В статье рассматриваются результаты сравнительного анализа консольной части высотного здания. Выбор наиболее эффективной конструктивной схемы консольной фермы этажа.
Ключевые слова : консольный этаж, ферма, конструктивная схема, консольный этаж, железобетон.
В качестве объекта исследования было смоделировано монолитное железобетонное высотное здание размерами в плане 24 х 36 м (рис. 1) в программном комплексе «ЛИРА-САПР». Произведено сравнение двух типов решетки ферменной части консольного этажа.
Для обеспечения лучшей работы консольной части принято решение использовать конструкцию железобетонной фермы с параллельными поясами, установленной по обоим краям консольного этажа. Вылет консольной части — 6 м., длина консольного этажа (фермы) 42 м. Этажность здания: 24 надземных высота этажа — 4,2 м), этажность консольной части: 3 этажа (6, 7 и 8 этажи здания).
Основная конструктивная схема здания — каркасная, с несущими ж/б колоннами сечением 400 х 800 мм, несущими плитами перекрытий толщиной 300 мм, плитным фундаментом толщиной 800 мм. Лестничные клетки представляют из себя ядро жесткости из ж/б стен толщиной 300 мм [1–2].
Принятые материалы: бетон В25, R b = 14,5 МПа, R bt = 1,05 МПа, γ b2 = 0,9, E b = 30000 МПа . Арматуру класса А400, R s = 365 Мпа, R sc = 375 МПа [3].
Рис. 1. Расчетная модель с жесткостями
Рис. 2. Нагрузки, используемые при расчете в ПК ЛИРА-САПР
Рис. 3. РСН (расчетные сочетания нагрузок)
Рассмотрим две конструктивные схемы консольной части высотного здания с Л- и Х-образными решетками [4–5].
Вариант 1. Л-образная решетка
Рис. 4. Общий вид Л-образной фермы
Рис. 5. Фрагмент консольной части и нижележащих этажей
Рис. 6. Мозаика N
Рис. 7. Мозаика Qz
Рис. 8. Мозаика My
Рис. 10. Перемещения Y
Рис. 11. Перемещения Z
Вариант 2. Х-образная решетка
Рис. 12. Общий вид Х-образной фермы
Рис. 13. Фрагмент консольной части и нижележащих этажей
Рис. 14. Мозаика N
Рис. 15. Мозаика Qz
Рис. 16. Мозаика My
Рис. 17. Перемещения Х
Рис. 18. Перемещения Y
Рис. 19. Перемещения Z
Таблица 1
Сравнение перемещений и усилий двух вариантов решеток
|
Характеристики |
Л-образная решетка |
Х-образная решетка |
|
Перемещения по X (G), мм |
3,07 |
3,18 |
|
Перемещения по Y (G), мм |
0,242 |
0,312 |
|
Перемещения по Z (G), мм |
25,0 |
24,4 |
|
Усилия в элементах фермы N, ткН: — растягивающие — сжимающие |
1260,0 –1570,0 |
845,0 –1350,0 |
|
Изгибающий момент в элементах фермы My, кН-м |
33,1 |
33,6 |
|
Поперечная сила в элементах фермы Qz, кН |
13,5 |
13,6 |
|
Усилия в колоннах N, кН: — растягивающие — сжимающие |
126,0 –561,0 |
82,4 –552,0 |
|
Изгибающий момент в колоннах My, кН^м |
33,1 |
13,5 |
|
Поперечная сила в колоннах Qz, кН |
13,5 |
6,39 |
Для объектов высотного строительства расчёт с учётом выбора наилучшего варианта расположения решетки в консольном этаже необходим и требует дальнейшего исследования. В ходе сравнительного анализа было выявлено, что ферма с «х» решеткой (крестовой) является наиболее оптимальной, так как растягивающие и сжимающие напряжения в поясах фермы у основания консоли уменьшаются за счет примыкания к данному узлу раскоса фермы (то есть раскосы принимают на себя нагрузку, и она распределяется равномерно).
Литература:
- Лебедева Н. В. Фермы, арки, тонкостенные пространственные конструкции. — М.: «Архитектура-С», 2006.
- СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия.
- СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции.
- Генералов В. П. Особенности проектирования высотных зданий: учебно-методическое пособие: / Генералов В. П. // Самарский государственный архитектурно-строительный университет. — 2009. — 105с, ISBN 978–5-9585–0332–2.
- Глухова Д. А., Недвига Е. С. Выбор оптимальной конструктивной системы для высотных зданий с консольными перекрытиями / В сборнике: Неделя науки ИСИ. Материалы всероссийской конференции в 3-х частях. Инженерно-строительный институт Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Санкт-Петербург, 2021. С. 411–413.
