CC BY
135
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
1
УДК 699.88
ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЯ ПРИ НЕЗАВЕРШЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В СЛОЖНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Г. СОЧИ
Дегтярев Г еоргий Владимирович д.т.н., профессор, Заслуженный строитель Кубани Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Дегтярева Ольга Г еоргиевна к.т.н., доцент
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Дегтярев Владимир Георгиевич магистр техники и технологии
В статье рассматриваются особенности анализа состояния здания при незавершенном строительстве в сложных гидрогеологических условиях
Ключевые слова: ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЯ, НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ, РАБОТА ОСНОВАНИЯ, ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЯ
UDC 699.88
FEATURES OF THE ANALYSIS OF THE CONDITION OF BUILDINGS AT INCOMPLETE CONSTRUCTION IN DIFFICULT HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS OF SOCHI
Degtyarev Georgiy Vladimirovich
Dr.Sci.Tech., professor, Deserved builder of Kuban
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
Degtyareva Olga Georgievna
Cand.Tech.Sci., associate professor
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
Degtyarev Vladimir Georgievich master of techniques and technology
In the article we consider the features of the analysis of the condition of buildings at incomplete construction in difficult hydrogeological conditions
Keywords: BUILDING INSPECTION, NONDESTRUCTIVE CONTROL, BEARING DESIGNS, BASIS WORK, ASSESSMENT OF CONDITION OF BUILDING
Рассмотрим анализ состояния здания при незавершенном строительстве в сложных гидрогеологических условиях на примере объекта, расположенного в Краснодарском крае г. Сочи.
Климатические характеристики объекта: IV Б климатический район;
- расчетные температуры в соответствии со СНиП 23-01-99: среднегодовая - плюс 14,1 °C; абсолютная минимальная температура - минус 18 °C; абсолютная максимальная температура - плюс 39 °C; наиболее холодные сутки - минус 9°C; наиболее холодная пятидневка - минус 5 °C;
- период со среднесуточной температурой воздуха меньшей или равной 8°C (в отопительный период средняя температура 6,4 °С продолжительностью 92 суток);
- ветровой район - III; расчетное значение ветрового давления Wд, кПа (кгс/м2) = 0,38(38);
- снеговой район - II; расчетное значение веса снегового покрова Sд, кПа (кгс/м2) = 1,2 (120);
- сейсмичность района - 8 баллов (карта А);
- зона влажности - первая.
Обследуемое здание - четырехэтажное - находится в состоянии консервации. Отсутствуют ограждающие стены и перегородки, а также кон-
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
2
струкция кровли. Фасад здания представлен на рисунке 1. В плане здание прямоугольной формы с размерами в осях - 23,00 х 13,50 м.
Рисунок 1 - Фасад здания
Конструктивная система здания - каркасная. Каркас здания представлен в виде монолитных железобетонных колонн, ригелей и перекрытий. План первого этажа приведен на рисунке 2.
Вертикальную связь в здании между всеми этажами обеспечивает лестничный марш. Лестничный марш расположен в пределах плана здания - в осях 4-6, В-Г. Фундаменты под зданием свайные, с ленточным ростверком, с шириной подошвы 0,80 м. Сваи буронабивные длиной 10 м и диаметром 630 мм. Колоны выполнены из монолитного железобетона, с размерами сечения 400х400мм. Железобетонные плиты перекрытия имеют толщину 160 мм.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
3
Методами неразрушающего контроля установлены прочностные характеристики конструктивных элементов: монолитной колонны - бетон класса В 25; монолитной плиты перекрытия бетон класса - В 20.
С целью анализа состояния здания было осуществлено математическое моделирование с применением многофункционального программного комплекса для расчета, исследования и проектирования конструкций различного назначения «STARK_ES 201W». Исходные данные, положенные в расчетную модель следующие:
- Расчетный вес снегового покрова по СНиП 2.01.07-85* - 1,2 кН/м2;
- Нормативное ветровое давление по СНиП 2.01.07-85* - 0,38 кН/м2;
- Расчетная сейсмичность площадки строительства - 9 баллов;
- Категория грунта (СНиП II-7-81*) - II;
- Уровень ответственности здания (ГОСТ 27751-88) - II.
