Расчет железобетонного монолитного здания в SCAD
Монолитное железобетонное здание — далее просто здание — действительно здание. Формы и очертания взяты с картинки из интернета и ничего общего с реальностью не имеют. Заточим карандаши, положим перед собой лист бумаги и в бой.
Шаг первый — геометрия. Даже когда здание прямое или это не здание, а однопролетная рама или однопролетная балка я, по привычке, иду в AutoCAD. Не сомневаюсь, что разработчики душу вложили в «Форум», и слышал как счастливые пользователи выкладывают из души им в благодарность, но я привык обходится без него. Привык и после экспорта файла чертежа в расчетную схему выравнивать отметки перекрытия, отличающиеся на одну тысячную, несмотря на то, что округление стоит до десятых. Привык и к тому, что… пока хватит. Беру подложку из AutoCAD с контуром перекрытия, контуром лифтовой шахты, лестничной клетки и расставленными колоннами.
Вот такая картина в первом приближении и рядом картина во втором.
Импортируем в SCAD, выбираем масштаб и получаем схему.
Иногда бывает, что схема ориентирована не верно. Исправить можно функцией «геометрические преобразования».
Если все сделали правильно, то картина расчетный схемы при виде сверху будет соответствовать той, что была нарисована в AutoCAD.
Далее разбиваем сетку. Две мне известных функции есть в SCAD:
Узлы и элементы — Элементы — Добавление пластин. Алгоритм работы инструмента — выбираем 4 узла, создаем элемент, затем разбиваем ее на нужное нам количество элементов инструментом «Дробление 4-х узловых пластин» в той же линейке. При дроблении надо следить за направлением местных осей, что делает это способ очень утомительным.
Схема — Генерация сетки произвольной формы. Здесь немного сложнее. Надо создать контур из любого количества точек, затем «Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости».
В появившемся меню выбираем необходимые нам параметры. У обоих есть свои плюсы и минусы. Идеально они работает компенсирую друг друга. Неважно каким из способов создавать сетке, главное результат.
Ну вот и прошли эти 5-6 часов жизни (в какой-то сторонней программе на создание всей схемы с нагрузками ушло бы столько же). Результат ниже.
Этажи у нас типовые (такое часто встречается), поэтому лучше всего отработать это перекрытие на все 100%:
- найти и исправить все ошибки (инструментов для этого на этой стадии, наверное, и нет, кроме визуального)
- задать нагрузки
- направить вектора выдачи усилий в одну сторону (Назначение — Переход к напряжениям вдоль заданного направления для пластин) для корректного отображения усилий и результатов подбора арматуры
- задать типы элементов (в данном случае лучше оперировать 44 и 43 типами пластинчатых элементов)
- задать оси здания и отметки перекрытий для удобства чтения схемы и т.д.
- вставить АЖТ (Узлы и элементы — Специальные элементы — Твердые тела) в местах прохождения колонн через перекрытия.
Тем самым мы снимем (хотя бы частично) пики усилий и как следствия армирования в этих местах (ставить из вовсе не обязательно, на усмотрение)
Тем самым мы снимем (хотя бы частично) пики усилий и как следствия армирования в этих местах (ставить из вовсе не обязательно, на усмотрение) Вот что я имел ввиду
Это типовой этаж, с типовыми колонами, типовыми стенами лифта и типовыми лестницами (окрашенными в типовой приятный цвет © Ширвиндт). Оси только так, SCAD не умеет рисовать их под углом. Вектора все направлены как следует (поверьте мне на слово). Нагрузки… Скорее всего список загружений будет следующим:
— собственный вес;
— вес конструкции пола;
— вес ограждающих конструкций;
— вес конструкции кровли;
— вес перегородок.
Временные
— технологическая нагрузка и ее разновидности и варианты приложения;
— снеговая нагрузка;
— ветровая нагрузка.
Для ускорения процесса моделирования на типовую плиту можем задать нагрузку от пола,
ограждающих конструкций, перегородок, технологическую нагрузку.
