Подготовка данных для модуля Бетон

Конструктивные решения

4.1. Общие данные

1. Настоящий раздел проекта разработан на основании:

— Задания на дипломное проектирование

— Архитектурных решений

2. Принятые в проекте конструктивные решения обеспечивают конструктивную надежность сооружения, пожаробезопасность в соответствии со:

— СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»;

— СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»;

— СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры»;

— СП 52-103-2007 «Железобетонные монолитные конструкции зданий»;

— СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»;

— СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»;

— ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге»;

— СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»;

— ФЗ №123-ФЗ от 22.07.2008г «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»;

— СНиП 12-01-2004 «Организация строительства»;

3. В данном разделе разработана проектная документация марки "КР" на строительство объекта: Бизнес-центра.

4. Расчетные данные для района строительства:

Климатический район (СНиП 23-01-99*) IIВ

Температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 (СНиП 23-01-99*) -30°С

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 -26°С

Абсолютная минимальная температура воздуха -36°С

Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца +22 °С

Нормативное значение ветрового давления пo II району (Табл. 5 СНиП 2.01.07-85* изд.2003 г. с изм.1,2) 30 кгс/м2

Расчетное значение веса снегового покрова по III району (Табл. 4* СНиП 2.01.07-85* изд.2003 г. с изм.1,2) 180 кгс/м 2

Сейсмичность района строительства Не сейсмичен

5. Степень огнестойкости несущих конструкций – II.

4.2. Определение геометрических параметров конструкций

Геометрические параметры конструкций определены на основании следующих документов:

— Задания на разработку проектной документации объекта: Бизнес-центр по адресу: г. Санкт-Петербург, Красногвардейский район, Малоохтинская наб, д.21.

— Архитектурных решений

Определяющими факторами при назначении геометрических параметров конструкций послужили результаты предварительных расчетов, а также конструктивные и технологические соображения.

Здание в плане имеет размеры 48 х 38,1 м, высота 39,75 м в верхней точке. Здание двухсекционное. Этажность 1 секции – 5 этажей, 2 секции – 8 этажей. Здание включает подвальный этаж высотой 2,4 м и чердак высотой 1,8 м.

1.

2.

3.

4.

1.1.

1.2.

4.2.1.

Несущая система здания

1. В качестве основной несущей системы здания принят монолитный железобетонный остов, состоящий из несущих стен, колонн, балок и перекрытий, жестко сопряженных между собой и образующих единую пространственную конструкцию. Здание имеет ядро жесткости, выполненное с помощью стен толщиной 200 мм вокруг лестничных клеток.

Принят бетон класса В25, W4, F100; В25, W8, F100; В15, W8, F100. Пространственная жесткость каркаса здания, устойчивость обеспечивается жестким соединением стен и колонн с фундаментной плитой, жесткостью самих стен и колонн, жесткостью дисков перекрытий здания жестко сопряженных со стенами и колоннами.

Все междуэтажные перекрытия и покрытие приняты толщиной 200 мм.

Несущие стены остова приняты толщиной 200 мм.

Приняты колонны квадратного сечения 400×400 мм.

Наружные стены подвала двухслойные, внутренний слой – железобетон 200 мм, наружный слой – эффективный утеплитель 100 мм.

В качестве фундаментов приняты забивные железобетонные сваи сечением 400x400мм и длиной 12м с количеством свай в кусте до четырех.

Толщина ростверка 400 мм. Бетон класса B25, W6, F100. Защитный слой арматуры – 50 мм. Глубина заложения фундаментной плиты – 2,8 м.

2. Лестничные марши сборные железобетоны серии 129.02.01-и1 производимые ЗАО «Метробетон», опирающиеся на монолитные железобетонные площадки.

3. Наружные стены представляют собой конструкцию, состоящую из газобетона толщиной 200 мм. Расчетная схема наружных стен – ненесущие с опиранием на междуэтажные перекрытия.

5. Шаг конструкций переменный (см. чертеж)

6. Арматурная сталь принята проектом согласно главе 5.2 СП 52-101-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры" для классов А400 (А-III) (сталь марки 25Г2С, ГОСТ 5781-82* "Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия"), А240 (A-I) (сталь марки Ст3сп3; Ст3пс3), В500 (Вр-I).

7. Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры не менее 25 мм. Для обеспечения толщины защитного слоя необходима установка соответствующих фиксаторов, обеспечивающих проектное положение арматуры.

4.3. Расчёт моделей в ПК SCAD

1.3.

4.3.1. Описание расчётных моделей

В расчётах используется версия SCAD 11.3 от 29.09.2009 г. Лицензия № 76578F54. Методика расчета представлена в Приложении 3.4. Протокол выполнения расчета представлен в Приложении 3.3.

Общий вид расчётных моделей см. рис. 4.1-4.2.

Рис.4.1. Общий вид расчётной модели

Рис.4.2. Общий вид расчётной модели

Шаг разбиения на конечные элементы принят равным 0,6 м. Тип конечного элемента, сечение и принятый модуль упругости для каждой группы элементов расчётной модели представлен в табл. 4.1.

Табл. 4.1. Характеристики элементов расчётной модели

Название элемента Тип конечного элемента Сечение, мм Модуль упругости, тс/м²

ростверк 42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки) 400 1,0e+006 (бетон B25)

междуэтажные плиты, покрытие 42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки) 180 1,0e+006 (бетон B25)

наружные стены подвала 42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки) 200 2,0e+006 (бетон B25)

все остальные стены 42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки) 200 2,0e+006 (бетон B25)

колонна квадратного сечения 10 (унив. пространств. стержень) 400х400 2,0e+006 (бетон B25)

сваи 51 (связи конечной жесткости) 400х400 1,4e+006 (бетон B15)

В модели произведен переход к напряжениям вдоль заданного направления для пластин по следующей схеме: для вертикальных пластин – вдоль оси Z общей системы координат, для горизонтальных пластин - вдоль оси X общей системы координат.

Граничные условия

Граничные условия заданы следующим образом. Средняя линия узлов фундаментной плиты вдоль оси X общей системы координат закреплена от смещения вдоль оси Y. Средняя линия узлов фундаментной плиты вдоль оси Y общей системы координат закреплена от смещения вдоль оси X.

Нагрузки и воздействия

Нагрузки и воздействия на здание определены согласно СП 2.13330.2011. В расчётном комплексе SCAD прикладываются полные расчётные нагрузки. С помощью комбинации загружений и модуля РСУ учитывается система коэффициентов для расчета по I и II группам ПС. Значения принятых нагрузок и коэффициентов представлены в табл. 4.2

Табл. 4.2. Нагрузки и воздействия

Тип нагрузки P_n γ_f P К_длит К₁ К₂

Постоянные:

· с.в. несущих конструкции SCAD* 1,1 SCAD* - 1 0,91

· с.в. ограждающих конструкций 300 кг/пм 1,2 600 кг/пм - 1 0,83

· с.в. лестничных маршей 1140 кг/пм 1,1 1300 кг/пм - 1 0,91

· с.в. лифтов 4000 1,1 4400 - 1 0,91

· с.в. кровли 260 1,3 260 - 1 0,77

· с.в. полов 110 1,3 130 - 1 0,77

· давление грунта на стены подвала^** 550·z 1,15 630·z - 1 0,87

Временные: - длительного действия:

· с.в. временных перегородок 65 1,3 70 - 0,95 0,77

Временные: - кратковременные:

· полезная 70; 200 1,2 84; 240 0; 0,35 0,9 0,29

· снеговая 126 1,4 180 0,5 0,9 0,35

· снеговые мешки 178÷121 1,4 250÷170 0,5 0,9 0,35

· ветровая рис.4.4-4.5 1,4 табл. 4.3 0 ±0,9 ±0,71

· давление на стены подвала^** от временной нагрузки на прилегающую к подвалу территорию интенсивностью 1 тс/м² 310 1,2 370 0 0,9 0,83

примечание: SCAD* - нагрузка определяется программным комплексом автоматически;

** - значение давления грунта на стены подвала определено для грунта обратной засыпки (песка средней крупности с уплотнением до К = 0,95, φ_I=32⁰, c_I=0).

