8-этажный жилой дом

3. Расчетно-конструктивная  часть.

3.1 Исходные данные 

      Конструктивная  схема жилого дома представляет собой  монолитный железобетонный каркас. Вертикальными несущими элементами являются колонны, а также простенки, составляющие ядро жесткости. Горизонтальными несущими элементами являются монолитные плиты перекрытия, составляющие также горизонтальные диафрагмы жесткости.

      Согласно  результатам отчета об инженерно-геологических  изысканиях, выполненных ООО «Архстройизыскания», заказ №1059, естественным основанием фундаментов будет служить глина твердая с прослойками известняка, со следующими характеристиками:

Плотность γ=2,03 г\см³, модуль деформации Е=23 МПа, угол внутреннего трения φ=17, удельное сцепление с=0,051 МПа.

По степени  устойчивости к карсту участок застройки относят к V категории – относительно устойчивый.

      Подземные воды в период изысканий (апрель 2001г) до глубины 20,0 м не выявлены. Максимальный подъем уровня грунтовых вод возможен до 2 м от поверхности земли (абсолютная отметка 196,000) за счет утечек из водонесущих коммуникаций.   

      На  основании отчета фундаменты жилого дома выполнены в виде железобетонной плиты на отметке -5,800, высотой 1000 мм; из бетона В20, армированной в верхней и нижней зонах арматурными стержнями. Верхние сетки укладываются на опоры в виде сварных каркасов. Соединение арматурных стержней выполняются с крутками из вязальной проволоки.

Подготовка  для плиты бетонная, класс бетона В7,5, толщиной 100 мм, по уплотненному основанию.

      Фундаменты  пристроенной части дома выполняем  монолитными комбинированными, ленточными и столбчатыми из бетона класса В20 уступами на отметках -5,800, -7,000 по бетонной подготовке толщиной 100мм. Высота фундаментов 400 мм. Способ армирования аналогичен фундаментной плите.

      Наружные  стены цокольного этажа выполняются из бетонных блоков по

ГОСТ 13579-78. Горизонтальная гидроизоляция выполняется  из двух слоев гидроизола на битумной мастике, вертикальная гидроизоляция  – обмазочная. Стеновое заполнение первого и технического этажей выполняется из блоков ячеистого пенобетона объемным весом 700 кг\м3 и толщиной 300 мм. Вышележащих этажей из полнотелого керамического кирпича пластического прессования марки М75 по ГОСТ 530-80 толщиной 250 мм, с необходимым количеством сеток армирования.

      Наружные  стены имеют дополнительные слои:

Пароизоляция  из слоя фольгоизола по ТУ 5763-055-00204461-99,

Утеплитель: на этажах до отм. +5,700 – плиты пенополистирольные экструдированные толщиной 80мм по ТУ 2244-018-32286133-99; выше отметки +5,700 материал «ISOVER», толщиной 150мм по ГОСТ 10444-98.

      Облицовка фасадов до отм. +5,900 выполняется  из блоков «Бессер», выше отметки +5,900 – облицовка плиткой «МАРМОРОК» с воздушной вентилируемой прослойкой.

      Внутренние  перегородки выполняются из блоков ячеистого бетона толщиной 100мм и керамического кирпича пластического прессования марки М75 толщиной 120мм с необходимыми сетками армирования.

      Лестницы  по ж\б косоурам разработаны на основании  альбома «КПД-проект» по заказу 27,96-1.

      Лифты разработаны на основании альбомов АТ7,03-003А, АТ7,03-004, АТ6-07-002.

Шахты лифтов выполняются монолитными  из бетона класса В25.

      Мусоропровод  принят из асбестоцементных труб диаметром 300 мм со стандартными комплектующими.

      Крыша с холодным чердаком комбинированная, с плоскими и скатными участками кровли.

Участки плоской кровли – из трёх слоев  рубероида «Бикроэласт». Участки  скатной кровли из металлочерепицы  по деревянной обрешетке,  по стальным стропильным элементам. Утеплитель кровли – мин. вата ППЖ200 ГОСТ 22950-95. Декоративные козырьки выполнены из оцинкованной кровельной стали по металлическому парапету.      

      В данном разделе необходимо произвести конструктивный расчет следующих конструкций: несущей способности колонн жилого дома, монолитной плиты перекрытия, фундаментной плиты, фасадной системы «МАРМОРОК»   

2. Применяемые методы расчета

 

    При расчете несущей способности  колонн жилого дома, монолитной плиты  перекрытия, фундаментной плиты, применяются  данные расчета специализированного проектно-вычислительного комплекса Structure CAD для Windows (SCAD).

    В основу комплекса положена система  функциональных модулей, связанных между собой единой информационной средой. Эта среда называется проектом и содержит полную информацию о расчетной схеме, представленную во внутренних форматах комплекса. В процессе формирования расчетной схемы проект наполняется информацией и сохраняется на диске в файле (с расширением SPR). Имена проекта и файла задаются при создании новой схемы.

     Проект  создан путем импорта данных, описывающих  расчетную схему или ее часть на входном языке. В процессе импорта выполняется преобразование из текстового представления схемы во внутренние форматы, т.е. в проект. Возможность перехода от текстового представления схемы к проекту обеспечивает языковую совместимость с комплексами SCAD DOS, Мираж, Лира и совместимыми с ними по входному языку. В свою очередь проект может быть преобразован в текстовое описание.

