Задачи и исходные данные
Задача: разработка раздела «Конструктивные решения» проектной документации для одноэтажного складского здания в селе Ракитное Хабаровского района.
Исходные данные: проектирование выполнено для климатического района IВ с экстремальными температурными условиями (от —43° C до +40° C), расчётной снеговой нагрузкой 180 кг/м² (II снеговой район по СП 20.13330), скоростным напором ветра 38 кг/м² (III ветровой район) и сейсмичностью площадки 6 баллов. В основании свайных фундаментов принят суглинок тяжёлый, пылеватый, полутвёрдый.
Характеристики здания
Габариты в осях — 10×6 м.
Несущий каркас — металлический, сталь С255.
Фундамент — монолитная ж/б плита толщиной 400 мм по железобетонным сваям С 40.40.
Стены — металлическая фахверковая конструкция с трёхслойными панелями 200 мм.
Кровля — скатная из трёхслойных панелей 200 мм.
Уровень ответственности — II (нормальный).
Степень огнестойкости — III.
Функциональная пожарная опасность — Ф5 (склад).
Конструктивные и объёмно-планировочные решения
Выполненные работы: разработка проектной документации в объёме раздела КР (шифр 31/08-25-КР), включающего план-схему каркаса, развёртки рам, план свайного поля, план монолитной фундаментной плиты, спецификацию элементов конструкций.
Несущий стальной каркас одноэтажного здания склада выполнен из стальных колонн из профиля по ГОСТ 30245-2003, балок из профиля по ГОСТ Р 57837-2017, прогонов по ГОСТ 8240-97 и ГОСТ 30245-2003. Пространственная жёсткость каркаса в поперечном направлении обеспечивается жёстким креплением к фундаментам, в продольном направлении — системой диафрагм жёсткости из листовой стали по ГОСТ 19903-2015 и профиля по ГОСТ 30245-2003.
Шаг колонн — 2500 мм по продольным осям (1-5), пролёт балок покрытия — 6000 мм по поперечным осям (А-Б-В). Каркас включает 5 рядов колонн высотой от отм. −0.100 до отм. +2.760, объединённых главными балками и системой прогонов с шагом 1350–1400 мм. Диафрагмы жёсткости установлены в осях 4-5, В-Б и Б-А.
Фундамент принят комбинированным — свайно-плитным. Свайное поле включает 13 железобетонных забивных свай С 40.40 (сечение 400×400 мм) по ГОСТ 19804-2021 длиной 4000 мм с глубиной погружения до отм. −4.460. Расчётная вдавливающая нагрузка на одну сваю — 50,0 тн. Оголовки свай заведены в конструкцию монолитной плиты на 100 мм с соединением выпусков арматуры свай с продольной арматурой плиты вязальной проволокой.
Монолитная железобетонная плита размерами в плане 10400×6400 мм и толщиной 400 мм выполнена из бетона класса В20 с маркой по морозостойкости F100 и водонепроницаемости W6 (В/Ц=0,55). Боковые поверхности плиты обмазаны горячим битумом в 2 слоя, поверх плиты выполнена горизонтальная гидроизоляция из цементно-песчаного раствора состава 1:2 толщиной 20 мм.
Для исключения воздействия сил морозного пучения в основании монолитной плиты уложен пенополистирол толщиной 200 мм по всей площади, дополнительно вдоль наружных стен здания по боковой грани плиты предусмотрен слой пенополистирола толщиной 100 мм.
Ограждающие конструкции стен и кровли выполнены из трёхслойных панелей по ГОСТ 32603-2021 толщиной 200 мм, обеспечивающих требуемые теплозащитные характеристики для климатического района IВ. Стены смонтированы на металлической фахверковой конструкции. Кровля — скатная из трёхслойных панелей по металлическому каркасу. Полы первого этажа — бетонные.
Сварные соединения элементов каркаса выполняются согласно ГОСТ 5264-80 электродами Э-42 (ГОСТ 9467-75), катеты швов принимаются по наименьшей толщине свариваемого элемента.
Преимущества принятых решений
- Комбинированное решение позволяет передать нагрузку от здания на плотные слои грунта через сваи, минуя слабые насыпные и пылеватые грунты. Монолитная плита равномерно распределяет нагрузки по всем сваям и служит жёстким основанием для монтажа металлического каркаса. Такая схема обеспечивает стабильную работу фундамента в условиях сейсмики 6 баллов и исключает неравномерные осадки.
- Утепление основания пенополистиролом толщиной 200 мм критически важно для климатического района IВ с продолжительностью периода отрицательных температур 158 суток и средней температурой —13,5° C. Слой утеплителя смещает нулевую изотерму ниже подошвы фундамента, исключая промерзание грунта под зданием и, как следствие, выдавливающие деформации от сил пучения. Дополнительное утепление по периметру плиты защищает боковые грани от промерзания и увеличивает долговечность фундамента.
- Стальной каркас обеспечивает быстрый монтаж здания и минимальную нагрузку на фундамент по сравнению с железобетонными конструкциями. Диафрагмы жёсткости создают пространственную неизменяемость при ветровых и сейсмических воздействиях. Применение стали класса С255 гарантирует необходимую несущую способность при расчётных нагрузках — снеговой 180 кг/м² и ветровой — 38 кг/м².
- Панели толщиной 200 мм с утеплителем из минеральной ваты обеспечивают требуемое термическое сопротивление для климатического района IВ, снижая теплопотери и эксплуатационные затраты. Заводское изготовление панелей исключает мокрые процессы на стройплощадке и ускоряет монтаж здания.
- Двухслойная битумная обмазка боковых граней плиты и цементно-песчаная стяжка по верху создают комплексную защиту от капиллярного подъёма влаги и атмосферных осадков. Бетон класса В20 с маркой по водонепроницаемости W6 дополнительно предотвращает фильтрацию воды через тело конструкции.
Нормативные документы
Конструктивные решения обеспечивают безопасную эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий и соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации.
Раздел КР выполнен проектной компанией «ПИР» на основании:
- СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».
- СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
- СП 48.13330.2019 «Организация строительства».
- СП 131.13330.2018 «Строительная климатология».
- СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».
- ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций».
- ГОСТ Р 57837-2017 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок».
- ГОСТ 8240-97 «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент».
- ГОСТ 19903-2015 «Прокат листовой горячекатаный. Сортамент».
- ГОСТ 27772-2015 «Прокат для строительных стальных конструкций».
- ГОСТ 19804-2021 «Сваи железобетонные заводского изготовления».
- ГОСТ 32603-2021 «Панели трёхслойные с металлическими облицовками и сердечником из минеральной ваты».
- ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные».
- ГОСТ 9467-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки».