ТРИРІВНЕВИЙ ПАРКІНГ ЗІ СТАЛЕВИМ КАРКАСОМ

Розглядається відкритий трирівневий паркінг без конкретної прив'язки до району будівництва.

Зміст 1 Висхідні дані 2 Навантаження і взаємодії 3 Архітектурно-планувальні рішення 4 Конструктивна схема 5 Укрупнена специфікация основних конструкцій каркаса 6 Основні вузли 7 Протипожежний і антикорозійний захист сталевих конструкцій

У зв'язку з цим повинні бути прийняті найбільш несприятливі для території України впливи, зокрема атмосферні (сніг, вітер). Прийнято, що абсолютна відмітка площадки будівництва над рівнем моря - менш 500м, а сейсмічність - менше 6 балів. Кількість рівнів паркінгу обмежена 3-мя з міркувань вогнестійкості конструкцій. Згідно ДБН В.2.3-15-2007 для наземних гаражів відкритого типу заввишки до 3-х поверхів включно повинна забезпечуватися ступінь вогнестійкості ІІІа, для якої не потрібно нанесення вогнезахисних покриттів на основні конструкції каркасу. Планувальне рішення слід розробити таким чином, щоб забезпечити уніфікацію елементів перекриттів (стандартний модуль), зручність заїзду та зберігання. Прийнято, що повна будівельна висота перекриття не повинна перевищувати 900мм. В конструкції повинні бути використані матеріали, вироблені на заводах України.

Власна вага сталевих конструкцій в розрахунковій схемі визначалася автоматично з урахуванням коефіцієнта надійності за граничним розрахунковим значенням навантаження γfm = 1,05.

Власна вага перекриттів

Матеріал	Розподілене навантаження (kПа)	Об'ємна вага (т/куб.м)	Товщина (м)	γf
Цементно-піщаний розчин	-	1,8	0,05	1,3
Важкий бетон на гравії або щебені	-	2,4	0,12	1,1
Н75-750-0,9	0,123	-	-	1,05

 

Експлуатаційне навантаження	3,831 kПа
Граничне навантаження	3,384 kПа

Тимчасові навантаження на перекриття і покриття

Значення корисного навантаження на перекриття автостоянок від автомобілів прийнято великим зі значень по ДБН В.2.2-24:2009 та ДСТУ-Н Б EN 1991-1-1 відповідно до ДБН В.2.2-24:2009
Нагрузка:
Експлуатаційна	3,500	kПа
Квазіпостійна	1,500	kПа
Коефіцієнт надійності за навантаженням γf	1,2

Експлуатаційне навантаження	3,500 kПа
Граничне навантаження	4,200 kПа
Квазіпостійне навантаження	1,500 kПа

Сніг

Розрахунок виконаний за нормами проеєктування «ДБН B.1.2-2: 2006 зі зміною №1»

Параметр	Значення	Одиниці виміру
Місцевість
Сніговий район	6
Характеристичне значення снігового навантаження	1,8	kПа
Висота розміщення будівельного об'єкта над рівнем моря	0	км
Будівля
Висота будівлі H	7,6	м
Ширина будівлі B	54	м
h	0	м
α	0	град
L	36	м
Неутеплена конструкція з підвищеною тепловіддачею	нет
Коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням γfm	1,04
Коефіцієнт надійності за експлуатаційним розрахунковим значенням γfe	0,49

	Також розрахунком був врахований сніговий мішок, що виникає біля парапету (огорожі висотою 1 м) по периметру поверху. На цих ділянках були прийняті наступні значення:

Вітер

Поскольку паркинг является открытым, расчет ветровых для него выполнялся, как для здания постоянно открытого с одной стороны, чтобы помимо прочего учесть усилия отрыва, которые важны при расчете опорных узлов и фундаментов. Рассматривалось действие ветра с четырех сторон здания. Расчет выполнялся в соответствии с «ДБН B.1.2-2:2006 с изменением №1» по следующим исходным данным:

Висхідні дані
Вітряний район	5
Характеристичне значення вітрового тиску	0,6 kПа
Тип місцевості	IV - міські площі, на яких, принаймні, 15% поверхні зайняті будівлями, що мають середню висоту, що перевищує 15 м
Тип споруди	Будинки без ліхтарів, постійно відкриті з одного боку
Висота розміщення будівельного об'єкта над рівнем моря	0 км

З огляду на велику кількість схем завантаження тут наводяться тільки умовні схеми навантажень для різних поверхонь, які враховувалися розрахунком:

З метою отримати найбільш несприятливі варіанти розрахункових сполучень зусиль (РСУ) в перерізах розрахунок був виконаний з урахуванням можливого нерівномірного розподілу корисного і снігового навантаження по перекриттю. Для цього снігове навантаження було розбите на 2 навантаження, що враховувало можливе нерівномірне скупчення снігу, а корисне навантаження на перекриття було розбите на 4 сектори:

Головним чином такий підхід позначився на зусиллях в колонах і вертикальних зв'язках, чим підтвердив свою необхідність.

{php Gallery::GiveGalleryHtml(72, 2, '736', '300'); php}

План - схема першого поверху на відм. + 0,000 (54 п/місць)

№ п/п	Найменування	Площа, кв.м	Примітка
1	Зона паркування	1854,96
2	Рампа відкрита з одностороннім рухом		Уклон 10% (подъем)
3	Евакуаційні сходи	17,32
4	Місця для паркування інвалідів		5,0х3,5 м
5	Металева огорожа (Н=1,0м)
6	Рампа відкрита з одностороннім рухом		Ухил 10% (спуск)
7	Насосна АПТ	9,00
8	Санітарний вузол	2,50
9	Приміщення персоналу	11,80
10	Тамбур	2,00
11	Технічне приміщення для зберігання протипожежного інвентарю	8,10
12	Місця для зберігання мотоциклів

План - схема другого поверху на відм. + 3,300 (52 п/місць)

№ п/п	Найменування	Площа, кв.м	Примітка
1	Зона паркування	1854,96
2	Рампа відкрита з одностороннім рухом		Ухил 10% (підйом)
3	Евакуаційні сходи	17,32
4	Рампа відкрита з одностороннім рухом		Ухил 10% (спуск)
5	Металева огорожа (Н=1,0м)

План - схема другого поверху на відм. + 6,600 (54 п/місць)

№ п/п	Найменування	Площа, кв.м	Примітка
1	Зона паркування	1854,96
2	Рампа відкрита з одностороннім рухом		Ухил 10% (підйом)
3	Евакуаційні сходи	17,32
4	Рампа відкрита з одностороннім рухом		Ухил 10% (спуск)
5	Металева огорожа (Н=1,0м)

Схема поздовжнього розрізу 1-1

Загальна характеристика будівлі

• Трирівневий паркінг.

• Нове будівництво.

• Ступінь вогнестійкості- IIIя.

• Клас будівлі по функціональному призначенню - Наземний гараж відкритого типу.

• Габаритні розміри - 54,00 м х 36,00 м.

• За відносну позначку 0,000 прийнята відмітка рівня чистої підлоги першого поверху (+0,750 щодо рівня землі).

Об'ємно-планувальні рішення

Функціональним призначенням гаража є зберігання автомобілів від особливо малого класу до мікроавтобусів особливо малого класу і джипів.

Функціональне зонування гаража представлено двома основними елементами: «громадською» зоною, що включає площу стоянки відкритого типу для зберігання легкових автомобілів, і «технічною» зоною, що включає зону технічного приміщення для зберігання протипожежного інвентарю, приміщення насосного автоматичного пожежогасіння і приміщень обслуговуючого персоналу.

