Строить быстровозводимые здания выгоднее, чем капитальные. Они возводятся намного быстрее, требуют меньше единиц спецтехники, расходуют меньше средств. Строительство задействует небольшую бригаду, а не целый отряд рабочих. Это создает ложное впечатление несерьезности технологии, чрезмерной универсальности, что приводит к пренебрежению расчетами. Однако быстровозводимые объекты должны проектироваться с не меньшей тщательностью, чем традиционные постройки из железобетона, ведь от правильности чертежей зависит несущая способность конструкций, долговечность, а главное, безопасность эксплуатации. На эти свойства напрямую влияет металлоемкость здания.

Что такое металлоемкость ангара

Под термином «металлоемкость здания» понимается соотношение веса всех несущих элементов каркаса быстровозводимого объекта к его площади. Наиболее упрощенный вид расчета — деление суммарной массы стальных конструкций на площадь ангара. Величина измеряется в кг/м2. Соответственно, эта характеристика показывает, сколько весят металлоконструкции на одном квадратном метре здания.

Низкая металлоемкость допустима в небольших ангарах, на которые не оказывается высоких ветровых, снеговых нагрузок, и внутри которых не монтируются кран-балки для ремонта крупной техники или передвижения различных объектов. Недостаточная металлоемкость приведет к обрушению постройки под воздействием ураганов/снега или к деформации под собственным весом, что ведет к повышению вероятности травм персонала, расходов на ремонт и потерю хранимой продукции или техники.

Высокая металлоемкость повышает прочность объекта, устойчивость к сильным ветрам, толстым снежным массам на крышах. Однако если толщина металлоконструкций чрезмерно завышена, либо если колонны, опоры, иные несущие элементы расположены с неоправданной частотой, близостью друг к другу, возрастает цена ангара, осложняется его использование, планировка становится более неудобной.

Главная задача проектировщиков — найти такое соотношение веса металлоконструкций и площади здания, при которых объект выдержит все климатические условия региона, где он расположен, и эксплуатационную нагрузку.

От чего зависит металлоемкость ангара

Самый очевидный фактор, от которого зависит металлоемкость — габариты постройки. Количество металла на квадратный метр площади тем больше, чем шире, длиннее и выше сооружение. Большие размеры повышают требования к выносливости несущих конструкций, что дополнительно повышает металлоемкость.

Также на металлоемкость конструкций влияют:

  • Тип объекта. Форма несущих конструкций определяет количество металла, а назначение ангара влияет на то, каким внутренним нагрузкам он подвергнется: простой склад со стеллажами и производственный цех с обилием оборудования и станков нагружены по-разному.
  • Нагрузки. Ангары подвергаются воздействию ветра, дождя или снега. В разных климатических регионах здания накапливают шапки снега и льда отличающейся толщины. Кроме погоды на сооружение влияют кровельные материалы, фасадная отделка, способы расположения оборудования внутри здания. Цехи и склады часто оснащаются рельсами для кранов, транспортной техники, что заметно повышает нагрузку на балки и перекрытия. Многослойная утепленная кровля тяжелее простой обшивки стропил тонким кровельным профнастилом, и это тоже влияет на металлоемкость, вынуждает устанавливать профили повышенной толщины.
  • Тип металла, из которого построен ангар. Металлоемкость здания, построенного из ЛМК и ЛСТК, различаются при одинаковых габаритах. ЛСТК уменьшают эту характеристику в среднем на 15%.
  • Наличие дополнительных элементов — вентиляционного оборудования, радиотехники (например, антенны на крыше), светильников, сигнальных маяков и прочих объектов.
Металлоемкость быстровозводимого здания

Наконец, металлоемкость напрямую зависит от инженеров, грамотности проведения расчетов, умения адаптировать технологию быстровозводимого строительства под конкретные нужды заказчика.

В свою очередь металлоемкость оказывает влияние не только на сумму, которую придется потратить на строительство, но и на вес здания, что повлияет на тип фундамента. Если емкость окажется избыточной, кроме денег израсходуется время — придется заливать железобетонное основание, на полное затвердевание которого иногда уходит более месяца, и объект перестанет быть быстровозводимым.

Как рассчитать металлоемкость и что учитывать

Расчет металлоемкости конструкцийМеталлоемкость каркаса быстровозводимых зданий рассчитывается разными методами, однако они дают приблизительно одинаковый результат с небольшим расхождением. Самостоятельные вычисления дают возможность оценить, насколько адекватно проектировщики рассчитали количество металлоконструкций. Это полезно для контроля строительных процессов. При незначительной разнице для тревоги нет оснований, но если результаты отличаются существенно (обычно они оказываются завышенными), лучше уточнить, не пытается ли производитель ангара перестраховаться, заложив повышенную несущую способность, и задуматься, нет ли у него стремления взять более высокую плату, чем того требует запрос заказчика.