С целью сбора нагрузок на рисунке 3 представлена схема ветровых и снеговых линейных нагрузок.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
4
Wm«0,U кПА
Wm=0,38 кПА
Wm-0,32 к ПА
Схема расположения Ьетробых и снеговых нагрузок Sg-1,2 кПА
Wm=0,32 к ПА ___Ш
Wm=0,34 кПА
Wm=0,33 кПА
Wm=0,29 кПА
Wm=0,24 кПА
Wm=0,24 кПА
(а) (б) (в)
Рисунок 3- Схема ветровых и снеговых линейных нагрузок
Сбор равномерно распределенных нагрузок на покрытие и стены сведен в таблицу 1.
Таблица 1 - Равноме
рно распределенные нагрузки на перекрытия
Наименование нагрузки Единица измере- ния Расчетное значение Коэф-т надежности у/(кН) Дли- тельная часть (Кд) Номер нагружения
Постоянные и длительные нагрузки
Собственный вес несущих конструкций кН/м3 27,5 1,1 1,0 1
Вес перегородок кН/м3 18 1,1 1,0 2
Вес ограждающих конструкций кН/м3 14 1,1 1,0 2
Временные нагрузки на перекрытия
на перекрытия этажей:
жилые помещения кН/м2 1,95 1,3 0,35 3
коридоры, лестницы кН/м2 3,6 1,2 0,35
балконы кН/м2 2,4 1,2 0,35
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
5
Наименование нагрузки Единица измере- ния Расчетное значение Коэф-т надежности у/(кН) Дли- тельная часть (Кд) Номер нагружения
Покрытие на участках прочих кН/м2 0,5 1,3 0,35 3
Снеговая нагрузка на кровлю кН/м2 1,2 1,4 0,5 5
Ветровая нагрузка: На наветренную сторону здания На заветренную сторону здания кН/м2 0,32-0,46 0,24-0,34 1,4 0 6 - по оси OX 7 - по оси OY
Собственный вес конструкций включается с коэффициентом надежности по нагрузке yf=1,1 и вычисляется в программе автоматически.
Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки рассчитывается для III ветрового района, типа местности А, высота сооружения взята равной 13,44 м.
Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки определено по формуле: = W * к* с ;
где ^ = 0.-3S кН/м2 - расчетное значение ветрового давления для III ветрового района;
^ - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по
высоте;
с - аэродинамический коэффициент, принятый для наветренной стороны здания с = 0,8 , для подветренной стороны здания с = 0,б
Расчетные значения средней составляющей ветровой нагрузки сведены в таблицу 2.
Таблица 2 - Расчетные значения средней составляющей ветровой нагрузки
С наветренной стороны С подветренной стороны
При & = 0,7 5 (высота Z = 4,8 м)
Wm = 0,3S * 0,75 * 0,S = 0,23 * 1,4 = 0,32 Wm = 0,38 * 0,75 * 0,6 = 0,17 * 1,4 = 0,24
При fe = 0,9 (высота Z = 8 м)
Wm = 0,3S * 0,9 * 0,S = 0,27 * 1,4 = 0,38 Wm = 0,3S * 0,9 * 0,6 = 0,21 * 1,4 = 0,29
При & = 1,0з (высота Z = 11,2 м)
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
6
С наветренной стороны С подветренной стороны
Wm = 0,3S * 1,03 * 0,8 = 0,31 * 1,4 = 0,44 Wm = 0,38 * 1,03 * 0,6 = 0,23 * 1,4 = 0,33
При ^ = 1,07 (высота Z = 12,8 м)
Wm = 0,3S * 1,07 * 0,S = 0,33 * 1,4 = 0,46 Wm = 0,38 * 1,07 * 0,6 = 0,24 * 1,4 = 0,34
Расчетная модель подробно описывает конструктивную схему здания, в том числе с учетом грунтовых условий[1]. Расчетная конечно-элементная модель приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Расчетная модель здания
Жесткости расчетной схемы представлены в таблицах 3, 4 и 5.
