5. Основные требования, предъявляемые к каркасам производственных зданий

Конструкция здания должна полностью удовлетворять назна­чению сооружения и в то же время быть наиболее экономичной. Поэтому при проектировании производственных зданий в пер­вую очередь необходимо учитывать эксплуатационные требова­ния и экономические факторы.

Чрезвычайно большое влияние на работу каркаса здания оказывают воздействия кранов. Являясь динамическими, много­кратно повторяющимися и большими по величине, крановые воз­действия часто приводят к раннему износу и повреждению кон­струкций каркаса, особенно подкрановых балок¹. Поэтому при проектировании каркаса здания особое внимание должно быть уделено учету эксплуатационного режима работы мостовых кра­нов, который зависит от назначения здания и производственно­го процесса в нем.

По правилам Госгортехнадзора различают пять режимов работы кранов: с ручным приводом (Р); с машинным приво­дом— легкий (Л), средний (С), тяжелый (Т) и весьма тяже­лый (ВТ).

Несущие конструкции каркасов зданий с кранами «особого» режима работы подвергаются весьма интенсивным силовым воз­действиям динамического характера, поэтому при конструирова­нии и расчете элементов каркаса таких зданий необходимо учи­тывать специальные требования (особые коэффициенты условий работы, меньшие предельные гибкости, прогибы и деформации, конструктивные ограничения и т.д.), приведенные в нормах про­ектирования стальных конструкций.

На работу строительных конструкций здания большое влия­ние оказывают внутрицеховая среда, степень агрессивного воз­действия которой определяется скоростью коррозионного пора­жения поверхности металла в мм/год: слабая (до 0,1 мм/год), средняя (до 0,5 мм/год) и сильная (свыше 0,5 мм/год).

При проектировании металлических конструкций зданий со средней и сильной степенью агрессивного воздействия среды сле­дует применять гладкие, открытые элементы, легкодоступные для очистки и окраски, с соответствующим видом лакокрасочно­го защитного покрытия.

При проектировании зданий, эксплуатируемых в условиях низких температур (климатический пояс с расчетными темпера­турами от —40 до —65°С), вследствие возможности хрупкого разрушения стали необходимо также учитывать специальные требования, приведенные в «Нормах проектирования стальных конструкций». Конструкции рассчитывают только по упругой стадии работы, предусматривают дополнительные связи по по­крытию, уменьшают размеры температурных отсеков, преду­сматривают мероприятия, уменьшающие концентрацию напря­жений.

Кроме удовлетворения эксплуатационным требованиям строительные конструкции должны быть экономичны в самом широ­ком смысле слова.

К экономическим факторам относятся прежде всего затраты, связанные с возведением сооружения, включающие стоимость материалов, изготовления, перевозки и монтажа конструкций. Необходимо учитывать эффект, получаемый от сокращения вре­мени строительства и более раннего начала производства про­дукции, а также расходы, связанные с поддержанием сооруже­ния в состоянии, обеспечивающем условия его нормальной эксплуатации в течение всего срока службы.

Эти факторы очень сложны, порой зависят от конъюнктур­ных условий, часто противоречат один другому (например, рас­ход стали и трудоемкость изготовления конструкций; затраты на возведение сооружения и расходы на поддержание конструкций в необходимом состоянии и т.д.). При проектировании конст­рукций здания все это должно учитываться; необходимо найти оптимальное технико-экономическое решение, наилучшим обра­зом удовлетворяющее всем условиям.

Вопрос о выборе материала для каркаса здания (металличе­ский, железобетонный или смешанный) должен решаться с уче­том назначения сооружения (эксплуатационные требования) и экономических факторов.

Металлический (стальной) каркас особенно рационален по условиям эксплуатации для зданий с кранами тяжелого и весь­ма тяжелого режимов работы, поскольку при больших, непре­рывно повторяющихся динамических воздействиях металличес­кие конструкции наиболее надежны.

Особенно рациональны стальные каркасы для производствен­ных зданий, возводимых в труднодоступных районах или при значительном удалении объектов строительства от производ­ственных баз, что определяется относительно малой массой стальных конструкций.

Необходимо отметить, что применение стальных конструкций позволяет сократить сроки возведения зданий, а это предопреде­ляет не только удешевление строительства, но и быстрейшее введение в эксплуатацию производственных мощностей.

Исходя из условий экономии стали в обычных условиях, ме­таллические каркасы следует применять в зданиях с большими пролетами (L30 м, а в неотапливаемых зданиях (Ll8 м), значительной высоты (при расстоянии до низа ферм более 14 м), при большом шаге колонн (В12 м), в зданиях с тяжелыми кранами (Q>50 т), при двухъярусном расположении кранов.

Смешанные каркасы рационально применять для зданий лег­кого и среднего режима работы при меньших пролетах и высоте, оборудованных кранами грузоподъемностью до 30 т. При еще меньших параметрах зданий возможен железобетонный каркас, подкрановые балки в котором целесообразно выполнять сталь­ными.

Основным критерием выбора материала конструкций каркаса во всех случаях являются стоимостные показатели, определяе­мые вариантным проектированием.