ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Лекция 2.1 Принципы проектирования Проектирование зданий и сооружений. Жизненный цикл Сбор исходно-разрешительной документации (ИРД) Это предпроектный период, его суть заключается в том, чтобы подтвердить свое право собственности на участок и получить разрешение от различных инстанций на возведение на территории данного строительного комплекса. Классический перечень пакета бумаг следующий: •Документы, подтверждающие право на владение недвижимым имуществом – территорией. Это может быть акт купли-продажи, дарения или наследования. •Подтверждение возможности постройки от городской администрации. Это решение муниципалитета, согласие на возведение здания. •Заключения от различных служб города: пожарная инспекция, санитарно-эпидемиологическая служба, экологическая инстанция, защита памятников культуры, если объект подлежит охране, и пр. •Технические задания на подключение к действующим городским инженерным сетям или заявление на создание индивидуальных точек обслуживания. Сюда входят такие коммуникации, как: водоснабжение, отопление, канализация, электрификация, газификация, отведение стоков (ливневки, бытовые отходы и пр.), подсоединение к автомобильным и ж/д дорогам, а также телекоммуникация, телефония, интернет и пр. Проведение инженерных изысканий •геодезические – фотографическая съемка рельефа; •геологические – химический и физический анализ почвы; •экологические и гидрометеорологические – особенности флоры и фауны участка, климатические условия; •гидрографические – указание на подземные воды и источники. Разработка проектной документации Это текстовые и графические файлы, которые отражают содержание всего проекта. В пакет обычно входят следующие разделы: •пояснительная записка; •схема земельного участка; •генплан строения; •решения по архитектуре здания; •чертежи прокладки инженерных систем; •ПОС; •смета на строительство; •сводки мероприятий, которые проведены для обеспечения пожарной безопасности, по охране окружающей среды и пр. Экспертиза проектной документации Разработка рабочей документации Выполнение строительно-монтажных работ Авторский надзор Ввод в эксплуатацию Ремонт, Реконструкция, Реновация, Утилизация. Проектирование ведется в две или одну стадию Нормативная база Законодательство 69-ФЗ 384-ФЗ О пожарной безопасности Технический регламент о безопасности зданий и сооружений Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Межгосударственные стандарты ГОСТ 27751-2014 ГОСТ 30672-2012 ГОСТ 34028-2016 ГОСТ 7473-2010 НАДЕЖНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ ГРУНТЫ. Полевые испытания. Общие положения ГОСТ Р 21.1101-2013 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТНОЙ И РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ГОСТ 21.501-2011 ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ АРХИТЕКТУРНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПРОКАТ АРМАТУРНЫЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СМЕСИ БЕТОННЫЕ. Технические условия Нормативная база Строительные правила СП 15.13330.2020 КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ СП 16.13330.2017 СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ СП 20.13330.2016 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ СП 22.13330.2016 ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ СП 26.13330.2012 ФУНДАМЕНТЫ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ СП 28.13330.2017 ЗАЩИТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ СП 35.13330.2011 МОСТЫ И ТРУБЫ СП 45.13330.2017 ЗЕМЛЯНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ СП 50.13330.2012 ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ СП 63.13330.2018 БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ СП 64.13330.2017 ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ СП 70.13330.2012 НЕСУЩИЕ И ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ СП 118.13330.2012 ОБЩЕСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ СП 131.13330.2018 СП 356.1325800.2017 СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИИ КАРКАСНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СБОРНЫЕ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ СП 427.1325800.2018 КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ Нормативная база Территориальные, ведомственные нормы ТСН 50-302-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В САНКТПЕТЕРБУРГЕ Пособия к СП(СНиП) Справочники, Серии, Альбомы технических решений, учебные пособия и.т.