2 Констркуции (Реконструкция административного здания под жилое в г. Южно-Сахалинске)

2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

2 Конструктивные решения

2.1 Общая часть

Здание - 5ти-этажное с подвалом, с холодным чердаком и со стропильной деревянной крышей. Здание построено в 1971 г.

Здание состоит из одного блока. Блок имеет прямоугольную форму, с размерами в осях 11,52 х 41,2м. Высота этажа составляет 2,7 м и подвала – 2,2 м.

Конструктивная схема здания – бескаркасная, с несущими поперечными и продольными стенами, с опиранием плит перекрытия на стены по всему контуру.

Поперечные несущие стены расположены с шагом 5,76м и продольные стены с шагом 3,2м или 2.6м.

Пространственная неизменяемость, устойчивость и жесткость каждого блока обеспечиваются несущими стенами и системой горизонтальных дисков – сборных железобетонных перекрытий, связывающих все вертикальные элементы здания.

2.2 Основные конструктивные элементы и материалы существующего здания

Здание:

• Фундаменты - ленточные из сборных бетонных блоков толщиной 400-600(мм) и марки М150.

• По верху фундамента выполнен монолитный железобетонный пояс марки М200, разной ширины и высотой 240мм.

• Наружные стены подвала выполнены толщиной 330мм из сборных керамзитобетонных панелей марки М100 с фактурным железобетонным слоем толщиной 20мм, серии 1-464АС.

• Внутренние стены подвала выполнены толщиной 140мм из сборных железобетонных панелей марки М200 серии 1-464АС.

• Наружные стены - толщиной 350мм из сборных керамзитобетонных однослойных панелей марки М100 серии 1-464АС.

• Внутренние стены - толщиной 120мм из сборных панелей железобетонных М200 серии 1-464АС.

• Перекрытия – панели сборные железобетонные толщиной 100мм, марки М200 серии 1-464АС.

• Перегородки - сборные железобетонные толщиной 50 мм и 100мм, марки М200 серии 1-464АС.

• Лестницы выполнены из сборных железобетонных маршей и площадок по серии 1-464АС.

• Крыша – вальмовая, стропильной деревянной конструкции.

• Площадки входов - монолитная железобетонная плита и ступени по шлаковой засыпке.

Инженерные расчеты здания произведены с использованием программы ЛИР-ВИЗОР.

Программный комплекс ЛИРА – это многофункциональный программный комплекс для расчета, исследования и проектирования конструкций различного назначения.

ПК LIRA позволяет исследовать общую устойчивость рассчитываемой модели, проверить прочность сечений элементов по различным теориям разрушений.

Площадка строительства характеризуется следующими природно-климатическими условиями:

- Климатический район – II, подрайон – IIг.

- Расчетная снеговая нагрузка – 400 кгс/м².

- Нормативная ветровая нагрузка (скоростной напор) – 73 кгс/м².

- Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 – минус 24C.

- Сейсмичность района строительства – 8 баллов по карте А, ДСР-07 (ИМГиГ ДВО РАН, 2007г.)

- Сейсмичность площадки строительства – 8 баллов по карте СМР «ВостСибТИСИЗ», 1995 г.

- Расчетная сейсмичность существующего здания – 7 баллов по действующим в то время нормам СНиП II-А.12-69.

- Расчетная сейсмическая нагрузка, принятая в проекте, соответствует интенсивности сейсмического воздействия - 8 баллов.

- Огнестойкость здания – II степень.

- Уровень ответственности здании – II.

2.3 Геологические и гидрогеологические условия площадки строительства

В геологическом строении площадки до разведанной глубины вскрыты грунты:

- насыпной грунт: щебень, дресва, галька, гравий, корни деревьев, шлак, суглинок, битый кирпич, песок средней крупности мощностью от 1.4  2.0м ;

- галечниковый грунт с суглинистым заполнителем до 25%, с включением валунов, плотный, малой степени водонасыщения и насыщенный водой на глубине 4.3  5.5м от поверхности земли, мощность грунта вскрыта до разведанной глубины;

- включение в галечниковый грунт суглинка тяжелого, пылеватого, полутвердого, с редким гравием мощностью от 0.2  1.3м, и суглинка легкого и тяжелого, от полутвердого до твердого, с галечником мощностью до 0.6м.

