CC BY
10Расчет конструкций
цн .1
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624
П.Д. АРЛЕНИНОВ, канд. техн. наук (arleninoiT@gmail.com), С.Б. КРЫЛОВ, д-р техн. наук
Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева (НИИЖБ), АО НИЦ «Строительство» (109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., 6, корп. 1)
Роль схемы приложения нагрузки для обеспечения
о ^ с»
несущей способности строительных конструкции
Рассмотрены примеры из архива работ НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, в которых на уже существующее здание прикладывается дополнительная нагрузка, не предусмотренная ранее и требующая усиления строительных конструкций. Это может относиться как к новому строительству, так и к реконструируемым объектам. В случае нового строительства на стадии проектирования несложно увеличить сечения основных несущих элементов или их армирования, для возведенных зданий ситуация сложнее. Показана необходимость проверять возможность альтернативных вариантов приложения нагрузки, поскольку часто это помогает избежать дорогостоящих работ по усилению.
Ключевые слова: нагрузка, усиление, строительная конструкция, демонтаж, расчет.
Для цитирования: Арленинов П.Д., Крылов С.Б. Роль схемы приложения нагрузки для обеспечения несущей способности строительных конструкций // Жилищное строительство. 2018. № 4. С. 30-33.
P.D. ARLENINOV, Candidate of Sciences (Engineering) (arleninoff@gmail.com), S.B. KRYLOV, Doctor of Sciences JSC Research Center of Construction, Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev (NIIZHB) (6, bldg. 1 2nd Institutskaya Street, 109428, Moscow, Russian Federation)
Role of Load Application Scheme for Ensuring the Bearing Capacity of Building Structures
Considered examples from the archive of works of NIIZHB named after A.A. Gvozdev, in which an additional load, not provided previously and which requires strengthening of building structures, is applied to the already existing building. This can relate both to the new construction and to objects under reconstruction. In case of new construction, at the design stage, it is easy to increase cross-sections of main bearing elements or their reinforcement, for erected buildings - the situation is more complicated. It is shown that it is necessary to check the possibility of alternative variants of load application, since it often helps to avoid costly strengthening works.
Keywords: load, strengthening, building structure, dismantling, calculation.
For citation: Arleninov P.D., Krylov S.B. Role of load application scheme for ensuring the bearing capacity of building structures. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 4, pp. 30-33. (In Russian).
Часто, выдавая техническое задание на нагрузки, проектировщик не задумывается о том, как приложить данную нагрузку, поскольку приоритет всегда отдается ее абсолютному значению. Расчетчик, в свою очередь, прикладывает нагрузки в соответствии с нормативными документами или в соответствии с техническим заданием, о чем было написано выше. При этом в отдельных случаях возникает ситуация, когда несущая способность конструкции является недостаточной. Это может относиться как к новому строительству, так и к реконструируемым объектам. В случае нового строительства на стадии проектирования несложно увеличить сечения основных несущих элементов или их армирования, для возведенных зданий ситуация значительно сложнее.
В данной статье рассматриваются два примера из архива работ НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, в которых на уже существующее здание прикладывается дополнительная нагрузка, не предусмотренная ранее и требующая усиления строительных конструкций.
Библиотека иностранной литературы.
Установка тяжелого оборудования пожаротушения
на чердачное перекрытие.
Здание Всероссийской государственной библиотеки иностранной литературы им. М.И. Рудомино построено в
зо| —
1960-х гг. (1967 г.) Форма здания колодцеобразная (рис. 1). Конструкции здания выполнены в виде сборного каркаса. Фасады выполнены из кирпича. Поводом для проведения данной работы послужила необходимость установки на чердачном перекрытии тяжелого оборудования системы пожаротушения.
Обследуемое перекрытие располагается в зоне «В», непосредственно над книгохранилищем.
Перекрытие выполнено из сборных пустотных железобетонных плит: с одной стороны - опирающиеся на полку ригеля (ригеля уложены по колоннам), с другой - заделанные в кирпичную стену. В зоне колонн между пустотными плитами устроены монолитные вставки. По плитам выполнены полы, представляющие собой гидроизоляцию, два слоя фибролитовых плит и цементно-песчаную стяжку. Помещение чердака неотапливаемое. Общий вид здания библиотеки и непосредственно чердачного помещения под оборудование приведен на рис. 1.
