Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений

ний категорий А и Б; 400 м3 — для помещений категорий В, Г и Д.

Во всех случаях расстояние от наиболее уда­ ленного рабочего места до ближайшего эвакуа­ ционного выхода, а также требования к лестни­ цам принимают в соответствии со СНиП 2.01.02-85 и СНиП 2.09.02-85. Этажерки и площадки допус­ кается проектировать с вторым эвакуационным выходом на наружные лестницы зданий.

Открытые эвакуационные лестницы распола­ гают по наружному периметру этажерок и пло­ щадок. В группах аппаратов колонного типа до­ пускается располагать лестницу между аппара­ тами. Лестницы проектируют стальными по ГОСТ 23120—78.

При размещении на наружных этажерках и площадках оборудования с легковоспламеняющи­ мися жидкостями, горючими жидкостями и газа­ ми открытые лестницы должны иметь огнезащит­ ные экраны, выступающие не менее 1 м в каждую сторону от грани лестницы (со стороны техноло­ гического оборудования), из несгораемых мате­ риалов с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч.

При длине площадок для обслуживания аппа­ ратов колонного типа, не требующих повседнев­ ного обслуживания, до 24 м допускается устройст­ во одной маршевой и одной вертикальной лестни­ цы. Уклон маршевых лестниц в этом случае при­ нимают не более 2 : 1 .

Выход с лестниц на землю, а также огнезащит­ ный экран лестниц должны быть за пределами поддона.

Этажерки и площадки по наружному перимет­ ру, открытые проемы в перекрытиях, лестницы и площадки лестниц ограждают перилами высотой 1 м со сплошным бортом высотой 0,14 м в нижней части ограждения.

В зависимости от воздействий климатических (для открытых этажерок), агрессивных сред (га­ зовых и жидких) в проекте предусматривают за­ щиту строительных конструкций от коррозии в соответствии с указаниями СНиП 2.03.11-85.

11.2. Конструктивные решения

Общие положения. Этажерки состоят из пере­ крытий, расположенных на разных ярусах. По конструктивному решению их делят на обслужи­ вающие площадки, опирающиеся непосредствен­ но на оборудование и не имеющие самостоятель­ ных опор, низкие и высокие этажерки (рис. 11.1).

Во всех случаях желательно крепить обслужи­ вающие площадки к оборудованию, для чего на оборудовании выполняют кронштейны. Площад­ ки, как и в отдельно стоящих этажерках, можно располагать в несколько ярусов; расстояние между ними обусловлено технологией, удобством обслуживания, монтажа и ремонта оборудования:

Низкие этажерки (высотой 4...5 этажей) служат для размещения на перекрытиях различного обо­ рудования: технологического, энергетического, сантехнического. В связи с этим нагрузки на пе­ рекрытия часто бывают значительными, а строи­ тельные конструкции мощными. Под колонны можно выполнять обычные одиночные фунда­ менты.

Высокие этажерки (до 100 м) служат для раз­ мещения площадок и транспортных средств (мон­

тажные краны и монорельсы), необходимых для обслуживания и ремонта оборудования. Нагрузки на перекрытия большей частью небольшие, но значительные на фундаменты колонн, которые проектируют в виде сплошных монолитных желе­ зобетонных ребристых плит.

Геометрическая неизменяемость пространствен­ ного каркаса этажерок обеспечивается системой перекрытий и поперечных и продольных рам, воспринимающих вертикальные и горизонталь­ ные нагрузки. Продольные рамы пространствен­ ного каркаса этажерок решают преимущественно по шарнирно-связевой схеме, поперечные рамы — по шарнирно-связевой, рамно-связевой или рам­ ной (рис. 11.2).

Та б л и ц а 11.2. Длина температурных блоков

встальных этажерках (СНиП П-23-81*)

П р и м е ч а н и е . Размеры в скобках относятся к климатическим районам It, I* П2. Ш*-

Шарнирно-связевая схема обеспечивает геомет­ рическую неизменяемость системы благодаря шарнирному соединению элементов каркаса меж­ ду собой и постановке достаточного количества связей или жестких диафрагм, воспринимающих горизонтальные нагрузки. Горизонтальные на­ грузки (в основном ветровые), действующие на строительные конструкции и оборудование, уста­ новленное на перекрытиях, либо на отдельно стоящее оборудование, но соединенное с перекры­ тиями, передаются через перекрытия на связи, которые устраивают во всех поперечных и про­ дольных плоскостях этажерки (рис. 11.3).

Рамная схема поперечного каркаса восприни­ мает полностью все горизонтальные и вертикаль­ ные нагрузки без постановки связей. Горизон­ тальная жесткость перекрытий не требуется, и пространственный каркас расчленяется на от­ дельные плоские рамы.

Комбинированная схема поперечного каркаса образуется сочетанием связевых и рамных схем. Рядовые колонны и ригели соединены шарнирно либо жестко, но соединения способны восприни­ мать только вертикальные нагрузки. Горизон­ тальные нагрузки воспринимаются жесткими рамами, решенными по шарнирно-связевой схеме и являющимися опорами для перекрытий, кото­ рые, в свою очередь, служат опорами для рядовых колонн.

Конструкции этажерок, решенные по шар­ нирно-связевой схеме, легче и проще по изготов­ лению и монтажу, и рекомендуются к применению во всех случаях, когда постановка связей или диафрагм не мешает размещению оборудования и обслуживанию его. В продольном направлении этажерки разрезают на температурные блоки,

длина которых назначается в зависимости от ма­ териала и конструкции сооружений (табл. 11.2). В железобетонных этажерках расстояния между температурно-усадочными швами определяют рас­ четом.

Следует обращать особое внимание на обеспече­ ние пространственной жесткости и прочности со­ оружения не только в период эксплуатации, но и монтажа сооружения и оборудования. Если по условиям технологии монтажа конструкций или оборудования установка каких-то элементов (свя­ зей, распорок) не может быть выполнена, прост­ ранственная жесткость и геометрическая неизме­ няемость сооружения в период монтажа обеспе­ чивается временными (желательно инвентарными) связями или распорками.

Этажерки проектируют с сетками колонн 6 x 6 , 9 X 6, 12 X 6 м (шаг колонн 6 м) с высотой яру­ сов этажерок, принимаемой по технологическим требованиям. Отметки площадок должны быть кратными 0,6 м.

По материалу конструкций этажерки подразде­ ляются на металлические, железобетонные и сме­ шанные. Материалы их выбирают в соответствии с ТП 101-81 *. Наружные этажерки, на которых располагают оборудование или трубопроводы, содержащие легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и газы, рекомендуется решать железо­ бетонными. В случае выполнения таких этажерок металлическими нижняя часть их на высоту пер­ вого яруса (включая его перекрытие), но не менее 4 м защищают от воздействия высокой температу­ ры таким образом, чтобы предел огнестойкости защищенных конструкций превышал 0,75 ч. Применение незащищенных металлических несу­ щих конструкций допускается при оборудовании этажерок стационарными установками автомати­ ческого пожаротушения.

Металлические этажерки. Каркас металличе­ ских этажерок состоит из колонн, ригелей, свя­ зей, балок-распорок и перекрытий.

Металлические колонны принимают из широко­ полочных двутавров; в каркасах с шарнирно-свя- зевой схемой с небольшими нагрузками и высотой этажей до 4,8 м — крестового сечения из двух прокатных уголков, а также из двух швеллеров, соединенных планками или решеткой.

Вертикальные связи по раскосной схеме выпол­ няют таврового сечения из двух неравнобоких уголков, при крестовой растянутые раскосы свя­ зей — из одиночных равнобоких уголков.

Ригели каркаса и второстепенные балки пере­ крытий назначают из прокатных двутавров и швеллеров, в случае необходимости из широко­ полочных двутавров.

Перекрытия металлических этажерок выпол­ няют сборными или монолитными железобетон­ ными, металлическими со сплошным или сквоз­ ным настилом. Железобетонные перекрытия при­ меняют при специальных противопожарных тре­ бованиях и при необходимости антикоррозийной защиты конструкций.

При отсутствии специальных противопожар­ ных требований применяется сплошной настил из рифленой или просечно-вытяжной стали по металлическим второстепенным балкам.