Грунтовые воды в период изысканий (май 2016г.) были вскрыты на глубине 4.35.5м, что соответствует абсолютным отметкам 41.50  42.78м и не агрессивны к бетону нормальной проницаемости W4. По данным отчета по сейсмическому микрорайонированию г. Южно-Сахалинска (отчет ОАО «СахалинТИСИЗ», шифр 58-0044), максимальный прогнозный уровень грунтовых вод во время интенсивных паводков составляет 25м от дневной поверхности земли.

Основанием фундаментов существующего здания является галечниковый грунт с суглинистым заполнителем до 25%, с включением валунов, плотный, малой степени водонасыщения со следующими характеристиками: ρn= 2.34 т/м³, сII = 22кПа, II = 38, Е=38МПА.

2.4 Технические мероприятия по реконструкции здания под жилой дом

За время, прошедшее после проектирования здания (1989 г.), изменились нормативные документы по сейсмостойкому строительству СНиП II-7-81 (1982г.), Изменение № 3 к СНиП II-7-81* (1996г.), Изменение № 5 к СНиП II-7-81* (редакция 2000г. и ДСР-07), и в целом существующее здание не отвечает требованиям современных норм, т.е. дефицит сейсмостойкости жилого дома составляет один балл.

Также изменились требования норм по снеговой нагрузке согласно СНиП 2.01.07-85*, 2003г.

Определение требуемого уровня усиления и выбор способа усиления с учетом изменения объемно-планировочного решения определялось на основании заключения по обследованию технического состояния здания, выполненного ООО НИЦ «Сейсмозащита» к объекту.

2.6 Расчет нагрузок

Сбор нагрузок Таблица 1

№№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Перекрытие над типовыми этажами
Постоянная
1	Вес перегородок	0,11	1,1	0,121
2	Конструкция пола	0,25	1,2	0,3
3	Собственный вес плиты	0,3	1,3	0,39
	Итого	0,69		0,84
Кратковременная
1	Нагрузка на плиту перекрытия	0,3	1,2	0,36
	Итого	0,99		1,2

Продолжение таблицы 1

№№ п/п	Наименование нагрузки			Нормативная нагрузка, кН/м2		Коэффициент надежности по нагрузке		Расчетная нагрузка, кН/м2
Покрытие
Постоянная
1		Кровельный ковер	0,000072		1,3		0.000094
2		Стяжка цементно-песчаная	0,011		1,3		0,014
3		Утеплитель из 2-х слоев	0,0014		1,3		0,0018
4		Пароизоляция в один слой «Бикроста»	0,00015		1,1		0,00017
5		Стяжка цементно-песчаная	0,011		1,3		0,014
6		Разуклонка из керамзита	0,071		1,2		0,085
7		Керамзитобетон	0,046		1,2		0,055
8		Собственный вес плиты	0,3		1,3		0,39
		Итого	0,47				0,59
Кратковременная
6		Снеговая	0,462		1,4		0,64
		Итого	0,932				1,23

Снеговая нагрузка

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

где Sg – вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемый по [11] ;

µ =1 коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие [11, п. 10.4] ;

с_e= 0,85 коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов [11, п. 10.6];

с₁=1 термический коэффициент [11, п. 10.10];

Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветровой нагрузки следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W_m на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле

где - нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района по данным [11, табл. 11.1];

к - коэффициент,учитывающий изменение ветрового давления по высоте определяется по [11, табл. 11.2] в зависимости от типа местности.

Тип местности, к которому принадлежит застройка здания относится к типу местности В;

с - аэродинамический коэффициент определяемый по [11, прилож Д].

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке Ɣ_f принимается 1,4.

Согласно [11, табл. 11.1] г.Хабаровск принадлежит к III ветровому району и нормативное значение принимается W₀ = 38кгс/м².

По [11, прилож. Д] принимаем схему «Прямоугольные а плане здания с двухскатными покрытиями», приведенной на рисунке 2.1 и определим значения аэродинамических коэффициентов

D=0,8; E=-0,5; А=-1,0; В=-0,8; С=-0,5

= 4,1 м – высота этажа.