     Геометрия расчетной схемы была сформирована и с помощью системы AutoCAD. При формировании схемы использовались такие команды AutoCAD, как LINE, POLYLINE и 3DFACE. Был создан DXF файл, который импортируется в SCAD. Номера узлов и элементов расчетной схемы, а также типы элементов в процессе импорта назначаются автоматически. 

3.  Расчет  здания.

 

3.3.1 Расчетные  схемы. 

     1.Здание  в целом.

 

        2.        Полезная нагрузка и вес плит перекрытий

     3.Вес  наружной кирпичной стены

4.Ветровая нагрузка

 

5.Отрицательная  ветровая нагрузка 
 

3.3.2 Сбор  нагрузок. 

Сбор  нагрузок выполняем с помощью  программы Excel: 

 

Результаты  расчетов программы SCAD см. приложение. 

По результатам  расчетов подбираем арматуру. Используя  цветовые изолинии выделяем зоны армирования (I – VI).     

3.4 Расчет  системы «МАРМОРОК». 

3.4.1 Методические  предпосылки.  

    Прочностные расчеты включают проверку прочности  и деформаций металлических профилей; несущих нагрузки от массы облицовочных плит и от ветра, стыковых соединений профилей между собой, их креплений к основным несущим конструкциям здания.

    Физико-механические  характеристики  материалов   профилей,  их соединений и крепежных элементов следует принимать по СНиП II-23-81*

      Нагрузки  от собственной массы облицовочных плит принимают по паспортным данным предприятий-изготовителей. Временные нагрузки от ветра принимают по

 СНиП 2.01.07-85, в данном случае для  I ветрового района г. Уфы.

      Усилия: изгибающие моменты; поперечные и продольные силы; прогибы определяют с использованием основных положений сопротивления  материалов, строительной механики и СНиП II-23-81*

При проверке прочности и деформаций элементов  и стыковых соединений коэффициенты надежности по нагрузкам Yf, а также единый коэффициент надежности по назначению Yn=0,95 принимают по СНиП 2.01.07-85. 

3.4.2 Характеристики  материалов. 

    Облицовку производят плитами из искусственного керамического материала толщиной 30 и 25 мм. Размеры плит 600х105 мм. Масса одной плиты соответственно 2, 8 и 2 кг.

    Плиты навешивают на стены посредством  системы стальных профилей, изготавливаемых из листа толщиной: 0,8-1,5 мм - для горизонтальных; 0,55-0,7 мм - для вертикальных профилей.

    Расчетные сопротивления профилей согласно табл. 1* и 51*

СНиП II-23-81* с некоторым запасом как для  фасонного проката толщиной от 2 до 20 мм: Ry = 230 МПа; Rs = 133 МПа; модуль упругости Е = 21 • 104 МПа.

Профили соединяют между собой самосверлящими винтами Ø4,8-5,5 мм, для которых в каталогах фирм-производителей приводятся величины допускаемых усилий на 1 винт при работе на растяжение и на срез в диапазоне от 550 до1050 Н.

    К стене профили крепят стальными  болтами с дюбелями; расчетные  сопротивления болтов согласно табл. 58 СНиП II-23-81*  на растяжение R_bt = 170 МПа; на срез R_BS=150 МПа; коэффициент условий работы по табл. 35 СНиП II-23-81 Yв = 0,8. Тип, конструкция и допускаемое усилие на 1 болт с дюбелем подбираются по каталогам фирм с учетом материала и состояния стены. 

3.4.3 Расчетные  схемы

Направления координатных осей приняты:

ось х - горизонтальная в плоскости стены;

ось у - горизонтальная по нормали к стене;

ось z - вертикальная в плоскости стены.

    Расчетная схема вертикальных профилей - многопролетная, неразрезная на промежуточных опорах и шарнирно опертая по концам, балка. (Расчетная схема 3.9). Пролеты балки составляют: в средней части фасада здания lz = 0,6 м, вблизи углов lz = 0,3 м, что соответствует шагам горизонтальных профилей. Шаги вдоль здания lx = 0,3 м.

    К вертикальным профилям приложена вертикальная нагрузка от веса облицовочных плит с шагом lпл = 100 мм с эксцентриситетами: относительно центра тяжести e _y,0 =30 мм, относительно наружной поверхности профиля e _y,c = 15 мм и горизонтальная ветровая нагрузка.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        
 

Расчетная схема 3.1 - Вертикальный профиль.

а –  на вертикальную нагрузку;

б- на ветровые нагрузки;

lz=600(300)–в  середин ездания (в углах).

Расчетная схема горизонтальных профилей в  направлении оси "х"- " многопролетная, неразрезная балка (Расчетная схема 3.10). 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        Расчетная схема 3.2 - Горизонтальный профиль.

 а  - при толщине утеплителя < 100 мм;

 б,  в - при толщине утеплителя > 100мм. 

    При варианте с толщиной утеплителя б_ут ≤ 100 мм в связи с малыми величинами пролетов lx = 0,1м работой ее на изгиб пренебрегаем; при варианте с б_ут>100 мм балка работает на изгиб с пролетами lx = 1,2 м.

    В направлении "у" при бут≤100 мм работает только верхняя полка как  консольная плита с вылетом lу=70-100мм на действие вертикальных нагрузок;

при б_ут > 100 мм - работает только нижняя стенка как консоль на действие горизонтальной ветровой нагрузки.