В обсязі будівлі ці зони розміщені таким чином:

1 поверх на відм. 0.000 - на першому поверсі передбачені опалювальні приміщення для обслуговуючого персоналу, технічне приміщення для зберігання протипожежного інвентарю, приміщення насосного автоматичного пожежогасіння, а також зона зберігання автомобільного транспорту з окремими заїздом і виїздом, з місцями для паркування транспорту інвалідів та мотоциклів. Насосна станція установки автоматичного пожежогасіння має окремий вихід назовні.

2 поверх на відм. +3.300 - зона зберігання автомобільного транспорту.

3 поверх на відм. +6.600 - зона зберігання автомобільного транспорту.

2 і 3-й поверхи мають зв'язок з рівнем землі за допомогою відкритих рамп з одностороннім рухом, з ухилом 10%.

Всі рівні пов'язані між собою чотирма розосередженими сходовими клітками, мають окремі виходи на рівень землі. Конструкції евакуаційних сходових кліток - II ступеня вогнестійкості.

В якості заповнення відкритих прорізів у зовнішніх огороджувальних конструкціях застосовані металеві сітки, висота парапету 1,0м.

Об'ємно-просторова композиція будівлі обумовлена його функціональним призначенням. Будівля складається з одного прямокутного об'єму.

Трирівневий гараж передбачений манежного типу з розміщенням автомобілів під кутом 90º. Схема руху автомобілів усередині приміщень - кільцева одностороння. Близько виїзду розміщується контрольно-пропускний пункт, служба охорони.

Висота поверхів гаража 2,40 м підлоги до балки перекриття.

Покриття підлог - багатошарове гідроізолююче еластичне покриття зі спеціальної бітумно-полімерної емульсії і зносостійкого гранітного щебеню. Загальна товщина покриття становить 10 мм. Низьке навантаження на перекриття (близько 20 кг/кв.м).

Техніко-економічні показники

№п/п	Найменування показників	Одиниці виміру	Кількість
1	Кількість місць для паркування	м/місць	162-180
2	Будівельний об'єм	куб.м	15 983,61
3	Площа забудови	кв.м	2 379,60
4	Загальна площа	кв.м	6 759,08
5	Розрахункова площа	кв.м	5 799,10
6	Корисна площа	кв.м	5 818,20
7	Поверховість	поверхи	3

Для порівняння були розглянуті 2-і конструктивні схеми.

Схема №1 - прогінна:

1.1. Конструктивна схема - рамно-зв'язкова.

1.2. Каркас будівлі - двопролітні (2х18 м) поперечні рами з прогонним рішенням перекриттів.

1.3. Крок рам – 6 м.

1.4. Проліт головних балок – 18 м.

1.5. Висота головних балок – 750 мм.

1.6. Проліт прогонів – 6 м.

1.7. Крок прогонів – 3 м;.

1.8. Плита перекриття - композитна (сталезалізобетонна) по профільованому настилу Н75. Загальна товщина плити - 150 мм.

1.9.Повна висота перекриття – 900 мм.

1.10. Просторова жорсткість каркаса в вертикальному напрямку забезпечується жорсткими з'єднаннями балок з колонами і системою вертикальних зв'язків. У горизонтальному напрямку - горизонтальними зв'язками і композитною плитою перекриття, яка за допомогою анкерів з'єднана з прогонами.

1.11. Монтажні стики - на болтах. Заводські - зварюванні.

1.12. Для пропуску інженерних мереж передбачені окремі отвори діаметром 220 мм.

Схема №2 - безпрогінна:

2.1. Конструктивна схема - шарнірно-зв'язана.

2.2. Несучий каркас будівлі - двопрольотні (2х18м) поперечні рами з проміжними довгопролітними балками, котрі спиралися б на підкроквяні балки.

2.3. Крок рам – 6 м.

2.4. Проліт балок настилу – 18 м.

2.5. Крок балок настилу – 3 м.

2.6. Висота головних балок – 750 мм.

2.7. Проліт підкроквяних балок– 6 м.

2.8. Плита перекриття - композитна (сталезалізобетонна) по профільованому настилу Н75. Загальна товщина плити - 150 мм.