Для удобства расчет приведен в таблице 2

Расчет средней составляющей ветровой нагрузки Таблица 2.

Z, м	k		, м	, тс/м2	, тс/м
4,32	0.50	0.8	4.32	0.038	0.065
		-0.5			-0.041
		-1.0			-0.082
		-0.8			-0.065
		-0.5			-0.041
5,04	0.501	0.8	5,04	0.038	0.076
		-0.5			-0.047
		-1.0			-0.095
		-0.8			-0.076
		-0.5			-0.047

Продолжение таблицы 2

Z, м	k		, м	, тс/м2	, тс/м
7.5	0.57	0.8	3.2	0.038	0.055
		-0.5			-0.034
		-1.0			-0.069
		-0.8			-0.055
		-0.5			-0.034
10.7	0.66	0.8	3.2	0.038	0.064
		-0.5			-0.041
		-1.0			0.081
		-0.8			-0.064
		-0.5			-0.041
13.9	0.72	0.8	3.2	0.038	0.07
		-0.5			-0.043
		-1.0			-0.087
		-0.8			-0.07
		-0.5			-0.043
16.75	0.79	0.8	3.2	0.038	0.07
		-0.5			-0.043
		-1.0			-0.087
		-0.8			-0.07
		-0.5			-0.043

20.3	0.85	0.8	3.2	0.038	0.082
		-0.5			-0.051
		-1.0			-0.103
		-0.8			-0.082
		-0.5			-0.051
23.5	0.89	0.8	3.2	0.038	0.086
		-0.5			-0.054
		-1.0			-0.108
		-0.8			-0.086
		-0.5			-0.054
26.7	0.93	0.8	3.2	0.038	0.091
		-0.5			-0.056
		-1.0			-0.113
		-0.8			-0.091
		-0.5			-0.056
29.9	0.97	0.8	3.2	0.038	0.094
		-0.5			-0.058
		-1.0			-0.117
		-0.8			-0.094
		-0.5			-0.058

Окончание таблицы 2

Z, м	k		, м	, тс/м2	, тс/м
33.1	1.01	0.8	3.2	0.038	0.098
		-0.5			-0.061
		-1.0			-0.122
		-0.8			-0.098
		-0.5			-0.061

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле

где - Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки [11];

- коэффициент,пульсации давления ветра, определяемый по [11, табл.11.4] в зависимости от типа местности.

Тип местности, к которому принадлежит застройка здания относится к типу местности В;

v – коэффициент пространственной корреляции пульсации давления ветра [11, табл 11.6].

Расчет средней составляющей ветровой нагрузки Таблица 3.

Z, м		D		, тс/м
		E
		A
		B
		C
4.3	1.22	0.065	0.784	0.062
		-0.041		-0.039
		-0.082		-0.078
		-0.065		-0.062
		-0.041		-0.039
5,04	1.22	0.076	0.784	0.072
		-0.047		-0.044
		-0.095		-0.091
		-0.076		-0.072
		-0.047		-0.044
7.5	1.14	0.055	0.784	0.049
		-0.034		-0.031
		-0.069		-0.061
		-0.055		-0.049
		-0.034		-0.031

10.7	1.05	0.064	0.784	0.052
		-0.041		-0.033
		-0.081		-0.066
		-0.064		-0.052
		-0.041		-0.033
13.9	1.05	0.07	0.784	0.057
		-0.043		-0.035
		-0.087		-0.071
		-0.07		-0.057
		-0.043		-0.035
17.1	1.05	0.076	0.784	0.062
		-0.048		-0.039
		-0.096		-0.079
		-0.076		-0.062
		-0.048		-0.039
20.3	0.91	0.082	0.784	0.058
		-0.051		-0.036
		-0.103		-0.073
		-0.082		-0.058
		-0.051		-0.036

