Крупнопанельные жилые здания на монолитном каркасном стилобате

Крупнопанельные жилые здания на монолитном каркасном стилобате

Местоположение: Челябинск, Россия
Автор расчетной модели: Илья Дербенцев, ГОУ ВПО ЮУрГУ, БЕТОТЕК-Проект, г. Челябинск

Panel_1.png

Описание

Рассматриваемый жилой дом является уникальным с конструктивной точки зрения жилым зданием в г. Челябинске. Рынок жилой недвижимости в Челябинской области перенасыщен жильем эконом-класса, представленным крупнопанельными зданиями 10ти…18ти этажей, за счет чего стоимость квадратного метра одна из самых низких в РФ.

Особняком стоит жилье комфорт-класса которое в основном выполняется в каркасном железобетоне с кирпичными ограждающими конструкциями. Указанные здания существенно дороже панельных, но, тем не менее, находят своего покупателя. В связи с этим рынок в настоящее время склонен к дополнительной сегментации, и застройщики пытаются решить проблему поиском промежуточных вариантов. Покупателям надоели однообразные «панельки» (90% изготавливаются по одной серии, хотя палитра планировок довольно широка), им нужно комфортное жилье по доступным ценам. В связи с этим, с учетом высокого уровня конкуренции, застройщики пытаются удешевить строительство путем перехода к индивидуальным решениям.

Одним из решений является строительство зданий с комбинированными системами: нижние этажи (подвал и первый) выполняются каркасными, остальные – из крупных панелей. При этом, использование классических перекрестных стеновых систем с узким шагом стен снижает возможности организации внутреннего пространства, по сравнению с каркасными домами. Исходя из подобных соображений, в представленном здании для жилых этажей принята продольно-стеновая конструктивная схема, в которой, во избежание повышенной загруженности простенков и горизонтальных швов панелей нижних этажей применены многопустотные предварительно напряженные плиты безопалубочного формования.

Фасад здания выполнен в одной плоскости со спрятанными за панелями теплыми лоджиями. Идивидуальная рустовка панелей и гармоничное цветовое решение подчеркивает архитектурную выразительность объекта.

Как показывает практика проектирования и строительства крупнопанельных зданий в конструкциях ООО «БЕТОТЕК» - они обладают повышенными теплоизоляционными характеристиками (в том числе – по сравнению с каркасными зданиями), наружный слой трехслойных панелей может быть выполнен из декоративного бетона с любой текстурой и расцветкой.

С учетом вышесказанного, предполагается, что здания такого типа будут ничем не уступать, а по многим параметрам и превосходить каркасные дома. Ввод в эксплуатацию здания планируется осенью 2019 года.

Конструктивные особенности

Жилое здание, размером в плане в осях 53,48 м х 15,60 м, с высотой типовых этажей 3,15 м. Высота первого этажа – 4,65 м. Высота подвального этажа – 3,53 м.

Этажность – 16, количество этажей – 17.

Подвал и первый этаж – каркасные из монолитного железобетона.

Конструктивная система крупнопанельной части здания – продольно стеновая.

Стены наружные - сборные железобетонные трехслойные несущие: несущий слой из бетона класса В22,5 толщиной от 120мм до 180мм, утеплитель – 150мм, наружный слой из бетона класса В22,5 – 80мм с гибкими связями из нержавеющей стали.

Стены внутренние - сборные железобетонные однослойные из бетона класса В22,5 толщиной от 200мм до 180мм.

Плиты перекрытия – сборные железобетонные предварительно напряженные пустотные плиты безопалубочного формования б=220мм, бетон В30, в коридоре и лифтовом холле - массивные б=220мм.

Монолитные конструкции подвала — 1 этажа — колонны, диафрагмы и перекрытия из бетона класса В25. Колонны сечением от 400х400мм до 600х400мм, плита перекрытия над подвалом 250мм, над первым этажом – 400мм.

Фундаменты - Свайные – сваи забивные сборные железобетонные сечением 300х300мм.