Остальные (я привык) задаю после сборки всей схемы. Колонны для четырехэтажного здания скорее всего не будут большого сечения, 400х400 достаточно. Говорят, что балки при таких колоннах, для простого решения узла примыкания, целесообразно делать на 100 мм меньше. Высоту балок (сделаем ее тоже 300 для начала) будем корректировать позже. Толщина плиты подбирается исходя из конструктивного условия 1:30 пролета. Пролеты в данном случае везде разные, максимальный 6700 мм, то есть толщина плита 220 мм. Толщина стен шахты лифта 200 мм (это самодеятельность, так как классическая толщина 180 мм, на которой настаивает СП). Лестница — сборные ступени по стальным Z-образным косоурам, опирающимся на промежуточные стальные и этажные железобетонные балки. Лестница нужна исключительно для нагрузки (чтоб не высчитывать), ну и если понадобится, то ее можно легко превратить в монолитную. Чтобы лестница не оказывала влияние на остальные конструкции надо добавить шарниры и проконтролировать, лестница не имела общих узлов с перекрытием.
Задали загружение (можно одно), задали защемление колонн в фундаменте (Назначение — установка связей в узлах) и можно запускать расчет. Уверен, что ошибок масса. У меня всегда так. Есть программный контроль и нахождение ошибок — Управление — Экспресс контроль расчетной схемы. Но прежде для профилактики рекомендуется — Узлы и элементы — Узлы/Элементы — Объединение совпадающих узлов/элементов и Упаковка данных(!) Если ошибки остались — смотрим на какой узел или элемент ругается, находим и стараемся понять что не так.
Когда все ошибки в типовом этаже будут исправлены, копируем его столько раз, сколько необходимо. В данном случае 4 раза.
Четвертый и пятые этажи будут отличаться, над ними придется поработать, откорректировать. После каждой корректировки лучше проверять все загружение. Обязательно проверить условия прикрепления. Мы копировали этаж, который был закреплен (условия примыкания/закрепления копируются по умолчанию), и теперь в уровне каждого этажа колонны жестко закреплены, это надо исправить. Последний этаж меньшей высота, стало быть можно не без основательно полагать, что верхний узел предпоследнего этажа не совпадет с нижним последнего. Тоже лучше исправить. Подобных ситуация может быть больше в любом другом случае.
Далее продолжаем работу со всей схемой — задаем оставшиеся нагрузки.
Список загружений выглядит следующим образом:
Несколько технологических загружений объясняется требованием руководства по расчету безбалочных перекрытий.
Шаг второй — расчет.
Прежде чем приступить к расчету сформируем исходные данные для него: РСУ, комбинации, данные для анализа устойчивости.
По завершению расчета приступаем к анализу полученных результатов
Шаг третий — анализ
Многие ограничиваются записью в протоколе расчета «Расчет выполнен». Надпись крупная, буквы заглавные, можно ставить точку. Но мы пойдем дальше. Нас будут интересовать деформации и прочность элементов, так как именно это интересует тех, кто идет далее по цепочке: заказчик, строители, эксперты, наконец. Деформации каркаса здания и прочность его элементов мы будем рассматривать исходя из жесткого защемления в фундаменте, то есть без учета совместной работы, так как не известно, что за фундамент будет в итоге: сваи, столбчатый, плита. (В действительности были разработаны все виды: столбчатые и сваи в ФОКе, плита здесь, в SCADe). С плитой все понятно, моделируем плиту, считаем, проверяем, все здесь, в одной программе (кстати, расчет плиты под это здание здесь).
Что нас может интересовать в анализе здания по деформациям? Деформации не должны превышать допустимых, формы собственных колебаний, по крайней мере первые две не должны быть крутильными (не знаю откуда растут ноги у этого утверждения, но оно используется настолько часто, что стало неким догматом при расчете на устойчивость).
Прежде чем, позволю себе напомнить, что проверяем мы на нормативные нагрузки с учетом коэффициентов сочетания нагрузок и(!) с(это требование СП 52-103-2007 п.6.2.7).
Возможно лучшим вариантом будет сделать отдельную схему с пониженными модулями и удалить из нее что-нибудь не относящиеся анализу на устойчивость, например — лестницы по стальным косоурам или еще что-нибудь, что может дать большие деформации и ввести в смуту.