Таблица 3 - Материалы 3Б-стержней
No. A As At Ir Is It E G Rho
[м2] [м2] [м2] [м4] [м4] [м4] [кН/м2] [кН/м2] [т/м3]
1 0,16000 0,0000 0,0000 0,0036 0,00213 0,00213 2,75e+007 1,1e+007 2,75
2 0,31172 0,0000 0,0000 0,0155 0,00773 0,00773 2,75e+007 1,1e+007 2,75
A - площадь поперечного сечения; 1г - момент инерции отн. OR; As- сдвиговая площадь в rn^.OS; Is - момент инерции отн. OS; At- сдвиговая площадь в напр.ОТ; It - момент инерции отн. OT;
E - модуль упругости; G - модуль сдвига; Rho - плотность материала.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
7
Таблица 4 - Материалы ребер
№ b h E G Rho e T-fak
[м] [м] [кН/м2] [кН/м2] [т/м3] [м]
3 0,400 0,600 3e+007 1,2e+007 2,75 -0,33 1
4 0,800 0,600 3e+007 1,3e+007 2,50 0,2 1
b - ширина поперечного сечения; h - высота поперечного сечения;
E - модуль упругости^ - модуль сдвига; Rho - плотность материала; e - эксцентриситет; T-fak - коэффициент снижения жёсткости на кручение.
Таблица 5 - Изотропные материалы
№ d E Mue Rho
[м] [кН/м2] [т/м3]
5 0,16 2,75e+007 0,2 2,75
толщина; Rho - плотность материала;
E - модуль упругости; Mue - коэффициент Пуассона.
При динамическом анализе системы, представленной четырехэтажным зданием, осуществлено исследование 6 форм собственных колебаний. Характерный результат, в графическом виде, по третьей форме колебаний, представлен на рисунке 5.
Max перемещение = 50,4484 мм в узле 3065 Рисунок 5 - 3-я форма колебаний
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
8
Результаты произведённого анализа периодов и частот собственных колебаний, представлены в таблице 6.
Таблица 6 - Собственные частоты
Форма W f T
рад/с Гц С
1 10,38 1,65 0,61
2 10,66 1,70 0,59
3 11,50 1,83 0,55
4 30,67 4,88 0,20
5 31,40 5,00 0,20
6 33,94 5,40 0,19
Произведем расчет пульсационной составляющей ветровой нагрузки.
Динамический анализ (расчет собственных значений) для расчета сейсмической нагрузки[2].
Для расчета и динамического анализа системы, присейсмической нагрузке, осуществлено исследование 12 форм собственных колебаний, результаты характерной третьей формы колебаний представлены графически на рисунке 6.
Max перемещение = 30,3676 мм в узле 2725 Рисунок 6 - 3-я форма колебаний
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
9
В таблице 7 представлен результат анализа периодов и частот собственных колебаний, для определения сейсмических нагрузок.
Таблица 7 - Собственные частоты
Форма W f T
рад/с Гц С
1 10,38 1,65 0,61
2 10,66 1,70 0,59
3 30,67 4,88 0,20
4 31,40 5,00 0,20
5 49,09 7,81 0,13
6 49,72 7,91 0,13
Далее осуществляется расчет по определению опасного направления для сейсмического воздействия.
В соответствии с СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» выполняется расчет от первого поступательного воздействия [3].
Сейсмичность площади в баллах S = 9. Из соответствующих значений коэффициентов К1=0,25; Rpsi=1; категория грунта II.
Направление сейсмического воздействия задается направляющими косинусами CX, CY и CZ. Данные по заданию сейсмических нагрузок по первому направлению представлены на рисунке 7.
Рисунок 7 - Данные по заданию сейсмических нагрузок
Данные по заданию сейсмических нагрузок наихудшего направления представлены на рисунке 8.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
10
Рисунок 8 - Данные по заданию сейсмических нагрузок
В результате сейсмического расчета формируются псевдостатические нагрузки [2].
Далее рассмотрим нагружения, участвующие в осуществляемом статическом расчете:НГ1 - постоянная расчетная нагрузка собственный вес конструкций (Yf=1,1); НГ2 -нагрузка от веса конструкций стен и перегородок, (yf=1,1); НГ3 - расчетная полезная нагрузка (yf=1,2, yf=1,3); НГ4 - расчетная нагрузка от веса пола (yf=1,3); НГ5 - расчетная снеговая нагрузка (yf=1,4); НГ6 - расчетная ветровая нагрузка на конструкцию по направлению X yH^H^ - расчетная ветровая нагрузка на конструкцию по направлению Y y^^H^ - 10 - первое сейсмическое воздействие; НГ11 - 13 - второе сейсмическое воздействие; НГ14 - 16 - наихудшее сейсмическое воздействие.
Для анализа перемещений заданы комбинации, ряд из которых представлен в таблице 8.