Железобетонные этажерки. Применение желе­ зобетонных этажерок рекомендуется в счучаях, приведенных выше.

Недостаток их — большой вес, небольшая до­ пустимая длина температурных блоков, необхо­ димость установки большого количества заклад­ ных элементов для крепления трубопроводов и оборудования, сложность строительства.

Применяют железобетонные конструкции эта­ жерок нескольких видов: монолитные с гибкой и жесткой арматурой и сборные. Монолитные с гибкой арматурой используют в нижних ярусах— постаменте этажерки, где они восприни­ мают значительные вертикальные и горизонталь­ ные нагрузки. Монолитные с жесткой арматурой соединяют в себе достоинства стальных и железо­ бетонных конструкций: огнестойки, монтаж жест­ кой арматуры идентичен монтажу металлической этажерки, обетонировка колонн и включение бе­ тона в работу колонн снижает расход металла, не требуются громоздкие леса и опалубка для бето­ нирования.

В качестве жесткой арматуры и в металличе­ ских этажерках применяют прокатные швеллеры и двутавры. Жесткая арматура работает как ме­ таллический каркас на нагрузки в период строи­ тельства, поэтому рекомендуется осуществлять ее по связевой схеме. Несущая способность колонн на эксплуатационные нагрузки обеспечивается включением в работу бетона и гибкой арматуры, располагаемой в углах железобетонной колонны.

Проектируют жесткую арматуру так, чтоб она не мешала бетонированию: сокращают количество поперечных ребер в колоннах, оставляют в них отверстия для прохода бетона и т. д.

Сборные железобетонные этажерки применяют по схемам типовой серии ИИЭ-20.

Смешанные этажерки. Основные типы: нижние ярусы этажерки, на которых размещают тяжелое оборудование,— железобетонные (сборные или монолитные), верхние с меньшей нагрузкой — металлические; металлический каркас с перекры­ тиями из сборных железобетонных панелей либо при большом количестве проемов — в виде моно­ литной железобетонной плиты по металлическим балкам.

Для экономии металла целесообразно включать монолитную железобетонную плиту в работу про­ дольных балок, для чего к балке приваривают упоры из уголков или анкера, препятствующие сдвигу плиты относительно пояса балки. Балки рассчитывают на период эксплуатации и на пери­ од строительства (без учета плиты). При необхо­ димости защиты от пожара стальные балки обе­ тонируют или изолируют слоем штукатурки по сетке толщиной 2,5 см.

Фундаменты колонн низких этажерок можно выполнять в виде обычных одиночных фунда­ ментов; фундаменты высоких этажерок, которые воспринимают значительные нагрузки, как пра­ вило, проектируют в виде сплошных монолитных железобетонных ребристых плит. Эти плиты служат также фундаментом для тяжелых аппара­ тов колонного типа, устанавливаемых: на уровне земли.

11-3- Расчет

Нагрузки. Конструкции этажерок рассчитыва­ ют на воздействие постоянных и временных нагру­ зок (длительные, кратковременные и особые): постоянные — вес строительных конструкций,

ограждающих конструкций встроенных помеще­ ний; временные длительные нагрузки — вес обо­ рудования с учетом изоляции, заполнения аппа­ ратов, трубопроводов с изоляцией, и заполнени­ ем, нагрузки от температурных деформаций тру­ бопроводов (горизонтальные), вес вспомогатель­ ного оборудования, динамические нагрузки от механизмов, вес отложенной производственной пыли, нагрузки от одного мостового или подвес­ ного крана, умноженные на коэффициент 0,5 — для групп режимов работы кранов 4К...6К; 0,6 — для 7К; вес снегового покрова, определен­ ный по СНиП 2.01.07-85 и принимаемый с коэф­

кратковременные нагрузки: временная распре­ деленная; от снега; от кранов, кран-балок и моно­ рельсов; ветровая; монтажные; нагрузка при ис­ пытании оборудования; температурные воздейст­ вия; особые: аварийные, возникающие при нару­ шении технологического режима; сейсмические, не рассматриваемые в настоящем справочнике.

При определении нагрузок учитывают два зна­ чения расчетной постоянной нагрузки в зависи­ мости от коэффициентов надежности по нагруз­ ке — максимального и минимального.