Стандартные расчеты металлоемкости проводятся согласно положениям СНиПов и иных действующей нормативной документации.

Обычно вычисления ведутся по формуле:

g = [0,1 + 0,03 × (9,81 + К1× (H/L) × К2) × (1 + 0,01 × H)] × K3/0,00981.

Здесь:

  • g — удельный расход металла на один квадратный метр;
  • H — высота здания;
  • L — его ширина;
  • K1 — коэффициент, соответствующий типу объекта;
  • K2 — коэффициент, отображающий нагрузку, которую оказывают снег и ветер;
  • K3 — коэффициент, показывающий, какой тип стали задействуется при строительстве.

Формула предполагает, что металлоконструкции изготовлены из черновой стали.

Значения ветровых и снеговых нагрузок содержатся в таблицах нормативных документов, включая ГОСТ Р 56728-2015. Они уже рассчитаны — достаточно найти в таблицах свой город и определить, к какому из восьми регионов, для которых характерны свои нагрузки, он относится.

Тип местности для быстровозводимого ангараТакже учитывается тип местности:

  • открытый (пустыни, степи, побережья, тундра, лесостепи, т.д.);
  • территория городов либо массив леса с высотой зданий или деревьев более 10 м;
  • городские регионы с плотной застройкой объектами выше 25 м.

Приведенный способ вычисления подходит одноэтажным ангарам. Если рассчитывается металлоемкость многоэтажных зданий, учитываются опорные конструкции каждого этажа. Для определения общей массы объекта с несколькими этажами, значение, полученное по этой формуле, умножается на площадь внутреннего пространства с поправкой на этажность.

Иногда приходится дополнительно учитывать козырьки, фонари, мезонины, прочие вспомогательные объекты, входящие в конструкцию здания. Утяжеляют и, соответственно, повышают металлоемкость рост числа пролетов, повышение толщины металлопрофиля для перекрытий, других несущих элементов.

Оптимальные параметры металлоемкости

Параметры металлоемкостиПроектировщики постоянно оптимизируют металлоемкость, чтобы сохранить способность здания выдерживать заданные нагрузки, но уменьшить цену строительства и количество задействованного металла. Один из способов снижения металлоемкости — изменить расстояние между опорами, внутренними и внешними колоннами. Важно стремиться к тому, чтобы они располагались удобно для персонала и посетителей.

Наиболее удобным считается такой шаг между колоннами (он же называется «сеткой колонн»):

  • 6х6;
  • 6х12;
  • 6х18;
  • 6х24;
  • 12х24.

Чем чаще расставлены опоры, тем неудобнее планировка внутри ангара. Порой для увеличения расстояния между колоннами для сохранения несущей способности увеличивают толщину профиля — и это сохраняет металлоемкость на том же уровне или ведет к его уменьшению.

Другой способ оптимизации толщины и суммарного веса металла — совмещение функций ограждающих и несущих конструкций в одном строительном элементе.

Также для уменьшения металлоемкости инженеры задействуют балки с переменным сечением. Нижняя часть ангара подвергается более высоким нагрузкам, так как на нее давит весь вес постройки, поэтому здесь несущие конструкции делают утолщенными. Верхняя часть испытывает меньше давления от самого здания, что дает возможность установить здесь более тонкий металлопрофиль.

Оптимальными считаются такие значения металлоемкости:

  • при ширине ангара до 15 метров и применении легких оцинкованных металлоконструкций искомая величина колеблется в пределах 18-25 килограммов на квадратный метр;
  • при использовании другого типа материала, например, гнутого профиля или балок переменного сечения значение составляет 30-40 килограммов на квадратный метр;
  • если показатель превышает 50 кг/м2 — это повод насторожиться и убедиться, что организация, разрабатывающая ангар для клиента, не зарабатывает на нем, поставляя чрезмерный тоннаж стали.

 

Однако стремление к чрезмерной оптимизации не всегда допустимо. Так, высокие значения металлоемкости необходимы при повышенных требованиях к безопасности здания — например, если строится атомная станция или схожий по значимости объект, в который важно заложить как можно больший коэффициент запаса прочности.

Лучше не покупать готовые проекты или типовые чертежи — они разработаны максимально усредненными, иногда непонятно, под какой тип металла их рассчитали. Чтобы получить такое быстровозводимое здание, в котором металлоемкость, конфигурация несущих конструкций и цена наиболее удачно сбалансированы, лучше обращаться в проверенную строительную компанию с хорошей репутацией «Технолок». Будем рады ответить на ваши вопросы.

Металлокаркас тентового ангара
КОНТАКТЫ

ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ

Заполните небольшую форму и мы ответим вам