженерных сетей составляют совмещенный план коммуникаций, который позволяет правильно увязать расположение сетей между собой по отношению к зданиям и сооружениям и рационально использовать территорию.

Одним из важных мероприятий по инженерной подготовке территории является вертикальная планировка, при которой возможно использование естественного рельефа местности и обеспечение отвода атмосферных вод с территории предприятия. Уклоны поверхности площадки предприятия принимают на менее 0,003 и не более 0,05 для глинистых грунтов; 0,03 — для песчаных и вечномерзлых грунтов; 0,01 — для лёсса и мелких песков.

Виды остекления сельскохозяйственных зданий и сооружений

В сельскохозяйственных зданиях и сооружениях для  естественного освещения и вентиляции устраивают окна, остекленные крыши  и световые фонари. Крыши из стекла применяют главным образом в  оранжереях и теплицах (рис. 1), где  для растений требуется много  солнечного света.

Материалами для  изготовления переплетов крыш служат железобетон, металл, древесина. Переплеты  изготовляют так, чтобы горбыльки  были направлены параллельно уклону крыши и не препятствовали стоку  воды.

В зависимости  от назначения и конструкции деревянные окна по ГОСТ 16407—70 для животноводческих и птицеводческих зданий выпускают:

с одинарными переплетами  — глухими, с наружным или внутренним открыванием створок;со спаренными переплетами с внутренним открыванием створок;

с раздельными  переплетами с открыванием створок  в разные стороны.

Кроме деревянных, в сельскохозяйственных зданиях применяют металлические и железобетонные оконные переплеты

В современном сельском хозяйстве  существует три группы зданий:

1)    здания для производства и выработки сельскохозяйственной продукции:

• здания для животноводства
• коровники
• телятники
• свинарники
• овчарни
• крольчатники
• сооружения для воспроизводства и содержания молодняка
• птицеводческие здания
• по выращиванию кур и бройлеров
• по выращиванию индюшки
• по выращиванию утки
• инкубаторы
• молочные агротехнические комплексы

2)    Здания для переработки, хранения сельскохозяйственной продукции.

3)    Тепличные комплексы

Конструктив, комплектация и размеры всех видов сельскохозяйственных зданий основываются на технологии производства.

ГК «Объединенные Строительные Технологии» имеет достаточный  опыт в проектировании, поставке и  монтажу различного технологического оборудования и строительно-монтажных  работах объектов сельскохозяйственного  назначения.

В проектировании и строительстве  сельскохозяйственных комплексов ГК «Объединенные  Строительные Технологии» руководствуется  принципом создания оптимальных  условий для конкретного вида животных.   

Следуя современным мировым  тенденциям в области сельскохозяйственных технологий мы применяем  новые эффективные решения, позволяющие создать Заказчику современную ферму, отвечающую всем принятым мировым стандартам и требованиям.

Конструкции сельскохозяйственных зданий

Конструктивные  схемы и элементы зданий

Сельскохозяйственные здания отличаются от зданий промышленного  и гражданского назначения особенностями  функционально-технологических процессов. В большинстве случаев сельскохозяйственные производственные здания строят одноэтажными с достаточно просторными, не разделенными внутренними стенами помещениями. В таких зданиях отсутствуют большие крановые и другие динамические нагрузки. Конструкции зданий в основном воспринимают собственную массу, снеговые и ветровые нагрузки.

Основными схемами каркасов производственных сельскохозяйственных зданий являются стоечно-балочные системы, схемы с применением различных  ферм, распорных рам и арок. Каркас здания может быть неполным, в котором  наружные стены несущие, воспринимающие полезные нагрузки, а внутренний каркас состоит из одного, двух или более  рядов промежуточных стоек-колонн. При полном несущем каркасе, кроме  наличия внутренних опор, наружные стены заменены колоннами с устройством  самонесущих стен или навесных панелей.

Конструктивные элементы здания - это фундаменты, стены, колонны, фермы, балки покрытий и перекрытий, полурамы, арки, плиты перекрытия и покрытия, крыша, лестница, перегородки, окна, двери и полы.

Фундаменты - подземная часть  здания, непосредственно передающая нагрузку сооружения на нижележащую  прочную толщу грунта (основание).

Стены наружные выполняют  функцию ограждения помещений здания от атмосферных влияний и обеспечивают необходимый температурный и  влажностный режим. Внутренние стены  разделяют здание или отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых 
Колонны, или опоры - это стойки, или столбы, поддерживающие несущие перекрытия или крыши. 
Перекрытия разделяют здание по высоте на этажи и передают собственную массу и приходящиеся на них полезные нагрузки, т. е. массу людей и оборудования, на стены или отдельные опоры.

Крыша состоит из несущей  части и защитного элемента, называемого  кровлей. Кровля имеет водонепроницаемый  ковер, выполняемый из различных  материалов, и основание (обрешетку, утеплители, настил). Конструкцию, объединяющую в себе функции чердачного перекрытия и крыши, называют совмещенным покрытием.

Фермы, арки, полурамы, стропила, балки и плиты покрытий являются несущей частью крыши, с помощью которых собственная масса крыши и действующие на нее снеговые, ветровые и другие нагрузки передаются на стены, колонны или непосредственно на фундаменты. 
Лестница служит для сообщения между этажами. Часть здания, где расположена лестница, называют лестничной клеткой.

Перегородки представляют собой  внутренние тонкие стенки, делящие  здание на отдельные помещения.

Окна служат для освещения  помещения естественным светом и  для его проветривания.

Двери - для сообщения  между соседними помещениями  и наружным пространством.

Ворота предназначены  для ввода в помещение крупных  животных, въезда транспортных средств  или крупного технологического оборудования.

Фундаменты 
Основные принципы конструирования фундаментов, материалы для них и глубина заложения. Малоэтажные сельскохозяйственные здания, не несущие больших нагрузок, строят в большинстве случаев на естественных основаниях.

Грунт, который служит основанием, должен иметь достаточную несущую  способность, малую и равномерную  сжимаемость, трудно размываться и  не подвергаться выветриванию. 
Несущий слой грунта - слой, который воспринимает нагрузку и передает ее на нижележащие подстилающие слои.

По характеру передаваемых на фундаменты нагрузок можно выделить, три конструктивные схемы сельскохозяйственных зданий:

стоечно-балочная, консольно-балочная и конструктивная схемы с использованием различного типа ферм и безраспорных оболочек - преобладающими являются вертикальные сосредоточенные нагрузки;

конструктивная схема  с неполным несущим каркасом - стены  несущие и преобладающими являются равномерно распределенные нагрузки;

схема из трехшарнирных рам и арок - одновременное воздействие вертикальной нагрузки и горизонтального распора, определяющим в схеме является распор.

Глубина заложения фундаментов  зависит от назначения (отапливаемое или неотапливаемое) и конструктивных особенностей здания (например, наличие подвалов, подземных коммуникаций, каналов, лотков и т. д.), величины и характера нагрузок, действующих на основание; глубины заложения несущего слоя грунта; существующего и проектируемого рельефа местности; глубины промерзания и уровня грунтовых вод.

Глубина заложения фундаментов  исчисляется от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента. При наличии бетонной подготовки под фундаментом глубина заложения  принимается до ее низа.

При выборе глубины заложения  фундаментов малоэтажных сельскохозяйственных зданий решающее значение имеет глубина  промерзания грунтов и исключение возможности промерзания пучинистых грунтов под подошвой фундамента. К пучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, а также глинистые и крупнообломочные с глинистым заполнением, расположенные вблизи уровня грунтовых вод. Такие грунты при промораживании увеличиваются в объеме, а после оттаивания дают значительные осадки, что приводит к повреждению фундаментов.

Нормативная глубина сезонного  промерзания грунта На принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов, установленной не менее 10-летними наблюдениями на открытой, свободной от снега поверхности площадки строительства. При отсутствии данных многолетних наблюдений для определения нормативной глубины сезонного промерзания грунтов можно использовать схематическую карту районирования СССР, где даны изолинии нормативных глубин промерзания суглинистых и глинистых грунтов.

Расчетная глубина промерзания  грунта в случае применения теплозащиты  основания, а также, если технологический  режим в зданиях может сильно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные, подземные хранилища, теплицы  и т. п.), должна определяться теплотехническим расчетом.

Глубина заложения фундаментов  отапливаемых зданий и сооружений с  учетом недопущения морозного пучения  грунтов под подошвой фундаментов  определяется по данным СНиП II-15-74.

Минимальная глубина заложения  фундаментов во всех грунтах, кроме  скальных, должна приниматься не менее 0,5 от поверхности наружной планировки.

Для внутренних стен и колонн отапливаемых зданий, в том числе  и животноводческих зданий, если при  эксплуатации в них постоянно  поддерживается положительная температура, глубину заложения фундаментов  определяют только по условию прочности  основания, но глубина должна быть не менее 0,5 м. Исключение промерзания  грунта в период строительства обеспечивают теплозащитные мероприятия.

В неотапливаемых зданиях глубину заложения фундаментов наружных и внутренних стен у колонн принимают не менее расчетной глубины промерзания для всех видов грунтов, кроме расчетной глубины.

Во всех случаях заложения  фундаментов должен быть обеспечен  отвод поверхностных и атмосферных  вод, чтобы защитить основание от увлажнения. Это достигается планировкой  участка с устройством поверхностных  канав или лотков, а также достаточным  уплотнением грунта при засыпке  пазух котлованов и траншей. Естественный сток атмосферных вод от стен здания достигается при планировочном  уклоне площадки не менее 0,03 и устройстве по периметру наружных стен отмостки шириной 700- 1000 мм. Отмостка заглубляется з землю на 100 мм и возвышается над уровнем земли у цоколя на 150-200 мм. Защитный слой отмостки чаще всего делают по щебеночной подготовке из бетона или асфальтобетона.

Для предохранения стен от грунтовой и капиллярной влаги  по поверхности цоколя, выровненной  раствором, выше отмостки укладывают гидроизоляцию из двух слоев толя, рубероида или слоя цемента.

Виды фундаментов сельскохозяйственных зданий. Простейшие фундаменты одноэтажных  зданий с рублеными и каркасными стенами - это столбчатые каменные фундаменты из бутового камня или из кирпича  нормального обжига.

В плане столбы размещают  по углам здания, в местах взаимного  пересечения капитальных стен, а  также под всеми капитальными внутренними и наружными стенами  через каждые 2-3 м так, чтобы они  находились под столбами каркаса  стен или под простенками, но не под  проёмами.

Сечение столбов в плане  определяется расчетами, но размеры  их при кладке из постелистого бутового камня должны быть не менее 500X500 мм, а при кладке из рваного бутового камня - не менее 600X600 мм и более. Кирпичные фундаментные столбы делают сечением 38.0X380, 380X510 мм и более. В зависимости от назначения здания столбы выводят на 200 - 500 мм над поверхностью земли. Заполнение между столбами делают из бутового камня или из кирпича и заглубляют ниже уровня земли на 300 - 400 мм. Ширина заполнения из бутового камня 400 мм, кирпича - 250 мм (в 1 кирпич). Кладку фундаментных столбов ведут с перевязкой швов горизонтальными рядами, для этого на каждый ряд подбирают камни одинаковой высоты. Кладку заполнения не перевязывают с кладкой столбов, чтобы при неравномерности осадки столбов и кладки заполнения не образовывались трещины.

Для зданий с массивными стенами экономически целесообразно  столбчатые фундаменты закладывать  на большую глубину. При таком  конструктивном решении нагрузка от массивных стен на столбчатые фундаменты передается через сборные железобетонные перемычки, состоящие обычно из нескольких железобетонных балок или несущих  перемычек прямоугольного сечения.