д. Методы расчета Метод расчета по допускаемым напряжениям. Начало XXв. Основной недостаток метода расчета сечений по допускаемым напряжениям заключается в том, что бетон рассматривается как упругий материал. Действительное распределение напряжений в бетоне по сечению в стадии II не отвечает треугольной эпюре напряжений, а α– число непостоянное, зависящее от значений напряжения в бетоне. Установлено, что действительные напряжения в арматуре меньше вычисленных, т.е. имеются большие запасы, которые приводят к перерасходу материалов. Этот метод расчета не только не дает возможности спроектировать конструкцию с заранее заданным коэффициентом запаса, но и не позволяет определить истинные напряжения в материалах. Метод расчета сечений по разрушающим усилиям С 1938 года для расчета железобетонных конструкций стала применяться теория расчета по разрушающим усилиям. Достоинства метода Учитывает упругопластические свойства железобетона, правильнее отражает действительную работу сечений конструкций под нагрузкой. Возможность определения близкого к действительности общего коэффициента запаса прочности. В ряде случаев получается меньший расход арматурной стали по сравнению с расходом стали по методу допускаемых напряжений Недостатки метода Не охвачена жесткость и трещиностойкость конструкций. Коэффициент запаса складывается из разных коэффициентов Приняты следующие допущения: 1. Метод расчета сечений исходит из стадии III НДС при изгибе. 2. Работа бетона растянутой зоны не учитывается и напряжения в бетоне растянутой зоны принимают равными нулю; 3. В основу положен метод предельного равновесия. 4. В расчетные формулы вместо допускаемых напряжений вводят предел прочности бетона при сжатии и предел текучести арматуры. 5. Эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны принята прямоугольной. 6. Усилие, допускаемое при эксплуатации конструкции, определяется делением разрушающего усилия на общий коэффициент запаса прочности Кз = 2..3. • При определении разрушающих усилий элементов вместо гипотезы плоских сечений применяется принцип пластического разрушения, согласно которому и в арматуре, и в бетоне напряжения достигают предельных значений одновременно, и образуется пластический шарнир. Метод расчета по предельным состояниям Предельным состоянием I группы называется такое состояние конструкции, когда ее эксплуатация становится невозможной. Предельным состоянием II группы называется такое состояние конструкции, когда становится невозможной ее нормальная эксплуатация. Т.е. все расчеты на прочность или устойчивость являются расчетами по I группе предельных состояний. Т.е. расчеты на любые виды деформаций или перемещений являются расчетами по II группе предельных состояний. Расчет по I группе предельных состояний Любой расчет по I гр. п. с. должен быть выполнен так, чтобы соблюдалось условие: F ≤ Fult F – усилие в рассматриваемом сечении элемента от внешней нагрузки. Зависит от приложенной внешней нагрузки, наложенных связей, пролета. Fult – несущая способность рассматриваемого сечения элемента, т.е. максимальное усилие, которое может быть воспринято рассматриваемым сечением элемента до наступления предельного состояния I группы. Зависит от свойств материала изготовления конструкции, от размеров сечения. Все расчеты по I гр. п. с. выполняются с учетом расчетных значений нагрузок и расчетных значений сопротивлений материалов. Расчет по II группе предельных состояний Любой расчет по II гр. п. с. должен быть выполнен так, чтобы соблюдалось условие: a ≤ ault a – деформация (перемещение) в рассматриваемом сечении элемента от внешней нагрузки. Зависит от приложенной внешней нагрузки, наложенных связей, пролета. ault – максимальные деформации (перемещения), допустимые в рассматриваемом сечении элемента до наступления предельного состояния II группы. Назначаются человеком из каких-либо соображений. Наиболее распространенные значения внесены в своды правил. Все расчеты по II гр. п. с. выполняются с учетом нормативных значений нагрузок и нормативных значений сопротивлений материалов. Метод расчета по предельным состояниям С 1955 года все строительные конструкции в СССР стали рассчитываться по предельным состояниям. За прошедшие годы эта методика неоднократно модернизировалась, но ее основа – отдельный учет разных факторов, влияющих на пригодность конструкций к эксплуатации и вероятностный подход к обеспечению пригодности конструкций к эксплуатации – сохранилась. Эта методика основывалась на теориях расчета по допускаемым напряжениям и