Конструкции каркаса здания окончательной сборки модулей ВС в составе комплекса «ЦСКМС» | ООО «Проектное бюро «Техно-Парк»

Разработка комплектов чертежей КМ в составе проектной и рабочей документации на строительство объекта: конструкции каркаса здания окончательной сборки модулей ВС (цех № 107) в составе комплекса «Центр строительства крупнотоннажных морских сооружений (ЦСКМС). Комплекс для изготовления оснований гравитационного типа и интеграции модулей верхних строений».

Общий вес металлоконструкций составил 60 000 тн. Параллельно подразделение ООО «КБ «Техно-Парк» выполнило комплект конструкторской документации КМД с разработкой 3D модели в программном комплексе Tekla Structures. Работы велись с декабря 2017 по 2021 год.

Характеристика здания и конструктивные решения:

Здание цеха прямоугольной формы в плане имеет общие габариты в осях 1-25/А-Е 280,0×335,5 м, высотой 92,0 м в коньке. Здание запроектировано единым температурным блоком с учётом влияния возникающих температурных воздействий, в соответствии с требованиями раздела 15 СП16.13330.2017.

Вдоль оси Е к зданию примыкает цех № 203 меньшей высоты, каркасы зданий независимы и разделены деформационным швом.

В торцах здания по осям 1, 25 расположены откатные ворота высотой 54,5 м в крайних пролётах А-

Б, Д-Е и 69,5 м в пролётах Б-Д. По оси А, между осями 14-18, расположены откатные ворота высотой 41,0 м, а по оси Е, между осями 14-18 — ворота высотой 18,0 м.

Здание оборудовано мостовыми кранами в каждом пролёте в двух разных уровнях:

в нижнем уровне по пять кранов грузоподъемностью 50 тн (25/5+25), пролётом 58,0 м, режим работы 6К ГОСТ 25546-82 (А6 ИСО 4301/1-86); марка подкранового рельса — КР100; уровень головки рельса +47,150 м (пролёты А-Б, Д-Е), +54,650 (пролёты Б-В, Г-Д), +62,150 (пролёт В-Г).

в верхнем уровне по 2 крана грузоподъемностью 300 тн (2×125+150/10), пролётом 61,5 м, режим работы 3К ГОСТ 25546-82 (А3 ИСО 4301/1-86); марка подкранового рельса — КР120; уровень головки рельса +54,670 м (пролёты А-Б, Д-Е), +62,170 (пролёты Б-В, Г-Д), +69,670 (пролёт В-Г).

При расчётах нагрузок от кранов учтена возможность работы кранов в режиме тандема на жесткой сцепке.

Для доступа к крановым путям в уровне тормозных конструкций подкрановых балок выполнены обслуживающие площадки.

Конструктивная схема здания — каркасная, каркас металлический, рамно-связевый. Образован плоскими пятипролётными рамами, установленными в направлении цифровых осей с шагом 12,0 м, за исключением осей 14-18, где предусмотрен технологический проезд поперек пролетов через всё здание, шириной 52 м.

Между собой рамы развязаны системой распорок (в т.ч. распорками являются балки рабочих площадок выше отм. +5,000 и подкрановые балки) и вертикальных связей, выполненных из Н- образного сварного сечения, сварных прямоугольных труб, прокатных двутавров и ХГСП.

Основные рамы.

Рамы скомпонованы из колонн сквозного сечения и стропильных ферм пролётом до 64,5 м. Шаг

стропильных ферм — 12 м. Узлы опирания колонн на фундаменты — жёсткие, стропильных ферм на колонны — жёсткие.

Колонны рам:

по оси 18-24/Е до уровня покрытия;
по оси 2-14/Е до отметки +33,920;

по оси 2-24/Д до отметки +33,915;
по осям 2-24/В и 2-24/Г до отметки +43,700;

а также вертикальные связи по перечисленным выше колоннам. Жёсткостные характеристики сечений данных колонн учтены и верифицированы при расчете каркаса. Колонны рам выполнены двухветвевыми, ступенчатыми (с разносом ветвей от 9,5 м до 2,5 м в осях) в уровнях опирания подкрановых конструкций, с треугольной решеткой, с горизонтальными ригелями в уровнях рабочих площадок, с траверсами в уровнях подкрановых конструкций. Ветви выполнены из сварных двутавров, решётка из профилей Н-образного сечения, сварных прямоугольных труб. Траверсы выполнены из сварных двутавров, опёртых шарнирно и жёстко на ветви колонн. При расчёте колонн и узлов учтены усилия, возникающие при транспортировке колонн в горизонтальном положении и от нагрузок во время кантования колонны в проектное положение при монтаже. Колонны жёстко защемлены в фундаментах. Базы колонн запроектированы раздельными для каждой ветви.

Покрытие.

Покрытие выполнено из стропильных ферм, установленных по колоннам с шагом 12 м и с шагом 13 м по подстропильным фермам (в зоне осей 14-18). Поперёк стропильных ферм, в одном уровне с ними, в направлении буквенных осей выполнены подстропильные фермы.

Пролёт прогонов покрытия 6 и 6,5 м (в зоне осей 14-18), для опирания прогонов между стропильными фермами запроектированы неразрезные стропильные балки двутаврового сварного сечения в уровне верхних поясов ферм, опирающиеся на подстропильные фермы.

Стропильные фермы запроектированы с восходящими опорными раскосами, верхний пояс выполнен из сварных двутавров, нижний пояс Н-образного сварного сечения, решетка из прямоугольных труб сварного сечения и ХГСП. Подстропильные фермы запроектированы с параллельными поясами из прямоугольных и круглых труб и Н-образного сечения, треугольной решёткой из ХГСП. Жёсткий диск покрытия образован системой горизонтальных связей в уровне нижнего и верхнего поясов ферм.