При таких исходных данных даже в таком здании, как в этом примере, мы получим перемещения вертикальные более допустимых, но как бы не хотелось для примера, крутильную форму так и не получили. В любом случае каркас необходимо ужесточать. Как можно это сделать — конечно это диафрагмы. По своему опыту могу сказать, что мне не удалось указать на лучшее для этого место в здании. Был проведен не один десяток экспериментов для выявления лучшего места.
Миссия по анализу деформаций на этом заканчиваться — наши горизонтальные и вертикальные прогибы не превышают максимально допустимых и здание не крутит, по крайней мере в двух первых формах собственных колебания. Красота теперь выглядит так:
Прочность элементов. При расчете прочности железобетонный или стальных элементов я всегда проверяю результат в «сторонней» программе, например «Арбат» или «Кристалл» для объективности (но ведь это программы одной и той же компании — скажете вы и будете правы, вот только как выяснилось, люди, работающие над одним продуктом, не знаю, что делаю люди, работающие над другим). Всегда результаты отличаются как минимум не порядок. Это явление нормальное и не стоит драматизировать. Берем, естественно, в большую сторону. Но если разница более, то надо искать ошибку или прибегать к литературе. Такое возможно, например, если SCAD или «Арбат» или «Кристалл» рассматривает элемент на действие момента, а он на самом деле его не воспринимает.
Эти десятые, а порой и сотые доли момента, эта точность вычислений, которая, кончено же идет в плюс SCADу, способна влиять таким образом. Есть пример, он приведен тут. В этом примере нас будет интересовать армирование колонн, плит, диафрагм и шахты лифтов. Как задается армирование в построцессоре SCAD я описывать не буду, с этом не должно возникнуть проблем. Как проверять в «Арбат» — «сопротивление сечения». Так можно проверить на РСУ из SCAD стержневые элементы — колонны, балки. Можно выписать усилия худшие на наш взгляд и посчитать как колонну или балку, но такой способ не практикуется массами и результат такой проверки я не могу комментировать. Проверить плиту в «Арбат» — я не делал ни разу и вам не советую. Тоже касается стен. Хотя есть вариант проверки плиты по классической теории — необходимо отсечь все не нужно, а места , где плита опиралась на колонны заменить жесткими опорами и считать, что на всех типовых этажах будет одно и тоже армирование. Хочу добавить полезность ориентации векторов выдачи усилий и ориентации собственных осей, о которых написано здесь, и ещё.
.. при расчете армирование плит вы упретесь в красненькие элементы в области опоры плиты на колонну. Решить эту проблему можно здесь при помощи капителей.
Это был анализ, которого вполне достаточно для выдачи задания, выполнения чертежей и для экспертизы. Но, мы снова пойдем дальше и на волне этой темы проследуем:
— монтаж, на примере этого здания;
— расчет столбчатых фундаментов в ФОК;
— расчет свайных фундаментов в ФОК;
— анализ совместной работы каркаса здания с фундаментом (плита, сваи, столбы).
| Примеры расчетов
Более полный перечень выполненных нами работ Скачать альбом Скачать альбом (избранное) Скачать видеоролик | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нижележащие конструкции — монолитный железобетонный каркас.
В.А. Кучеренко. При расчете использованы программные комплексы STARK ES, ЛИРА, ANSYS и др. программы.
В качестве несущих конструкций двухуровневых галерей — переходов между корпусами запроектированы по две фермы пролетом 18.5 м из стальных гнуто-сварных профилей.
В.А. Кучеренко был выполнен расчетный и конструктивный анализ проектных решений, а также возможных причин внезапного обрушения здания, случившегося 23 февраля 2006 года.
В.А. Кучеренко при участии ЕВРОСОФТ.
В.А. Кучеренко при участии ЕВРОСОФТ.
Сочи
Севастополь) при участии ЕВРОСОФТ.
ч. подземных — 2.
Мосфильмовской (г. Москва)
Омск) 
Москва)Проектирование и строительство монолитного переезда офисного здания
Главная Advanced Materials Research Advanced Materials Research Vols.