Конструкция столбчатых фундаментов, в которой арочные перемычки  при расстоянии между столбами 2,5 - 4 м выполнены из тонкостенных бетонных коробчатых блоков. В зависимости  от толщины стен здания арки делают в одну или две ветви. Арки упирают  в трапециевидные бетонные подушки, уложенные на столбы. После сборки клиновидные швы и специальные  карманы в блоках заполняют бетоном, что одновременно является замоноличиванием арок. Цоколи и пазухи между арками заполняют местным камнем на растворе марок 10 и 25. Блоки для арок изготовляют из бетона марки М 150, а опорные подушки из бетона марки М 75.

Клинчатые, рядовые и арочные  перемычки в наружных фундаментах  во избежание чрезмерного охлаждения подпольного пространства заглубляют в землю на 250 - 350 мм, а во внутренних фундаментах - на 100 - 150 мм. Чтобы грунт  при замерзании и пучении не подпирал перемычку, между перемычкой и грунтом  оставляют небольшой зазор или  делают подсыпку по грунту из сухого песка  или шлака высотой 100 - 150 мм.

Фундаменты деревянных сельскохозяйственных зданий и временных навесов можно  устраивать из дерева в виде стульев. Не защищенный от гниения деревянный фундамент, выполненный из сосны  диаметром около 26 см, служит в глинистых  грунтах до 3-5 лет. Антисептирование древесины увеличивает срок службы фундамента до 10- 15 лет. В случае, когда деревянные фундаменты находятся ниже уровня грунтовых вод, дерево может служить неопределенно долго. Простым и эффективным способом увеличения срока службы фундаментов является предварительный обжиг древесины с последующей ее осмолкой.

Ленточные фундаменты применяют  для сельскохозяйственных зданий с  массивными стенами тогда, когда  возможно мелкое их заложение, а столбчатые фундаменты экономически не оправданы. Ленточные фундаменты применяют также в зданиях с подвалами и располагают их под всеми наружными и внутренними капитальными стенами здания. Ширину ленточных фундаментов принимают равной толщине оштукатуренных стен, увеличенной на сумму обрезов для образования цоколя и перехода от кладки фундамента к кладке стен. Иногда

переход от фундамента к  стене делают без цоколя при ширине фундамента менее толщины стены. В этом случае ленточный фундамент  выводят на 20- 30 см выше уровня земли  и стена нависает над ним.

Простейшие ленточные  фундаменты - гравийные и щебеночные. Гравий или щебень укладывают в траншеи  слоями толщиной 150 -200 мм с тщательным требованием и заливкой каждого  слоя раствором. Гравелистый или  щебеночный слой не доводят до уровня земли на 50- 100 мм и с этого уровня заменяют кладкой из бутового камня  или кирпича. Эти виды ленточных  фундаментов применяют для небольших  временных сельскохозяйственных построек на прочных сухих грунтах:

Ленточный бутовый фундамент  для капитальных хозяйственно-производственных построек показан на 1.6, б. Ширина фундамента из бутового камня должна быть не менее 600 мм, а из постелистого - не менее 500 мм.

При больших нагрузках  на стены давление на грунт необходимо распределять на большую площадь, а  фундаменты под 2- 3-этажные здания уширяют  уступами. Высота каждого уступа должна быть не менее двух рядов кладки и отношение высоты уступа к его  выносу - не менее 1,5 -2.

Устройство ленточных  бутовых и бутобетонных фундаментов  целесообразно при глубине их заложения до 700 мм. При закладке фундамента на большую глубину нижняя часть его может быть выполнена  из хорошо фильтрующихся грунтов (гравия, крупного и средней крупности  песка), которые углубляют фундамент, а также служат в качестве подушки. Такие подушки целесообразно  делать в песчаных, глинистых и  суглинистых не просадочных грунтах высотой не менее 500 мм. Песок и другие материалы при устройстве подушек укладывают слоями толщиной не более 150 мм с поливкой водой и тщательным уплотнением каждого слоя. При устройстве песчаной подушки каменную или кирпичную часть фундамента делают высотой не менее 500 мм.