Конструкции покрытия выполнены в предположении монтажа крупными блоками по технологии, разработанной фирмой «Euro Engineering s.r.l.», Италия.

Кровля здания — двускатная, с уклоном 11%, выполняется из сэндвич-панелей, опира-ющихся на прогоны покрытия из ХГСП, установленные на стропильные фермы и балки покры-тия с шагом 1,5 м. Водосток — внутренний, организованный.

Поперечный проезд в осях 14-18.

В осях 14-18 в здании предусмотрен сквозной поперечный технологический проезд шириной 52 м. В зоне проезда стропильные фермы опираются на систему подстропильных ферм, установленных на колонны осей 14 и 18, а для работы мостовых кранов вместо подкрановых балок запроектированы системы подкрановых конструкций пролётом 52 м.

Подстропильные фермы выполнены с жёстким опиранием на колонны. Верхний и нижний пояса, первая пара раскосов, а также дополнительные опорные подкосы выполнены из Н-образного сварного сечения, а остальная решетка из ХГСП.

Системы подкрановых конструкций выполнены в двух вариациях :

Один крановый путь на отметке, в смежном пролёте крановых путей нет.

Система состоит из основной (подкрановой) и вспомогательной ферм, в уровне верхних и нижних поясов которых выполнены диски в виде горизонтальных ферм. Основная и вспомогательная фермы запроектированы с параллельными поясами, треугольной схемой решётки с дополнительными стойками, нисходящим опорным раскосом и опиранием в уровне верхнего пояса. Вертикальные и горизонтальные фермы образуют пространственную решётчатую конструкцию. Для увеличения крутильной жёсткости конструкции поперечные сечения объёмного блока усилены решётчатыми диафрагмами. Элементы по нижним и верхним поясам ферм совместно с диафрагмами обеспечивают общую устойчивость и геометрическую неизменяемость основной и вспомогательной ферм, а также местную устойчивость элементов верхних и нижних поясов.

Нагрузки от ветровых воздействий и торможения крана поперёк задания воспринимаются горизонтальной фермой с передачей усилия на колонну в месте опирания подкрановой фермы на колонну. Передача нагрузки на каркас здания от продольного торможения крана происходит через одну из опор подкрановой фермы, эта опора является линейно-неподвижной во всех направлениях в расчётной схеме подкрановой конструкции (выполнена по оси 18). Вторая опора подкрановой фермы линейно-подвижная в направлении буквенных осей (опора «Mageba» типа КЕ по оси 14) и воспринимает только вертикальную нагрузку и горизонтальную нагрузку от ветра и поперечного торможения крана.

Передача поперечного торможения кранов на колонну основного каркаса осуществляется через качающуюся стойку и не препятствует линейному перемещению подвижных опор ферм.

Вспомогательная ферма передает на каркас только вертикальные нагрузки от собственного веса и площадок обслуживания крана, обе её опоры являются линейно-подвижными;

Два крановых пути на одной отметке в смежных пролётах.

Система состоит из двух основных (подкрановых) ферм в одном уровне, в смежных пролётах располагаются краны разной грузоподъемности (50 и 300 тн). В уровне верхних и нижних поясов основных ферм выполнены связевые диски в виде горизонтальных ферм. Основные фермы запроектированы с параллельными поясами, треугольной схемой решётки с дополнительными стойками, нисходящим опорным раскосом и опиранием в уровне верхнего пояса.

Вертикальные и горизонтальные фермы образуют пространственную решётчатую конструкцию. Для увеличения крутильной жёсткости конструкции поперечные сечения объёмного блока усилены решётчатыми диафрагмами. Элементы связей по нижним и верхним поясам ферм совместно с диафрагмами обеспечивают общую устойчивость и геометрическую неизменяемость ферм, а также местную устойчивость элементов верхних и нижних поясов.

Нагрузки от торможения крана поперёк задания воспринимаются горизонтальной фермой с передачей усилия на колонну в месте опирания подкрановой фермы на колонну. Пере-дача нагрузки на каркас здания от продольного торможения крана происходит через одну опору подкрановой фермы по оси 18 для крана грузоподъемностью Q=300 тн, эта опора является линейно-неподвижной во всех направлениях в расчётной схеме подкрановой конструкции. Остальные три опоры подкрановой системы имеют возможность перемещения в продольном направлении (подвижные опоры «Mageba» КЕ по оси 14 для обоих основных ферм и по оси 18 для фермы под кран грузоподъемностью Q=50 тн) и воспринимают только вертикальную нагрузку и горизонтальную нагрузку от поперечного торможения крана.

Подкрановые конструкции обоих вариантов исполнения не предполагают включения в работу основного каркаса здания, не воспринимают какие-либо нагрузки от элементов каркаса, не являются элементами, обеспечивающими общую, местную устойчивость и геометрическую неизменяемость или элементами раскрепления, уменьшающими расчётные длины колонн.

Все элементы основных ферм (пояса, раскосы, стойки) выполнены из сварных двутавровых профилей из стали C390-6 по ГОСТ 27772-2017. Пояса, опорные и вторые раскосы вспомогательной фермы выполнены из сварных и прокатных двутавровых профилей из стали С345-5, C355-5 по ГОСТ 27772-2017, раскосы и стойки — из фасонного проката в виде парных уголков крестового сечения из стали С345-5 по ГОСТ 27772-2017. Все элементы решётки горизонтальных ферм выполнены из фасонного проката в виде парных уголков крестового сечения из стали С345-5, а также из ХГСП по ГОСТ 27772-2017.