CC BY
10ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
Научная статья УДК 69.059
ГРНТИ: 67.09 Строительство и архитектура
ВАК: 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения; 2.1.5. Строительные материалы и изделия doi:10.51608/26867818_2022_3_28
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА НЕСУЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ АДМИНИСТРАТИВНОГО ЗДАНИЯ
В РАМКАХ ЕГО ПЕРЕУСТРОЙСТВА
АНПИЛОВ Сергей Михайлович
эксперт, Заслуженный изобретатель РФ, Почётный строитель советник РААСН, доктор технических наук, профессор кафедры Тольяттинский государственный университет (Россия, Тольятти, e-mail: [email protected])
РИМШИН Владимир Иванович
член-корреспондент РААСН, Заслуженный строитель РФ, доктор технических наук, профессор
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ) (Россия, Москва, e-mail: [email protected])
КУРБАТОВ Владимир Леонидович
доктор экономических, кандидат технических наук, профессор Северо-Кавказский филиал Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (Россия, Минеральные воды, e-mail: [email protected])
КЕЦКО Екатерина Сергеевна
аспирант
Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ РААСН)
(Россия, Москва, e-mail: [email protected])
КУЗИНА Ирина Сергеевна
студентка
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ) (Россия, Москва, e-mail: [email protected])
Аннотация. Статья посвящена изучению результатов технической экспертизы и выполнения расчета несущей способности перекрытия бизнес-центра в осях «А/3-Б/3» и «13/3-12/3» и разработка рекомендаций по результатам расчета. Объект экспертизы - плита перекрытия здания. Конструктивная схема здания каркасная с несущими железобетонными колоннами. Конструкции плиты перекрытия в осях «А/3-Б/3-12/3-13/3» представляет собой монолитную железобетонную плиту толщиной 250 мм, опирающуюся на внутренний железобетонный каркас. Железобетонные колонны сечением 500х500 мм, 500х800 мм и 600х2000 мм. Плита монолитная железобетонная толщиной 250 мм, армирование: верхняя и нижняя арматура d16 с шагом 200 мм, дополнительно армирована в районе капителей толщиной 500 мм: нижняя арматура d25 и верхняя арматура d16-25 с шагом 200 мм, толщина защитного слоя 30 мм. По результатам выполненных расчетов с учетом дополнительных нагрузок необходимое армирование плиты перекрытия и балки достаточно и соответственно плита перекрытия и балка выдержат предполагаемую дополнительную нагрузку. По результатам выполненных расчетов с учетом дополнительной сосредоточенной нагрузки от установки стойки гантелей, фактическое армирование балки достаточное, соответственно, балка выдержит предполагаемую дополнительную нагрузку.
Ключевые слова: техническая экспертиза, расчёты строительных конструкций, поверочные расчёты несущих конструкций, строительные конструкции, строительство
© Авторы 2022 SPIN: 3971-7691 AuthorlD: 260821 ORCID: 0000-0002-6512-5803
SPIN: 9629-5322
AuthorlD: 420903
ORCID 0000-0003-0209-7726
SPIN: 2765-5492 AuthorID: 704357
SPIN: 9575-7605 AuthorID: 877782 ORCID: 0000-0001-6162-8561 ScopusID: 57466580000 ResearcherlD: AAF-9205-2019
SPIN: 7986-6750 AuthorID: 1060251
fi
ЭКСПЕРТ: 202 2 No 3 (18) EXPERT:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 2022. N- 3 (18) THEORY AND PRACTICE
Для цитирования: Техническая экспертиза несущих строительных конструкций административного здания в рамках его переустройства / С.М. Анпилов, В.И. Римшин, В.Л. Курбатов, Е.С. Кецко, И.С. Кузина // Эксперт: теория и практика. 2022. № 3 (18). С. 28-33. doi:10.51608/26867818_2022_3_28.
Original article
TECHNICAL EXPERTISE OF LOAD-BEARING CONSTRUCTIONS OF AN ADMINISTRATIVE BUILDING
AS PART OF ITS RECONSTRUCTION
© The Author(s) 2022 ANPILOV Sergey Mikhailovich
Expert, Honored Inventor of the Russian Federation, Honorary Builder, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department Togliatti State University
(Russia, Togliatti, e-mail: [email protected]) RIMSHIN Vladimir Ivanovich
Honored Builder of the Russian Federation, Corresponding Member of RAACS, Dr. of Technical, Prof.
Moscow State University of Civil Engineering (MGSU) (Russia, Moscow, e-mail: [email protected])
KURBATOV Vladimir Leonidovich
Doctor of Economics, Candidate of Technical Sciences, Professor Federal State Budgetary Institution of Higher Education North Caucasus Branch of Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (Russia, MineralnyeVody, e-mail: [email protected])
KETSKO Ekaterina Sergeevna
Postgraduate
Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Building Sciences
(Russia, Moscow, e-mail: [email protected])
KUZINA Irina Sergeevna
Student
Moscow State University of Civil Engineering (MGSU) (Russia, Moscow, e-mail: [email protected])
Annotation. The work studies a technical verification of the constructions bearing capacity in the axes "A/3-B/3" and "13/312/3" and development the recommendations according to the calculation results. The object of expertise is the floor slab panel. The structural scheme of the building is framed with load-bearing reinforced concrete columns. Floor slab structures in the axes "A/3-B/3-12/3-13/3" are a monolithic reinforced concrete slab, the thick of them is 250 mm, resting on an internal reinforced concrete frame. Reinforced concrete columns sections are 500x500 mm, 500x800 mm and 600x2000 mm. Monolithic reinforced concrete slab with 250 mm thick, reinforcement: top and bottom reinforcement is d16 with a pitch of 200 mm, additionally reinforced in the area of capitals with a thickness of 500 mm: bottom reinforcement is d25 and top reinforcement is d16-25 with a pitch of 200 mm, protective layer thickness is 30 mm. According to the results of the calculations and the additional concentrated load from the installation of the dumbbell rack, the actual beam reinforcement is sufficient, the beam will withstand the expected additional load.
Keywords: technical expertise, calculations of building structures, verification calculations of load-bearing structures
For citation: Technical expertise of load-bearing constructions of an administrative building as part of its reconstruction / S.M. Anpilov, V.I. Rimshin, V.L. Kurbatov, E.S. Ketsko, I.S. Kuzina // Expert: theory and practice. 2022. № 3 (18). Рр. 28-33. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2022_3_28.
Введение
Технические науки. Строительство и архитектура
Ф
Целью настоящей работы является поверочный расчет ответственных строительных конструкций, а именно плиты перекрытия помещения 20-го этажа в осях в осях «А/3-Б/3» и «13/3-12/3». В помещении спортивного зала планируется размещение дополнительного оборудования фитнес-тренаже-ров, которое дает дополнительную нагрузку на существующую плиту. Схема размещения дополнительного фитнес-оборудования представлена на рисунке 1.
ного оборудования фитнес-тренажеров. Поверочный расчет выполнялся с использованием программного комплекса SCAD Office 11.3 [1-7]. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие 20-го этажа выполнен в таблице 1. Коэффициент надежности по ответственности уп = 1. Толщина плиты - 250 мм. Длина пролета Lx - 8.5 м. Длина пролета Ly - 7 м. Коэффициент условий работы арматуры - 1. Защитный слой: верхний - 30 мм, нижний - 30 мм. Характеристики применяемой арматуры представлены в таблице 2.
Таблица 1. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие 20-го этажа
Рисунок 1. Схема размещения дополнительного фитнес-оборудования
Назначение - административное нежилое здание. Здание состоит из четырёх подземных этажей с тремя 21-этажными башнями. По конструктивной схеме здание каркасное с несущими железобетонными стенами и колоннами. Имеется четыре подземных этажа для парковки. Стены подземной части железобетонные. Ограждающие конструкции надземной части - стеклопакеты. Внутренние перегородки выполнены из керамического полнотелого кирпича на цементно-песчаном растворе, толщиной 120 мм, а также гипсокартонные, толщиной 125 мм. Колонны железобетонные переменного сечения 500х500 мм, 500х800 мм и 600х2000 мм. Выполнены из бетона марки В40. Перекрытия - монолитные железобетонные плиты толщиной 250 мм, опирающиеся на капители колонн внутреннего железобетонного каркаса. Выполнены из бетона марки В35. Плита монолитная железобетонная, толщиной 250 мм, армирование согласно исходной документации: верхняя и нижняя арматура d16 с шагом 200 мм, дополнительно армирована в районе капителей толщиной 500 мм: нижняя арматура d25 и верхняя арматура d16-25 с шагом 200 мм, толщина защитного слоя составляет 30 мм.
