Совершенствование объёмно-планировочных и конструктивных решений большепролетных многоэтажных зданий на примере гаражей-стоянок со стальным каркасом

Совершенствование объёмно-планировочных и конструктивных решений

> V V»

большепролетных многоэтажных зданий на примере гаражей-стоянок со стальным каркасом

Э.Н.Кодыш, Н.Н.Трекин, И.А.Терехов, Д.С.Еремеев, А.А.Сосков

Рассматриваются проблемы хранения личного автотранспорта в крупных городах. Выполняется поиск рационального объёмно-планировочного решения гаража-стоянки на основе сравнения различных вариантов расстановки автомобилей в зоне хранения с учётом требований СП 113.13330.2016 «Стоянки автомобилей». Проводится анализ различных вариантов конструктивных решений гаражей-стоянок. Авторами предлагается три новых конструктивных решения: первое - использование прямоугольных трубобетонных колонн в гаражах-стоянках; второе - размещение автомобилей для длительного хранения на этажерке; третье - конструктивное решение гаража-стоянки со свободной планировкой этажей.

Ключевые слова: гараж-стоянка, стальной каркас, объёмно-планировочные и конструктивные решения, трубобетон, этажерка, здания со свободной планировкой этажей.

Improvement of Planning and Constructive Solutions of

Large-span High-rise Buildings on the Example of Parking

Garages with Steel Frame. By E.N.Kodysh, N.N.Trekin,

I.A.Terekhov, D.S.Eremeev, A.A.Soskov

The problems of storage of private vehicles in major cities are discussed. The article searches for rational space-planning decisions of the parking garage based on the comparison of various variants of arrangement of cars in the storage area subject to the requirements of SP 113.13330.2016 "Parking". The analysis of various structural solutions of parking garages is given. The authors propose three new design solutions: first, the use of rectangular tube-confined concrete columns in parking garages; second - long-term carlocation on the shelf; third -the design solution of parking garage with open plan floors.

Keywords: parking garage, steel frame, space-planning and constructive solutions, pipe-concrete, shelves, open plan floors.

В настоящее время проблема парковки и хранения личного автотранспорта в крупных городах является одной из самых актуальных.

Для хранения автотранспорта устраивают открытые плоскостные автостоянки, строят многоэтажные гаражи-стоянки, а также встроенные и пристроенные стоянки автомобилей при новом строительстве и реконструкции зданий.

Данная проблема должна решаться комплексно, в том числе путём строительства отдельно стоящих многоэтажных гаражей-стоянок.

Выбор оптимального типа гаража-стоянки должен удовлетворять требованиям, порой противоречащим друг другу: градостроительным, транспортным, санитарно-гигиеническим, эксплуатационным и экономическим.

Многоэтажные отдельно стоящие гаражи-стоянки могут быть с железобетонным и металлическим каркасом. Железобетонный каркас при этом может быть выполнен в сборном, монолитном и сборно-монолитном вариантах. Преимуществом монолитного железобетона является то, что здание может быть вписано в сложную форму участка для строительства. Однако при регулярной схеме здания с металлическим каркасом получают более экономичные решения.

Институт АО «ЦНИИПромзданий» является автором пособия по проектированию гаражей-стоянок для легковых автомобилей [1], в котором рассматриваются конструктивные решения из сборного железобетона, и также одним из авторов СП 113.13330.2016 «Стоянки автомобилей» [2].

Необходимо учитывать, что в СП 113.13330.2016 изменилась классификация автомобилей и минимально допустимые зазоры безопасности, а также появились новые технологии изготовления металлических конструкций, новые конструктивные решения.

В 2016 году в АО «ЦНИИПромзданий» по заказу «Ассоциации развития стального строительства» (АРСС) было разработано пособие «Проектирование многоярусных гаражей-стоянок на стальном каркасе» [3].

Зона хранения автомобилей является основным элементом объёмно-планировочной структуры гаража-стоянки. Её размеры зависят главным образом от габаритов автомобилей и минимальных радиусов их поворота [3].

Габариты машино-мест с учетом минимально допустимых зазоров безопасности, расстояния между автомобилями на местах стоянки и конструкциями здания устанавливается в проекте.

В зоне хранения используется прямоугольная (90°) и косоугольная (30°, 45°, 60°) схема расстановки автомобилей. Угол определяется между продольной осью автомобиля и внутригаражным проездом.