Таблица 8 - Комбинации нагружений
Номер НГ-1 НГ-2 НГ-3 НГ-4 НГ-5 НГ-6 НГ-7 НГ-8 НГ-9 НГ-10
K-1 1 0,95 0,9 0,95 0,9 0 0 0 0 0
K-2 1 0,95 0,9 0,95 0,9 0,9 0 0 0 0
K-3 1 0,95 0,9 0,95 0,9 0 0,9 0 0 0
K-4 0,9 0,8 0,5 0,8 0,5 0 0 1 1 1
K-5 0,9 0,8 0,5 0,8 0,5 0 0 0 0 0
K-6 0,9 0,8 0,5 0,8 0,5 0 0 0 0 0
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
11
Результаты перемещений по комбинациям нагрузок представлены от пятой комбинации на рисунке 9.
Max перемещение = 28,2199 мм в узле 1674 Рисунок 9 - Перемещения от 5-й комбинации
В результате проведенного расчета установлено максимальное перемещение конструкции при РСН 6 численно равное 30,59мм, таким образом, установлено, что предельные деформации фундамента не превышают максимальных деформаций основания, регламентированных СНиП 2.02.01-83*, а именно 80 мм.
Расчет основания здания, прежде всего, включает расчет сваи на основное сочетание нагрузок[3].
Расчет сваи производится по двум предельным состояниям, при РСН 1.
Грунтовые условия представлены на рисунке 10: M = 1 : 120.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
12
у
LD
Cl
Cl
+ 0.00
У
.zzzzzz
m ш
)
[~2~| -О— «■ —С
____________
2_£__QJ2___£__I
-6.60
О
Н
Ш
А
Отметка
планировки
Уровень грунтовых вод
Отметка планировки - +0,0 м; Уровень природного рельефа - +0,00 м; Уровень грунтовых вод —6,60 м; Уровень водоупора—6,85 м Рисунок 10 - Расчетная схема сваи
Таблица 9 - Характе
шстики грунтов
Номеринженерно- геологическогоэлемента h (м) iP (%) iL (-) е (-) Р 3 (г/см3) PS 3 (г/см3)
1 .Г лина тугопластичная 6,35 20 0,30 0,81 1,89 2,74
2.Крупнообломочный,заполнитель-песокгравелистый, плотный, маловлажный 0,50 - - 0,55 2,13 2,66
3. Г рунт скальный - - - - - -
Деформационные и прочностные характеристики грунтов приведены в таблице 10.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
13
Таблица 10 - Деформационные и прочностные характеристики грунтов
Номеринженерно- геологическогоэлемента К (кН/м4) jl (град) c I (кПа)
1. Г лина тугопластичная 14400 14,3 30,53
2.Крупнообломочный,заполнитель-песокгравелистый, плотный, маловлажный 50000 36,4 0,67
Под нижним концом сваи лежит скальный грунт. Нормативный предел прочности Rc,n = 20,00 Мпа. Сечение сваи M = 1 : 13 представлено на рисунке 11.
Рисунок 11 - Сечение сваи
Вид сваи по условиям взаимодействия с грунтом - свая-стойка.
Вид сваи по способу заглубления в грунт - буронабивная, бетонируемая при отсутствии воды в скважине без крепления стенок. Соединение сваи с ростверком - жёсткое.
Длина сваи L = 10,00 м.
Уровень подошвы ростверка = +0,00 м.
Глубина заделки сваи вростверка = 5 см.
Диаметр: D = 630 мм; Периметр сечения: u = 1979 мм.
Площадь сечения: A = 3117 cм2; Момент инерции: I = 773272 cм4.
Масса сваи: M = 7800 кг.
Материал: тяжёлый бетон естественного твердения (класс бетона В 20); Модуль упругости бетона: Е = 27500 МПа.
Арматура: 12 0 22 А-III; Расстояние до центра тяжести арматуры a = = 4,90 см.
Условия нагружения:
Коэффициент надёжности по нагрузке для веса сваи f = 1,10.
Нагрузки представлены в таблице 11.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
14
Таблица 11- Нагрузки
Вид нагрузки у/ (-) N (кН) Н (кН)
1. Постоянная 1,0 613,0 2,3
Существенное сочетание нагрузок для расчёта по предельному состоянию I группы приведено в таблице 12.
Таблица 12 - Существенное сочетание нагрузок
Коэффициенты по нагрузкам Вес 1
1,10 1,00
Полная нагрузка N = 698,8 кН; H = 2,3 кН;
Длительная часть N1 = 698,8 кН; Hl = 2,3 кН;
Постоянная часть Nc = 698,8 кН; Hc = 2,3 кН.
