Четырехэтажное здание каркасного типа

Запроектировано четырехэтажное здание каркасного типа с габаритными размерами в плане 21 на 42 метра. Межэтажные перекрытия расположены на отметке 4.2 м. В качестве основы для расчета приняты нормативные временные нагрузки: полная — 6.9 кПа, с выделением длительной составляющей в 3.6 кПа. Материалы для несущих конструкций: бетон класса В25 (для колонн повышен до В30) и горячекатаная арматура класса А400.

2. Выбор и обоснование конструктивной схемы

Разработка объемно-планировочного решения выполнена на основе сравнения двух вариантов компоновки несущего остова. Расчетным путем установлено, что минимальная толщина плиты достигается при равномерной сетке колонн 7х7 м. Принятое решение включает размещение главных несущих балок поперек здания, второстепенные балки располагаются с шагом 1.75 м.

Обоснование габаритов сечения:

Толщина монолитной плиты принята равной 50 мм.

Второстепенные балки запроектированы размерами 0.2 х 0.4 м.

Главные балки имеют увеличенное сечение — 0.3 х 0.6 м.

Квадратное сечение колонн составляет 0.45 х 0.45 м.

3. Конструирование плитной части перекрытия

Расчетная модель плиты принята как многопролетная неразрезная балка шириной 1.0 м. Сбор нагрузок выполнялся с учетом веса цементной стяжки, выравнивающего слоя и собственного веса плиты. По результатам статического расчета определены максимальные изгибающие моменты в пролетах и над опорами. Армирование плиты осуществляется сварными рулонными сетками, где в качестве рабочей арматуры применяются стержни ∅6 мм (с шагом 150 мм), а в зонах повышенных напряжений (первые промежуточные опоры) шаг усилен до 125 мм.

4. Проектирование балок перекрытия

Второстепенные балки рассчитаны как неразрезная конструкция с перераспределением усилий. Для восприятия положительных моментов сечение принято тавровым (за счет работы плиты в сжатой зоне). Расчетное армирование в пролетах выполнено стержнями ∅22 мм, в опорных зонах — ∅18 мм. Поперечное усиление предусмотрено хомутами ∅8 мм с переменным шагом (от 250 до 350 мм) в зависимости от величины поперечной силы.

Главные балки работают по балочной схеме с шарнирными опорами. Сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок суммируются с учетом собственного веса ребра. После статического расчета выполнено перераспределение опорных моментов (снижение на 30%) для обеспечения трещиностойкости. Подбор продольной арматуры показал необходимость установки ∅28 мм в крайних пролетах и ∅25 мм на промежуточных опорах. Для восприятия сдвигающих усилий установлены хомуты ∅14 мм с шагом 250 мм в приопорных зонах.

5. Конструирование вертикальных несущих элементов

Расчет колонн выполнен как условно центрально-сжатых элементов с учетом случайного эксцентриситета. По несущей способности и гибкости назначено армирование 4∅16 мм. Консоль колонны запроектирована для опирания ригелей; её вылет и высота определены из условий местного сжатия бетона. Усиление консоли выполнено горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями, продольная арматура принята ∅32 мм.

6. Фундаментное основание

Под колонны разработан монолитный фундамент столбчатого типа. Размер подошвы (3.0 х 3.0 м) назначен исходя из расчетного давления на грунт (280 кПа) и глубины заложения 1.2 м. Проверка на продавливание выполнена по классической пирамидальной схеме; условие прочности обеспечено. Армирование подошвы выполнено сеткой из стержней ∅14 А400 с шагом, обеспечивающим восприятие изгибающих моментов в сечениях по граням ступеней и колонны.