Обоснование необходимости применения монолитных железобетонных конструкций в сейсмическом районе для зданий средней этажности
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В рассматриваемой выпускной квалификационной работе изложены вопросы применения монолитного железобетонного каркаса для здания средней этажности в сейсмическом районе. В настоящее время территория Краснодарского края активно застраивается многоквартирными жилыми домами. Сейсмичность Краснодарского края варьируется от 6 до 9 баллов. Вследствие развития жилищного строительства в Новороссийске выбранная тема работы является актуальной.
Цель работы – обосновать необходимость применения монолитных железобетонных конструкций на примере 8-ми этажного многоквартирного жилого здания.
Согласно поставленной цели, были сформированы основные задачи:
1. Провести анализ методов обеспечения жесткости и устойчивости зданий, их конструктивных схем в условиях высокой сейсмичности.
2. Дать характеристику архитектурно - строительным решениям рассматриваемого здания. Рассмотреть данные о грунтовых условиях строительства.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 8
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ЗДАНИЙ, ИХ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ 10
1.1. Нормативная документация по строительству в сейсмических районах 10
1.2. Способы обеспечения пространственной жесткости и неизменяемости каркасных зданий 11
1.3. Особенности конструирования каркасных монолитных зданий и сборных зданий в сейсмических районах 16
1.4. Основные задачи выпускной квалификационной работы (ВКР) 23
2. ХАРАКТЕРИСТИКА АРХИТЕТУРНО - СТРОИТЕЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ РАССМАТРИВАЕМОГО ЗДАНИЯ. ДАННЫЕ О ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА 24
2.1. Характеристика здания и сведения о его строительстве 24
2.2. Решение генерального плана рассматриваемого здания 25
2.3. Объемно-планировочные и конструктивные решения рассматриваемого здания 28
2.4. Данные о грунтовых условиях площадки строительства 30
3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ В СЕЙСМИЧЕСКОМ РАЙОНЕ 40
3.1. Характеристика конструктивного решения железобетонного каркаса и фундаментов здания средней этажности 40
3.2. Выбор конструкции фундаментов здания 41
3.3. Характеристика программного комплекса Лира-САПР 42
3.3.1. Исходные данные 43
3.3.2. Особенности программы ЛИРА-САПР 43
3.3.3. Настройка программы 44
3.4. Расчет и конструирование каркаса здания средней этажности из монолитных железобетонных конструкций с использованием программного комплекса ЛИРА-САПР (вариант 1) 46
3.5. Расчет и конструирование каркаса здания средней этажности из сборных железобетонных конструкций с использованием программного комплекса ЛИРА-САПР (вариант 2) 59
3.6. Объемы работ для составления локальных смет по рассматриваемым вариантам каркаса здания в программном комплексе ГРАНД-Смета 69
3.6.1 Объемы работ для здания с каркасом из монолитных железобетонных конструкций 69
3.6.2 Объемы работ для здания с каркасом из сборных железобетонных конструкций 72
3.7 Технико-экономическое сравнение вариантов 73
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ ЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 74
4.1 Анализ полученных результатов 74
4.2. Методы повышения сейсмостойкости здания 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 87
ПРИЛОЖЕНИЯ 92
Приложение 1. Протокол расчета (вариант 1) 93
Приложение 2. Протокол расчета (вариант 2) 100
Приложение 3. Периоды колебаний при сейсмических воздействиях (вариант 1) 104
Приложение 4. Периоды колебаний при сейсмических воздействия 107
(вариант 2) 107
Приложение 5. Локальные сметные расчеты для варианта 1 110
и варианта 2. 110
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
К главе 1
1. СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81* (с Изменением N 1). – М.: Стандартинформ, 2018. – 122 с
2. СП 63.13330 Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003, 2013. – 14 с
3. ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкция и размеры. – М.: Стандартинформ, 2015. – 29 с
4. ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. – М.: Стандартинформ, 2019. – 16 с
5. ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности– М.: Стандартинформ, 2013. – 14 с
6. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. – М.: Стандартинформ, 2019. – 42 с
7. ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и растворов. Технические условия*. – М.: Стандартинформ, 2012. – 12 с
8. ГОСТ 23858-79 Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки. – М.: Стандартинформ, 2015. – 16 с
9. ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора составов. – М.: Стандартинформ, 2014. – 23 с
10. ГОСТ Р 58939-2020 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления. – М.: Стандартинформ, 2020. – 20 с
11. ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. – М.: Стандартинформ, 2019. – 23 с
К главе 2
12. ГОСТ 28570-2019 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций. – М.: Стандартинформ, 2019. – 15 с
13. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. – М.: Стандартинформ, 2018. – 36 с
14. ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества. – М.: Стандартинформ, 2014. – 15 с
15. ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2019. – 19 с
16. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1, 2). – М.: Минстрой России, 2016. – 95 с
17. СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции" (с изменением N 1). – М.: Минстрой России, 2017. – 11 с
18. СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, 3). – М.: Минстрой России, 2012. – 26 с
19. СП 130.13330.2018 "СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий"–М.: Минстрой России, 2018. – 39 с
20. СП 337.1325800.2017 Конструкции железобетонные сборно-монолитные. Правила проектирования– М.: Минстрой России, 2017. – 58 с
21. СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3) – М.: Минстрой России, 2012. – 22 с
22. ГОСТ Р 58942-2020 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Технологические допуски. – М.: Стандартинформ, 2020. – 19 с
23. Рабочая документация «Строительство 8-ми этажного многоквартирного жилого дома со встроенными офисными помещениями по ул. Свердлова в г. Новороссийске» (ООО «Выбор» г. Новороссийск) – 92 с
24. Инженерно-геологические изыскания территории строительства (ОАО «Геолог», г. Краснодар) – 64 с
К главе 3
25. А.С. Городецкий, И.Д. Евзеров. Компьютерные модели конструкций - Киев: Факт, 2005 – 384 c.
26. Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. Издательство «Сталь», 2002 г. – 586 с.
27. А.С. Городецкий, В. Здоренко. Типовая проектирующая система «ЛИРА» для автоматизированного проектирования строительных конструкций. Сборник «САПР в проектных организациях Госстроя УССР». –К.: Будівельник. 1984.
28. А.С. Городецкий. Компьютерные системы проектирования ЛИРА и МОНОМАХ.//Строительные материалы. № 6. 1999.
29. В.А. Смирнов, А.С. Городецкий. Строительная механика. Учебник для бакалавров. – М.: Юрайт, 2012.
30. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции – М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 2011. – 171 с.
31. Справочник проектировщика. Под ред. Карташева, Стройиздат, – 1975 г. – 171 с.
32. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. – М.: ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, 2013. – 139 с.
33. «Анализ грунтовых условий строительства при проектировании фундаментов зданий: Научно-практическое пособие» / Полищук А.И., Изд-во АСВ, 2016. – 104с.
34. Подготовка выпускных квалификационных работ: метод. рекомендации / сост. А. И. Полищук, А. С. Межаков. – Краснодар : КубГАУ, 2018. – 53 с.
35. Шадунц К.Ш., Ещенко О.Ю., Дерябин А.В., Летягин А.В. Основания и фундаменты: Методические указания. – Краснодар, КубГАУ, 2007. – 29с.
36. Федеральный закон № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»
37. Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009
К главе 4
38. Айзенберг Я. М., Акбиев Р.Т., Беляев Д.В., Уткин В.Б., Ягудаев Ю.В. Сейсмобезопасность территории России как федеральная целевая программа // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2007. №4. С.12
39. Федеральный закон №123-ФЗ Технический регламент о требованиях пожарной безопасности от 22 июля 2008 (в ред. Федеральных законов от 10.07.2012 N 117-ФЗ, от 02.07.2013 N 185-ФЗ, от 23.06.2014 N 160-ФЗ)
40. ГОСТ 20522-2012. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. – М.: Стандартинформ, 2013. – 19 с
41. СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85. – М.: Стандартинформ, 2017. – 118 с
42. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций по внешним признакам. – М.: ЦНИИПромзданий Госстроя СССР, 2001.
43. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. – М.: ЦНИИПромзданий Госстроя СССР, 2004.
44. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Под ред. В.А.Ильичева и Р.А.Мангушева. Глава 16. Усиление оснований и фундаментов зданий и сооружений / А.И.Полищук, А.А.Лобанов, А.А.Тарасов. - М.: Изд-во АСВ, 2014. – С. 627 – 665.
45. Жилой дом средней этажности : учеб. пособие / Т.А.Дьяконова, О.А. Сытник, В. А. Колгашкина. – Москва: Изд Кафедра «Архитектура жилых зданий», 2019. – 54 с.
46. Учебное пособие «Оценка грунтовых условий площадок строительства в курсовом и дипломном проектировании» / Полищук А.И., Чернявский Д.А. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – 78 с.
47. Учебное пособие «Обследование, испытание и усиление строительных конструкций зданий и сооружений» / Кочнев Н.И., Чумак М.В. – Краснодар, 2013. – 68 с.
48. Учебное пособие «Сейсмостойкость зданий и сооружений» / Ю.А. Бержинский – Ангарск, Изд-во АГТА, 2009. – 107 с
49. Учебное пособие «Проектирование сейсмостойких зданий» / В. Р. Мустакимов – Казань, Изд-во КГАСУ, 2016 – 343 с
50. Учебное пособие «Основы теории сейсмостойкости сооружений» / А.А. Амосов, С.Б. Синицын – Москва, Изд-во АСВ 2001, стр.96
51. Альбом технических решений по сейсмоусилению зданий с несущими железобетонными конструкциями системой внешнего армирования / АО «ЦНИИПромзданий»,Москва 2016 – 78 с
В программных комплексах имеются инструменты, которые выполняют процедуру анализа по критерию устойчивости. Эти процедуры выполняются с применением метода конечных элементов, который используется для стержневых, пластинчатых, оболочечных, твердотельных моделей и их комбинаций. Итог расчета обуславливается геометрией рассчитываемого объекта и условиями его нагружения и крепления.
Различают общую потерю устойчивости и потерю устойчивости в локальных зонах (потерю местной устойчивости). Анализ областей потери устойчивости можно выполнить визуализацией форм потери устойчивости. Расчет устойчивости проводится одновременно со статическим, поскольку для анализа устойчивости необходимо знать напряженно-деформированное состояние объекта исследования в статике.
Расчет устойчивости методом Эйлера, ведется по схеме конструкции, в которой отсутствуют деформации. Задача определения устойчивости формулируется как задача на собственные значения, результатом выполненного анализа является коэффициент запаса устойчивости и визуальное представление форм потери устойчивости.
В данном проекте пространственная жесткость здания достигается путем общей работы несущих монолитных стен, стен лестничных клеток и лифтов, колонн, устройством диафрагм жесткости.