Типовой ангар с каркасом из ЛСТК

1. Исходные данные

Рассматривается типовой универсальный ангар, который может иметь ряд назначений:

Склад
Сельскохозяйственный объект
Производственное или вспомогательные помещение
Другие назначения, соответствующие объемно-планировочному решению данного бескранового здания

Благодаря наличию цинкового покрытия каркаса здания проект рекомендуется к применению в качестве сельскохозяйственного объекта.

Район строительства – Киевская область
Абсолютная отметка площадки над уровнем моря – менее 500 метров
Микрорельеф местности вблизи площадки строительства – ровный
Вид строительства – новое строительство
Категория сложности – III
Класс ответственности – СС2
Коэффициент надежности по ответственности согласно Таблице 5 ДБН В.1.2-14-2009 – γn = 1.05 для первой группы предельных состояний, 0.975 - для второй
Установленный срок эксплуатации согласно Таблице 2 ДБН В.1.2-14-2009 – Тef= 60 - 50 лет (в зависимости от условий эксплуатации объекта: производственного, складского или сельскохозяйственного)
Габаритные размеры - 36,00 м х 12,00 м
Здание склада – вентилируемое, теплое с автономным отоплением
Уклон кровли – 10% (сэндвич-панели)
За относительную отметку 0,000 принята отметка чистого пола ангар

Данные конструкции рекомендуется применять в неагрессивной, слабоагрессивной и среднеагрессивной средах в климатических районах с температурой наружного воздуха в пределах -40°С ÷ +40°С.

Основными критериями выбора конструкций являются увеличение пролетов, общее снижение затрат на строительство и сокращение сроков строительства.

В конструкции должны быть использованы материалы, производимые на заводах Украины.

Данные конструкции рассчитаны для применения в следующих климатических районах:

Снеговая нагрузка – 5-й район (согласно ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3)
Ветровая нагрузка – 2-й район (согласно ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4)

Согласно ДСТУ-Н Б EN 1998-1-1 принято, что площадка строительства относится к зоне очень низкой сейсмичности (ускорение грунта не более 0.04g). Другие особые воздействия (подрабатываемые территории, просадочные грунты) отсутствуют. В случае привязки объекта к местности с повышенными сейсмическими требованиями необходим их учет при расчете и конструировании здания.

Другие особые условия площадки (просадочные грунты, подрабатываемые и подтопляемые территории) – отсутствуют.

Расчет каркаса выполняется в соответствии с:

ДСТУ-Н Б EN1990 “Основы проектирования конструкций»
ДСТУ-Н Б EN 1991-1-1 «Воздействия на конструкции. Удельный вес, постоянные и временные нагрузки на здания»
ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3 «Воздействия на конструкции. Снеговые нагрузки»
ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4 «Воздействия на конструкции. Ветровые нагрузки»
ДСТУ-Н Б EN 1993-1-1 “Проектирование стальных конструкций. Общие положения для зданий»
ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3 “Проектирование стальных конструкций. Дополнительные требования для холодноформованных профилей и настилов»
ДСТУ-Н Б EN 1998-1 «Проектирование сейсмостойких конструкций. Общие положения, сейсмические воздействия, правила для зданий»

2. Архитектурно-планировочные решения

Общая характеристика здания

Объемно-планировочные и конструктивные решения ангара должно соответствовать выполнению функций по назначению.

Универсальный типовой ангар каркасного типа габаритными размерами 36,00м х 12,00м. Здание - одноэтажное, прямоугольной формы здание, общей площадью 432 кв.м.

Кровля - двускатная.

При проектировании приняты следующие параметры:

В продольном направлении шаг рам – 4,50 м
В поперечном направлении – однопролетное 12 м
Высота до низа несущих конструкций – 6,0 м

В здании могут располагаться материалы, относящиеся к негорючим веществам в холодном состоянии.

В соответствии с выбранной категорией и с учетом площади этажа (таблица 2 ДБН В.2.2-7-98) степень огнестойкости склада – IIIa.

Объемно-планировочные решения

Планировочное решение ангара предусматривает наличие одного основного помещения, общей площадью 432 кв.м.

Стены и кровля – теплые, согласно требованиям ДБН В.2.2-7-98. Стены – внутренняя стеновая кассета (ВСК) 600/150х0,75 мм, Утеплитель – 150 мм, профнастил внешний Т10 0,45 B. Кровля – сэндвич-панели с наполнителем ППУ толщиной 100 мм.