Коэффициент условий работы бетона, обусловленный видом нагрузки yb2 = 0,90.
Существенное сочетание нагрузок для расчёта по предельному состоянию II группы приведено в таблице 13.
Таблица 13 - Существенное сочетание нагрузок Коэффициенты по нагрузкам Вес 1
___________________Ц0____________100___________________
Полная нагрузка N = 691,0 кН; H = 2,3 кН.
Расчет по предельным состояниям I группы.
Расчёт на вертикальную нагрузку по несущей способности грунта основания:
Коэффициент условий работы сваи в грунте ус = 1,00;
Расчётное сопротивление под нижним концом сваи R = 91,72 МПа; Несущая способность Fd = 28592,4 кН;
Коэффициент надёжности yk = 1,40;
Допускаемая нагрузкаFd/yk =20423,2 кН;
Максимальная нагрузка N = 698,8 кН.
Исходя из полученных результатов, несущая способность грунта основания сваи обеспечена.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
15
Далее осуществляется расчёт на совместное действие вертикальной и горизонтальных сил и момента.
Расчёт проводится в предположении, что грунт является линейнодеформируемой средой. Образование пластической зоны в грунте не допускается. Расчетная схема в масштабе М 1:97 представлена на рисунке 12.
//// 60 40 20 0
Допускаемое давление на грунт (без учёта Ц v Ц 2 , [кПа]
+ 0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
-6.00
-7.00
400 200 0
Рисунок 12 - Расчетная схема
Коэффициент условий работы ус = 3,0;
Условная ширина сваи bp = 144 см;
Коэффициент пропорциональности: K = 14400 кН/м4; Коэффициент деформации: а£, = 0,5041/м;
Приведённая глубина: 1- = 3,45 м;
Расчётная длина сваи: ld = 3,97 м;
Расчётные величины: = 0,30; р1 = 1,00; £, = 2,50; р2 = 0,40.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
16
Изгибающий момент
Давление на грунт,
[кНм]
[кПа]
+ 0.00
-1.00
-2.00
-3 . 00
-4.00
-5.00
-6.00
-7.00
M = 1:92
Рисунок 13 - Эпюра моментов и давления на грунт
Наиболее опасный уровень: zo= -1,69 м;
Давление на грунта = 0,5 кПа;
Допускаемое давление^и = 28,6 кПа;
Уровень с максимальным давлением: zo = -2,37 м;
Давление на грунт: oz = 0,5 кПа;
Допускаемое давление: ozu = 33,9 кПа.
Исходя из полученных результатов, можно сделать промежуточный вывод, что устойчивость основания, окружающего сваю, обеспечена. Продольная сила: N = 698,8 кН;
Длительная часть силы: Nl = 698,8 кН;
Уровень опасного сечения: Zm = +0,00 м;
Момент: Мизг = -4,2 кНм;
Длительная часть момента:М1, изг= -4,2 кНм;
Расчётный момент^М = 4,3 кНм;
Несущая способность: (уЬ = 0,765) Ми = 431,4 кНм.
Исходя из полученных результатов, можно сделать промежуточный вывод, прочность материала сваи обеспечена.
Расчет по предельным состояниям II группы: М = 1:92.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
17
+ 0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
-6.00
-7.00
0.010 0.005 0 0.02 0.01 0 2.5 0 -2.5 -5.0
Рисунок 14 - Эпюры перемещения, угла поворота и изгибающего момента
Допускаемое перемещение: uu = 1,00 см;
Горизонтальное перемещение: up = 0,008 см.
Исходя из полученных результатов, можно сделать промежуточный вывод, ограничения по перемещениям головы сваи выполнены.
Уровень с максимальным Мизг: Zm = +0,00 м;
Максимальный момент: Мизг = -4,2 кНм.
В результате проведенного расчета сваи на основное сочетание нагрузок РСН 1 установлено:
-допускаемая нагрузка на сваю равна 20423,2кН, а максимальная нагрузка равна 698,8кН - условие выполнено (несущая способность грунта основания сваи обеспечена);
- допустимое давление на грунт ozu= 28,6 кПа, а максимальное давление на грунт в наиболее опасном уровне oz= 0,5 кПа - условие выполнено (устойчивость основания, окружающего сваю, обеспечена);
- расчётный момент пМ = 4,3 кНм, а несущая способность Mu = 431,4 кНм-условие выполнено.
