Сегодня рассмотрим интересный проект общественного здания, который в свое время был нами разработан.
Объект расположен в зоне вечной мерзлоты при расчетной зимней температуре воздуха ниже -50 градусов Цельсия.
Конструктивно здание монолитное железобетонное с металлическими фермами над зальными помещениями.
Габариты здания 80х60м и именно в величине этих габаритов и заключалась первая сложность, с которой мы столкнулись.
Для обычных температурных воздействий какой-нибудь средней полосы нашей страны здание стандартно поделили бы на 4 температурных блока и забыли бы, но в данной ситуации этого было недостаточно, потому что здание должно было стоять на вечной мерзлоте, т.е. иметь проветриваемое подполье и стоять на сваях….
В этом и заключалась главная загвоздка. Заказчик в проекте захотел применить широко распространенные в данном регионе сваи, специально разработанные для вечномерзлых грунтов. Разработаны данные сваи были Якутскгражданпроектом еще в советские годы. Параметры свай содержались в серии РМ2-77. В соответствии с этой серией проблем с вертикальной несущей способностью свай в принципе не возникало, но возникала проблема с ограничением по горизонтальным нагрузкам. Серия разработана для свай, которые применяют в зданиях шириной не более 15м. И для таких значений ширины даны все характеристики свай по несущей способности. Более этой ширины – данные отсутствовали. А у нас здание габаритом 80м…
Да, мы его поделили на 4 отсека, но все-равно длина каждого выходила 40м минимум, что потенциально, даже методом элементарной экстраполяции, давало понимание, что горизонтальные нагрузки от температурных напряжений (а в регионе строительства годовые перепады наружной температуры могут быть 100 градусов!) будут почти в 3 раза выше, чем допускаются по разработанной серии.
Т.е. типовые сваи при текущем раскладе не пройдут. Сначала пробовали рассмотреть решение с полноценным температурным расчетом, чтобы выяснить реальную горизонтальную нагрузку на сваи и подобрать их уже на эти данные. Однако, предварительная беседа с местной экспертизой поставила крест на этой идее, т.к. местные эксперты категорически отказывались идти на подобный эксперимент. Отчасти я могу с ними согласиться, т.к. по сути дела методика расчета на температурные воздействия в СП может трактоваться весьма по-разному.
Итак, путь был один – обеспечить размер температурного блока не более 15х15м. И тут вылезли нюансы…
Если разбивать на такие блоки все здание сверху до низу, то вылезают 2 нюанса:
1. Такие блоки не очень хороши по общей устойчивости – придется делать диафрагмы жесткости в каждом, что абсолютно нереально исходя из планировки;
2. Просто физически невозможно было (опять же в силу планировочных ограничений) разбить перекрытия над 1-м и следующими этажами на такие мелкие отсеки.
Было принято кардинальное решение: разбиваем на мелкие блоки только перекрытие ниже нуля, собственно, только то, которое и будет подвергаться температурным перепадам и влиять на горизонтальную нагрузку на сваи. А остальные перекрытия оставляем разбитыми на 4 блока, т.к. они находятся в зоне постоянной температуры и практически не влияют на сваи.
Такая схема стала возможной для перекрытия ниже нуля за счет введения балочного ростверка в нужных местах.
В целом, принципиальную схему каркаса здания решили, теперь нужно было разобраться с грунтами. С грунтами была очень интересная ситуация. Аккурат по центру здания прямо по диагонали сквозняком по площадке шли старые сети, которые за многие годы протечек растопили вечную мерзлоту на глубину целых 5 м. Реально талый грунт.
При такой глубине оттаивания не оставалось ничего более, как промораживание грунта слоями по методике СП. Занимает время, но вариантов других не было.
Расчет здания проводился в расчетном комплексе Мономах (про работу в нем постараюсь снять ролик отдельно). Он позволил быстро собрать схему и уложиться в заданные сроки.
При проведении расчета выявились слабые места в конструктиве:
1. Пришлось вводить балки в местах больших пролетов, т.к. без балок в окантовочных балках по периметру плит возникали крутящие усилия, которые не компенсировались даже самой большой поперечной арматурой. Снизили эти усилия дополнительными балками.
2. Вследствие абсолютно нерегулярной планировки по этажам в здании много мест, где, например, под диафрагмами 2-го этажа нет диафрагм или колонн на первом. Тут пришлось применить подвешивание плит к диафрагмам по разработанной мной методике. Внизу есть ссылка на статью, в которой я подробно рассказал, как это было реализовано.
Вследствие сложной геометрии, нерегулярности конструкций и большого количества швов в проекте было разработано более 100 узлов только по монолитному железобетону.
Для свайных ростверков в силу недостаточности анкеровки в углах ростверка, пришлось делать анкерные пластины с раззенкованными отверстиями с последующей вваркой арматуры ростверка.
В целом, основные нюансы проектирования здания разобрали. Если у кого-то есть вопросы, то прошу их задавать в комментариях, с удовольствием отвечу.
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки. Всем удачных проектов!