Кейс: инженерное решение для крупного складского комплекса в зоне высокой сейсмической активности
Сен. 13, 2024
Задача
Географически территория Казахстана находится в зоне тектонических разломов. Землетрясения здесь могут достигать 10 баллов. Именно поэтому к строительству зданий в данной местности предъявляют повышенные требования к сейсмоустойчивости. С такой задачей в компанию обратился заказчик – один из крупнейших девелоперов данного типа коммерческих площадей.
Решение
Обычно складские здания в России строятся с габаритами температурно-деформационного блока, не превышающими 230 х 150 м. Однако для зоны с высокой сейсмической активностью такое решение не подходит. Для работы с объектом команде конструкторов понадобился опыт в сейсмических районах, а также знания стандартов Еврокода для Республики Казахстан.
Здание общими габаритами в плане 465 х 240 м (111 600 кв. м) было разбито деформационными швами на 33 независимых друг от друга сейсмических блока небольших размеров (с габаритами в плане не более 72 х 72 м). Каждый из таких блоков, в свою очередь, обладает большим количеством вертикальных и горизонтальных связей. Они способны воспринимать горизонтальную нагрузку, возникающую от сейсмических колебаний.
В проектах складских зданий обычно применяют железобетонные колонны. Причина в том, что по правилам пожарной безопасности стальные колонны требуют дорогостоящей огнезащиты и такие решения чаще всего оказываются экономически более целесообразными. Однако в данном кейсе, невзирая на высокую стоимость огнезащитных составов, колонны были выполнены из стали: они лучше подходят для условий повышенной сейсмической активности.
Было рассмотрено два варианта стальных колонн. Первый вариант – квадратная труба больших габаритов, требующая предзаказа на изготовление, что затягивало сроки изготовления конструкций на несколько месяцев. Второй вариант – двухветвевые колонны из прокатных двутавров. Последний вариант, по сравнению с первым, получался легче по массе, но сложнее в изготовлении. Такое решение требовало значительно большего количества дорогостоящих огнезащитных составов, но не затягивало сроки производства, потому что на рынке было достаточно нужных прокатных профилей.
В процессе работы специалистами EVRAZ STEEL BUILDING было выполнено сравнение двух систем покрытия: прогонного и беспрогонного. Для восприятия больших горизонтальных усилий, возникающих в результате сейсмического воздействия, при беспрогонном решении требовалась большая толщина профилированного настила, а также большое количество самонарезающих винтов диаметром 8 мм с креплением профлиста к верхнему поясу фермы в каждую волну. При беспрогонной же системе данные горизонтальные усилия передаются через болты, соединяющие прогоны с верхними поясами ферм, что само по себе надёжнее и проще при монтаже. Профилированный же настил при прогонном решении требуется меньшей толщины, а также меньшей высоты гофры.
Экономика проекта
Прогонное решение по результатам анализа EVRAZ STEEL BUILDING оказалось не только надёжнее с точки зрения работы каркаса при сейсмическом воздействии, но и экономически целесообразнее. Оно позволило уменьшить общую металлоёмкость в связке каркаса и профилированного настила.
Кроме того, инженерами был предложен металлопрокат, который постоянно в наличии и удобен в обработке на заводе, что в совокупности уменьшает сроки изготовления конструкций.
Специалисты при расчётах учли и особенности логистики при доставке строительных конструкций. Был рассмотрен вариант с доставкой негабаритных колонн без укрупнительной сборки на стройплощадке и вариант с доставкой габаритных элементов колонн с их последующей укрупнительной сборкой на строительной площадке. Второй вариант оказался экономически целесообразнее.
Как результат, предложенное решение дало экономию не менее 4% c учётом стоимости огнезащиты.
EVRAZ STEEL BUILDING не только управляет реализацией проектов на базе металлоконструкций на стороне заказчика, но и разрабатывает комплексные масштабируемые типовые решения под конкретную задачу, оптимизируя конечную стоимость и сроки реализации.