Расчет расчетной ветровой нагрузки Таблица 4

Z, м				Расчетное
4.3	0.065	0.062	0,127	0,177
	-0.041	-0.039	-0,08	-0,112
	-0.082	-0.078	-0,16	-0,224
	-0.065	-0.062	-0,127	-0,177
	-0.041	-0.039	-0,08	-0,112
5,04	0.076	0.072	0,148	0,207
	-0.047	-0.044	-0,091	-0,127
	-0.095	-0.091	-0,186	-0,261
	-0.076	-0.072	-0,148	-0,207
	-0.047	-0.044	-0,091	-0,127
7,5	0.055	0.049	0,104	0,145
	-0.034	-0.031	-0,065	-0,091
	-0.069	-0.061	-0,13	-0,182
	-0.055	-0.049	-0,104	-0,145
	-0.034	-0.031	-0,065	-0,091
10,7	0.064	0.052	0,116	0,162
	-0.041	-0.033	-0,074	-0,103
	-0.081	-0.066	-0,147	-0,205
	-0.064	-0.052	-0,116	-0,162
	-0.041	-0.033	-0,074	-0,103
13,9	0.07	0.057	0,127	0,177
	-0.043	-0.035	-0,078	-0,109
	-0.087	-0.071	-0,158	-0,221
	-0.07	-0.057	-0,127	-0,177
	-0.043	-0.035	-0,078	-0,109

17,1	0.076	0.062	0,138	0,193
	-0.048	-0.039	-0,087	-0,121
	-0.096	-0.079	-0,175	-0,245
	-0.076	-0.062	-0,138	-0,193
	-0.048	-0.039	-0,087	-0,121
20,3	0.082	0.058	0,14	0,196
	-0.051	-0.036	-0,087	-0,121
	-0.103	-0.073	-0,176	-0,246
	-0.082	-0.058	-0,14	-0,196
	-0.051	-0.036	-0,087	-0,121
23,5	0.086	0.061	0,147	0,205
	-0.054	-0.038	-0,092	0,128
	-0.108	-0.077	-0,185	-0,259
	-0.086	-0.061	-0,147	-0,205
	-0.054	-0.038	-0,092	-0,128
26,7	0.091	0.064	0,155	-0,217
	-0.056	-0.039	-0,095	-0,133
	-0.113	-0.081	-0,194	-0,271
	-0.091	-0.064	0,155	-0,217
	-0.056	-0.039	-0,095	-0,133
29,9	0.094	0.067	0,161	0,225
	-0.058	-0.041	-0,099	-0,138
	-0.117	-0.083	-0,2	-0,28
	-0.094	-0.067	-0,231	0,225
	-0.058	-0.041	-0,146	-0,138

33,1	0.098	0.069	0,167	0,233
	-0.061	-0.043	-0,104	-0,145
	-0.122	-0.087	-0,209	-0,292
	-0.098	-0.069	0,155	0,233
	-0.061	-0.043	-0,095	-0,145

Построение расчетной модели здания в ПК ЛИРА

Многофункциональный программный комплекс, предназначен для проектирования и расчета строительных и машиностроительных конструкций различного назначения.

Расчетная схема моделируется в программе ЛИР-ВИЗОР.

ЛИР-ВИЗОР является базовой системой программного комплекса ЛИРА включающей следующие основные функции:

- визуализация расчетных схем на всех этапах ее синтеза и анализа;

- диагностика ошибок;

- наличие многочисленных и многовариантных приемов создания модели (фильтры, маркеры, дескрипторы, навигация, многоязычность, различные системы единиц измерения, построение любых сечений, масштабируемость, многооконный режим и мн. др.);

- наличие многочисленных приемов анализа результатов (построение изополей, изолиний напряжений, перемещений, эпюр усилий, анимация колебаний, построение деформированных схем, цифровая и цветовая индикация элементов и их атрибутов, регулируемый масштаб изображения);

- индикация прохождения задачи в процессоре;

- наличие развитой системы документирования.

Этапы построения:

1.Формируется модель здания с заданными нагрузками на конструктивные элементы с помощью инструментария предоставленного программой.

2. Выполняется расчет на ветровые и сейсмические воздействия с определением горизонтальных перемещений здания.

3. Определяются требуемые сечения железобетонных и стальных элементов.

4. Выполняется формирование расчетной схемы и конечно-элементный расчет.

6. Экспортируется расчетная схема в программные модули Лир-Арм.

2.6 Основные конструкции и материалы усиления