Значения коэффициентов надежности по на­ грузке, меньше единицы, принимают в тех случа­ ях, когда уменьшение нагрузок от веса строитель­ ных конструкций может вызвать ухудшение рабо­ ты конструкции, например, при расчете анкеров, фундаментов, оснований фундаментов, при расче­ те на опрокидывание и т. д.

При назначении нагрузок от оборудования, осо­ бенно в установках опытных либо с неустановившимся технологическим процессом, предусматри­ вают резерв несущей способности этажерок, ко­ торый дает возможность произвести реконструк­ цию без существенных усилений. Необходимость в резервной нагрузке и размер ее должны быть обоснованы технико-экономическим расчетом. Оп­ ределение нагрузок от трубопроводов и способы их уменьшения см. в гл. 10.

Под машины с динамическими нагрузками ре­ комендуют самостоятельные фундаменты либо площадки с виброизолированными основаниями, уменьшающими либо совсем снимающими дина­ мические воздействия на конструкции этажерок.

Определение динамических нагрузок от механиз­ мов и расчет конструкций на динамические воз­ действия производят в соответствии с указаниями гл. 6. Нагрузки от оборудования, веса людей и материалов при ремонте оборудования назна­ чаются в строительном задании на основании технологических решений, в которых приводятся:

место расположения и габариты опор оборудо­ вания на каждом перекрытии, места складирова­ ния материалов, возможные их перемещения в процессе эксплуатации или перепланировки;

для машин с динамическими нагрузками — нор­ мативные значения инерционных сил и коэффи­ циенты надежности по нагрузке для инерционных сил, а также другие необходимые характери­ стики.

При замене фактических нагрузок на перекры­ тия эквивалентными равномерно распределенны­ ми последние назначают дифференцированно для различных конструктивных элементов (плит, вто­ ростепенных балок, ригелей, колонн и фундамен­ тов). Нормативные эквивалентные равномерно

Варианты загружения перекрытий нагрузками назначают в соответствии с условиями возведения и эксплуатации этажерок. При расчете конструк­ ций и оснований рассматривают следующие ва­ рианты загружения перекрытий: сплошное; час­ тичное, вызывающее неблагоприятные комбина­ ции усилий; отсутствие временной нагрузки. Коэффициенты надежности по нагрузке приведе­ ны в табл. 1.9, 11.3.

Нагрузки от снега и пыли принимают для кон­ кретных районов строительства по действующим нормам (см. гл. 10) и дополнительным требовани­ ям: на верхнем ярусе она учитывается полностью, на промежуточных — в размере 50 %.

Ветровую нагрузку на этажерки принимают в соответствии с указаниями главы СНиП 2.01.0785 с учетом воздействия ветра на оборудование. Ее определяют как сумму средней и пуЛьсационной составляющих. Ветровую нагрузку на эта­ жерки с расположенным на них технологическим оборудованием находят для двух направлений ветра: перпендикулярно к продольной оси эта­ жерки или в направлении ее. Косое направление ветра не рассматривается.

Нагрузки монтажные, при испытании оборудо­ вания, временную распределенную, от оборудова­ ния и аварийную задают технологи.

Нагрузки от оборудования принимают в зави­ симости от условий его размещения при эксплуа­ тации с учетом мероприятий, исключающих не­ обходимость усиления несущих конструкций при перемещении оборудования во время монтажа.

Температурные воздействия на стальные конст­ рукции этажерок учитывают при расстояниях между температурными швами, превышающих допускаемые СНиП 11-23-81* (см. п. 11.2); для железобетонных конструкций длина между тем­ пературными швами определяется расчетом.

Кроме того, при расчете конструкций и соеди­ нений расчетные нагрузки в соответствии со СНиП 2.01.07-85 умножают на коэффициенты на­ дежности по назначению уп, устанавливаемые в зависимости от класса ответственности зданий и

сооружений. Учитывают также коэффициенты условий работы ус и коэффициент условий работы соединения ybt принимаемые по СНиП 11-23-81 и СНиП 2.03.01-84.

