10936

К преимущества можно отнести: низкие капитальные затраты при строительстве здания, минимальное влияние на внешний вид и архитектуру здания в период между техническим обслуживанием.

Недостатки: риски при работе, не подходит для замены громоздких элементов фасада, например, витражного остекления. Есть ограничения по спуску – до 20 этажей.

2) Подъемники для чистки фасадов.

На кровле здания находится подъемная машина (фото 1). К стреле подъемной машины крепится люлька с механизированным или ручным приводом. Вариантов таких конструкций – великое множество и по грузоподъёмности, и по размерам.

Фото 1. Подъемники для чистки фасадов

Такие подъёмные механизмы используются для замены громоздких элементов фасада, имеют чуть более низкую стоимость работ. Внешне имеют более привлекательный вид по сравнению с лестницами.

Но применять такие подъёмники не всегда возможно из-за сложной формы здания. Также их применения накладывает значительные расходы на содержание установки.

3) Система монорельс.

Обычно монорельс монтируется по периметру кровли здания (фото 2), но высотные здания, особенно уникальной формы, требуют нестандартных решений и монорельс может располагаться, например, по углам/краям здания.

Монорельсовые блоки представляют собой металлическую конструкцию и состоят из двухметровой подвесной рабочей платформы и монорельсовой системе (рельса). Перемещение платформы идет за счет ручного или электрического привода, а подъем − лебедок.

50

Фото 2. Монорельсовая система

4) Фасадные лестницы.

Возможны различные вариации таких лестниц: горизонтальные, вертикальные, с использованием ручного пульта или привода лебедки,

Платформу можно перемещать вручную с помощью троса, а также на электроприводе с использованием кольцевой лебедки.

Фото 3. Лестница фасадная

Фасадные лестницы можно использовать, когда промышленный альпинизм не возможен. Они должны иметь своевременное техническое обслуживание: очистки, покраска, освидетельствование в Ростехнадзоре. Также следует учитывать, что конструкция лестницы часто несъемная, а значит, будет заметна на фасаде.

Рассмотрим всю сложность и уникальность обслуживания фасадов высотных зданий на примере Лахта-Центра. Здание имеет сложную, изменяющуюся форму, поэтому СОФ там применено несколько видов (рис.

4).

51

Если идти сверху вниз, то до отметки 369 метров работает система из кареток подъема-спуска, платформы и направляющих рельс вдоль ребер здания. Благодаря резиновым роликам, на фасаде не остается повреждений. На одной платформе может находиться до двух человек. Работы на такой высоте представляют большую опасность, поэтому применяется трехступенчатая система безопасности – основной, дублирующий трос и блокировочная система [3].

Шпиль здания обслуживают промышленные альпинисты с электрических подъемников.

МФЗ имеют наклонные фасады, причем с отрицательным уклоном Их будут обслуживать два передвижных крана и шесть кранов с

вылетом стрелы более десяти метров.

Рис. 4. Схема обслуживания фасадов в Лахта-Центре

Обслуживание фасадов высотного здания – это неотъемлемая часть эксплуатации здания, которая требует индивидуального подхода, уникальных и высокотехнологичных решений инженеров для каждого высотного здания в частности.

Литература

1.Weismantle P. Facade Access & Maintenance for High-Rise Buildings: An output of the CTBUH Facade Access Working Group / P. Weismantle, K. Thompson, E. Torem // Chicago: Council on Tall Buildings and Urban Habitat, 2018. – 146 р.;

2.Практические вопросы по обслуживанию фасадов [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://rgud.ru/press-releases/prakticheskie-voprosy- po-obsluzhivaniyu-fasadov/;

52

3. Система очистки фасада [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.lakhta.center/ru/about/hightech/sof/

М.К. Трошина, А.С. Шилов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Частота собственных колебаний является важнейшей динамической характеристикой здания. Поскольку ее величина значительно влияет на расчетные значения нагрузок (ветровой, сейсмической и прочих), ошибки, допущенные на стадии вычисления частоты собственных колебаний, приводят к неправильному определению напряженно-деформированного состояния несущих конструкций. Помимо этого, неправильное ее определение может привести к возникновению не спрогнозированных резонансных явлений, которые также являются нежелательными, а, зачастую, достаточно опасными [1].

В статье рассмотрен способ определения собственных частот колебаний высотного зданий по упрощенной методике.

Для численной оценки частоты собственных колебаний была построена пространственная конечно-элементная модель каркасного 70этажного здания высотой 273,0 м в ПК SCAD Office.

Рассматриваемое здание имеет размеры в плане 60х50 м. Размеры железобетонного ядра в осях – 30х20 м. Толщина наружных стен ядра принята 0,8 м. Высота этажей принята равной 3,9 м (рис. 1).

Рис. 1. План этажа и разрез здания

53

Врассматриваемом здании применены двухэтажные аутригеры, состоящие из вертикальных и горизонтальных связей и опоясывающей фермы. Они располагаются в уровне 59-60 этажей [2].

Вобщем случае любое здание представляет собой систему с бесконечным числом динамических степеней свободы, т.к. все элементы здания имеют массу и являются упругими. Для каркасных многоэтажных зданий с большой степенью точности можно предположить, что все входящие в систему массы сосредоточены в уровнях перекрытий.

Вцелях упрощения производимых расчетов рассматриваемое здание будем рассматривать как консольный стержень с девятью сосредоточенными массами, которые состоят из постоянных гравитационных нагрузок на перекрытия и собственного веса конструкций

(рис. 2).

Рис. 2. Схема разделения здания на массы

При рассмотрении каркасного здания в виде консольного стержня одной из важнейших задач является определение эквивалентной жесткости стержня, которая определяется из предположения равенства перемещений верхней точки здания и принимаемого стержня при приложении статически эквивалентных нагрузок [3]:

∆ 1,= ∆ 2,,

где: ∆ 1, – перемещение верхней точки здания, определяемое по результатам расчета конечно-элементной модели здания в ПВК SCAD;

∆ 2, – перемещение верхней точки консольного стержня, определяемое по формуле Мора-Максвелла.

54

Для определения эквивалентной жесткости стержня была построена конечно-элементная модель в ПВК SCAD. Результаты статического расчета от воздействия единичной горизонтальной нагрузки приведены на рис. 3.

Рис. 3. Горизонтальные перемещения точек здания с аутригерами

Эквивалентную жесткость определяем согласно [3] по формуле:

55

где: – удельные перемещения от единичной нагрузки, последовательно прикладываемой в уровнях сосредоточения масс и определяемые с помощью ПК «Полюс».

После подстановки соответствующих значений удельных перемещений и эквивалентной жесткости стержня матрица податливости примет вид, указанный в виде таблицы 1.

Таблица 1. Матрица податливости

Матрица частот имеет следующий вид:

56

Для решения уравнения колебаний необходимо получить матрицу ({ } ∙ { } − { 12}). Элементы данной матрицы определяются при помощи

встроенных матричных операторов в MS Excel.

Решениями уравнений колебаний будут являться значения круговой частоты, при которых определитель матрицы будет равен 0:

Литература

1.Никина Е.А., Хазов П.А., Генералова А.А., Санкина Н.В. // Определение частот и форм собственных и сейсмических колебаний многоэтажного здания гостиницы // Вестник волжского регионального отделения российской академии архитектуры и строительных наук / Нижегор. гос. архитектур. строит. ун-т. – Нижний Новгород, 2018. – № 21.

–С. 195-199;

2.Травуш В.И., Конин Д.В. // Работа высотных зданий с применением этажей жесткости (аутригеров) // Вестник ТГАСУ – Томск, 2009. – №2. – С.

77-91;

3.Лампси Б.Б., Хазов П.А., Кофорова О.М., Генералова А.А. // Методы определения собственных частот многоэтажных зданий // Вестник ПТО РААСН – Нижний Новгород, 2016. – №19. – С. 176-180.

57

И.Д. Филичкин

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ВОПРОС О ВЫБОРЕ СТАЛИ (ПРОКАТА) ДЛЯ СТАЛЬНЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Как известно, стальные конструкции — это конструкции из стального металлопроката, которые применяются в качестве несущих конструкций в зданиях и сооружениях. Они классифицируются:

1)По типам - листовые, висячие, комбинированные, преднапряженные, стержневые сплошностенчатые, стержневые сквозные.

2)По функциональному назначениюнесущие, ограждающие, комбинированные.

3)По видам соединений: сварные, болтовые, клепанные, винтовые, комбинированные

В настоящее время выбор стали и проката из нее для данных конструкций определяется целым рядом критериев и нормативных документов, одним из которых является последний из многих предыдущих,

аименно СП 16-2017[1], который непрерывно пополняется результатами новых исследований. Например, к этому СП, выпущенному в 2017 году «вдогонку» появилось СП 294-2017[2], который дополняет или уточняет нормативный документ[1], в том числе и в части выбора стали.

Несмотря на то, что главные критерии стальных конструкций (быстрота возведения, экономия труда и экономия стали) остаются неизменными, рациональный выбор стали влияет не только на обоснованную прочность и долговечность в широком смысле, но и обеспечивает удобную эксплуатацию. Но долговечность стальных конструкций зависит от свойств стали, из которых важными для работы конструкции являются следующие механические характеристики:

•Ryn, Ry – нормативное и расчетное сопротивление стали на растяжение, сжатие и изгиб по пределу текучести.

•Run, Ru – то же по временному сопротивлению

•ε % - относительное удлинение, характеризующее пластические свойства стали

•KCU, KCV – ударные вязкости, характеризующие склонность стали к хрупкому разрушению

•Холодный загиб на 180о, позволяющий проверить технологические свойства проката стали на предмет возникновения трещин при изготовлении гнутых деталей.

Контроль проектирования и изготовления стальных конструкций регламентируется в нормах [1] следующими требованиями:

58

1.Сталь следует выбирать согласно п. 5.2[1] и таблицы В.1.

2.Избегать расположения сварных швов в тавровых и угловых соединениях в зонах действия растягивающих напряжений, превышающих

0.4Ry

3.Избегать пресечений сварных швов

4.Применять выводные планки и физические методы контроля качества швов для стыковых сварных соединений.

Помимо механических требований особое значение играют требования к химическому составу и его влияние на свойства сталей, так как кроме углерода, являющийся основным компонентом стали, еще содержатся добавки, которые бывают полезными(улучшают механические свойства стали) и вредные примеси, а также дополнительные химические элементы, входящие в раствор с ферритом стали, и согласно закону Курнакова , по мере насыщения до определенного максимума твердого раствора прочность стали увеличивается, а пластичность относительно уменьшается.

Рис.1. Закон Курнакова

•Кремний - повышает механические свойства стали, при содержании 1 % понижает стойкость против коррозии

•Марганец - упрочняет ферритные зерна с цементными прослойками, понижает действие серы

•Хром - повышает вязкость и стойкость стали против коррозии

•Кислород - нарушает целостность стали и понижает ее механические свойства

•Азот - делает сталь старее, но более прочной и износоустойчивой

59