где: P_n – нормативное значение нагрузки, кгс/м² (кроме оговоренных);

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке;

P – расчетное значение нагрузки, кгс/м² (кроме оговоренных);

К_длит – коэффициент перехода от полных значений кратковременной нагрузки к пониженным значениям временной нагрузки длительного действия (доля длительности);

К₁ – коэффициенты для комбинации #1, определяющие расчетные значения нагрузок с учетом понижающих коэффициентов сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок (для расчётов по I группе ПС);

К₂ - коэффициенты для комбинации #2, определяющие нормативные значения постоянных и длительных нагрузок, а также действие ветра (для расчётов по II группе ПС);

z – глубина приложения нагрузки, м.

Нагрузка от ветра

Нагрузки от ветра определялись с помощью программы ВеСТ. Ветровой район – II. Тип местности - B (городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м). Значения представлены в виде графиков (рис. 4.4 и рис 4.5). Усилия прикладываются к балкам фиктивной жесткости в уровне плит перекрытий и покрытия. Значения прикладываемых усилий представлены в табл. 4.3.

Наветренная поверхность

Рис.4.4. Ветровое давление

Подветренная поверхность

Рис.4.5. Ветровой отсос

Таблица 4.3. Нагрузки от ветра

Высота (м)	Наветренная поверхность (Т/м2)	Подветренная поверхность (Т/м²)
0	0,013	-0,01
3,9	0,013	-0,01
7,8	0,013	-0,01
11,7	0,015	-0,011
15,6	0,017	-0,013
19,5	0,019	-0,014
23,4	0,021	-0,015
27,3	0,022	-0,017
31,2	0,024	-0,018
35,1	0,025	-0,019
36,9	0,026	-0,019

примечание: * - значения ветрового давления – расчетные, прикладываются к торцам перекрытий с учетом ширины грузовой площади.

Характеристики грунтов представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4. Грунты

Слой	Толщина слоя	Тип грунта	Модуль деформации	Коэффициент Пуассона
	м		Т/м2
1	3,5	пылевато-глинистый	1200	0,3
2	8,1	пылевато-глинистый	1000	0,3
3	13,9	пылевато-глинистый	1100	0,3

4.3.4. Дополнительные исходные данные расчёта

Задаётся группа узлов, находящихся на одной вертикали с целью определения крена здания. Задаётся группа узлов фундаментной плиты для определения её крена.

Проводится проверка общей устойчивости системы: определяются коэффициенты запаса устойчивости, формы потери устойчивости и свободные длины стержней. Проверка устойчивости проводится по комбинации #1. Верхняя граница поиска – 50, точность 0,1. Коэффициенты запаса см. Приложение 2.

Подготовка данных для модуля Бетон

Расчёт производится согласно требований СНиП 52-01-2003.

Для задания исходных данных для подбора арматуры формируются списки элементов:

1. элементы фундаментной плиты;

2. элементы плиты перекрытия;

3. колонна

4.3.5. Основные результаты расчёта

Расчетом по I группе предельных состояний проверены:

- все конструкции здания для предотвращения разрушения при действии силовых воздействий в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации.

Расчетом по II группе предельных состояний проверены:

- пригодность всех конструкций здания к нормальной эксплуатации в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации.

Средняя осадка здания составляет 0,6 см. Максимальная осадка здания составляет 1,1 см (согласно СП 50-101-2004 допустимое значение ‑ 150 мм). Относительная разность осадок составляет 0,0075 (согласно СП 50-101-2004 допустимое значение – 0,003).

Прогибы междуэтажных плит перекрытий и покрытия (с учётом пониженного модуля упругости бетона): fmax=17 мм, что не превышает допустимого значения (для пролёта l=6000 мм: l/200 = 30 мм).

Деформации здания с учётом грунтового основания представлены на рис. 4.6.

4.3.6. Результаты по подбору армирования

Армирование ростверка

По результатам расчета армирование ростверка принято 5 d12 А400 на погонный метр в двух направлениях в верхней и нижней зонах плиты недостаточно. В зонах под колоннами принято дополнительное армирование 5 d12 А400 (Приложение 3, Лист 3.1).

Изополя армирования ростверка см. рис. 4.7-4.10. Подбор арматуры производился с учётом требований по трещиностойкости.