Компьютерне дослідження конструктивних варіантів злегшених покриттів промислових будівель зі сталевим каркасом

УДК  624.07

Компьютерне дослідження конструктивних варіантів злегшених покриттів промислових будівель зі сталевим каркасом

Паустовський С.В., доцент СНАУ, Забара Я.О., студент 5 курсу СНАУ

 Постановка проблеми.

Поняття легких металевих конструкцій одноповерхових  промислових споруд включає в себе несучі та огороджуючі конструкції, які виготовляються на сучасних поточних та механізованих лініях  і доставляються на будівельний майданчик комплектно, що забезпечує швидкісний монтаж. Для сучасних легких металевих конструкцій характерне використання єфективних марок сталей та профілів прокату, сучасних монтажних з'єднань на високоміцних болтах або  самонарізних гвинтах, фланцевих з'єднань та інших сучасних будівельних матеріалів , виробів та з’єднань елеиентів конструкцій.

У світовій практиці легкі металеві конструкції складають  близько 50% загального об'єму будівництва споруд промислового призначення. В Україні об'єм будівництва споруд з цього виду конструкцій оцінюється не більше 20% від загального об'єму будівництва. Тож даний вид конструкцій потребує подальшого розвитку та вдосконалення.

З легких металевих конструкцій (ЛМК) в основному будуються споруди комплектної поставки. Будівлі з легких металевих конструкцій комплектної поставки можуть мати висоту до 18м , прогони до 30м , постійне навантаження на покриття  50 – 140 кг/м² , витрати металу на несучі та огороджуючі конструкції  приблизно 50 – 100 кг/м². В будівлях з ЛМК  можуть використовуватися підвісні крани вантажністю до 5 т і мостові крани вантажністю до 50 т.

На відміну від традиційних будівельних металоконструкцій будівель та споруд область  діяльності, що пов'язана з  розробкою та використанням легких металевих конструкцій, порівняно молода, і ЛМК застосовуються в основному у вигляді елементів покрівельних та стінових огороджень невеликих однопрогонових будівель. Тому дослідження і розробки нових оптимальних конструктивних рішень з їх застосуванням для елементів каркасів  і несучих конструкцій покриттів значної кількості великих сучасних промислових будівель є на часі актуальними питанням.

Аналіз останніх досліджень і публікацій.

Легкі металеві конструкції комплектної поставки рекомендуються  для застосування з відповідним техніко-економічним обґрунтуванням при проектуванні  і будівництві  опалюваних будівель підприємств машинобудування, приладобудування, легкої, харчової, м’ясо-молочної, радіоелектронної, деревопереробної промисловості, сільськогосподарських будівель, будівель компресорних, виробничо-опалювальних котелень, інших будівель різного призначення: фізкультурно-оздоровчих комплексів, підприємств громадського харчування швидкого обслуговування, виставкових та ринкових павільйонів, кафе та ін. Технічні можливості легких металевих конструкцій дозволяють застосовувати їх практично в усіх кліматичних зонах держави, включаючи важкодоступні райони.

               Параметри будівель (розміри прогонів, крок колон, висота, вантажність підвісних та мостових кранів), прийняті в уніфікованих габаритних схемах, вибрані з числа, що найбільш повторюються в будівництві і відповідають вимогам виготовлення конструктивних елементів на поточних технологічних лініях спеціалізованих заводів. При виборі того чи іншого типу конструкції слід керуватися не тільки економією металу та зменшенням витрат праці на виготовлення і монтаж, але й виконувати оцінку приведених витрат на будівлю в цілому з урахуванням витрат на стіни, на відшкодування втрат тепла та вентиляцію. Для аналізу рекомендовано використовувати цільову функцію загальної вартості ( приведених витрат) усіх елементів.

               Аналіз техніко-економічних показників виробничих будівель з легких металевих конструкцій і будівель з традиційним залізобетонним каркасом з урахуванням приведених витрат [ 1, 2, 3, 4] показує, що витрати сталі в будівлі з цих конструкцій, приведений до сталі Ст3, в 1,7 – 2,4 рази вище, ніж варіант із залізобетону. В той же час трудомісткість виготовлення та монтажу будівель з ЛМК на 20 – 30 %  менша. При цьому витрати праці на виготовлення конструкції в 2 – 3 рази нижчі завдяки високому рівню механізації та автоматизації виробництва. Тривалість монтажу будівель з ЛМК, внаслідок великих можливостей суміщення робіт, на 25 – 40 % менше, ніж при збірному залізобетоні. Маса будівлі з ЛМК в 3- 5 разів менша маси будівлі зі збірного залізобетону.

               В результаті покращення теплотехнічних властивостей металевих огороджуючих конструкцій з ефективним утеплювачем  річні експлуатаційні витрати на опалення по будівлям з ЛМК в 1,5 рази менші порівняно з одношаровими легкобетонними панелями стін та залізобетонними плитами покриття з мінераловатним утеплювачем.

Конструкції розроблені для застосування в опалюваних одноповерхових виробничих будівлях, що споруджуються  в 1 – 4 снігових та вітрових районах при кроці ферм 4м  і 1 – 3 та 1 – 4 відповідно при кроці 6м, для розрахункових температур – 40 ^оС і вище, при розрахунковій сейсмічності до 9 балів.

Будівлі можуть бути як однопрогоновими так і багатопрогоновими, безліхтаревими та з зенітними ліхтарями, без перепадів висот і з перепадом, з прогонами 18, 24, 30м, при висоті будівлі не більше 18м, кроком колон 12м по середніх рядах та 6 або 12м по крайніх рядах. Будівлі можуть бути безкранові, з мостовими кранами груп режимів роботи 6К, вантажністю до 50 т, а також з підвісними кранами вантажністю до 5 т.(рис.1)

Металоконструкції  покриття призначені для безпрогонного рішення  покрівлі з безпосереднім спиранням профільованого настилу на верхній пояс крокв'яних ферм. При кроці ферм 4м приймають настил  за ГОСТ 24045-94 Н57-750-0,7-0,8 та Н75-750 -0,8-0,9.

Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми.