Helipad on the building roof design features

Особливості проектування вертодромного майданчика на даху будівлі Валерій Першаков1, Андрій Белятинський2, Олександра Акмалдінова3 1,2,3Національний авіаційний університет, 1, просп. Любомира Гузара, Київ, Україна , http://orcid.org/0000-0001-5414-2782 , http://orcid.org/0000-0002-2158-512X , http://orcid.org/0000-0001-7732-9179 DOI: 10.32347/2522-4182.8.2021.118-130 Анотація. Розглядається: вимоги до вертолітних майданчиків, піднятих над рівнем землі; конструктивні рішення вертолітних майданчиків; конструкція плити покриття вертолітного майданчика, розташованого на даху будівлі; конструктивні рішення прийняті при проектуванні вертолітного майданчика; моделювання вертолітного майданчика в ПК ЛИРА САПР; розрахунок багатоповерхової будівлі з вертолітним майданчиком на даху; перевірка на міцність та жорсткість; характеристики вертолітного майданчику на даху будівлі. Розрахункова модель просторової схеми конструкцій кар касу висотного житлового будинку виконана в підсистемі (ПС) «КОМПОНОВКА» програмного комплексу (ПК) «Мономах-САПР» і експортована в програмний комплекс ПК «ЛИРАСАПР». Ключові слова: конструктивні рішення вертолітних майданчиків; моделювання вертолітного майданчика в ПК ЛИРА САПР; розрахунок багатоповерхової будівлі з вертолітним майданчиком на даху будівлі. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМИ Розрахункова модель просторової схеми конструкцій каркасу висотного житлового будинку виконана в підсистемі (ПС) «КОМПОНОВКА» програмного комплексу (ПК) «Мономах-САПР» і експортована в програмний комплекс ПК «ЛИРА-САПР». 118 Валерий Першаков, професор кафедри реконструкції аеропортів та автошляхів, д.т.н., проф. Андрій Бєлятинський, професор кафедри реконструкції аеропортів та автошляхів, д.т.н., проф. Олександра Акмалдінова, зав. кафедри іноземних мов, к.ф.н., професор Вимоги до вертолітних майданчиків. В залежності від типу розрахункового вертольоту та ступеня капітальності вертодрому різняться і матеріали, з яких виконується саме покриття майданчика. Наприклад, для майданчиків, розташованих на рівні даху будівлі використовується традиційна конструкція покриття. Але для різнорівневих дахів будівель використовують посадочні майданчики, які спираються на несучі колони та стіни будівлі [1]. Будівельні конструкції. Теорія і практика  08/2021 Виходячи з конструктивних особливостей припіднятих майданчиків можна сформулювати основні вимоги до них [1]: достатня жорсткість та міцність конструкції; невелика вага; якомога більша механізація робіт. В залежності від максимальної злітної ваги вертольоту може використовуватися різний матеріал для зведення вертолітного майданчика. Для легких та середніх вертольотів за кордоном часто використовуються готові блоки, з яких на місці монтується сама конструкція безпосередньо на місці будівництва. Але міцність та жорсткість таких покриттів незадовільна для важких вертольотів (наприклад Мі-8). Тому постає потреба в розробці та розрахунку конструкції покриття, яка б мала задовільну міцність, жорсткість та, разом з цим, невелику вагу [4]. ОСНОВНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ Конструкція плити покриття вертолітного майданчика розташо-ваного на даху будівлі. Означеним вимогам відповідає інженерне рішення у вигляді балочної кліті із незйомною опалубкою та ребристою плитою покриття. Варіант із несучими елементами у вигляді балочної клітини найбільш придатний для улаштування вертолітних майданчиків на дахах будівель (особливо багаторівневих) з декількох причин: - металеві балки кліті здатні сприймати значні навантаження при відносно невеликих перетинах (порівняно із іншими матеріалами); - метал є однорідним та ізотропним матеріалом, поведінка якого під навантаженням добре описується математичними залежностями; - таке конструктивне рішення мінімізує роботу безпосередньо на місці будівництва оскільки конструктивні елементи виготовляються на заводі, а на об’єкті будівництва виконується лише їх збірка. Сама плита покриття в цьому випадку має вигляд ребристої плити. Для зменшення строків будівництва використовується незйомною опалубка у вигляді профнастилу. Враховуючи відповідальність споруди і той факт, що розрахунок ведеться на випадок жорсткого приземлення вертольоту, використовується профнастил із найбільшим гофром – H114, товщина сталевого листа при цьому складає 1 мм. Переріз плити покриття наведено на рис.1 Рис. 1. Поперечний переріз плити покриття вертолітного майданчика на даху будівлі Fig. 1. Cross section of the helipad plate covering on the building roof Будівельні конструкції. Теорія і практика  08/2021 119 Підбір двотаврів необхідно виконати в ручному режимі на етапі приведення наведеного перерізу до еквівалентного. Втім можливе використання традиційного підходу, щоправда це призведе до деякого збільшення товщини плити покриття. В роботі [11] конструкція даху дозолила використати цементобетон в якості основного матеріалу для будівництва плити вертолітного майданчика. Основною причиною такого рішення є те, що дах будівлі плаский, тобто відсутні архітектурні елементи, які б перешкоджали розміщенню майданчика безпосередньо над площиною даху. Розглядалися варіанти улаштування плити вертолітного майданчика як збірної (в цьому випадку на підготовлену основу укладались плити ПАГ), так і монолітної. Для улаштування монолітної плити необхідно спорудження опалубки. В плані вертолітний майданчик [10] виглядає наступним чином, рис. 2. Рис. 2. Вигляд вертолітного майданчика в плані Fig. 2. Helipad plan view На рис. 2 наведено результат моделювання конструкції в МОНОМАХ САПР. Схематично зображено розташування колон та допоміжних елементів. Міцність та жорсткість такої конструкції є достатньою для сприйняття навантаження від розрахункового вертольоту (рис.3). Рис. 3. Результат розрахунку вертолітного майданчика в ПК ЛИРА САПР Fig. 3. The result of the helipad calculation in LIRA CAD SP Розглядаючи сумісну роботу багатоповерхової споруди та вертолітного майдан- чика, слід враховувати одночасну дію таких факторів як вітрове навантаження, власна 120 Будівельні конструкції. Теорія і практика  08/2021 вага споруди та динамічна посадка вертоЖорстка посадка вертольоту на дах майже льоту. Кут, під яким здійснюється посадка не впливає на відхилення осі споруди від можна прийняти приблизно рівним 90°. вертикалі із урахуванням вітрового завантаження, рис. 4. Рис. 4. Результат розрахунку вертолітного майданчика на вплив вітру Fig. 4. The result of the helipad calculation for the wind impact Перед посадкою швидкість вертольоту в горизонтальному напрямку знижується практично до 0 км/год. Через це посадка не завдає значного впливу на відхилення багатоповерхівки від вертикалі. Конструктивні рішення прийняті при проектуванні вертолітного майданчика. Розрахунковим вертольотом для вертолітного майданчика на даху будівлі обрано Мі-8 як найбільш поширений вертоліт в межах України. Окрім цього, за геометричними та ваговими характеристиками Мі-8 можна порівняти із більшістю вертольотів бізнес-класу закордонного виробництва. Тому вертолітний майданчик, розрахований під Мі-8 (...truncated)