Экспертиза и поверочные расчеты. Расчет конструкций плиты перекрытия
Поверочный расчет выполнялся на нагрузки на основании исходных данных, а также были приложены нагрузки на существующую плиту, которые возникают в результате размещение дополнитель-
Наименование Норм., МПа Vf Расч., МПа
1 Конструкция плиты покрытия 2500кг/м3х0.25 0.00625 1.1 0.006875
2 Конструкция пола 2000кг/м3х 0.1 м 0.002 1.1 0.0022
3 Общий вес дополнительного оборудования = (201 + 181 + + 328 + 299 + 297 + 322 + + 311+ 193+244+480)= = 2856 кг; Sпом.=67.67 м2 0.00042 1.1 0.000465
Итого: 0.00867 0.00954
4 Полезная временная нагрузка 200 кг/м2 0.002 1.2 0.0024
Итого qпок 0.01067 0.01194
Таблица 2. Характеристики арматуры
Арматура Класс Диаметр, мм Шаг, мм
Fx A500C 16 200
Fy A500C 16 200
Fa A400 20 1000
Fb A400 20 200
Fd A240 6 1000
Вид бетона тяжелый. Класс бетона - В35. Плотность бетона - 2500кг/м3. Условия твердения естественные. Коэффициент условий твердения - 1. Учет нагрузок длительного действия уЬ2- 0.9. Категория трещиностойкости - 3. Режим влажности бетона - естественная влажность. Влажность воздуха окружающей среды - 40-75%. Допустимая ширина раскрытия трещин - продолжительное раскрытие -0.3 мм. Суммарная расчетная нагрузка -0.01194 МПа. Максимально допустимый прогиб -100 мм. Результаты расчёта представлены в таблице 3.
Коэффициент использования - 0.952. Максимальная ширина раскрытия трещин в пролете плиты. По результатам выполненных расчетов с учетом дополнительных нагрузок фактическое армирование плиты перекрытия достаточное, соответственно плита перекрытия выдержит предполагаемую дополнительную нагрузку [7-15].
Таблица 3. Результаты расчета
ЭКСПЕРТ:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
2022. № 3 (18)
Проверка Коэффициент использования
Изгибающий момент от суммарной распределенной нагрузки 0.624
Поперечная сила от суммарной распределенной нагрузки 0.122
Максимальная ширина раскрытия трещин в пролете плиты 0.952
Максимальный прогиб в середине свободной стороны плиты 0.362
Экспертиза и расчет конструкций балки
Поверочный расчет выполнялся на нагрузки на основании исходных данных, а также была приложена нагрузка, возникающая в результате установки стойки гантелей. Поверочный расчет выполнялся с использованием программного комплекса SCAD Office 11.3. Коэффициент надежности по ответственности уп = 1. b = 500 мм. h = 500 мм. ai = 30 мм. a2 = 30 мм. Вид бетона тяжелый. Класс бетона - B35. Плотность бетона - 2500 кг/м3. Условия твердения естественные. Коэффициент условий твердения - 1. Коэффициенты условий работы бетона. Учет нагрузок длительного действия уь2- 0.9. Результирующий коэффициент без уь2- 1.Категория трещиностойко-сти - 3. Режим влажности бетона - естественная влажность. Влажность воздуха окружающей среды -
А2__6JL
Рисунок 2. Конструктивное решение
Таблица 4. Заданное армирование
Пролет Участок Длина, м Арматура Класс Сечение
левая консоль 1 4.2 51 - 4d16; 52 - 4d16 A500C
пролет 1 1 6.7 51 - 4d16; 52 - 4d16 Поперечная арматура вдоль оси Z - 4d16, шаг поперечной арматуры -200 мм A500C
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
40-75%. Допустимая ширина раскрытия трещин - непродолжительное раскрытие - 0.4 мм. Продолжительное раскрытие - 0.3 мм [15-20]. Конструктивное решение и схемы сечения балки представлены на рисунке 2. Характеристики армирования балки представлены в таблице 4.
Характеристики постоянного загружения 1 представлены в таблице 5. Характеристики временного длительно действующего загружения 2 представлены в таблице 6. Характеристики постоянного загружения 3 представлены в таблице 7. Характеристики временное длительно действующего загружения 4 представлены в таблице 8. Характеристики временного кратковременного загружения 5 представлены в таблице 9. Опорные реакции приведены в таблице 10. Результаты расчёта приведены в таблице 11.
Таблица 5. Загружение 1 - постоянное
Тип нагрузки _ Величина
левая консоль, длина = 4.2 м 6.25 кН/м
пролет 1, длина = 6.7 м 6.25 кН/м
Таблица 6. Загружение 2 -временное длительно действующее
Тип нагрузки J Величина Позиция х
левая консоль, длина = 4.2 м 7.62 кН 2 м
Таблица 7. Загружение 3 - постоянное
Тип нагрузки Ш Величина
левая консоль, длина = 4,2 м 2 кН/м
пролет 1, длина = 6.7 м 2 кН/м
Таблица 8. Загружение 4 -временное длительно действующее
Тип нагрузки Ш Величина
левая консоль, длина = 4.2 м 0.42 кН/м
пролет 1, длина = 6.7 м 0.42 кН/м
Таблица 9. Загружение 5 - временное кратковременное
Тип нагрузки _ Величина
левая консоль, длина = 4.2 м 2 кН/м
пролет 1, длина = 6.7 м 2 кН/м
Таблица 10. Опорные реакции
Сила Сила Момент
Критерий в опоре 1, в опоре 2, в опоре 2,
кН кН кН-м
по критерию Mmax 71.67 -14.5 -1.53
по критерию Mmin 101.58 -23.12 -12.55
по критерию Qmax 85.1 -14.5 -1.53
по критерию Qmin 88.14 -23.12 -12.55
Коэффициент использования - 0.799. Максимальная ширина раскрытия трещин в пролете балки.
Технические науки. Строительство и архитектура
fil
Таблица 11. Результаты расчета
Пролет Коэффициент использования Проверка
0.663 Прочность по предельному моменту сечения
_û о 0.599 Ширина раскрытия трещин (кратковременная)
I о 0.799 Ширина раскрытия трещин (длительная)
m Ol ^ 0.05 Прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами
0.308 Прочность по наклонным сечениям без поперечной арматуры
0.663 Прочность по предельному моменту сечения
*—1 0.599 Ширина раскрытия трещин (кратковременная)
1- Ol ^ о CP 0.799 Ширина раскрытия трещин (длительная)
С 0.04 Прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами
0.07 Прочность по наклонной трещине
Общие выводы и рекомендации
По результатам выполненных расчетов с учетом дополнительной сосредоточенной нагрузки от установки стойки гантелей, фактическое армирование балки достаточное, соответственно, балка выдержит предполагаемую дополнительную нагрузку. По результатам выполненных расчетов с учетом дополнительных нагрузок необходимое армирование плиты перекрытия и балки достаточно и соответственно плита перекрытия и балка выдержат предполагаемую дополнительную нагрузку. Рекомендуется установить оборудование спортивного зала в соответствии с разработанной схемой размещения.
Библиографический список
1. Патент № 2563858 С1 Российская Федерация, МПК Е04В 2/84. Способ возведения монолитных стен в несъёмной опалубке : № 2014121030/03 : заявл. 23.05.2014 : опубл. 20.09.2015 / С. М. Анпилов, М. С. Анпи-лов, Н. Г. Барцева [и др.]. - EDN ZFKOUX.
2. Патент на полезную модель № 147740 и1 Российская Федерация, МПК E04G 9/00. Несъёмная стеновая опалубка : № 2014128124/03 : заявл. 08.07.2014 : опубл. 20.11.2014 / С. М. Анпилов, В. А. Ерышев, М. М. Гайнуллин [и др.]. - EDN VHRRBD.
3. Патент на полезную модель № 147452 и1 Российская Федерация, МПК Е04С 1/00. Сборный строительный элемент : № 2014127996/03 : заявл. 08.07.2014 : опубл. 10.11.2014 / С. М. Анпилов, В. А. Ерышев, М. М. Гайнуллин [и др.]. - EDN FVXNNX.
4. Патент на полезную модель № 156248 и1 Российская Федерация, МПК В2Ш 5/08. Многоклетьевой про-филегибочный стан : № 2015107766/02 : заявл. 05.03.2015
: опубл. 10.11.2015 / С. М. Анпилов, В. А. Ерышев, М. М. Гайнуллин [и др.]. - EDN WEXUNG.
5. Патент на полезную модель № 158890 U1 Российская Федерация, МПК E04B 1/74. Сендвич-панель : № 2015139766/03 : заявл. 18.09.2015 : опубл. 20.01.2016 / С. М. Анпилов, В. А. Ерышев, М. М. Гайнуллин [и др.]. - EDN WDKGVZ.
6. Бондаренко, В. М. Усиление железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях : учебное пособие / В. М. Бондаренко, В. И. Римшин ; В. М. Бондаренко, В. И. Римшин. - Москва : Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства, 2009. - 87 с. - ISBN 978-5-98523-083-3. - EDN TSRUZZ.
7. Элементы теории реконструкции железобетона / В. М. Бондаренко, А. В. Боровских, С. В. Марков, В. И. Римшин. - Москва : Российская академия архитектуры и строительных наук, 2002. - 190 с. - EDN SAQABJ.
8. Варламов, А. А. Модели поведения бетона. Общая теория деградации : для студентов инженерно-строительных факультетов, получающих образование по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» / А. А. Варламов, В. И. Римшин. - Москва : Общество с ограниченной ответственностью «Научно-издательский центр ИН-ФРА-М», 2019. - 436 с. - (Научная мысль). - ISBN 978-5-16014615-7. - DOI 10.12737/monography_5c8a716e3c4460.52838016. - EDN JMPWEC.