243-249 Проектирование и строительство монолитных передвижных…
Обзор статьи
Реферат:
Монолитный перенос зданий дал новый выбор для градостроительства и реформирования. В статье изучено проектирование и строительство монолитного переезда для четырехэтажного здания каркасной конструкции, а также представлен ряд методов расчета и технологии строительства, в том числе устройство путевой балки, расчет фундаментного стыка, расчет и выбор система фундамента, выбор и расположение роликового устройства, контроль конструкции перемещения и подключение нового фундамента.
Доступ через ваше учреждение
Вас также могут заинтересовать эти электронные книги
Предварительный просмотр
Рекомендации
[1]
Тяньюй Чжан: Метод монолитного подвижного строительства.
Технология строительства. Том. 29 (2000). (на китайском языке).
Академия Google
[2] Ванмин Цян, Шийонг Чжао. Технологические исследования и инженерная практика строительства монолитных перемещений. Хэбэйская пресса науки и техники. 2009 г.. (на китайском языке).
Академия Google
[3]
Китайская ассоциация стандартизации инженерного строительства. CECS 225: 2007. Технический кодекс для перемещения, исправления наклона, увеличения этажа и реконструкции зданий. Пекин (2008 г.), Китайская пресса по планированию. (на китайском языке).
Академия Google
[4] Шийонг Чжао, Чжихуэй Бянь, Ванмин Цян. Технология Хуай города снабжения и сбыта кооперативов в целом Пан жилого строительства [J]. Комплексное использование летучей золы, 2008 г. (дополнение): 28–30. (на китайском языке).
Академия Google
Цитируется
расчет и строительство дома своими руками. Особенности заливки опалубки зимой
- Основные показатели
- Преимущества
- недостатки
- Варианты рамы
- Способы и технология строительства
- Фундамент и цоколь
- Установка опалубки
- Приготовление рабочего раствора
- возведение стен
- Расположение пола
- Монтаж внутренних стен и потолков
- Особенности использования арболита
- Отзывы
К настоящему времени на рынке загородного жилья России накоплен значительный опыт использования всех известных технологий строительства малоэтажных домов.
У каждого метода строительства и материала есть свои приверженцы. Основную конкуренцию популярным каркасно-панельным домам составили монолитные бетонные конструкции со съемной или раздвижной опалубкой из арболита (арболита). Этот перспективный строительный материал благодаря наличию в его составе древесной щепы в сочетании с цементом высоких марок демонстрирует удачное сочетание всех ценных свойств обоих материалов. Поэтому дома из арболита теплые, экологичные, прочные и долговечные. Давайте подробно узнаем, что такое арболит, каковы его плюсы и минусы, ознакомимся с технологией монтажа и особенностями использования этого материала.
Основные характеристики
Монолитный арболит входит в группу бетонов с пористым заполнителем. В его состав входят гидравлическое вяжущее портландцемент с минеральными компонентами или без них, различные виды древесных наполнителей и модификаторов, повышающих прочность цементной массы. Существует три вида арболитовой смеси:
- теплоизоляция плотностью 450 кг/м3;
- конструкционная и теплоизоляция — от 450 до 600 кг/м3;
- конструкционная — от 600 до 850 кг/м3.
В таблице представлены основные эксплуатационные свойства конструкционного строительного материала.
Преимущества
Интерес к технологии домостроения методом заливки монолитных арболитовых стен обусловлен в первую очередь отсутствием температурных мостиков и возможностью возведения конструктивных элементов нестандартной геометрии. Среди других достоинств монолита заслуживают внимания:
- экологичность – материал не содержит соединений, способных нанести вред здоровью человека и загрязнить окружающую среду;
- гигиеничность — арболит обладает устойчивостью к плесневым грибкам и процессам гниения;
- надежность – высокие прочностные характеристики позволяют материалу выдерживать эксплуатацию в условиях повышенных динамических и статических нагрузок;
- износостойкость — способность восстанавливать первоначальную форму при временном превышении максимально допустимой динамической нагрузки увеличивает срок службы арболита;
- высокая теплоизоляционная способность в сочетании с отличной звукоизоляцией;
- безопасность, обусловленная способностью арболита длительное время выдерживать высокие температуры и не поддерживать распространение огня.
