Подготовка данных для модуля Бетон
Конструктивные решения
2.
3.
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 | Pn | γf | P | Кдлит | 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, φI=320, cI=0).
где: Pn – нормативное значение нагрузки, кгс/м2 (кроме оговоренных);
γf – коэффициент надежности по нагрузке;
P – расчетное значение нагрузки, кгс/м2 (кроме оговоренных);
Кдлит – 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.