4-этажное производственное сооружение каркасного исполнения 48 метров в длину и 27 метров в ширину

Объектом проектирования является 4-этажное производственное сооружение каркасного исполнения. Габаритные размеры в плане — 48 метров в длину и 27 метров в ширину. Высотная отметка этажа принята 6.0 м. Проектные решения опираются на следующие нормативные значения временных нагрузок на междуэтажные перекрытия: общая нагрузка — 16.0 кПа. Для изготовления несущих элементов каркаса назначен тяжелый бетон класса В35, армирование выполняется горячекатаной стержневой арматурой класса А400.

Пространственная жесткость здания обеспечивается монолитным ребристым перекрытием, состоящим из системы взаимопересекающихся балок. На этапе компоновки были рассмотрены альтернативные варианты раскладки главных и второстепенных несущих элементов. Сравнение выполнено по критерию приведенной толщины перекрытия, включающей в себя расходы бетона на плиту, балки и колонны.

Принятый вариант предусматривает сетку колонн 9×6 м с шагом второстепенных балок 2.25 м. Отношение длинной стороны плиты к короткой превышает 2, что позволяет рассматривать плиту как балочную, работающую преимущественно в одном направлении.

Назначенные размеры сечений:

толщина монолитной плиты — 60 мм;

второстепенные балки — 200×400 мм;

главные балки — 250×600 мм;

колонны приняты квадратного сечения 500×500 мм.

Плита перекрытия запроектирована как многопролетная неразрезная конструкция. Расчетная полоса выделена шириной 1.0 м. Сбор нагрузок выполнен с учетом веса пола, стяжки и собственной массы плиты. В крайних пролетах и над первыми промежуточными опорами определены максимальные изгибающие моменты; для средних пролетов, окаймленных балками, значения моментов скорректированы (уменьшены на 20%) в связи с возникновением распорных усилий.

Армирование плиты осуществляется раздельными сварными сетками. Рабочие стержни из арматуры А400 уложены с переменным шагом: в крайних пролетах — 125 мм, на промежуточных опорах — 100–150 мм, что обеспечивает восприятие расчетных усилий. Распределительная арматура принята из проволоки В500. В зонах опирания на стены и над главными балками предусмотрена дополнительная надопорная арматура из условий частичного защемления.

Второстепенные балки рассчитаны как неразрезные многопролетные системы с шарнирным опиранием на стены и главные балки. Статический расчет выполнен с учетом перераспределения усилий, что позволило снизить опорные моменты. Армирование пролетных сечений выполнено тавровым профилем за счет включения плиты в сжатую зону; в опорных зонах сечение рассматривается как прямоугольное.

По результатам расчета продольная рабочая арматура принята: в крайних пролетах — 2∅36 А400, на первой промежуточной опоре — 2∅32 А400, в средних пролетах — 2∅28 А400. Поперечное усиление — хомуты ∅8 А240 с шагом, назначаемым в зависимости от величины поперечной силы (от 120 до 180 мм в приопорных зонах).

Главные балки воспринимают сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок с учетом собственного веса ребра. Расчетная модель — неразрезная пятипролетная балка на шарнирных опорах. В статическом расчете рассмотрены различные комбинации загружения временной нагрузкой, по результатам которых построена огибающая эпюра моментов. Опорные моменты перераспределены с уменьшением на 30% для обеспечения трещиностойкости.

Подбор продольной арматуры выполнен для наиболее напряженных сечений: в крайнем пролете — 2∅32 А400, на промежуточных опорах — 2∅32 и 2∅28 А400, в средних пролетах — 2∅22 А400. Поперечная арматура — двухсрезные хомуты ∅8 А240 с шагом 150–250 мм в зависимости от интенсивности поперечных сил. Дополнительно предусмотрены хомуты в зонах примыкания второстепенных балок для предотвращения отрыва.

Колонны запроектированы квадратного сечения 500×500 мм, работающие в условиях внецентренного сжатия с учетом случайного эксцентриситета. Расчетная длина колонны принята с учетом упругого защемления в фундаменте. Армирование принято симметричным: 4∅20 А400 (конструктивно) с последующей проверкой несущей способности по деформационной модели.

Короткие консоли колонн рассчитаны на передачу опорных реакций главных балок. Проверки прочности по наклонной сжатой полосе и на местное смятие выполнены с положительным результатом. Продольная арматура консоли — 3∅16 А400, поперечное усиление назначено по конструктивным требованиям.

Основанием служат монолитные железобетонные фундаменты столбчатого типа. Размер подошвы (2.4×2.4 м) определен исходя из расчетного сопротивления грунта 320 кПа и глубины заложения 1.2 м. Проверка на продавливание выполнена по пирамидальной схеме; условие прочности соблюдено.

Армирование фундамента выполнено сварными сетками из стержней ∅12 А400 по всей подошве. Изгибающие моменты в сечениях по граням колонны и ступеней воспринимаются рабочей арматурой, уложенной в обоих направлениях. Конструктивные требования по защитному слою (70 мм) обеспечены за счет устройства песчаной подготовки.