Каркасы этажерок. Они образуют многоэтаж­ ные одноили многопролетные рамные системы, усилия в которых определяются различными методами строительной механики с использова­ нием ЭВМ.

Для приближенных расчетов пространственный каркас этажерки, решенный по шарнирно-связе- вой схеме, можно расчленить на ряд плоских вер­

гибкую пластину, защемленную на опорах, с уче­ том разгружающего действия распорных сил, т. е. с несмещаемыми опорами. Распорные силы долж­ ны восприниматься настилом крайних пролетов, для чего его укрепляют ребрами жесткости через 1 м. Предельный относительный прогиб настила 1/150.

Несущая способность просечно-вытяжного на­ стила дана в табл. 11.4.

Балочные клетки. Второстепенные балки меж­ дуэтажных перекрытий располагают так, чтобы полностью использовать несущую способность

тикальных консольных ферм с шарнирными узла­ ми, так как защемление балок в колонны при оп­ ределении усилий в элементах ферм можно не учитывать. Вертикальные связевые фермы карка­ сов этажерок представляют собой статически не­ определимые системы, решение которых без ис­ пользования ЭВМ трудоемко.

При однопролетной связевой ферме задача зна­ чительно упрощается, так как при раскосной схе­ ме связей ферма становится статически определи­ мой и усилия в решетке проще всего найти выре­ занием узлов. Однопролетную ферму с крестовой решеткой, работающей на растяжение и сжатие, условно разделяют на две с раскосной решеткой. Каждую из них рассчитывают на нагрузку, равную половине заданной, но при условии, что в одной раскосы сжаты, в другой растянуты. Если элементы крестовой решетки подбирают только на растяжение (по гибкости не смогут восприни­ мать сжимающие усилия), то крестовая решетка превращается в раскосную с растянутыми эле­ ментами.

Связевые фермы с перепадами высот следует рассчитывать на горизонтальные нагрузки по участкам. Сперва вышеупомянутым приближен­ ным способом рассчитывают верхний участок фер­ мы до перепада. Затем нижерасположенный учас­ ток фермы рассчитывают на нагрузки, приложен­ ные в пределах участка, а также на горизонталь­ ные и вертикальные силы от верхнего участка, приложенные в соответствующих узлах, и т. д.

Элементы этажерок. Рассмотрены вопросы рас­ чета элементов металлических этажерок, так как железобетонные можно рассчитывать как типовые (см. п. 11.4).

Настил. Сплошной настил перекрытий рас­ считывают по одной из следующих расчетных схем: как балочную плиту; как пластину, сво­ бодно опертую или защемленную по контуру; как

настила. Балки, входящие в систему вертикаль­ ных связей при полураскосной схеме, служат главными. Балки, непосредственно воспринима­ ющие нагрузки от оборудования, рассчитываютс учетом неравномерной передачи нагрузки от ягт-

п я р я т п в " ( н я п р и м р р п р и п т т и р я н п и я т т п я р я т я н а

четыре точки нагрузку определяют исходя из__ (тирания на лве тонкий—

При перекрытии в виде монолитной железобе­ тонной плиты по металлическим балкам целесооб­ разно включать плиту в работу балок, для чего к их верхним поясам приваривают упоры в виде коротышей из уголков, воспринимающие сдви­ гающие силы между плитой и балками. При рас­ чете балок помимо проверки напряжений опреде­ ляют относительный прогиб, который должен быть менее допускаемого по СНиП 11-23-81.

Прогиб балок при приваренном сплошном на­ стиле определяют с учетом настила шириной 30^ (где t — толщина настила).

Балки-распорки необходимо проверить на устойчивость как сжато-изогнутый стержень. Рас­ четная длина балки, входящей в систему полурас­ косных связей и не развязанной в горизонтальной плоскости,

где 1г — расстояние между колоннами; S2 и — соответственно меньшее и большее сжимающее усилие на участках балки-распорки.

Предельные гибкости и максимальные прогибы элементов конструкции принимают в соответствии с действующими нормами.

Колонны и связи. Подбор сечений колонн производят по ярусам с учетом изгибающих мо­ ментов в обеих плоскостях. Свободную длину ко­ лонн при проверке на устойчивость принимают