Бетон.ру

Строительство зданий с использованием легких металлоконструкций (ЛМК) – перспективное направление, с каждым годом завоевывающее все более прочные позиции на строительном рынке. Обобщая многолетний опыт проектирования ЛМК, специалисты компании «ЕвроАнгар» выделяют три основные группы вопросов, требующих пристального внимания инженеров-конструкторов: сбор нагрузок, выбор расчетной схемы, применение прогрессивных технологий.

Сбор нагрузок

При проектировании стальных рамных конструкций с большими пролетами очень ответственно надо подходить к сбору нагрузок, поскольку каждый лишний килограмм полезной нагрузки приводит к увеличению массы каркаса, а каждый килограмм неучтенной нагрузки может привести к катастрофическим последствиям. Большинство конструкторов закладывают в расчетах полную снеговую нагрузку. Между тем, учитывая снос снега ветром, для довольно небольших зданий можно уменьшать снеговую нагрузку до 18-30 % (для зданий длиной 100 и более метров этот коэффициент падает до 2-15 %). При уменьшении снеговой нагрузки на 2 % для здания размерами 96х100 метров (свободный пролет 24 метра) экономия составляет от 0,5 до 1,5 тонн, в зависимости от шага колонн. Учитывать фактор ветра следует в строгом соответствии с генеральным планом застройки и с соблюдением всех требований СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

Наиболее опасным для двухпролетных рам является неравномерное размещение снеговой нагрузки по покрытию. Здесь реализуются все опасные факторы: увеличение напряжений в загруженном пролете; возможность потери общей и местной устойчивости элементов рамы в ненагруженном пролете; изменение знаков изгибающих моментов во фланцевых соединениях. С увеличением числа пролетов рам отрицательное влияние односторонних снеговых нагрузок уменьшается. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» о допущении расчета рамных конструкций переменного, в том числе моносимметричного, сечения на равномерно распределенную по всему покрытию снеговую нагрузку могут быть применимы только для однопролетных рам или при числе пролетов более 4-5. В остальных случаях следует учитывать возможную неравномерность снеговой нагрузки на покрытии.

Односторонние снеговые нагрузки на покрытие, заложенные в нормы, возникают либо при сходе снега с одного из скатов, либо при его уборке. Для предотвращения возникновения односторонних снеговых нагрузок, следует применять специальные снегоудерживающие преграды, удерживающие снег от самопроизвольного схода и специальные мероприятия, СВЯЗАННЫЕ С ПРАВИЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ УБОРКИ СНЕГА С КРОВЛИ. При расчете относительно широких зданий, расположенных в районах со скоростью ветра в зимний период более 3 м/сек., определение снеговых нагрузок на покрытие, рекомендуется производить в соответствии с нормами как для равномерной (µ=1), так и для неравномерной (µ=0,75 и 1,25) снеговой нагрузки независимо от уклона кровли.

Таким образом, многие инженеры-конструкторы считают влияние снеговой нагрузки на конструкции здания переоцененным. В то же время, по их мнению, ветровым нагрузкам уделяется меньшее внимание, чем они этого заслуживают. Нормативное ветровое давление, соответствующее Московскому региону, равняется 23 кг/м² (это соответствует скорости ветра 6 м/с). При скорости ветра 17 м/с нормативное ветровое давление, согласно формуле СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», составляет 176,29 кг/м². Проектировщики компании «ЕвроАнгар» принимают минимальное ветровое давление 50 кг/м². (Примечание: здесь не были затронуты технологические, крановые, гололедные, температурные и климатические нагрузки, так как они при проектировании зданий типа ангар не вызывают трудностей в расчетах или, согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», их допускается не учитывать.

Выбор расчетной схемы

При проектировании зданий из ЛМК типа ангар особенно тщательно следует подходить к выбору расчетной схемы:

• не следует использовать одинаковые расчетные схемы: проектные решения для зданий высотой 6 метров не всегда подходят даже для зданий высотой 7 метров. Время, потраченное на выбор расчетной схемы несоизмеримо с итоговой экономией;
• правильный выбор типа крана позволяет экономить до 15 % металла;
• важное значение имеет шаг рам. В 60 % случаев 6-метровый шаг является невыгодным. Даже при одинаковой металлоемкости предпочтителен вариант с большим шагом рам ввиду меньшей трудоемкости изготовления и монтажа. В некоторых случаях экономия доходит до 45 %.
• идеальной расчетной схемы и типовых зданий не существует. Используются типовые конструктивные элементы каркаса, так как значительно уменьшают себестоимость конечного продукта, но существование типовых зданий – нонсенс;
• иногда может быть выгодным уменьшение количества пролетов здания: при одинаковой металлоемкости это дает экономию за счет уменьшения трудоемкости изготовления и монтажа;
• рама с применением сварных двутавровых профилей переменного сечения безопаснее фермы.

Применение прогрессивных технологий

Проектная практика позволила выделить некоторые приемы снижения стоимости каркаса:

• применение гибкой стенки в колоннах и балках (снижение металлоемкости на 15-20%;
• применение моносимметричного сечения с более развитой сжатой полкой (снижение металлоемкости на 2-5%, увеличение жесткости рам в целом);
• применение односторонних поясных швов (уменьшение трудоемкости изготовления сварных двутавров в 1,2–1,9 раз);
• применение гибких (тонких) фланцев (уменьшение расхода высококачественной стали, уменьшение трудоемкости изготовления конструкций за счет менее жестких требований к изготовлению;
• применение холоднокатаных (холодногнутых) тонкостенных профилей (С, Z, E-образные сечения): по сравнению с прокатными вариантами профилей снижение металлоемкости прогонной системы достигает 50%;
• применение неразрезных расчетных схем прогонов (экономия для различных вариантов прогонной системы достигает 20-30%);
• использование прогонов стен и кровли для обеспечения устойчивости рамы (снижение металлоемкости здания на 1-3%, снижение трудоемкости изготовления).