CC BY
6УДК 693.5:69.056.2
ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ КРУПНОПАНЕЛЬНОГО ЖИЛОГО ДОМА С МОНОЛИТНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ ПЕРВОГО ЭТАЖА
Сыродоева Л.В., магистрант, направление подготовки 08.04.01 Строительство, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: syrodoeva.96@mail.ru
Научный руководитель: Аркаев М.А., старший преподаватель кафедры строительных конструкций, кандидат технических наук, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: arkaevrus@mail.ru
Аннотация. В последние время очень быстро строятся многоэтажные дома, за которыми не успевают развиваться общественные и административные здания, поэтому возникает дефицит различных необходимых учреждений для обеспечения жизнедеятельности людей. Следовательно, цель данной статьи - разобраться в особенностях создания расчетной схемы панельных многоэтажных домов с первым монолитным этажом со свободной планировкой, что позволит организовать основную инфраструктуру на первом этаже.
Ключевые слова: монолитные конструкции, стеновые панели, плиты перекрытия, 3D-модель здания, конечные элементы, расчетная схема, перемычки, нагрузка, армирование.
FEATURES OF CREATING THE CALCULATING SCHEME OF A LARGE-PANEL HOUSE WITH
MONOLITHIC FIRST FLOOR STRUCTURES
Syrodoevoy L.V., master student, training direction 08.04.01 Construction, Orenburg State University, Orenburg e-mail: syrodoeva.96@mail.ru
Scientific adviser: Arkaev M.A., Senior Lecturer, Department of Building Constructions, Candidate of Technical Sciences, Orenburg State University, Orenburg e-mail: arkaevrus@mail.ru
Abstract. In recent times, multi-storey buildings are being built very quickly, behind which public and administrative buildings do not have time to develop, so there is a shortage of various necessary institutions for the livelihoods ofpeople. Therefore, the purpose of this article is to understand the features of creating the design scheme ofpanel high-rise buildings with the first monolithicfloor with a free layout, which will allow to organize the basic infrastructure on the first floor.
Keywords: monolithic structures, wall panels, floor slabs, 3D building model, finite elements, design scheme, lintels, load, reinforcement.
В условиях современного строительного рынка одним из существенных недостатков панельных домов является ограниченная планировка первого этажа, что затрудняет их широкое использование в части обеспечения требуемыми объектами инфраструктуры (детские сады, медицинские учреждения, магазины, офисы и пр.).
Одним из путей преодоления этих трудностей является строительство многоэтажных панельных домов с первым этажом со свободной планировкой. Тем самым использование крупнопанельного домостроения позволяет существенно сократить сроки строительства и стоимость жилой площади, а монолитные конструкции первого этажа позволят организовывать помещения свободной планировки.
В качестве примера такого решения рассмотрен многоквартирный жилой дом, состоящий из
двух 14-этажных секций. Рассматриваемое здание состоит из двух взаимосвязанных и совместно-работающих частей: монолитной ж/б части в уровне подвала и первого этажа и панельной части со 2 до 14 этажа. Рассчитывается такое здание как единое целое.
Рассмотрим особенности задания расчетной схемы панельной части здания. Создается 3Д-мо-дель здания. Объемные элементы передаются в расчетный комплекс, где стеновые панели и плиты перекрытия преобразуются в пластины, которые, в свою очередь, разбиваются на конечные элементы (трех- и четырехугольники).
Расчетная схема здания условно представляет собой столбы, состоящие из участков панелей между проемами. Эти столбы соединены между собой верхними и нижними перемычками. При формиро-
вании расчетной схемы перемычки преобразуются встержни.
Для обеспечения адекватности расчетной схемы, а аакже двш досесвернойоценкиуеиот в зонах сопржовые отдуоинын элемнлтов здания аводятся различные типы конечных элементов: для стеновых пшвеиец и плитиернерытий, платформе нного и вер-тивальнвеонтыков.
Основной характеристикой конечного элемента ядвеетсв жесалость, кдтсфеи обратнд проиорцио-неыеые коеДфпжиенын податливости едедиеунон. Для каждого соединения коэффициент податливо-аоиопредехеетсо жа [1, р] в зависимости от схемы работы соединения.
_ 1
где
Х- коэффициент податливости соединения.
Монолитная часть здания представлена монолитными стенами, пилонами, балкам и плитами перекрытиями. Нагрузка от вышерасположенных панелей передается на пилоны через балки, а не на аналогичные панели, что и позволяет выполнить свободную планировку в уровне 1 этажа.
