Расчетно-конструктивный раздел
На этапе проработки расчетно-конструктивного раздела студент оценивает технические решения с позиций характера работы конструкций и применения упрощенных методов расчета. В разделе должны предлагаться новые прогрессивные строительные материалы и конструкции, допускающие индустриальные методы изготовления и монтажа.
Раздел состоит из этапа, в котором прорабатывается компоновочная схема здания (сооружения), уточняется и детализируется конструктивное решение отдельных элементов, а также их сопряжений на основе необходимых статических и конструктивных расчетов.
Составление компоновочной схемы разрабатываемого здания (сооружения) следует проводить путем комплексного решения следующих вопросов:
1. Определение типа основной несущей системы, ее генеральных размеров и принципиальных типов сечений.
2. Размещение основных несущих конструкций.
3. Размещение и схемы остальных элементов, назначение их основных размеров и типов сечений.
4. Обеспечение пространственной неизменяемости, требуемой жесткости и устойчивости всего здания (сооружения) и отдельных его элементов.
5. Принципиальное конструктивное решение основных сопряжений элементов.
В пояснительной записке к этому разделу проектирования дается анализ особенностей конструктивной схемы здания, обоснование решения по обеспечению пространственной неизменяемости, жесткости и устойчивости, указываются противосейсмические мероприятия (если в этом есть необходимость), а также проводятся статические и конструктивные расчеты.
Проведение статических расчетов возможно только после установления четкой конструктивной схемы сооружения и имеет своей целью определение внутренних усилий в элементах сооружения от действующих на него внешних нагрузок и воздействий. Номенклатура нагрузок, их сочетание и величина принимаются в соответствии с действующими нормами [24]. Статические расчеты выполняются на ЭВМ с использованием программных комплексов: Лира, ППП, АПЖБК, Спринт, Astra-PC, SCAD Office, Cosmos и другие. Важным моментом при этом является правильный выбор расчетной схемы сооружения, которая должная как можно более полно отвечать конструктивной схеме сооружения. Вместе с тем без ущерба для точности расчета возможны различные упрощения как в самой расчетной схеме, так и в схеме приложения нагрузок. Выполненные статические расчеты четко и ясно оформляются в пояснительной записке с обязательным приложением распечатки машинного счета и эпюр усилий по видам загружения. Завершается статический расчет определением расчетных комбинаций усилий.
Проведение конструктивных расчетов имеет целью подбор сечений элементов, проверку их прочности, общей и местной устойчивости, жесткости, выносливости, в некоторых случаях частоты и амплитуды колебаний, а также расчет узлов сопряжения конструкций. При подборе сечений необходимо исходить из требований оптимизации по расходу материала и стоимости. Для статически неопределимых систем обязательным является сравнение полученных жесткостей элементов с первоначально принятыми в расчете. Конструктивные расчеты должны иллюстрироваться схемами и рисунками и приводиться в строгом соответствии с действующими нормами проектирования [25-32] и учетом их дополнений и изменений.
Особое внимание при разработке конструкций следует уделять вопросам пространственной работы и обеспечению общей устойчивости здания или сооружения, как в стадии законченного объекта, так и в стадии монтажа.
Завершается раздел графическим оформлением конструктивных решений. На 1-2 листах по согласованию с консультантом вычерчиваются все необходимые схемы расположения элементов для групп конструкций с соответствующей маркировкой и необходимыми таблицами, а также 2-3 узла конструкций.
Основания и фундаменты
Раздел «Основания и фундаменты» дипломного проекта разрабатывается в следующей последовательности:
- производится сбор исходных данных для проектирования;
- выбирается оптимальный вариант фундамента;
- разрабатывается проект фундаментов проектируемого здания.
Исходные данные для проектирования фундаментов состоят из:
- материалов инженерно-геологических изысканий;
- планово-высотной привязки здания;
- план I этажа или план подвала или техподполья (для зданий с подвалом или техподпольем) с привязкой несущих конструкций (стен, колонн) к осям здания; разрезы по подземной части здания с указанием всех отметок;
- нагрузки на фундаменты.
Материалы инженерно-геологических изысканий включают в себя разрез по осям здания (для небольших в плане зданий достаточно инженерно-геологической колонки), нормативные и расчетные характеристики грунтов. Материалы изысканий, полученных в проектных или строительных организациях, в обязательном порядке согласовываются с консультантом по основаниям и фундаментам. При отсутствии материалов изысканий сведения о грунтовых условиях можно получить у консультанта.