9. Кришан, А. Л. Сжатые трубобетонные элементы. Теория и практика / А. Л. Кришан, В. И. Римшин, М. А. Астафьева. - Москва : Издательство АСВ, 2020. - 322 с. - ISBN 978-5-4323-0352-3. - EDN ROLLKN.
10. Кучеренко, В. А. Определение причин образования трещин в несущих и ограждающих конструкциях бассейна в здании / В. А. Кучеренко, В. Л. Курбатов, В. И. Римшин // Эксперт: теория и практика. - 2022. - № 1(16). - С. 75-81. - DOI 10.51608/26867818_2022_1_75. - EDN UBSOCH.
11. Ларионов, Е. А. Энергетический метод оценки устойчивости сжатых железобетонных элементов / Е. А. Ларионов, В. И. Римшин, Н. Т. Василькова // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2012.
- № 2. - С. 77-81. - EDN OUWXYB.
12. Петров, В. В. Монолитные железобетонные перекрытия с повышенной несущей способностью / В. В. Петров, В. Г. Мурашкин // Эксперт: теория и практика. - 2021.
- № 1(10). - С. 38-45. - DOI 10.51608/26867818_2021_1_38.
- EDN KLWVJS.
13. Инженерные расчёты несущих конструкций как один из этапов проектирования жилого здания / В. И. Римшин, П. С. Трунтов, И. С. Кузина, Е. С. Кецко // Университетская наука. - 2021. - № 1(11). - С. 71-76. - EDN MNNFRI.
14. Karpenko N.I., Kolchunov V.I., Kolchunov V.I., Tra-vush V.I. Calculation model of a complex-stressed reinforced concrete element under torsion with bending International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2021. Т. 17. № 1. С. 34-47.
15. Compressed Reinforced Concrete Elements Bearing Capacity of Various Flexibility / A. L. Krishan, M. A. Astafeva, V. I. Rimshin [et al.] // Lecture Notes in Civil Engineering. - 2022. - Vol. 182. - P. 283-291. - DOI 10.1007/9783-030-85236-8 26. - EDN JPNURD.
il
ЭКСПЕРТ:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
2022. № 3 (18)
16. Kuzina, E. S. Calculation Method Analysis for Structure Strengthening with External Reinforcement / E. S. Kuzina, V. I. Rimshin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Science and Technology Conference "FarEastCon 2019", Vladivostok, Russky Island, 01-04 октября 2019 года. - Vladivostok, Russky Island: Institute of Physics Publishing, 2020. - P. 022004. - DOI 10.1088/1757-899X/753/2/022004. - EDN GPHIDC.
17. Kuzina, E. The Reliability of Building Structures Against Power and Environmental Degradation Effects / E. Kuzina, V. Rimshin, V. Kurbatov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : electronic edition, Vladivostok, 02-04 октября 2018 года. - Vladivostok: Institute of Physics Publishing, 2018. - P. 042009. - DOI 10.1088/1757-899X/463/4/042009. - EDN WUBLMV.
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
18. Reinforced Concrete Vertical Structures Under a Gently Sloping Shell of Double Curvature Under the Influence of Progressive Collapse / M. Lukin, V. Martynov, V. Rimshin, I. Aleksiie-vets // Lecture Notes in Civil Engineering. - 2022. - Vol. 182. - P. 577-587. - DOI 10.1007/978-3-030-85236-8_50. - EDN KHGIGK.
19. Calculating the Strengthening of Construction Structures Before the Reconstruction of the Building / A. N. Neverov, E. S. Ketsko, P. S. Truntov, V. I. Rimshin // Lecture Notes in Civil Engineering. - 2022. - Vol. 182. - P. 173-179. -DOI 10.1007/978-3-030-85236-8_14. - EDN GHCLDA.
20. Engineering Calculations of Acidifier Retaining Walls During Water Treatment Facilities Designing / V. I. Rimshin, P. S. Truntov, I. S. Kuzina [et al.] // Lecture Notes in Civil Engineering. - 2022. - Vol. 182. - P. 55-73. - DOI 10.1007/978-3-030-85236-8_5. - EDN YFEXGC.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Статья поступила в редакцию 16.06.2022; одобрена после рецензирования 11.07.2022; принята к публикации 15.07.2022.
The authors declare no conflicts of interests. The authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The article was submitted 16.06.2022; approved after reviewing 11.07.2022; accepted for publication 15.07.2022.