Оборудование для пожаротушения представляет собой тяжелые кассеты с металлическими баллонами, сблокированные на перекрытии (рис. 3). После проведения поверочных расчетов оказалось, что несущей способности сборных плит перекрытия недостаточно. Ригели «прошли» с большим запасом, это объясняется двумя причинами: во-первых, по классическим правилам проектирования из
^^^^^^^^^^^^^ М'2018
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Structural calculations
Рис. 2. Предполагаемая схема расстановки оборудования (а) и фактическое состояние чердака (б) а
»___±!«_* т" J_SOUL_±_
,_Ш_; ™
_]_ян_I "" I_ш_I ри I_Ш£_
=ЕГ
П"
=ф:
10
Рис. 3. Альтернативная схема расстановки оборудования (а) и непосредственно нагрузка от кассет с баллонами (б)
двух конструкций, одна из которых опирается на другую, легких конструкций чердачного перекрытия. Прямое уси-
запас всегда больше в той, на которую происходит опи- ление плит перекрытия было сложно выполнимо техниче-
рание; а во-вторых, по всему зданию использовался один ски (из-за наличия слуховых проемов в наружных стенах,
тип ригелей - и для мощных конструкций хранилища, и для так и чрезвычайно дорогостоящее (перенос всей архив-
42018
31
Расчет конструкций
цн .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 4. Общий вид ЦДХ (а), поврежденная балка (б), подферменное пространство (в), рекламный щит (г) и его расчетная модель (д)
ной зоны, расположенной под усиливаемым перекрытием). При выполнении обследования, проведении поверочных расчетов и оценке возможности усиления перегруженных конструкций применяли ГОСТ 24452-80 «Бетоны. Методы определения призмен-ной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона», СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции», СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», использовались как исследования специалистов НИИЖБ [1-3], так и другие исследования [4-12].
В связи с этим были проанализированы различные варианты расстановки оборудования (с сохранением его общего веса) с целью минимизировать усилия в плитах. Удалось подобрать такую схему расстановки (с минимальной корректировкой проекта системы пожаротушения), при которой усиления конструкций не требуется вообще (рис. 3, а).
Центральный дом художника.
Рекламная установка на кровле
При плановом осмотре сотрудниками ЦДХ межферменного пространства стропильных конструкций музея были обнаружены силовые трещины в одной из несущих железобетонных балок (рис. 4). Проведенное обследование выявило, что повреж-
Рис. 5. Демонтаж рекламной конструкции
32
4'2018
Научно-технический и производственный журнал
Structural calculations
денная балка располагается непосредственно под тяжелой рекламной конструкцией, установленной на кровле здания (видимо, без каких-либо предварительных расчетов). Результаты пространственных расчетов подтвердили, что рекламный щит, имеющий значительный вес и парусность и является причиной появления трещин.
По аналогии с первым примером проводить непосредственное усиление поврежденных конструкций под новую нагрузку оказалось крайне сложно технически, и единственный вариант избежать усиления был в снижении нагрузки. Были просчитаны различные варианты и подобрано теоретическое место расположения щита ближе к центру здания. Но в данном случае, поскольку предполагалось,
Список литературы
1. Арленинов П.Д., Крылов С.Б. Конструктивные решения по снижению усилий в элементах железобетонного каркаса здания гидроэлектростанции // Жилищное строительство. № 1-2. 2017. С. 7-10.
2. Арленинов П.Д., Крылов С.Б. Построение расчетной модели автомобильного пандуса на основе обследования и натурного испытания // Жилищное строительство. № 7. 2016. С. 43-47.
3. Травуш В.И., Конин Д.В., Рожкова Л.С., Крылов А.С., Ка-приелов С.С., Чилин И.А., Мартиросян А.С., Фимкин А.И. Экспериментальные исследования сталежелезобетон-ных конструкций, работающих на внецентренное сжатие // ACADEMIA. Архитектура и строительство. 2016. № 3. С. 127-135.
4. Бондаренко В.М., Римшин В.И. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций. М.: Студент, 2014. 539 с.
5. Галустов К.3. Нелинейная теория ползучести бетона и расчет железобетонных конструкций. М.: Изд. физ.-мат. литературы, 2006. 120 с.
6. Шулятьев О.А., Мозгачева О.А., Поспехов В.С. Освоение подземного пространства городов. М.: АСВ, 2017. 510 с.
7. Ларионов Е.А., Римшин В.И., Василькова Н.Т. Энергетический метод оценки устойчивости сжатых железобетонных элементов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2012. № 2. С. 77-81.
