2 Загальні питання проектування конструкцій одноповерхових виробничих будівель

Одноповерхова виробнича будівля (ОВБ) – основний тип цехів промислових підприємств. При проектуванні обов’язково необхідно дотримуватися наступних вимог:

• досягнення економічного ефекту від вибраного конструктивного рішення виробничої будівлі (уніфікація та типізація конструктивного рішення, оптимальне розміщення колон, підкранових конструкцій, в’язей);

• зручність обслуговування та ремонту виробничого обладнання;

• нормальна експлуатація кранового обладнання, вільний доступ до усіх його агрегатів для огляду та ремонту;

• аерація та освітлення виробничих цехів, які повинні відповідати вимогам чинних норм;

• безпечність при пожежах та вибухах;

• надійність металевих конструкцій (безвідмовність, довговічність, живучість, безпечність, ремонтопридатність).

На конструктивну схему будівлі найбільший вплив чинить технологія виробництва, яка визначає габарити будівлі, наявність внутрішньоцехового транспорту, шляхи переміщення продукції. За кількістю прольотів одноповерхові виробничі будівлі поділяються на однопрольотні та багатопрольотні. За видом внутрішнього транспорту будівлі поділяють на: безкранові, з мостовими та підвісними кранами. Кранові навантаження є найбільш впливовими, оскільки вони є динамічними, багатоциклічними впливами із великими абсолютними значеннями. Тому при проектуванні ОВБ необхідно особливо враховувати режими роботи кранів, які розділені на наступні групи [2]:

– 1К – 3К – крани, які працюють із великими перервами, виконують монтажну та ремонтну роботу, яка не пов’язана із технологією виробництва;

– 4К – 6К – крани даної групи забезпечують технологічний процес у механічних цехах із серійним виробництвом середньої потужності;

– 7К – крани даної групи забезпечують технологічний процес у металургійних, ковально-пресових та механічних цехах із серійним виробництвом великої потужності;

– 8К – крани, що працюють цілодобово на складах насипних вантажів та металобрухту, в цехах та складах металургійних підприємств.

У будівлях із мостовими кранами режиму роботи 8К необхідно забезпечити підвищену жорсткість каркаса в повздовжньому та поперечному напрямках, передбачити заходи з підвищення надійності та витривалості підкранових конструкцій.

На роботу та довговічність конструкцій ОВБ великий вплив чинить також навколишнє середовище. За ступенем агресивного впливу на сталеві конструкції (визначається швидкістю корозії незахищеної поверхні металу, мм/рік), навколишнє середовище поділяють на неагресивне середовище (із швидкістю корозії до 0,01 мм/рік), слабо агресивне середовище (до 0,05 мм/рік), середовище із середньою агресивністю (до 0,1 мм/рік) та сильно агресивне (більше 0,1 мм/рік). При проектуванні конструкцій, що працюють у агресивному середовищі, особливу увагу треба звернути на вибір марки сталі (вибирають сталі, хімічний склад яких забезпечує підвищену стійкість до корозії), конструктивну форму елементів каркаса, ефективні захисні покриття.

При проектуванні ОВБ необхідно звернути увагу на температурні впливи на конструкції ОВБ (табл. Б.1). Так, у гарячих цехах конструкції зазнають дії високих температур (від +100^оС до +500^оС), упливів розплавленого металу та вогню. Для таких конструкцій необхідно передбачити ефективний захист у вигляді підвісних металевих екранів, захисних стін із вогнетривкої цегли та бетону, спеціального вогнетривкого покриття. Якщо конструкції ОВБ експлуатуються в умовах низьких температур (кліматичні пояси із розрахунковою температурою від –40 до –65^оС), то необхідно використовувати марки сталі, хімічний склад яких забезпечує підвищену стійкість до крихкого руйнування, передбачити постановку додаткових в’язей, зменшення температурних відсіків (табл. Б.1), проводити заходи по зменшенню концентрації напружень.

За ступенем відповідальності більшість ОВБ відносяться до ІІ класу, для якого в розрахунки конструкцій уводиться коефіцієнт надійності за призначенням = 0,95 [9]. Особливо відповідальні будівлі (ТЕЦ, АЕС) віднесені до І класу ( = 1,0), будівлі допоміжного призначення та складські приміщення без процесів сортування – до ІІІ класу ( = 0,9). Для змінних споруд із терміном служби до 5 років = 0,8.

Область використання сталевих каркасів обумовлюється економічним ефектом від прийнятого конструктивного рішення.

Приблизні витрати сталі на металеві конструкції виробничих будівель загального призначення наведені в таблиці Б.2.

Вибір матеріалу для сталевих конструкцій регламентується СНиП [1, табл. 50*], згідно з яким усі конструкції розподілені на 4 групи залежно від конструктивного рішення та умов роботи. Значення нормативних та розрахункових характеристик сталі (листового, широкополосного та фасонного прокату за ГОСТ 27772-88) приймаються за СНиП [1, табл. 51*] залежно від класу міцності сталі та товщини прокату.

У курсовому проекті розглядаються одноповерхові однопролітні виробничі будівлі зі сталевим каркасом та мостовими кранами. В якості прикладу розглянемо однопролітну виробничу будівлю з двома мостовими кранами вантажопідйомності т середнього режиму роботи (5К) із роздільним приводом механізму руху моста. Район будівництва  м. Сарни (Рівненьська обл.). Проліт L = 24 м. Крок колон складає . Позначка підкранової рейки h₁ = +13,400. Покриття будівлі складається зі сталевого профільованого настилу по сталевим прогонам покриття. В якості утеплювача пропонується використовувати пінобетон щільністю , товщиною t = 250 мм. Прогони покриття вкладаються на сталеві ферми з паралельними поясами висотою і ухилом .

Проектування каркаса одноповерхової однопролітної виробничої будівлі виконується згідно з вимогами чинних норм проектування [1, 2] та рекомендацій [3–7].