- допускаемое перемещение uu = 1,0см, а максимальное горизонтальное перемещение up = 0,008см- условие выполнено(ограничения по перемещениям головы сваи выполнены).
Перемещение,
Угол поворота, [1О " 3 рад]
Изгибающим момент [кНм]
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
18
Подобным образом осуществлены расчеты свай по двум предельным состояниям при РСН 3,4,5 и расчеты на совместное действие вертикальной и горизонтальных сил и момента. Исходя из полученных результатов, необходимо констатировать, что несущая способность свай и грунта основания обеспечены.
Производим конструктивный расчет элементов здания выше отметки - 0,850.
Расчет армирования ростверка здания осуществляем в соответствии с СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».
Задание данных по армированию ростверка:
Тип сечения - прямоугольник: ширина b = 80 см; высота h = 60 см.
Расстояние от верхней арматуры: до верхней грани сечения hв = 5 см.
Расстояние от нижней арматуры: до нижней грани сечения hн = 5 см.
Расстояние от арматуры: до боковой грани сечения hб = 5 см.
Вид бетона - тяжелый, класс бетона B20.
Коэффициент условий работы бетона без Gb1 = 0,9.
Коэффициент условий работы бетона Mkrb = 1,2.
Арматура класса A400: коэффициент условий работы стали Gs = 1,1.
Коэффициент условий работы стали Mkrs = 1,2.
Результаты расчета арматуры ростверка приведены в таблице 14.
Таблица 14 - Результаты расчета арматуры ростверка
Аб1|(см2) Аб2|(см2) Аб3|(см2) Аб4|(см2) Аб|(см2) mu (%)
9,74 9,74 12,23 12,23 43,95 0,92
2
Интенсивность поперечной арматуры Asw = 19,34 см /м.
Производим расчет по армированию колонн. Расчет армирования колонн здания осуществляем в соответствии с СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».
Задание данных по армированию колонн:
тип сечения - прямоугольник: ширина b = 40 см; высота h = 40 см.
Расстояние от верхней арматуры: до верхней грани сечения h = 5 см.
Расстояние от нижней арматуры: до нижней грани сечения h = 5 см.
Расстояние от арматуры: до боковой грани сечения h = 5 см.
Вид бетона - тяжелый, класс бетона B20.
Сечения № 1, 2.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
19
Результаты расчета суммарной арматуры колонн приведены в таблице 15.
Таблица 15 - Результаты расчета арматуры колонн
As1!(см2) As2|(см2) As3|(см2) As4|(см2) As!(см2) mu(%)
10,00 10,00 10,00 10,00 40,00 2,50
Теоретическая поперечная арматура.
Интенсивность поперечной арматуры Asw = 11,38 см2/м.
Производим расчет по армированию ригелей первого этажа. Расчет осуществляем в соответствии с СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».
Задание данных по армированию ригелей:
Тип сечения - тавр: ширина b = 40 см; высота h = 66 см.
Ширина верхней полки bf1 = 190 см.
Высота верхней полки hf1 = 16 см.
Расстояние от верхней арматуры: до верхней грани сечения hв = 5 см.
Расстояние от нижней арматуры: до нижней грани сечения hн = 5 см.
Расстояние от арматуры: до боковой грани сечения hб = 5 см.
Схема армирования - 1. Вид бетона - тяжелый. Класс бетона B20.
Результаты расчета армирования ригелей первого этажа представлены на рисунке 15.
Подобным образом произведен расчет по армированию ригелей второго, третьего и четвертого этажей.
В результате проведенного расчета установлено численное значение суммарной продольной арматуры:
- ростверка -As = 43,95 см ;
- колонн -As = 40,00 см ;
- ригелей первого этажа -As = 32,2 см2;
- ригелей второго этажа -As = 26,8 см ;
- ригелей третьего этажа - As = 50,0309 см ;
- ригелей четвертого этажа - As = 28,3746 см2.
На основании проведенного поверочного расчета констатируем, что числовое значение площади поперечного сечения арматуры, находящейся в ростверке, составляет 25,13 см2, что значительно меньше числового значения площади арматуры полученного при поверочном расчете, а именно 43,95 см - условие прочности не выполняется.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
20
MinAs = 2,78086 см2 (элемент 3351); MaxAs = 32,203 см2 (элемент 3387)
MinAsw = 0 см2/м (элемент 3330); MaxAsw = 13,9648 см2/м (элемент 3567) Рисунок 15 - Результаты расчета армирования ригелей первого этажа
На основании проведенного поверочного расчета колонн констатируем, что числовое значение площади поперечного сечения арматуры, находящейся в колоннах, составляет 25,13 см , что значительно меньше числового значения площади арматуры полученного при поверочном расчете, а именно 40,00 см - условие прочности не выполняется.