8. Римшин В.И., Бондаренко В.М., Бакиров Р.О., Наза-ренко В.Г. Железобетонные и каменные конструкции. М.: Студент, 2010. 887 с.
9. Тамразян А.Г., Орлова М.А. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных изгибаемых элементов с трещинами. Современные проблемы расчета железобетонных конструкций зданий и сооружений на аварийные воздействия / Под ред. А.Г. Тамразяна, Д.Г. Копаницы. Москва, 2016. С. 507-514.
10. Alexander M.G. Aggregates and the Deformation Properties of Concrete // ACI Materials Journal. 1996. Vol. 93 (No. 6), pp. 569-577.
11. Nishiyama M. Mechanical properties of concrete and reinforcement // State-of-theart Report on HSC and HSS in Japan. Journal of Advanced Concrete Technology. Vol. 7 (No. 2), 2009, June, 152-182.
4'2018 ^^^^^^^^^^^^^
что рекламную конструкцию должно быть хорошо видно со всех сторон, такой вариант даже не рассматривался, и единственно возможным развитием событий, стало полное снятие дополнительной нагрузки (рис. 4).
В заключение необходимо отметить, что при возникновении ситуаций как при новом проектировании, так и при реконструкции, когда конструкция не имеет достаточную несущую способность, прежде чем проектировать усиление, необходимо проработать варианты корректировки нагрузок. Хотя, как показывает второй рассматриваемый пример, это не всегда возможно, но зачастую это действительно можно сделать, причем в отдельных случаях вообще без снижения общего веса.
References
1. Arleninov P.D., Krylov S.B. Constructive decisions on decrease in efforts in elements of a reinforced concrete framework of the building of hydroelectric power station. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 1-2, pp. 7-10. (In Russian).
2. Arleninov P.D. Krylov S.B. Creation of a design model of a car ramp on the basis of inspection and natural testing. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. No. 7. 2016, pp. 43-47. (In Russian).
3. Travush V.I., Konin D.V., Rozhkova L.S., Krylov A.S., Kaprielov S.S., Chilin I.A., Martirosyan A.S., Fimkin A.I. Experimental study of composite structures, working for eccentric compression. ACADEMIA. Arkhitektura i stroitel'stvo. 2016. No. 3, pp. 127-135.
4. Bondarenko V.M., Rimshin V.I. Primery rascheta zhelezobetonnykh i kamennykh konstruktsii. [Examples of calculation of reinforced concrete and stone designs]. Moscow: Student, 2014. 539 p.
5. Galustov K.Z.. Nelinejnaja teorija polzuchesti betona i raschet zhelezobetonnyh konstrukcij. [Nonlinear theory of creep of concrete and calculation of reinforced concrete designs]. Moscow: Izdatelstvo fiz.-mat. lteratury. 2006, pp. 94-110.
6. Shulyat'ev O.A., Mozgacheva O.A., Pospekhov V.S. Osvoe-nie podzemnogo prostranstva gorodov [Development of underground space of the cities]. Moscow: ASV. 2017 510 p.
7. Larionov E.A., Rimshin V.I., Vasil'kova N.T. Power method of assessment of stability of the compressed reinforced concrete elements. Stroitel'naja mehanika inzhenernyh konstrukcij i sooruzhenij. 2012. No. 2, pp. 77-81.
8. Rimshin V.I., Bondarenko V.M., Bakirov R.O., Nazarenko V.G. Zhelezobetonnye i kamennye konstrukcii [Reinforced concrete and stone designs]. Moscow: Student. 2010, 887 p.
9. Tamrazyan A.G., Orlova M.A. Pilot studies of the intense deformed condition of the reinforced concrete bent elements with cracks. Sovremennye problemy rascheta zhelezobetonnykh konstruktsii zdanii i sooruzhenii na avariinye vozdeistviya. Pod redaktsiei A.G. Tamrazyana, D.G. Kopanitsy. Moscow. 2016, pp. 507-514.
10. Alexander M.G. Aggregates and the Deformation Properties of Concrete. ACI Materials Journal. 1996. Vol. 93 (No. 6), pp. 569-577.
11. Nishiyama M. Mechanical properties of concrete and reinforcement. State-of-theart Report on HSC and HSS in Japan. Journal of Advanced Concrete Technology. Vol. 7 (No. 2), 2009, June, 152-182.
- 33