2.9. Повна висота перекриття – 900 мм.

2.10. Просторова жорсткість каркаса в вертикальному напрямку забезпечується жорстким опором колон на фундаменти і системою вертикальних зв'язків. У горизонтальному напрямку - композитною плитою перекриття, яка за допомогою анкерів з'єднана з довгопролітними (головними) балками.

2.11. Монтажні стики - на болтах. Заводські - зварюванні.

2.12. Для пропуску інженерних мереж передбачені окремі отвори діаметром 220 мм.

В схемі №1 були розглянуто кілька варіантів розрахункових схем. Схема з шарнірними опорами балка-колона була відкинута через її надмірну деформованість і велику металоємність, особливо з огляду на відсутність композитної роботи головних балок. Далі були розглянуті рамна і рамно-зв'язана схеми. Схема, де всі з'єднання колона-балка передбачалися жорсткими, також не виправдала себе через надмірне збільшення перерізів крайніх колон основних рам і досить високою металоємності. Найбільш прийнятним в цій схемі виявилося рішення з шарнірним опором балок на крайні колони, жорсткими сполученнями із середніми колонами і жорстким опорами на фундаменти. Це дозволило об'єднати деякі переваги перших двох варіантів: перерозподілити зусилля в головних балках і зменшити їх переріз, не розвивати надмірно переріз крайніх колон і зменшити деформативність схеми.

В схемі №2, де крок 18-метрових балок зменшений до 3 м і забезпечена їх спільна (композитна) робота з плитою перекриття розглядалася тільки одна розрахункова схема з шарнірними з'єднаннями балок і жорсткими опорами на фундаменти. Така схема є однією з рекомендованих схем перекриттів для паркінгів.

В обох конструктивних схемах з метою оптимізації розмірів і типу перерізів були зроблені три удосконалення балок перекриття:

1. Врахована композитна робота балок (у Схемі №1 - прогонів; в Схемі №2 - 18-метрових балок).

2. Передбачений змінний по довжині переріз поясів 18-метрових балок.

3. В стінках 18-метрових балок передбачені окремі отвори діаметром 220 мм для пропуску інженерних комунікацій в разі такої необхідності.

Зміна поперечного перерізу поясів у Схемі №1 з урахуванням епюри згинальних моментів було виконано на відстані 6 м від середніх колон. У Схемі №2 така зміна перерізів виконувалася на відстані 3м від кожної опори, що відповідає рекомендованим (1/5 ... 1/6) * L для шарнірно опірних балок. Умовно рішення балок показані на малюнках нижче:

З урахуванням конструктивного коефіцієнта повний вага металоконструкцій для Схеми №1 (прогінної) склала 234,80 т.

З них:

Головні балки перекриттів	132,400 (С345)
Прогони перекриттів	50,600
Колони	26,100
Горизонтальні зв'язки	2,200
Вертикальні зв'язки	1,700
Прогони рампи	9,900
Балки рампи	11,900
Всього	234,800

З урахуванням площі рамп витрата сталі на кв.м корисної площі - 234800 / 5818,20 = 40,4 кг кв.м. Додавши до цього значення вагу профнастилу Н75-750-0,8 - 11,2 кг/кв.м, отримаємо, що загальна металоємність конструкції становить 51,6 кг/кв.м.

Крім того в Схемі №1 не забезпечується композитна робота головних балок, а відповідно вони можуть вважатися розкріпленими від втрати загальної стійкості тільки з кроком 3м. При цьому їх крок складає 6м при досить високому рівні навантажень. Для отримання конкурентоспроможної металоємності головні балки в Схемі №1 прийняті зі сталі класу С345 (09Г2С). Якщо врахувати, що вартість сталі С345 приблизно на 10% вище, то в умовному перерахунку на сталь С245 тонаж по Схемі №1 становить 254,00 т. Цей перерахунок зроблений для порівняння зі Схемою №2, де високоміцні сталі не застосовувалися.