На основании проведенного поверочного расчета ригелей констатируем, что числовое значение площади поперечного сечения арматуры, находящейся в ригелях, составляет 17,47 см2, что значительно меньше числового значения площади арматуры полученного при поверочном расчете, а именно:
- ригелей первого этажа -As = 32,203 см2;
- ригелей второго этажа -As = 26,7996 см ;
- ригелей третьего этажа -As = 50,0309 см ;
- ригелей четвертого этажа -As = 28,3746 см2 - условие прочности не выполняется.
Производим расчет армирования плиты перекрытия первого этажа. На рисунке16и 17 изображены изополя площади поперечного сечения верхнего слоя армирования по осям «г» и «s» соответственно.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
21
MinAsro = 0 см2/м, MaxAsro = 13,1027 см2/м; Расчет по РСУ Рисунок 16 - Результаты расчета армирования плиты перекрытия
1 -го этажа
9 9
MinAsso = 0 см ^,MaxAsso = 13,1355 см /м; Расчет по РСУ Рисунок 17 - Результаты расчета армирования плиты перекрытия
1 -го этажа
На рисунке 18 и 19 изображены изополя площади поперечного сечения нижнего слоя армирования по осям «г» и «s» соответственно.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
22
2 2 MinAsru = 0 см /м, MaxAsru = 15,6935 см /м; Расчет по РСУ
Рисунок 18 - Результаты расчета армирования плиты перекрытия
1 -го этажа
2 2 MinAssu = 0 см /м, MaxAssu = 17,3691 см /м; Расчет по РСУ
Рисунок 19 - Результаты расчета армирования плиты перекрытия
1 -го этажа
На рисунке 20 изображены изополя площади поперечного сечения поперечной арматуры.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
23
0.50 2.51 3.93 5.65 7.70 10.05 11.31 20.11 25.45 31.42
80,42
MinAsw = 0 CM2/M2,MaxAsw = 17,7904 см2/м2; Расчет по РСУ Рисунок 20 - Результаты расчета поперечного армирования плиты
перекрытия 1-го этажа
Подобным образом произведены расчеты армирования плиты перекрытия второго, третьего и четвертого этажей.
В результате проведенного расчета установлено численное значение площадей поперечного сечения арматуры:
- плита первого этажа
Asro (верхняя вдоль оси «г»): 0,5 - 3,93 см ;
Asso (верхняя вдоль оси «s»): 0,5 - 3,93 см ;
Усиление в местах опирания до 7,7 см2;
Asru (нижняя вдоль оси «г»): 2,51 - 3,93 см ;
Assu (нижняя вдоль оси «s»): 2,51 - 3,93 см ;
Усиление в местах опирания до 7,7 см2;
- плита второго этажа
Asro (верхняя вдоль оси «г»): 0,5 - 2,51 см ;
Asso (верхняя вдоль оси «s»): 0,5 - 2,51 см ;
Усиление в местах опирания до 3,93 см2;
Asru (нижняя вдоль оси «г»): 2,51 - 3,93 см ;
Assu (нижняя вдоль оси «s»): 2,51 - 3,93 см ;
Усиление в местах опирания до 7,7 см2;
- плита третьего этажа
'у
Asro (верхняя вдоль оси «г»): 0,5 - 2,51см ;
'у
Asso (верхняя вдоль оси «s»): 0,5 - 2,51 см ;
Усиление в местах опирания до 3,93 см2;
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
24
2
Asm (нижняя вдоль оси «г»): 2,51 - 2,51 см ;
Assu (нижняя вдоль оси «s»): 2,51 - 2,51 см2;
Усиление в местах опирания до 3,93 см2;
- плита четвертого этажа
Asro (верхняя вдоль оси «г»): 0,1 - 2,51см ;
Asso (верхняя вдоль оси «s»): 0,1 - 2,51 см ;
Усиление в местах опирания - нет;
-л
Asm (нижняя вдоль оси «г»): 0 - 2,51 см ;
'у
Assu (нижняя вдоль оси «s»): 0 - 2,51 см ;
Усилений в местах опирания- нет.
