, SCAD Office
, SCAD » Примеры расчётов

Расчет и экспертиза трехэтажного жилого дома
Конструктивные решения

Геометрические характеристики здания 

Здание в плане имеет прямоугольную форму, размеры 42,6 х 14,0 м, высота 12,4 м в верхней точке. Здание включает подвальный этаж высотой 2,44 м и 3 этажа высотой 3,3 м.

Несущая система здания

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 2 ядра жесткости, выполненных с помощью стен толщиной 200 мм вокруг лестничных клеток.

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

Толщина перекрытия подвала принята 220 мм, все междуэтажные перекрытия и покрытие приняты толщиной 220 мм.

Несущие стены подвала приняты толщиной 600 мм в р/о 1-13/Б, 400 мм - под лестничными блоками.

Колонны приняты одного типа: квадратного сечения 350×350 мм.

Наружные стены подвала железобетонные приняты толщиной 600 мм и 400 мм.

Лестничные марши монолитные, опирающиеся на монолитные железобетонные площадки.

Шаг конструкций переменный: 2700, 3500, 3700, 3900, 4000, 7000 мм.

Основание и фундамент

Фундамент принят двух типов:

1.     Плитный железобетонный фундамент в р/о 4-10/А-Б, толщиной 400 мм. Бетон класса B25, W6, F100. Защитный слой арматуры – 50 мм.  Глубина заложения фундаментной плиты относительно уровня земли – 2,0 м;

2.     Ленточный железобетонный фундамент  в р/о 1/А-В, 13/А-В, А/1-4, А/10-13, Б/1-4, Б/10-13, В/1-13. Ширина подошвы - 2400 мм, толщина подошвы – 400 мм; высота фундамента - 2700 мм, толщина стенки – 600 мм. Бетон класса B25, W6, F100. Защитный слой арматуры – 50 мм.  Глубина заложения фундаментной плиты относительно уровня земли – 2,0 м.

Наружные стены

Наружные стены представляют собой многослойную конструкцию, состоящую из:

1.     Рустованная фасадная шкутатурка  - 40 мм;

2.     Щелочестойкая сетка;

3.     Минераловатный утеплитель ФАСАД БАТТС (145кг/м3)-70мм;

4.     Наружная стена из газобетонных блоков марки D400 - 375 мм;

5.     Внутренняя отделка (согласно ведомости отделки помещений).

Расчетная схема наружных стен – ненесущие с опиранием на междуэтажные перекрытия.

Парапет, кирпичная кладка, толщиной 380 мм, высотой 1,0 м.

Общие требования к железобетонным конструкциям

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).

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

Инженерно-геологические условия площадки строительства

В геологическом строении территории в пределах глубины бурения 25,0 м принимают участие:

1.     Современные - техногенные (t IV), биогенные (b IV), морские и озерные (m, l IV) отложения;

2.     Верхнечетвертичные осташковского горизонта – озерно-ледниковые Балтийского ледникового озера (lg III b),  озерно-ледниковые (lg III lz) и ледниковые отложения Лужского стадиала (g III lz).

Расчёт моделей в ПК SCAD

В расчётах используется версия SCAD 11.5.

Расчет был выполнен для двух типов решения задачи:

1.     Линейная постановка.

Тип схемы

Расчетная схема определена как система с признаком 5. Это означает, что рассматривается система общего вида, деформации которой и ее основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X, Y, Z и поворотами вокруг этих осей.

Количественные характеристики расчетной схемы

Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:

Количество узлов — 15486

Количество конечных элементов — 18140

Общее количество неизвестных перемещений и поворотов — 92679

Количество загружений — 11

Количество комбинаций загружений — 4

Выбранный режим статического расчета

Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.

Общий вид расчётных моделей см. рис. 1

Рис.1 Общий вид расчётной модели

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.

С помощью программы КРОСС в результате итерационного расчёта определены значения коэффициентов постели. Исходные данные и результаты расчёта программы КРОСС представлены в файле расчета (КРОСС).

Нагрузки и воздействия

Нагрузки и воздействия на здание определены согласно СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия. Общие положения». 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. Наименование принятых нагрузок представлены в табл. 1

Табл. 1. Нагрузки и воздействия

Тип нагрузки

Pn

γf

P

Кдлит

К1

Постоянные:

 

 

 

 

 

·        с.в. несущих конструкции

SCAD*

1,1

SCAD*

-

1

·        с.в. ограждающих конструкций

910 кг/пм

1,2

1090 кг/пм

-

1

·        с.в. лестничных маршей

555 кг/пм

1,1

610 кг/пм

-

1

·        с.в. кровли

472

1,2

573

-

1

·        с.в. полов

147

1,2

182

-

1

·        с.в. парапета

610 кг/пм

1,2

730 кг/пм

-

1

·        давление грунта на стены подвала**

1740·z

1,15

2000·z

-

1

Временные:

-        длительного действия:

 

 

 

 

 

·        с.в. временных перегородок

50

1,3

70

-

0,95

Временные:

-         кратковременные:

 

 

 

 

 

·        полезная

150

1,3

195

0,35

0,9

·        снеговая

126

1,4

180

0,5

0,9

·        снеговой мешок

156

1,4

223

0,5

0,9

·        ветровая

рис.4.3-4.4

1,4

табл. 4.3

0

±0,9

 

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);

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. 2 и рис. 3). Усилия прикладываются к балкам фиктивной жесткости в уровне плит перекрытий и покрытия. Значения прикладываемых усилий представлены в табл. 2.

 

Наветренная поверхность

Рис.2. Ветровое давление

Подветренная поверхность

Рис.3. Ветровой отсос

 

Таблица 2. Нагрузки от ветра

Высота,
м
Наветренная поверхность*,
кгс/пм
Подветренная поверхность*,
кгс/пм
4,4 0,103 -0,079
7,7 0,066 -0,05
11 0,06 -0,045

примечание: * - значения ветрового давления – расчетные, прикладываются к торцам перекрытий с учетом ширины грузовой площади b=6,05; 3,3; 2,65 м.

Комбинации нагрузок и расчетные сочетания

Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп выполнен с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.

Эти сочетания установлены из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или основания.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок  согласно СП 20.13330.2011, пункт 6 назначены (табл.4.8):

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;

Наименование нагрузок, комбинации нагрузок, сводную ведомость нагрузок смотреть таблицу 3-4. При задании расчетных сочетаний были учтены взаимоисключение нагрузок (ветровых), знакопеременность (ветровых).

 

Табл. 3. Имена загружений

Имена загружений

Номер

Наименование

1

Собственный вес

2

Вес полов

3

Вес кровли

4

Вес газобетонных стен

5

Вес парапета

6

Вес ж.б. лестниц

7

Вес грунта

8

Снеговая нагрузка

9

Ветровая нагрузка

10

Полезная нагрузка

11

Вес перегородок (длительная)

 

Табл.4. Комбинации загружений

Комбинации загружений

Номер

Формула

1

(L1)*1+(L2)*1+(L3)*1+(L4)*1+(L5)*1+(L6)*1+(L7)*1

2

(L8)*0.9+(L9)*0.7+(L10)*1+(L11)*1+(C1)*1

3

(L8)*1+(L9)*0.7+(L10)*0.9+(L11)*1+(C1)*1

4

(L8)*0.7+(L9)*1+(L10)*0.9+(L11)*1+(C1)*1

Выводы. 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.

Перемещения

Максимальная осадка здания:

1.     Для комбинации №2 составляет 15,12 мм;

2.     Для комбинации №3 составляет 15,04 мм;

3.     Для комбинации №4 составляет 14,89 мм.

Допустимое значение осадки согласно СП 50-101-2004 составляет 100 мм.

Максимальная осадка здания составляет 15,12 мм при комбинации нагрузок № 2, что не превышает допустимого значения.

 

Прогибы междуэтажных плит перекрытий и покрытия составляют не более 6 мм, что не превышает допустимых значений (для пролёта l=7000 мм: l/250 = 28 мм).

 

Перемещение верха здания по оси Y с учетом податливости основания при совместном воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок не превышают f = 2,54 мм (f < l/500 = 12800/500= 25,6 мм).

 

Крен фундаментной плиты составляет 0,0002 от комбинации №2, что не превышает допустимую величину равную 0,005. (согласно СП 50-101-2004 допустимое значение – 0,005).

Усилия и напряжения

Максимальное значение реактивного отпора упругого основания RZ составляет:

1.     Для комбинации №2 составляет 21,41 тс/м2;

2.     Для комбинации №3 составляет 21,3 тс/м2;

3.     Для комбинации №4 составляет 21,06 тс/м2.

Выводы: Как показали поверочные расчеты, выполненные с учетом фактических размеров фундаментов, максимальное расчетное давление под подошвой фундаментов составляет 2,14 кгс/см2 по комбинации №2, что меньше расчетного сопротивления грунтов сжатию Rсж расч. = 2,96 кгс/см2.

Коэффициенты запаса устойчивости системы

Коэффициенты запаса устойчивости для комбинаций загружений представлены в ниже приведенных таблицах 5.

 

Табл.5 Коэффициенты запаса устойчивости

Коэффициенты запаса устойчивости для комбинаций загружений

Номер

Наименование загружения/комбинации

Значение

2

 

Коэффициент запаса > 3.0000

3

 

Коэффициент запаса > 3.0000

4

 

Коэффициент запаса > 3.0000

 

Выводы: Минимальный коэффициент запаса устойчивости конструкции здания по комбинациям загружений №2-4 превосходит минимальное значение равное 1,5.