Для получения наиболее экономичного объёмно-планировочного решения было проведено сравнение фрагментов планов зон хранения с различной расстановкой автомобилей большого класса. Габариты машино-мест приняты при минимальных зазорах безопасности и внутренних проездах (рис. 1).

На рисунке 1 расстановка автомобилей выполнена без учёта колонн в силу существования различных вариантов их расположения. При боксовом хранении автомобилей перего-

3 2017

103

родки приняты толщиной 140 мм. Заезд автомобиля на места хранения выполняется задним ходом без дополнительного маневрирования. На каждом варианте присутствуют показатели: £ - площадь стоянки одного автомобиля и £общ - общая площадь зоны хранения десяти автомобилей.

Эффективность объёмно-планировочного решения гаража-стоянки характеризуется двумя показателями [4]:

- приведённая площадь машино-места 5пр, определяемая как отношение общей площади автостоянки £ к количеству машино-мест К:

£ = ^ / К;

пр общ

- коэффициент эффективности Кэ использования площади стоянки автомобилей при определенных размерах машиноместа:

К = А / Я ,

э ' общ'

где А = N х 5 - площадь хранения всех автомобилей (£ -площадь стоянки одного автомобиля).

Рис. 1. Фрагменты планов расстановки 10-и автомобилей большого класса: а) боксовое хранение; б) манежное хранение с расстановкой под углом 90°; в) манежное хранение с расстановкой под углом 60°; г) манежное хранение с расстановкой под углом 45°

Рациональность объёмно-планировочного решения достигается при приближении его параметров к минимально допустимым, а сокращение себестоимости машино-места -при уменьшении £пр и увеличении Кэ.

В таблице 1 приведено сравнение значений показателей эффективности £пр и Кэ, общей площади зоны хранения, мест хранения, внутригаражного проезда и машино-места, рассчитанных для фрагментов плана расстановки десяти автомобилей большого класса, без учёта вспомогательных помещений и пандусов (рамп).

При прямоугольной расстановке автомобилей требуемая ширина проезда больше, чем при косоугольной. При этом расход площади на одно машино-место получается меньше на 7-8%. Это происходит потому, что при косоугольной расстановке требуемая длина проезда увеличивается и образуются «неиспользуемые» треугольные участки между торцевой стороной автомобиля и внешней границей зоны хранения, в которые могут быть встроены индивидуальные шкафы для хранения инструментов, шин, автохимии и т.д. Прямоугольная расстановка позволяет организовать двухстороннее движение автомобилей, тогда как косоугольная - только одностороннее.

Конструктивное решение гаража-стоянки включает большое количество одинаковых элементов и позволяет получить экономичную несущую систему при разработке типовых проектов с единым шагом основных конструкций.

Основными элементами несущего каркаса являются колонны, балки (фермы) и перекрытия и покрытие.

Железобетонное перекрытие может быть решено в следующих вариантах: монолитное в инвентарной опалубке или в несъёмной по профилированному настилу; сборное; сталежелезобетонное.

Наиболее важным планировочно-конструктивным параметром гаражей-стоянок является шаг колонн и длина главных балок или ферм.

Для определения наиболее эффективного конструктивного решения было рассмотрено семь вариантов расположения колонн и главных балок или ферм. Каждый вариант включал фрагмент плана гаража-стоянки, состоящий из четырёх рядов

Таблица 1. Сравнение эффективности фрагментов планов расстановки десяти автомобилей большого класса

Показатели Маненноё хранение Бнсмое хранение

Обшая площадь зоны хранении ы' 2ВДЛ паи 36^1-В

Г№ммн ЛЛ»11М1,|ь нпгГ и-м и.'нин, н* 16190 16150 16180

Площадь виугригаражиио проезда, и" 77А& 1ые 1Ш2

Пппм,^,-^. нлшиип ГСГ.-Л, и1 15г38 1*19

Приведенная площадь машннс-несщ.^ 31,01 иди

Коиффицнсн! иффин 1 иш-нк:Г|\. К, анг

машин, рассчитанных на 72 машино-места для среднего класса машин. Способ хранения - манежный под углом 90°.

В таблице 2 произведено сравнение конструктивных решений гаражей-стоянок по количеству основных несущих конструкций. Исходя из зависимости необходимого количества ригелей от различного расположения колонн можно сделать вывод, о том, что наиболее выгодными являются конструктивные решения с фермами, подтверждающие одно из базовых положений проектирования - принцип концентрации усилий и материалов.

На основании проведённого анализа применяемых объёмно-планировочных и конструктивных решений гаражей-стоянок со стальным каркасом авторами было разработано три новых предложения.

1. Использование прямоугольных трубобетонных колонн в гаражах-стоянках.

Трубобетонная колонна представляет собой внешнюю стальную оболочку (металлическую трубу), заполненную на нижних этажах бетоном, образующим внутреннее ядро. Стальная обойма используется не только в качестве опалубки и одновременно продольной и поперечной арматуры, она также создаёт идеальные условия для работы бетонного ядра под нагрузкой.

Использование трубобетонных колонн прямоугольного сечения в гаражах-стоянках позволит повысить несущую способность колонн и огнестойкость конструкций. При этом отсутствует необходимость разработки сложных узлов сопряжения с классическим вариантом перекрытия.

2. Размещение автомобилей для длительного хранения на этажерке.

Таблица 2. Сравнение конструктивных решений гаражей-стоянок

К Гип конструктивного р*1*Н4|и КОЛОННЫ Перекрытие

Коп-Ей, шт. Грузовая ПЛйЦЗДЬ крайних И сисдних. ч' балки (фа^.чы) прогоны

КОМО, шт, пролет, пролет, Ч

] Палии пролетом на 7 ряда чан.им. Шаг калан н - 1 наш.-место 54 19,Б/3&ГБ 36 15Д5 -

г Балки пролетом на ? ряда машин. Шаг колонн - 2 маш.-ме:та 21 33,6/793 13 1535 -

^ЛКП пролетом "в г ряда И1НИ. Шаг колонн Ьн. (независим от на.-мт) г\ 4Т.&/9М 14 1535 -

4 Балки пролетом не ? ряда лаиин. Шаг колонн - 3 мат.-каста 59.4/113.9 12 1535 7,5

& Слоонечуючныки (ОЛОННДЧИ около прооадоа. Шаг колонн -5 наВ.неста ю 14,3/ -¿А.Ъ-Ж.Ь 54 5,25-535 5.45

& Фермы пролетев на 4 рода ратин,. Шаг копгшн - 2 наш.-места 16 158,5 31.7 -

1 Фчриы ПроЛеТОм кМ 4 роди г лиен, Шаг колонн - 3 мал. места 12 237.& Б 31,7 73

3 2017 105

На рисунках 2 и 3 приведены фрагмент плана и разрез существующего гаража-стоянки с этажеркой.

Рис. 2. Фрагмент плана существующего гаража-стоянки с пристроенной этажеркой для длительного хранения автомобилей

Л» таю | щи | там 11>1> ия \. ът там [ ВШ ¡¡рЯ В6£И | т №

Рис. 3. Разрез существующего гаража-стоянки с пристроенной этажеркой для длительного хранения автомобилей

и-V-Т

-V 18000

Рис. 4. Фрагмент здания с этажами свободной планировки а) Вид А

Рис. 5. Варианты узлов сопряжения конструкции ферм с монолитным перекрытием: а) верхний и нижний пояс фермы из парных уголков; б) верхний и нижний пояс фермы из двутавра

Рис. 6. Конструктивное решение перекрытия со сборными железобетонными ребристыми плитами длиной 6 или 12 м: а) опирание на верхний пояс фермы; б) опирание на нижний пояс фермы

Подъём и перемещение автомобилей осуществляется с помощью погрузчика. Оптимальным будет использование погрузчика для обработки контейнеров грузоподъемностью 10 т. При этом максимальная высота подъёма - 20 м.

Автомобиль располагается на платформе стандартного 20-футового морского контейнера без обшивки. Применение таких контейнеров позволяет использовать стандартное навесное оборудование погрузчика (спредер) для захвата контейнера.

Перемещение погрузчика может осуществляться по противопожарным проездам вокруг здания.

3. Конструктивное решение гаража-стоянки с этажами свободной планировки.

Основными несущими конструкциями в данном принципиально новом техническом решении являются металлические фермы с параллельными поясами и редкой решеткой. В пределах высоты ферм (между верхним и нижним поясами ферм) расположены промежуточные этажи, а между фермами - этажи со свободной планировкой. Габаритная высота фермы определяется исходя из необходимой нормативной высоты этажа.

Главным отличием от классического варианта фермы, где нагрузка прикладывается только к верхнему поясу, является то, что в данном техническом решении нагрузка передаётся на верхний и нижний пояса, которые являются частью ста-лежелезобетонной конструкции.

Перекрытие может быть выполнено в двух вариантах -монолитным по профилированному настилу, с включением его в работу перекрытия или с применением сборных железобетонных плит.

На рисунке 4 приведён фрагмент здания с этажами свободной планировки. Высота фермы равна высоте этажа. Отсутствие в средней панели фермы стоек и раскосов позволяет организовать проезд необходимой ширины.

Вариантыы узлов сопряжения поясов ферм и монолитного перекрытия приведен на рисунке 5. Данное решение позволяет уменьшить высоту конструкции пола и обеспечить совместную работу фермы и конструкций перекрытия.

Также в данном конструктивном решении возможно применение в качестве перекрытия сборных ребристых плит длиной 6 или 12 м. Варианты сопряжения поясов фермы и ребристых плит приведены на рисунке 6.

Область применения данного технического решения определяется длиной ферм, которая может достигать 18 метров, а также шагом ферм - до 6 м (монолитное перекрытие по профилированному настилу или из сборных ребристых плит длиной 6 м) и 12 м (перекрытие из сборных ребристых плит).

Предлагаемое решение может быть применено в многоэтажных зданиях с регулярной схемой несущих конструкциях - в гаражах-стоянках, торговых центрах, спортивных комплексах, административных зданиях и т.д.

В настоящее время авторами осуществляется детализация данного конструктивного решения.

Литература

1. Гаражи-стоянки для легковых автомобилей, принадлежащих гражданам. Пособие для проектирования / АО «ЦНИИПромзданий». - М., 1998.

2. СП 113.13330.2016 «Стоянки автомобилей».

3. Пособие «Проектирование многоярусных гаражей-стоянок на стальном каркасе / Э.Н. Кодыш, Н.Н. Трекин, Н.Г. Келасьев и др - М.: АКСИОМ ГРАФИКС ЮНИОН, 2017. - 176 с.

4. Стальные конструкции в строительстве надземных многоярусных рамповых автостоянок: рекомендации по применению. - М.: АРСС, 2015.

5. СП 266.1325800.2016 «Конструкции сталежелезобетон-ные. Правила проектирования».

6. Кодыш, Э.Н. Проектирование многоэтажных зданий с железобетонным каркасом / Э.Н. Кодыш, Н.Н. Трекин, И.К. Никитин. - М.: АСВ, 2009. - 343 с.

7. Кодыш, Э.Н. Расчёт железобетонных конструкций из тяжелого бетона по прочности, трещиностойкости и деформациям / Э.Н. Кодыш, Н.Н. Трекин, И.К. Никитин.. - М.: АСВ, 2010. - 352 с.

Literatura

1. Garazhi-stoyanki dLya Legkovyh avtomobilej, prinadlezhashhih grazhdanam. Posobie dLya proektirovaniya / AO «TSNHPromzdam'j». - M., 1998.

2. SP 113.13330.2016 «Stoyanki avtomobilej».

3. Posobie «Proektirovanie mnogoyarusnyh garazhej-stoyanok na staL'nom karkase / E.N. Kodysh, N.N. Trekin, N.G. KeLas'ev i dr - M.: AKSIOM GRAFIKS YUNION, 2017. - 176 s.

4. StaL'nye konstruktsii v stroiteL'stve nadzemnyh mnogoyarusnyh rampovyh avtostoyanok: rekomendatsii po primeneniyu. - M.: ARSS, 2015.

5. SP 266.1325800.2016 «Konstruktsii staLezheLezobetonnye. PraviLa proektirovaniya».

6. Kodysh E.N. Proektirovanie mnogoetazhnyh zdanij s zheLezobetonnym karkasom / E.N. Kodysh, N.N. Trekin, I.K. Nikitin. - M.: ASV, 2009. - 343 s.

7. Kodysh E.N. Raschet zheLezobetonnyh konstruktsij iz tyazheLogo betona po prochnosti, treshhinostojkosti i deformatsiyam / E.N. Kodysh, N.N. Trekin, I.K. Nikitin.. - M.: ASV, 2010. - 352 s.

3 2017

107