Полы – согласно технологических требований. В стандартном варианта - согласно СНиП 2.03.13 и ДБН В.2.2-7-98: асфальтобетонными, а при отсутствии воздействия растворов кислот - бетонными.

Окна – окна для обеспечения естественного освещения и проветривания, как вариант, предусмотрены в верхней части наружных стен, на высоте 3,0 м от уровня пола, с учетом вертикальных связей по осям 2-3 и 7-8 в продольном направлении. Окна ленточного типа:

ОК-1 – 3,50 х 1,20 (Н)м – 4 шт.
ОК-2 – 4,00 х 1,20 (Н)м – 8 шт.

Двери и ворота - по торцам стен по осям «А» и «В», согласно требованиям технологии, предусмотрены две пары распашных типовых металлических ворот размером 3,50 х 3,00(Н) м с калиткой для эвакуации обслуживающего персонала ангара, размером 0,80 х 2,10 (Н) м. Калитка без порогов (или как вариант с порогами высотой не более 0,1 м), открывающаяся по направлению выхода из здания. Двери и ворота должны оборудоваться запорами и замками.

Колонны и обрамление проемов - в местах интенсивного движения напольного транспорта должны быть защищены от механических повреждений неметаллическими материалами.

В складском здании должны быть предусмотрены мероприятия по нанесению на стены ярких линий и надписей, а также требования по уходу, эксплуатации и организации высокого уровня механизации погрузочно-разгрузочных работ.

Помещение ангара 428,80 кв.м
План на отм.+0,000

Разрезы

Конструкция кровли

Конструкция стены

3. Укрупненная спецификация основных конструкций каркаса

С учетом конструктивного коэффициента полный вес металлоконструкций составил 11,10 т. Из них:

Ригели несущих рам	4,000 т
Колонны несущих рам	3,000 т
Фахверковые рамы	1,200 т
Прогоны покрытия	2,100 т
Вертикальные и горизонтальные связи	0,500 т
Подрамники ворот	0,300 т
Итого	11,10 т

Общая площадь застройки равна 432 кв.м, а, следовательно, металлоемкость каркаса составляет 11300/432=25,7 кг/кв.м.

4. Нагрузки и воздействия

Расчет каркаса выполнен в соответствии с Еврокодом 3 (ДСТУ-Н Б EN 1993) «Проектирование стальных конструкций» и, в частности, его частью 1-3 (ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3) «Проектирование стальных конструкций. Дополнительные правила для холодноформованных элементов и профилированных листов».

Соответственно нагрузки и воздействия определяются Еврокодом 1 (ДСТУ-Н Б EN 1991) и имеют следующие значения:

Собственный вес покрытия

Материал	Распределенная нагрузка (kПа)	Объемный вес (Т/куб.м)	Толщина (м)	ɣ_F
Сэндвич-панели с ППУ наполнителем толщиной 100мм	0,150	-	-	1,35
Дополнительная нагрузка от элементов, подвешиваемых к конструкциям	0,250	-	-	1,35

Эксплуатационная нагрузка	0,400 кПа
Предельная нагрузка	0,540 кПа

Снеговая нагрузка (расчет выполнен согласно норм проектирования ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3)

Параметр	Значение
Снеговой район	5
Характеристическое значение снеговой нагрузки	1,6 kПа
Коэффициент корректировки на средний период повторяемости T_ef=50 лет	1,00

Ветровая нагрузка (Расчет выполнен согласно норм проектирования ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4)

Параметр	Значение
Район по характеристическому значению базовой скорости ветра	2
Характеристическое значение базовой скорости ветра	27 м/с

5. Конструктивная схема

Конструктивная схема здания – рамно-связевая.

Основой несущей конструкции служат поперечные рамы с жестким примыканием фермы к колоннам и шарнирным опиранием на фундаменты. Подобная расчетная схема является классической для бескрановых зданий павильонного типа и позволяет получить оптимальный вес при минимальных безмоментных нагрузках на фундаменты. Рамы состоят из одного пролета 12м в осях. Конструкции каркаса изготовлены из холодноформованных тонкостенных профилей (ЛСТК).

Изготовление и монтаж конструкций должны соответствовать:

ДСТУ Б EN 1090-1 «Исполнение стальных и алюминиевых конструкций. Часть 1: требования к оценке соответствия компонентов конструкций»
ДСТУ Б EN 1090-2 «Исполнение стальных и алюминиевых конструкций. Часть 2: технические требования к стальным конструкциям»
EN 10162 «Холоднокатаные стальные профили. Технические условия. Допуски на размеры и сечения»

В промежуточных рамах несущая конструкция покрытия принята решетчатой (ферма), в фахверковых – балочной из спаренных С-профилей. Сечения колонн и основных и фахверковых рам – спаренные С-образные профили. Вертикальные связи по колоннам и горизонтальные по покрытию выполнены крестовыми из гибких преднапряженных (талрепами) элементами.

Пространственная жесткость каркаса в вертикальной продольной плоскости обеспечивается продольными вертикальными связями по колоннам. В вертикальной поперечной плоскости – жесткими поперечными промежуточными рамами с соответствующим примыканием фермы к колоннам и вертикальными связями в фахверковых рамах.

В горизонтальной плоскости каркас объединен жестким диском покрытия, который формируется системой горизонтальных и вертикальных связей по покрытию. Горизонтальные связи – гибкие, преднапряженные. Вертикальные формируют подкосы из стальных лент (подкос), раскрепляющие нижний пояс ферм.

Здание – теплое. Конструкция стен – беспрогонная. Функцию несущего элемента ограждающей конструкции выполняют холодноформованные оцинкованные профили внутренних стеновых кассет (ВСК) 600/150х0,75мм. Утепление выполняется минераловатным заполнением профиля толщиной 150 мм. С конструктивной точки зрения положительным эффектом от применения ВСК является значительное повышение жесткости каркаса к действию горизонтальных нагрузок.

Конструкция покрытия – прогонная, связевая. В качестве ограждающих конструкций приняты сэндвич панели с ППУ утеплителем толщиной 100мм. В таком случае горизонтальные необходимы, поскольку сэндвич-панели не могут считаться жестким диском покрытия. Прогоны – холодноформованные оцинкованные Z-профиля, расположенные по разрезной схеме.
Альтернативно может рассматриваться холодный вариант здания.

Конструктивная схема покрытия

Заводские соединения – сварные и болтовые, монтажные – болтовые. Сварные соединения выполняются полуавтоматической сваркой. Болтовые соединения предусмотрены на болтах класса прочности 8.8. В болтовых соединениях предусматривать мероприятия для предотвращения раскручивания гаек.

Фундаменты здания – согласно технологических требованиям и геологии площадки могут быть отдельно стоящими, ленточными, плитными со сваями и без них. Подливка под опорные плиты выполняется сразу после выверки и монтажа опорных плит и до монтажа тела колонны.

Материал основных элементов каркаса из холодноформованных профилей – оцинкованная горячим методом рулонная холоднокатаная тонколистовая сталь класса S350GD толщиной до 3 мм. Фасонные и второстепенные элементы – сталь класса S245.

6. Основные узлы

Типовая база колонны

Коньковый узел с вертикальными и горизонтальными связевыми элементами

7. Противопожарная и антикоррозионная защита стальных конструкций

Зданию присвоена степень огнестойкости ІІІа, для которой необходимо обеспечение следующих классов огнестойкости отдельных конструктивных элементов:

Колонны – R15 M0
Элементы совмещенных перекрытий (плиты, настилы, прогоны) – RE15 M1
Элементы совмещенных перекрытий (балки, фермы, арки, рамы) – RE15 M0
Внешние ненесущие стены – E15 M1

В соответствии с п.4.40 ДБН В.1.1-7 допускается не производить огнезащиту стальных конструкций в случаях, когда минимальный предел огнестойкости данной конструкций не превышает 15 минут.

Для ограждающих конструкций стен рекомендуется применять конструктивы с пределами огнестойкости не ниже (EI30, M0), что должно быть подтверждено сертификатом на продукцию. При повышении требований к огнестойкости несущих конструкций применять конструктивную огнезащиту, как основной метод для ЛСТК.

Антикоррозионная защита конструкций здания обеспечивается цинковым покрытием всех холодноформованных профилей каркаса. Рекомендуемый удельный вес цинкового покрытия составляет 275г/кв.м.

Объект является типовым и допускает несколько возможных применений. Цинковое покрытие основных элементов без дополнительных мероприятий допускает агрессивность воздействия среды в здании на металлоконструкции согласно EN ISO 12944-2 не выше С3 (среднеагрессивная). В случае сильноагрессивной среды рекомендуется выносить несущие конструкции наружу здания (исключать воздействие агрессивной среды).

Такая схема распространена для птичников (сильноагрессивная среда) и холодильных складов (исключение мостиков холода, герметизация камер).