 

Рекомендации по армированию железобетонных конструкций

I.                 Плиты

1)       Фундаментная плита

a) Нижнее по осям Х и У:

·       регулярное 12А-III шаг 200мм;

·       дополнительное над ростверками на ¼ пролета 18А-III, 22А-III  и 25А-III(принято 12А-III)  шаг 200мм.

b) Верхнее по осям Х и У:

·       регулярное 14А-III, 12А-III шаг 200мм;

·       дополнительное в пролетах 12А-III шаг 200мм.

2)       Подошва ленточного фундамента

a) Нижнее по осям Х и У:

·       регулярное 14А-III, 12А-III шаг 100, 200мм;

·       дополнительное над ростверками на ¼ пролета 12А-III шаг 200мм.

b) Верхнее по осям Х и У:

·       регулярное 14А-III шаг 200мм;

·       дополнительное в пролетах 18А-III, 22А-III и 25А-III шаг 200мм.

3)       Плита перекрытия типового этажа.

a) Нижнее по осям Х и У:

·       регулярное 12А-III шаг 100мм;

·       дополнительное в пролетах 16А-III 200мм.

b) Верхнее по осям Х и У:

·       регулярное 12А-III шаг 200мм;

·       дополнительное над стенами и колоннами на ¼ пролета 16А-III, шаг 100мм.

4)       Плита покрытия.

a) Нижнее по осям Х и У:

·       регулярное 10А-III, 12А-III шаг 200мм;

·       дополнительное в пролетах 14А-III и шаг 200мм.

b) Верхнее по осям Х и У:

·       регулярное 14А-III, 12А-III шаг 200мм;

·       дополнительное над стенами и колоннами на ¼ пролета 16А-III,  шаг 100мм.

 

II.               Стены.

5)       Стенка ленточного фундамента (t=600 мм).

a) Вертикальное армирование:

·       регулярное 18А-III шаг 200мм;

b) Горизонтальное армирование:

·       регулярное 16А-III шаг 200мм.

6)       Стены подвального этажа (t=600 мм).

a) Вертикальное армирование:

·       регулярное 18А-III шаг 200мм;

b) Горизонтальное армирование:

·       регулярное 16А-III шаг 200мм.

7)       Стены подвального этажа (t=400 мм).

a) Вертикальное армирование:

·       регулярное 18А-III шаг 200мм;

b) Горизонтальное армирование:

·       регулярное 16А-III шаг 200мм.

8)       Стены лестничных блоков.

a) Вертикальное армирование:

·       регулярное 12А-III шаг 200мм;

b) Горизонтальное армирование:

·       регулярное 10А-III шаг ,300мм.

 

III.             Колонны.

9)       Км1.

a) Вертикальное армирование:

·       По 2-ой этаж включительно 4 18А-III и 4 16А-III;

·       С 3-го этажа включительно 4 18А-III.

b) Горизонтальное армирование:

·       По 2-ой этаж включительно регулярное 12А-III шаг 150мм;

·       По 2-ой этаж включительно в зоне нахлестки вертикальной арматуры  12А-III шаг 150мм;

·       С 3-го этажа включительно 8А-III шаг 150мм;

·       С 3-го этажа включительно в зоне нахлестки вертикальной арматуры ∅ 8А-III шаг 100мм.

 

IV.             Балки.

10)   Бм1.

a) Вертикальное армирование:

·       По 2-ой этаж включительно 4 22А-III и 4 18А-III;

·       С 3-го этажа включительно 4 16А-III.

b) Горизонтальное армирование:

·       По 2-ой этаж включительно регулярное 12А-III шаг 250мм;

·       По 2-ой этаж включительно в зоне нахлестки вертикальной арматуры  12А-III шаг 150мм;

·       С 3-го этажа включительно 8А-III шаг 200мм;

·       С 3-го этажа включительно в зоне нахлестки вертикальной арматуры  8А-III шаг 100мм.

 

Расчет и вычисление площадей армирования элементов железобетонных элементов конструкций выполнен в программном вычислительном комплексе SCAD Office 11.5. Результаты расчета представлены в файле расчета.

Файл расчета (SCAD 11.5):
Трехэтажный монолитный жилой дом.spr
3D модель (Форум):
Трехэтажный монолитный жилой дом_Форум
Файлы РСУ колонн, балок (РСУ):
РСУ_балки_колонны.rar
Файл отчета (КРОСС):
Расчет коэффициентов Постели_КРОСС
Файл отчета (Пастернак):
Расчет коэффициентов Постели_Пастернак
2011 — 2018 © «Goal»