На основании проведенного поверочного расчета констатируем, что числовое значение площади поперечного сечения полевого армирования, находящегося в плитах перекрытия, составляет 5,65 см , что превосходит числовые значения площади арматуры, полученные при поверочном расчете - условие прочности выполняется.
Заключение:
По предварительной оценке, с учетом результатов обследования методами неразрушающего контроля, техническое состояние строительных конструкций классифицируется как удовлетворительное.
В результате поверочных расчетов свай установлено, что несущая способность свай и грунта основания обеспечена.
В результате проведенного расчета фундаментного ростверка установлено числовое суммарное значение площади поперечного сечения арматуры, равное 43,95 см , что значительно превосходит суммарное значение площади поперечного сечения арматуры, находящейся в ростверке, и численно равной 25,13 см2 - условие прочности не выполняется.
В результате проведенного расчета колонн установлено числовое суммарное значение площади поперечного сечения арматуры, равное
40,00 см , что значительно превосходит суммарное значение площади поперечного сечения арматуры, находящейся в колоннах, и численно равной 25,13 см2 - условие прочности не выполняется.
В результате проведенного расчета ригелей установлено числовое суммарное значение площадей поперечных сечений арматуры, равных 32,203 см2, 26,7996 см2, 50,0309 см2, 28,3746 см2 (соответственно для 1-го, 2-го, 3-го и 4-го этажей), что значительно превосходит суммарное значение площади поперечного сечения арматуры, находящегося в ригелях, и численно равное 17,47 см2 - условие прочности не выполняется.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
Научный журнал КубГАУ, №101(07), 2014 года
25
На основании проведенного поверочного расчета констатируем, что числовое значение площади поперечного сечения полевого армирования находящегося в плитах перекрытия составляет 5,65 см , что превосходит числовые значения площади арматуры, полученные при поверочном расчете,- условие прочности выполняется.
В целом анализ состояния здания позволил выявить несоответствие ряда конструктивных элементов, требующих безусловного их усиления в процессе завершения строительства.
Список литературы:
1. Дегтярев, Г.В. Анализ промышленной безопасности существующего здания с учетом взаимовлияния проектируемого рядом на фундаментах различного вида / Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева, В.Г. Дегтярев, И.Г. Кулага // Труды Кубанского государственного аграрного университета, - Краснодар, 2013. Вып.4 (43). - С. 277-282.
2. Коженко Н. В. Комплексный метод обследования зданий и сооружений при совместной работе с вышками связи/ Коженко Н.В., Дегтярев В.Г., Дегтярев Г.В., Табаев И.А.// Политематический сетевой электронный журнал КубГАУ, 2013, № 89(05) IDA 0891305043. - 26 с.
3. Дегтярев Г.В. Комплексный и индивидуальный учет сочетания нагрузок как метод анализа безопасности строений/ Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г., Дегтярев В.Г., КоженкоН.В., Кулага И.Г.// Политематический сетевой электронный журнал КубГАУ, 2014, №95(01) IDA 0951401042. - 26 с.
References
1. Degtjarev, G.V. Analiz promyshlennoj bezopasnosti sushhestvujushhego zda-nija s uchetom vzaimovlijanija proektiruemogo rjadom na fundamentah razlichnogo vida / G.V. Degtjarev, O.G. Degtjareva, V.G. Degtjarev, I.G. Kulaga // Trudy Kubanskogo gosudar-stvennogo agrarnogo universiteta, - Krasnodar, 2013. Vyp.4 (43). - S. 277-282.
2. Kozhenko N.V. Kompleksnyj metod obsledovanija zdanij i sooruzhenij pri sovmestnoj rabote s vyshkami svjazi/ Kozhenko N.V., Degtjarev V.G., Degtjarev G.V., Tabaev I.A.// Politematicheskij setevoj jelektronnyj zhurnal KubGAU, 2013, № 89(05) IDA 0891305043. -26 s.
3. Degtjarev G.V. Kompleksnyj i individual'nyj uchet sochetanija nagruzok kak metod analiza bezopasnosti stroenij/ Degtjarev G.V., Degtjareva O.G., Degtjarev V.G., KozhenkoN.V., Kulaga I.G.// Politematicheskij setevoj jelektronnyj zhurnal KubGAU, 2014, №95(01) IDA 0951401042. - 26 s.
http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/01.pdf