При формировании расчетной схемы монолитные стены и плиты перекрытия заменяются пласти-днами, которые разбиваются на конечные элементы, а балки и пилоны заменяются стержнями.
После преобразования всех конструктивных компонентов здания и их разбиения на конечные элементы задания условий их сопряжения мы получаем расчетную схему здания.
Рисунок 1 - Расчетная схема многоэтажного здания
Особенностью, которую хотелось бы отметить, является задание ветровой нагрузки. На стеновые панели с проемами действует большая ветровая нагрузка в сравнении с панелями без проемов. Повышающий коэффициент определяется отношением общей площади стеновых панелей, к площади стеновых панелей без учета оконных проемов.
При анализе результатов в стеновых панелях рассматриваются два сечения: среднее и на стыках.
в этих сечениях напряжение не должно превышать предельных значений [2].
Фактические максимальные значения напряжений определяем по полученным изополям в рассматриваемых сечениях и сравниваем с расчетным сопротивлением бетона панели сжатию. В случае, если напряжения превышают расчетное сопротивление, необходимо увеличить класс бетона стеновой панели.
"ср Й Кр] д^
Рисунок 2 - Расчет прочности стен по средним сечениям
Прочность горизонтальных швов оценивается аналогичным образом, при этом расчетное сопротивление учитывается с поправочными коэффици-
ентами, которые учитывают тип стыка и размеры растворного шва [4-6].
N
Рисунок 3 - Расчет прочности горизонтальных стыков
К = ]т 2)
где
] - коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных растворных швов; ]]- коэффициент, учитывающий конструктивный тип стыка.
Перемычки работают как сжато-изгибаемые элементы, а также воспринимают сдвигающие усилия, возникающие при перераспределении усилий между столбами. По результатам расчета определены значения действующих расчетных усилий, которые необходимы для определения требуемого армирования перемычек.
По результатам расчета плит перекрытий получены карты армирования, по которым подобраны сетки. Аналогичным образом происходит подбор арматуры элементов монолитной части здания. По картам армирования определяется армирование балок и плит перекрытий, стен и пилонов.
Говоря о монолитной части здания, нельзя не отметить еще одно достоинство, которое заключается в удобстве при выполнении работ по устройству инженерных систем здания. Очевидно, что отвер-
стия для их прокладки легче сделать при изготовлении монолитных элементов, чем в сборной панели на заводе при изготовлении или тем более на строительной площадке.
Опирание панельной части на монолитную осуществляется через растворный шов, сопряжение двух частей здания осуществляется при помощи закладных деталей, по аналогии сопряжения стеновых панелей и плит перекрытий.
Учет обозначенных особенностей, специфики работы стыков в панельных зданиях позволяет создавать достоверную и адекватную расчетную модель всего здания, достоверно определять усилия в элементах и разрабатывать их рациональное конструктивное решение.
Учитывая практическую значимость и действительную острую необходимость устройства первого этажа со свободной планировкой в крупнопанельных многоэтажных жилых домах, изучение, анализ особенностей расчетных методик и их совершенствование, несомненно, является вопросом важным и перспективным, в связи с этим исследования в данной области будут продолжаться.
Литература
1. Рекомендации по расчету и конструированию индустриальных конструкций первых нежилых этажей крупнопанельных жилых зданий. - М., ЦНИИЭП жилища, 1990 - С. 72.
2. Даннель В. В. Определение жесткостей платформенных стыков // Жилищное строительство. -2012. - № 2. - С. 32-35.
3. Герц В. А., Сыродоева Л. В. Особенности создания расчетной схемы крупнопанельного жилого дома с монолитными конструкциями первого этажа // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры, 2018. - С. 39-45.
4. Даннель В. В., Кузьменко И. Н. Жесткости стыков крупнопанельных зданий: анализ формул, рекомендации по их уточнению в конечноэлементных моделях // Актуальные проблемы исследований по теории сооружений. Доклады международной конференции: Сборник научных статей в двух частях. Часть 2 / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. - М.: ОАО «ЦППЦ, 2009. - С. 261-274.
5. Даннель В. В. Анализ формул для определения жесткости при сдвиге платформенных стыков крупнопанельных зданий // Бетон и железобетон. - 2010. - № 1. - С. 25-29.
6. Даннель В. В. Анализ формул для определения жесткости при сжатии платформенных стыков крупнопанельных зданий // Строительная механика и расчет сооружений. - 2010. - № 1. - С. 2-5.