Планово-высотная привязка здания осуществляется при разработке генерального плана.
Так как в дипломном проекте генплан не разрабатывается, то назначаются только абсолютные отметки планировки и 0,000 здания.
План I этажа или подземной части здания разрабатываются при архитектурном проектировании, а нагрузки от колонн – при расчете рамы, от стен – собираются в установленном порядке.
Выбор оптимального типа фундамента производится путем сравнения вариантов фундаментов. В зависимости от грунтовых условий, типа здания, нагрузок на фундаменты, условий строительства (свободная от застройки площадка, стесненные условия, рядом с существующим зданием, пристройка и др.) выбираются 2 варианта конкурентно-способных фундаментов (например, свайные и неглубокого заложения, забивные и набивные сваи, сваи различной длины и сечения и др.). Фундаменты рассчитываются и конструируются для отдельных фрагментов здания (колонн, участков несущих стен). Сравнение фундаментов производится по расходу материалов, стоимости, трудоемкости. Выбирается, как правило, более экономичный вариант, но в ряде случаев отдается предпочтение более надежному, хотя и менее экономичному (например, свайному в пучинистых грунтах, длинным составным сваям в просадочных грунтах и др.).
Выбор вариантов фундаментов и их проектирования следует производить в соответствии с нормами проектирования [33,34] и методическими указаниями [35,36,37].
Проект фундамента разрабатывается из выбранного варианта конструкций. Параметры фундаментов (размеры подошвы фундаментов неглубокого заложения, количество свай и размеры ростверков) для рассмотренных фрагментов принимаются по расчету, для остальных колонн и стен – конструктивно, в зависимости от действующих нагрузок.
Оформляется раздел в виде главы пояснительной записки и 1 листа формата А-1; для больших в плане зданий допускается выполнять на чертеже в 1,5 листа.
Состав пояснительной записки:
- исходные данные для проектирования – инженерно-геологический разрез (колонка), характеристики грунтов, нагрузки от здания;
- выбор вариантов фундаментов – обоснование выбора вариантов; параметры фундаментов (отметки верха и подошвы фундамента или ростверка, длина и сечение сваи и др.); определение размеров подошвы фундаментов неглубокого заложения, а для свайного – определение несущей способности свай, количества свай в кусте или шага в рядовом фундаменте, размеров ростверка; сравнение вариантов по стоимости и трудоемкости;
- эскизное проектирование фундаментов выбранного варианта под здание; в целях сокращения объемов работ допускается принимать параметры фундаментов по аналогии с рассчитанным фундаментом;
- указания по технологии устройства фундаментов для нетрадиционных видов (набивных свай, фундаментов в вытрамбованных котлованах и др.).
На чертеже для фундаментов неглубокого заложения выполняется:
- схема нагрузок на фундаменты;
- план фундаментов с указанием их размеров и привязок к осям зданий; на этом плане показываются фундаментные балки;
- опалубочный и арматурный чертеж столбчатого фундамента; для ленточных фундаментов – сечения;
- инженерно-геологический разрез (колонка) с указанием отметок верхнего обреза и подошвы фундамента; расчетные характеристики грунта с, j, g.
- спецификация сборных и монолитных элементов, ведомость расхода арматуры;
- примечания, где указывается абсолютная отметка 0,000 здания, указания о необходимости устройства подготовки, необходимые указания по производству работ (недопустимость замачивания для просадочных и промораживания пучинистых грунтов, необходимость освидетельствования основания и др.).
Для свайных фундаментов на чертеже показывается:
- схема нагрузок на фундамент;
- план свайного поля с нумерацией всех свай и привязкой их к осям здания;
- план ростверков и фундаментных балок с привязкой их к осям здания; при значительных разницах здания допускается совмещение плана свай и ростверков;
- инженерно-геологический разрез (колонка) с указанием отметки дна котлована, головы и нижнего конца свай; характеристики грунта с, j, J, g, е;
- чертеж ростверка для кустового фундамента или сечение по ростверку для рядового;
- спецификация сборных и монолитных элементов, выбора арматуры;
- примечания, где указывается абсолютная отметка 0,000 здания, расчетная нагрузка, допускаемая на сваи, необходимость проведения пробной забивки свай, контрольный отказ для забивки, необходимость устройства подбетонки или воздушного зазора под ростверком.