недостатки
Все строительные материалы имеют сильные и слабые стороны. Арболит не исключение. Основные его недостатки – повышенная влагопроницаемость и пониженная влагостойкость, что связано с гигроскопичностью древесины в составе материала.
Чтобы нивелировать эти недостатки в монолитном строительстве из этого материала, необходимо предусмотреть ряд моментов.
- Устройство декоративно-защитного слоя на фасаде дома для защиты от капиллярной влаги.
- Организация качественной гидроизоляции фундамента.
- Создание больших свесов, что позволяет защитить стены от залива во время умеренных осадков.
Карнизные и/или фронтонные свесы крыши должны иметь размер не менее 500-600 мм.
Варианты каркаса
Допускается возведение компактных конструкций из арболитовых блоков без установки каркаса. В монолитном домостроении конструктивные элементы возводятся по каркасу.
Для этих целей используются два вида несущих конструкций.
- Деревянный. Каркасы дощатые применяются в случае строительства одноэтажных зданий. Их монтируют в вертикальной плоскости с шагом 1,2-1,5 м и обязательной установкой опорных элементов на месте дверных/оконных проемов.
- Металлик. Для возведения рамного основания данного типа используется стальная и стеклопластиковая арматура. Оконные проемы оформляются с помощью металлических балок. Металлический каркас обладает большей прочностью, что позволяет возводить двух- или трехэтажные монолиты.
Способы и технология строительства
Рассмотрим поэтапно технологию монолитного домостроения из арболита.
Фундамент и цоколь
Выбор типа фундамента и расчет его размеров зависит от состава и свойств грунта, местных климатических условий, глубины промерзания грунта, уровня грунтовых вод. Одним из преимуществ арболита является его малый вес, что позволяет устраивать под фундамент свайно-ростверковое или ленточное основание с небольшой глубиной.
Минимально допустимые значения высоты цокольной части для арболитовых монолитов колеблются в пределах 500-800 мм. При заливке ленточного основания рекомендуется делать его монолитным, как продолжение конструкции фундамента.
Установка опалубки
Использование системы несъемной опалубки приводит к удорожанию строительства. Поэтому чаще всего используется съемная одноразовая щитовая или инвентарная опалубка в виде многоразовых заготовок из досок, фанеры, пластика, металла. Оформляющие элементы крепятся к несущей конструкции дома таким образом, чтобы их нижние края перекрывали ее. Доски соединяются друг с другом с помощью деревянных перемычек с шагом 0,5-0,8 м и дополнительно скрепляются металлическими шпильками.
Зазоры закрываются плоскими планками или узкими досками с тонкими краями.
Приготовление рабочего раствора
Соотношение компонентов в растворе для возведения конструкций наружных стен одноэтажного дома из арболита класса В1 выглядит следующим образом:
- органическая составляющая — 200 кг;
- цементная смесь марки М500/М400 — 300-330 кг;
- активные наполнители — 8 кг;
- вода — 350-390 литров.
При изготовлении самодельного арболита вместо дорогостоящих ингредиентов типа сульфата алюминия практикуется использование в качестве активных добавок более легкодоступных компонентов — извести или жидкого стекла, смешанных в равных пропорциях.
Стеновые
На сегодняшний день известно три способа заливки монолитных арболитовых стеновых конструкций.
- По этажам. Монолит возводится с несъемной опалубкой перекрытия или фундамента методом непрерывной заливки. Цементная масса подается местным бетонным заводом или автомиксером.
- По ремням. Весь контур здания оборудуется опалубкой высотой до метра с последовательным перемещением форм для заливки цементной массы снизу вверх.
- По сегментам. За одну заливку формируется часть стеновой конструкции фиксированной длины, высоты и имеющая боковые ограничители.
Если вы планируете строить дом своими руками без привлечения профи, то лучше отказаться от первых двух способов заливки ввиду их трудоемкости в пользу последнего варианта.
Его вполне реально реализовать своими силами, причем без использования бетономешалки.
