Структурные покрытия классифицируются в [3] как комбинированная жесткая стержневая пространственная структура. Их использование целесообразно в здании со свободной технологической планировкой. Оно имеет технологические размеры в плане 30 x 30 м. согласно которому структурное покрытие держат в проектном положении на отметке 10,5 м четыре несущих колонны высотой 6,2 м с отходящими от каждой колонны к покрытию по четыре капители. Плита высотой 2,2 м представляет собой структуру с ортогональной сеткой поясов, образующих ячейки размером 3 х 3 м.
По наружному контуру здания, структурное покрытие поддерживают 20 стальных фахверковых колонн высотой 10,5 м с шагом 6 м.
Наружные самонесущие стены монтируются из панелей сандвич 250x1200 мм с использованием вспомогательного каркаса в виде фахверка. Высота до низа стропильных конструкций покрытия составляет 8.4 м. В процессе анализа КЭ-моделей покрытия оказалось целесообразно использовать фахверковые колонны для подержания консольных участков покрытия на вертикальных нагрузках.
Конечно-элементная модель (КЭ-модель) каркаса принята как пространственная шарнирно-стержневая. Стержни структуры соединяют между собой с помощью специальных коннекторов типа «Кисловодск» [2] в качестве которых принят узловой элемент с 8-ми гранями сплошного сечения с резьбовыми отверстиями, в которое ввинчиваются вращающиеся на концах стержней болты.
При этом колонны и ванты закреплены к структуре по шарнирной схеме, колонны к фундаментам - жестко.
Сбор нагрузок
осуществляется согласно СП 20.13330.2016 [1].
Собственный вес конструкции 
; Вес покрытия 
; Снеговая
нагрузка 
.
Значение ветровой нагрузки вычисляется в зависимости от расположения элемента (см таблицы 1, 2,3, рисунок 1)
Таблица 1. – Значения пульсационной составляющей ветровой нагрузки
|
Высота |
Зона D |
Зона Е,C |
Зона А |
Зона В |
|
(м) |
(кН/м2) |
(кН/м2) |
(кН/м2) |
(кН/м2) |
|
0 |
0,093 |
-0,059 |
-0,116 |
-0,093 |
|
5 |
0,093 |
-0,059 |
-0,116 |
-0,093 |
|
8 |
0,10 |
-0,063 |
-0,126 |
-0,10 |
|
10,5 |
0,11 |
-0,066 |
-0,132 |
-0,11 |
Таблица 2 – Значения расчетной ветровой нагрузки на крайние колонны при грузовой площади В = 0,5х6 = 3,0 м
|
Высота(м) |
0 |
5 |
8 |
10,5 |
|
Наветренная сторона Зона D(кН/м) |
0,78 |
0,78 |
0,88 |
0,97 |
|
Подветреннаясторона Зона Е(кН/м) |
0,49 |
0,49 |
0,55 |
0,60 |
|
Боковые стороны Зона А(кН/м) |
0,97 |
0,97 |
1,1 |
1,19 |
|
Боковые стороны Зона С(кН/м) |
0,49 |
0,49 |
0,55 |
0,60 |
Таблица 3 – Значения расчетной ветровой нагрузки на средние колонны при грузовой площади В = 6 м
|
Высота(м) |
0 |
5 |
8 |
10,5 |
|
Наветренная сторона Зона D(кН/м) |
1,55 |
1,55 |
1,76 |
1,94 |
|
Подветреннаясторона Зона Е(кН/м) |
0,98 |
0,98 |
1,1 |
1,19 |
|
Боковые стороны 1,25А+4,75В (кН/м) |
1,64 |
1,64 |
1,92 |
2,03 |
|
Боковые стороны Зона С(кН/м) |
1,55 |
1,55 |
1,84 |
1,94 |
|
Боковые стороны 1,25С+4,75В (кН/м) |
1,44 |
1,44 |
1,69 |
1,78 |
Рисунок 1. – Грузовые площади для ветровой нагрузки
При расчёте строительных конструкций должно быть выполнено условие согласно [1]:
f£fu, (6.1)
где: f - прогиб (выгиб) и перемещение элемента конструкции (или конструкции в целом), определяемые с учетом факторов, влияющих на их значения, максимальные фактические перемещения получены в ППП «SCADOffice» и представлены на рисунке 2.
fu - предельный прогиб (выгиб) или перемещение, устанавливаемые настоящими нормами, в соответствии с приложением Г [1], согласно п.2 таблицы Г.1 при пролёте покрытия 30 м максимальный прогиб будет составлять:
l/250=12000/250=48 мм.
Перемещения покрытия получены от расчетных значений нагрузок.
Рисунок 2 – Значения перемещений (мм) от расчетных нагрузок
Значения перемещений от расчетных нагрузок не превышают предельного значения 100 мм, следовательно, перемещения от нормативных нагрузок также не превышают предельного значения, а принятые сечения элементов удовлетворяют условиям второго предельного состояния.
На основании полученных решений и расчета конструкций, видно, что результаты удовлетворяют требованиям и нормам по предельным прогибам.
Литература.
1. Свод правил СП 16.13330-2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*.-М.: 2017, 178с;
2. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. М.: Минрегион России, 2011;
3. Пространственные решетчатые конструкции из труб типа "Кисловодск". Рабочие чертежи
4. В.И.Трофимов, А.М. Каминский - Легкие металлические конструкции зданий и сооружений. Учебное пособие. -М.: Изд-во АСВ, 2002. - 576с;
5. Кутухтин Е.Г и др. К 95 Легкие металлические конструкции одноэтажных производственных зданий / Е.Г Кутухтин, В.М. Спиридонов, Ю.Н Хомец. -2е изд., перераб. и доп.- Стройздат, 1988. – 263 с.: ил. – (Справочник проектировщика);
6. Рекомендации по проектированию структурных конструкций/ Центр. н.-и инт. Им. В.А. Кучеренко. -М.: Стройздат, 1984. -303с;
7. Каркасы зданий из легких металлических конструкций и их элементы Л.В.Енджиевский, В.Д. Наделяев