разрушающим усилиям и использует их геометрические факторы при расчете металлических и деревянных конструкций, допущение неупругой работы материала, определение перемещений и т. п. Две группы предельных состояний • предельные состояния первой группы, приводящие к полной непригодности эксплуатации конструкций (по несущей способности); • предельные состояния второй группы, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие долговечность зданий (по пригодности к нормальной эксплуатации). Расчеты по предельным состояниям первой группы включают • расчеты по прочности. • расчеты по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций); • расчеты по устойчивости положения (опрокидывание, всплывание, скольжение). Расчеты по предельным состояниям второй группы включают • расчеты по деформациям • расчеты по трещиностойкости (три группы) первая категория — не допускается образование трещин; вторая категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин при условии их последующего надежного закрытия (зажатия); третья категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин. Коэффициенты метода предельных состояний • • • • коэффициент надежности по нагрузке γf (1 ≤γf ≤ 1,4; γf<1 ); коэффициент надежности по назначению γn =(0,9; 1; 1,1; 1,2) ; коэффициент надежности по материалу γb, γs, γd (1,0 ≤γb≤ 1,5); коэффициенты условий работы конструкции γsi Коэффициент надежности по ответственности •повышенный уровень ответственности - это здания и сооружения являющиеся особо опасными, технически сложными или уникальными объектами в соответствии со Ст.48.1 Градостроительного кодекса Российской федерации (к ним можно отнести объекты, отказ которых может повлечь за собой тяжелые последствия социального, экономического и экологического характера. Это магистральные трубопроводы, нефтяные резервуары, здания с пролетами от 100 и более метров и технически сложные сооружения); •нормальный уровень ответственности у зданий и сооружений, не относящиеся к повышенному или пониженному уровню ответственности (под эту категорию подпадают производственные, жилые, общественные здания и т.п.); •пониженный уровень ответственности – это здания и сооружения временного (сезонного) назначения, вспомогательного использования при строительстве или реконструкции, а также расположенные на земельных участках, предоставленных для ИЖС (то есть гаражи, теплицы, склады и павильоны). Нормативные и расчетные сопротивления материалов Нормативные сопротивления – Прочностные характеристики материалов, определяемые требованиями соответствующих строительных норм Расчетные сопротивления получают путем деления нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по материалу АЛГОРИТМ РАСЧЕТА 0. Сбор исходных данных 1. Составление расчетной схемы Расчетная схема конструкции – это модель конструкции или ее части, принимаемой для расчета. При составлении расчетной схемы: заменяется моделью сама конструкция или ее часть (например, если один размер конструкции значительно больше, чем два других, то в расчетной схеме такая конструкция будет заменена стержнем) заменяются моделями реальные связи, наложенные на конструкцию (например, жесткая заделка, шарнирно неподвижная опора и т.д.) моделируется нагрузка, приложенная к конструкции (например, сосредоточенная сила, равномерно распределенная нагрузка и т.д.) 2. Определение усилий в сечениях конструкции Статический расчет Усилия в сечениях элемента определяются от внешней нагрузки в соответствии с принятой расчетной схемой методами сопротивления материалов и строительной механики. Если внешняя нагрузка постоянная, то расчет по определению усилий называется статическим, если переменная – динамическим. 3. Конструктивный расчет Целью конструктивного расчета, как правило, является подбор поперечного сечения элемента по найденным усилиям или определение несущей способности элемента (в расчетах по I группе предельных состояний). Конструктивный расчет производится в тех сечениях элемента конструкции, где усилия имеют максимальные значения. При расчетах железобетонных элементов необходимо заранее задаться формой и размерами рассматриваемого поперечного сечения бетона – то есть составить расчетное сечение. Вычислению подлежит только площадь арматуры!!! 4. Конструирование Назначение параметров конструкций с учетом конструктивных требований нормативных документов (защитные слои, проценты армирования, катеты сварных швов, величины анкеровки и нахлестки) 5. Разработка рабочей документации Выполнение чертежей, смет и т.д. 6. СМР