Описание расчетных схем

Общие характеристики здания, материалы и их свойства, размеры элементов, нагрузки заданы в программном комплексе «Лира-САПР».

Стилобатная часть моделировалась проектным подразделением заказчика, панельная – специалистами Бетотек-проект. Обе части сшивались между собой, выполнялся расчет. Анализ результатов проводился раздельно.

Расчетная модель состоит из пластинчатых конечных элементов – для моделирования несущих стен, плит перекрытия и покрытия, стержневых конечных элементов – моделирование колонн, балок, штанг плит перекрытия (лоджии, промежуточная площадка), а также специальных конечных элементов – для моделирования горизонтальных и вертикальных стыков.

Panel_5.png

Жесткости стержневых и пластинчатых конечных элементов соответствуют характеристикам конструктивных элементов.

Жесткостные характеристики элементов стыков назначались с учетом результатов натурных испытаний вертикальных и горизонтальных фрагментов стыков, а также результатов наблюдений за деформациями стыков и стеновых панелей в процессе строительства.

Сборное перекрытие моделировалось двумя способами – расшивкой узлов (для учета эффекта «клавишности») и ортотропными оболочками (для корректной передачи нагрузок на стеновые панели).

Особенностью модели является передача усилий с вышележащих стеновых панелей (обладающих, как балок-стенок, большой жесткостью на изгиб) на гораздо более податливую на изгиб плиту перекрытия над каркасной частью здания. Это привело к невозможности решения линейной задачи для адекватной оценки перераспределения усилий, поскольку при линейном расчете плита начинает подвисать на более жесткой панели, что, конечно, не верно. Были выполнены серия дополнительных нелинейных расчетов, в которых использовался специальный конечный элемент «стык» с нелинейными свойствами, 255КЭ, использовалась система МОНТАЖ. Также рассчитывались схемы с учетом «Инженерной нелинейности».

Panel_3.png
Panel_4.png

После выполнения конечноэлементного расчета были определены усилия во всех горизонтальных и вертикальных стыках, в простенках стеновых панелях, монолитных элементах и сваях. Для оценки усилий в пластинках использовалась функция определения усилий по расчетному уровню, позволяющая быстро получить огибающую линейно распределенных нагрузок по стенам.

Указанные усилия позволили в дальнейшем проверить стеновые панели на прочность как внецентренно сжатых элементов, на огнестойкость, а также выполнить расчеты стыков.

Panel_6.png
Panel_7.png

Анализ расчетов дал понимание о работе конструкций, в результате чего были приняты решения об установке дополнительных закладных деталей в местах, требующих усиления, были определены шаг и число шпонок в вертикальных стыках, уточнилась толщина стен.

По результатам расчетов все конструкции здания и стыки их сопряжения удовлетворяют требованиям по несущей способности, жесткости и трещиностойкости.

Другие объекты
Жилой комплекс "Alter Ego"
"Alter Ego" - жилой комплекс "премиум" класса с развитой инфраструктурой (подземный паркинг, фитнес-центр, бассейн, рестораны), расположенный в центральной части Киева. Общая площадь жилого комплекса составляет 55 000 м2
Богучанская ГЭС
Моделирование основания плотины с помощью специальных КЭ – односторонних элементов трения.
Крупнопанельные жилые здания на монолитном каркасном стилобате
Рассматриваемый жилой дом является уникальным с конструктивной точки зрения жилым зданием в г. Челябинске
Железнодорожный мост через реку Каракум
Пролет железнодорожного моста 110 м, с ездой понизу со сварными элементами замкнутого сечения и монтажными соединениями на высокопрочных болтах. Главные фермы пролетного строения приняты высотой 15...
Мобильные приложения
Мобильные приложения
Мобильные приложения для инженеров. Интерфейс приложений адаптирован для удобного создания расчетных схем, вывода результатов расчета, создания индивидуальных формул и конвертации единиц измерения. &…