9.3. Області застосування стальних та змішаних каркасів

Каркаси виробничих будівель можуть бути стальними, залізобетонними та змішаними. Найбільш економічно та технічно доцільними є стальні каркаси, але з врахуванням дефіциту сталі область їх використання часто обмежується.

В змішаних каркасах – колони залізобетонні, ферми стальні. Змішані каркаси застосовують:

1) при прольоті 30 м і більше;

2) при використанні підвісного транспорту вантажопідйомністю 5 т і більше, а також при розвинутій сітці конвеєрного транспорту;

3) при важких умовах експлуатації (динамічні навантаження або нагрівання конструкцій до температури вище 100°С);

4) при розрахунковій сейсмічності 9 балів і прольоті не менше 18 м; сейсмічністю 8 балів і прольоті не менше 24 м, і т.ін.

В залізобетонних каркасах частина елементів (ліхтарі, вязі, ригелі фахверку) виконуються із сталі, а підкранові балки – майже завжди із сталі (за виключенням балок під крани легкого і середнього режимів роботи вантажопідйомністю до 32 т).

9.4. Вимоги, які пред’являються до каркасів

9.4.1. Експлуатаційні вимоги

Конструкція будівлі повинна відповідати призначенню, тобто задовольняти технологію виробництва. Технології виробництва різної продукції достатньо різноманітні, а звідси і експлуатаційні вимоги майже завжди конкретні, тобто специфічні саме для даного конкретного виробництва. Однак деякі основні вимоги є загальними для всіх виробництв.

Прийнята схема каркасу повинна забезпечити:

1) зручність обслуговування і ремонту виробничого обладнання, що вимагає відповідного розміщення колон, підкранових шляхів, вязів та інших елементів каркасу;

2) нормальну експлуатацію кранового устаткування, доступність його огляду та ремонту;

3) необхідні умови аерації та освітлення будівлі.

9.4.2. Вимоги надійності та довговічності

На довговічність та надійність конструкцій стального каркасу впливає ряд факторів.

1 фактор – агресивність внутрішнього середовища. Встановлено 4 ступені агресивності залежно від швидкості корозії незахищеного металу:

1) неагресивний – до 0,01 мм/рік;

2) слабо агресивний – до 0,05 мм/рік;

3) середньо агресивний – до 0,1 мм/рік;

4) сильно агресивний – більше 0,1 мм/рік.

При проектуванні будівель з агресивним середовищем особливу увагу слід звертати на вибір марки сталі, достатньо стійкої проти корозії при певному складі середовища, на конструктивну форму елементів (відкритість для огляду, без щілин, пазух тощо), використовувати ефективні захисні покриття (олійні фарби, бітумний лак, покриття металами – оцинковка).

2 фактор – піддання конструкцій високим тепловим впливам (нагрівання до температури 150°С і вище), випадковим впливам розплавленого металу або дії відкритого вогню при пожежах.

При t  100…150°С – руйнується захисне лакофарбове покриття;

t > 200…300°С – викривлення та короблення елементів;

t > 400…500°С – падають міцнісні властивості сталі.

Для захисту конструкцій використовують спеціальні вогнетривкі фарби, підвісні металеві екрани, футерівки з цегли або жаростійкого бетону, облицювання керамічними плитами.

3 фактор – дія низьких температур (в кліматичних районах з t = -45…-65°С). При розрахунках враховують можливість крихкого руйнування сталі (див. п.2.8), а тому передбачають конструктивні міри, які зменшують концентрацію напружень. Використовують відповідні марки сталей, передбачають додаткові вязі, зменшують розміри температурних відсіків.

4 фактор – наявність вибухонебезпечних виробництв. В таких будівлях передбачають можливість легкого скидання (руйнування) частини покриття під дією ударної хвилі вибуху без повного руйнування каркасу. Наприклад, при використанні залізобетонних плит покриття частину покрівлі виконують з легкого стального настилу з легким утеплювачем або без нього. В момент вибуху таке покриття легко руйнується, і вся енергія вибуху виходить назовні через утворений отвір. При цьому каркас залишається неушкодженим.

5 фактор – вплив кранів. Динамічні, великі за значенням, багатократно повторювані кранові навантаження часто призводять до раннього зносу та руйнування конструкцій, особливо підкранових балок.

Мостові крани можуть бути з ручним приводом (при малій вантажопідйомності) та електричним.

Вантажопідйомність кранів в т:

• з одним гаком Q = 5 т, 10 т, 15 т;

• з двома гаками Q = 30/5 (головний гак / додатковий гак), 50/10, 80/20, 100/20, 125/20, 160/32, 200/32, та ін.

Залежно від інтенсивності роботи крани з електричним приводом можуть працювати в чотирьох режимах (незалежно від вантажопідйомності):

1) легкому (Л) – працюють за великими перервами, рідко піднімаючи вантажі, маса яких близька до вантажопідйомності (короткочасні монтажні та ремонтні роботи); позначаються за ГОСТ 25546 - 1К…3К;

2) середньому (С) – в цехах з середньо серійним виробництвом (4К…6К);

3) важкому (В) – в цехах з крупносерійною продукцією (7К);

4) занадто важкому (ЗВ) – інтенсивна цілодобова робота з великими вантажами, близькими до вантажопідйомності (8К).

В кранах режимів Л, С і В – гнучке підвішування вантажів; режиму ЗВ – жорстке.

Залежно від режиму роботи крана враховуються спеціальні коефіцієнти та додаткові вимоги до жорсткості, надійності і витривалості.

6 фактор – ступінь відповідальності будівель, враховується множенням розрахункового навантаження на коефіцієнт надійності за призначенням _n (див. п.3.4).