Для Схеми №2 (безпрогінної) вага сталевих конструкцій склала 245,80 т.

З них:

Головні балки перекриттів	174,600
Прогони перекриттів	відсутні
Підкроквяні балки	29,000
Колони	18,800
Горизонтальні зв'язки	відсутні
Вертикальні зв'язки	1,600
Прогони рампи	9,900
Балки рампи	11,900
Всього	245,800 т

Витрата сталі на кв.м корисної площі становить - 245800/5818,20 = 42,2 кг/кв.м. З урахуванням профнастилу - 53,4 кг/кв.м.

Варто відзначити, що в цьому випадку все металоконструкції виконані зі сталі С245.

З двох основних розглянутих схем більш привабливою є Схема №2. Це пояснюється наступними критеріями:

1. З урахуванням параметра вартості сталі друга схема дає економію близько 4%.

2. Кількість відправних елементів скорочується майже в 1,8 рази, що серйозно позначається як на кількості метизів, так і на вартості монтажу.

3. В Схемі №2 в перекритті не застосовуються жорсткі з'єднання на високоміцних болтах, що зменшує вартість металовиробів і полегшує монтаж.

4. Шарнірний опір перекриттів дозволяє уніфікувати їх для повторного застосування в інших проєктах.

5. Порівняно зі Схемою №1 зменшений розмір середніх колон - з 300х500 до 300х300.

6. Додаткової економії металу на рівні до 20% можливо досягти застосуванням особливих типів перерізів, наприклад, балок з перфорованою стінкою з високоміцної сталі. Однак, економічний ефект від такого рішення може нівелюватися за рахунок збільшення вартості виготовлення, що має бути погоджено з виробником сталевих конструкцій.

Одним з основних критеріїв, за яким був обраний саме трирівневий паркінг, стала ступінь вогнестійкості конструкцій, що зазначено у вихідних даних на проєктування. Відповідно до ДБН В.2.3-15-2007 відкритим паркінгів до 3-х рівнів присвоюється необхідна ступінь вогнестійкості будівлі ІІІа, для якої вогнезахист основних сталевих конструкцій каркасу за винятком сходів не потрібен (колони - R15 M0; міжповерхові перекриття - REI 15 M0; суміщені перекриття - RE 15 M1, R15 MO; сходові майданчики, косоури, сходи, балки та марші сходових кліток - R60 M0). Для вогнезахисту елементів сходів на 60 хв досить застосування інтумесцентних покриттів або вогнезахисних штукатурок, але також можуть застосовуватися і методи конструктивного вогнезахисту.

З урахуванням такої міри вогнестійкості, коли профнастилу не потрібно вогнезахисне покриття, рекомендується застосовувати профнастил з рифами для забезпечення спільної роботи з бетоном і обліку його в якості армування плити.

Антикорозійний захист конструкцій будівлі регламентується ДСТУ Б В.2.6-193:2013 «Захист металевих конструкцій від корозії. Вимоги до проєктування». ДБН В.2.3-15:2007 визначає, що вентиляція паркінгу повинна бути організована таким чином, щоб концентрація забруднюючих речовин в повітрі не перевищувала гранично допустимих концентрацій за ГОСТ 12.1.005 «Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони». Гранично допустимі концентрації, зазначені в цьому документі дозволяють віднести середовище в паркінгах до категорії «В» агресивних газів по ДСТУ Б В.2.6-193:2013. З урахуванням нормального вологісного режиму ступінь агресивного впливу середовища по ДСТУ Б В.2.6-193:2013 для даної будівлі - середньоагресивне. Для таких умов потрібно 80 мкм лакофарбового покриття зі ступенем очищення поверхні не нижче 2-ї (Sa21/2 по ISO). Оскільки вогнезахисні покриття на конструкції не наносяться, лакофарбове покриття наноситься в повному обсязі і складається і 2-х шарів грунтовки і одного фінішного шару фарби.

Профнастил перекриття поставляється оцинкованим.