Заказ:
- Подготовленный сегмент заливается арболитовой смесью. При заполнении формы раствором ее не доливают на 4-5 см до верхней границы щитов опалубки.
- Залитую смесь уплотняют вручную с помощью штифта, которым последовательно штыкивают образовавшуюся массу арболита, чтобы избавиться от пузырьков воздуха внутри материала.
- Когда залитый участок стеновой конструкции затвердеет, опалубку демонтируют и устанавливают на следующем участке, повторяя те же действия, что и при предыдущей заливке.
- Перестановку щитов и заливку сначала выполняют в одной плоскости, образуя замкнутый контур здания, а затем всю систему поднимают на более высокие ярусы.
По завершении возведения стен на первом этаже приступают к выполнению стяжки пола из арболита.
Устройство пола
Это можно сделать несколькими способами:
- установить опалубку и залить ее арболитовым раствором в два слоя;
- сделать армопояс по периметру стен под железобетонными плитами, а сверху залить выравнивающей стяжкой;
- для монтажа сборно-монолитного перекрытия (СМП) под заливку бетонной смеси.
СМП представляет собой рамную систему, образованную железобетонными балками в сочетании с блоками, установленными между железобетонными элементами. Когда цементная масса, залитая в нижнюю часть конструкции, затвердевает, СМП становится герметичным монолитом.
Устройство внутренних стен и перекрытий
Возведение межэтажных пространств осуществляется теми же способами, которые применялись для пола. Перегородки можно возводить монолитным способом или использовать для создания внутренних стен арболитовые пазогребневые блоки. В завершение устанавливается стропильная система и кровля, обшивается фасад и закладывается отмостка.
Особенности применения арболита
При заливке монолитных арболитовых стен зимой необходимо учитывать ряд моментов во избежание потерь в качестве строительства.
- Использование модификаторов. Для повышения пластичности и, соответственно, удобоукладываемости арболита арболитовую смесь совмещают с пластификаторами (известью, полимерными гелями, дисперсиями). Прочность раствора можно увеличить, используя текстурирующие или армирующие добавки. Желательно не пренебрегать добавлением в смесь антифризных добавок (хлорида кальция), замедляющих скорость кристаллизации воды.
Прочность раствора можно увеличить, используя текстурирующие или армирующие добавки. Желательно не пренебрегать добавлением в смесь антифризных добавок (хлорида кальция), замедляющих скорость кристаллизации воды.- Создание и поддержание теплового режима на строительной площадке. Для этого устраивают отопительные сооружения, называемые теплицами. По сути, они представляют собой своеобразный тепличный павильон, возведенный вокруг строительной площадки. Снаружи его обтягивают нейлоном, брезентом, пленкой, а внутри устанавливают тепловую пушку, тепловентилятор, конвектор или инфракрасный обогреватель.
- Электроволновой нагрев бетонного массива. Для этих целей используются электроды различной формы. Пластинчатые электроды размещают с внутренней стороны щитов опалубки, обе стороны опалубки можно оборудовать полосовыми электродами, а нагревать цемент стержневыми электродами, располагая их между арматурными стержнями опорного основания. Подогрев раствора зимой обеспечивает его полное схватывание и набор расчетной прочности.
Подогрев раствора зимой обеспечивает его полное схватывание и набор расчетной прочности.За счет охлажденной воды, которая переходит из жидкого состояния в твердое и кристаллизуется, сильно снижаются прочностные характеристики цемента.
Отзывы
Большинство отзывов о монолитном арболите оставили те, кому довелось лично работать с этим строительным материалом. Среди них немало мастеров-самоучек и по совместительству владельцев различных конструкций из арболита. Многие мастера отмечают, что решили заниматься монолитным арболитом именно после того, как узнали о нетребовательности этого строительного материала к уровню профессионализма. исполнителя. Это делает доступным строительство дома из арболита своими руками. Сложности в процессе строительства в основном возникают из-за установки опалубочной системы, что занимает много времени и сил.
Также есть отзывы опытных строителей, которые в основном акцентируют внимание на удобстве работы с арболитом.