Здание промышленной этажерки

Цель оптимизации

Сокращение металлоемкости каркаса.

Исходные данные

Объект — Комплекс нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов.
Рассматривается этажерка для узла абсорберов с площадкой обслуживания.

Этажерка прямоугольной формы в плане, с размерами 6х18м. Общая высота — 25 м. Высота этажей переменная от 2,95 до 4,4 м.
Полезная нормативная нагрузка на перекрытие — до 400 кг/м².

Рисунок 1 — Общий вид каркаса

Проектное решение

Рамно-связевой каркас. Перекрытия из решетчатого настила — балочная клетка с главными и второстепенными балками. Колонны и балки из прокатного двутавра.
Класс стали — С255 для балок, С345 — для колонн.

Рисунок 2 — Вид в плане

Рисунок 3 — Продольный разрез

Таблица 1 — Сечения элементов конструкций в исходном каркасе

Оптимизация

Колонны в проекте раскреплены в уровне каждого этажа. Критический фактор проверки — устойчивость.
В таком случае эффективно применять сталь повышенной прочности С390.

Решетчатый настил заменен на жесткий. Таким образом, в работе каркаса учтен жесткий настил перекрытия.

Согласно п.8.4.4. СП 16.13330: При передаче нагрузки на балку через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и связанный с ним с помощью сварки, болтов, самонарезающих винтов, устойчивость балок считается обеспеченной.

По результатам проверок для балок критическим фактором становится прочность и вертикальный прогиб.
Для повышения прочности применена сталь С390.

Таблица 2 — Принятые сечения элементов каркаса

Результаты

Общий вес металла исходного варианта каркаса составляет 114,45 т.
Вес металлоконструкций после оптимизации сечений — 46,16 т.
Экономия по металлу 74,19 т — более 60%.

Снижение металлоемкости — за счет применения стали повышенной прочности С390 и учета раскрепления балок настилом перекрытия.
Кроме того, большой процент оптимизации массы говорит о том, что в конструкции изначально был заложен большой коэффициент запаса.

Преимущества:

• для заказчика — экономический эффект составляет около 8 млн рублей (расценки приняты на 2018 г.) на изготовление и монтаж стальных элементов;
• для проектировщика — достигнута низкая металлоемкость каркаса за счет применения современных подходов к проектированию;
• для ЗМК — снижение затрат времени и средств на следующих этапах:
  • доставка металлопроката на завод-изготовитель стальных конструкций;
  • изготовление стальных конструкций;
  • доставка готовых конструкций на площадку строительства.