3. Конструктивный раздел.
3.1 Общие сведения о павильоне
Данные проектируемого обьекта:
Общая всего площадь здания – 6 378 кв.м.
Площадь цоколя – 380 кв.м.
Площадь первого этажа – 2 300 кв.м.
Площадь второго этажа – 1 550 кв.м.
Площадь третьего этажа – 2 200 кв.м.
Площадь четвертого этажа – 910 кв.м.
Проектируемый объект представляет из себя единое по конструкции здание с вертикальным разделением на 4 основных этажа с учетом цокольного этажа. Помимо основных этажей в здании есть высотные перепады.
План на отм. -5.450 План на отм. + - 0.000
Габариты здания составляют в длину 109м , в ширину 36 м.
Ландшафт местности для проектирования выставочного павильона характеризуется как равнина и степь с минимальными высотными перепадами
Грунт преимущественно суглинок с повышенным содержанием песка и гравийными грунтами. Сверху все отложения покрыты слоем состощим из насыпных грунтов и почвенно-растительной составляющей.
План на отм. +5.500 План на отм. +10.500
В настоящее время в практике проведения выставок EXPO прослеживаются только одна общая закономерность - выделение большой площади для строительства павильонов. Исходя из того, что Астана бурно развивающийся город, территория выделяемая для EXPO 2017 находится за пределами городского цента, что несет в себе цель развивать город в южном направлении имея возможность сохранить построенные для выставки объекты с целью дальнейшего использования.
3.2 Конструктивные решения.
Проектируемый выставочный павильон относится к быстровозводимым зданиям полигонального типа. Помимо этого применяется каркасная структура образования стен и перекрытий с помощью металлоконструкций. Сама технология возведения сооружений из металлоконструкций была известна ученым еще в тридцатые годы прошлого столетия, но не могла быть осуществима в силу отсутствия развитых технологий на производстве.
Каркас здания представляет собой эллиптические решетчатые фермы, балки переменного сечения, имеющие стыки для крепления высокопрочными болтами. Для стабилизации конструкции каркаса предусмотрены прогоны и связи. Каркасы из легких металлических конструкций, предназначенные для возведения несущих стен, кровли и перекрытий. Материал для каркаса (марка стали и типоразмеры балок, уголков, швеллеров, труб, листов) определяется проектными расчетами на основании ожидаемых нагрузок и требуемого запаса прочности.
Данный тип конструкции дает такие преимущества, такие как большая ширина пролета и высота конструкции свыше пятнадцати метров. В строительстве полигональных зданий применяют ограждающие конструкции. Арки каркаса данного типа зданий- это балки вписанные в эллиптическую кривую, которые имеют фланцевые монтажные стыки и крепления высокопрочными болтами.
Для строительства проектируемого павильона планируется использование точечного фундамента. Это целесообразно когда не целесообразно иметь дополнительные затраты на ленточный или плитный. Столбы способны удержать легкую постройку, только в том случае, если их установить на углах и пересечения возводимого здания или сооружения. Минимальный размер сечения столбиков из кирпича или бетонных блоков должно составлять пятьдесят на пятьдесят сантиметров. Обязательным элементом точечного фундамента из столбиков является забирка, которая представляет собой легкую стену между столбами, утепляющую подпол и защищающую его от влаги. Обычно забирку делают из кирпича или бетона. При этом толщина стенки должна быть не более двенадцати сантиметров и заглубление в почву – не менее двадцати сантиметров. Если строительство ведется на пучинистом грунте, тогда под забиркой нужно устанавливать песчаную подушку в двадцать сантиметров.
|
Устройство точечного фундамента.
Точечный фундамент должен закладываться под землю немного ниже глубины промерзания района строительства. Глубина промораживания грунта в городе Астана по норме составляет около двухсот пяти сантиметров. Климат города Астаны это изменчивая температура воздуха, его влажность, долгий период преобладания отрицательных температур. Такой климат является резко континентальным, то есть короткое жаркое лето и длинная холодная зима. Район этот относится к зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения. В среднем температура в январе –16,8, в июле +20,40. Среднегодовая скорость ветра равна 4,8 м/сек.. Среднегодовая величина относительной влажности составляет 69%). Поэтому верхний слой почвы удаляется по периметру всего будущего строительства. После этого приступают к выкапыванию небольших шахт, они используются под столбы фундамента. Согласно проекту столбы необходимо разместить под все углы будущего здания, а также в местах пересечения внутренних стен с наружными. По периметру постройки надо установить столбы на расстоянии от одного до двух с половиной метров друг от друга. Расстояние между устанавливаемыми столбами прямо пропорционально расчетному давлению оказываемому зданием на фундамент.
Глина и слой гравия утрамбовывается на дно каждой ямы. При этом каждый слой должен быть подвержен тщательной утрамбовке. Благодаря этому столбы надежно закрепятся в грунте. Опоры из железобетона являются самыми надежными и долговечными.
После возведения точечного фундамента необходимо время для усадки, которое определяется минимальным показателем в тридцать дней, несоблюдение данной рекомендации может привезти к деформации и трещинам в ходе эксплуатации. Особенно это касается железобетонного основания.
Рисунок номер 23. - Узел. Сечение точечного фундамента
Точечный фундамент считается самой популярной конструкцией для строительства конструкций из легких материалов, когда нагрузка стен не превышает возможностей точечного основания. Точечный фундамент применяют на непучинистых почвах. Фундамент очень просто устраивается и стоит не очень дорого. Такой фундамент будет стоить на тридцать – сорок процентов дешевле, в сравнении с ленточным.
Пучение грунта это свойство породы расширятся под рядом воздействий на нее изменения температур с учетом высокого содержания в ней воды.
Эта особенность зависит от присутствия воды в земле. Когда вода в грунте замерзает происходит естественное ее расширение. Исходя из этого почвы с большим содержанием влаги будут неизменно вспучиваться при большом перепаде температур. Степень вспучивания напрямую зависит от количества влаги содержащейся в грунте. Однако существуют так же непучинистые грунтовые массы,в это случае глубина закладки фундамента не имеет принципиального значения. В целом рекомендациями специалистов является заглубление основания здания ниже уровня промерзания. Это позволяет избежать ряда проблем в ходе эксплуатации здания или постройки.
Исходя из того что нагрузка на фундамент будет точечной, фундамент делают отдельно стоящим. Нагрузка переходящая на точечный фундамент павильона будет идти идти от колонн и железобетонных столбов. Точечные фундаменты могут быть из блоков, откосные, плитные, ступенчатые и фундаменты стаканного типа.
Рисунок номер 24. - Узел. Сечение точечного фундамента
Колонна металлическая – это (столб, стояк, подставка, подпорка) строительная несущая конструкция, устанавливаемая вертикально, чаще всего служащее опорой фронтонов или внутренних частей зданий. Металлические колонны не всегда используются в качестве основной несущей конструкции. В последнее время металлические колонны нашли применение в дизайнерском оформлении зданий. Металлические колонны, вместе с балками составляют скелет здания. Сооружения на металлическом каркасе сегодня стали наиболее востребованы. Металлические колонны, объединенные металлическими балками, образуют надежный каркас здания, к которому примыкают перегородки, облицованные утеплителем и другими строительными материалами. Металлические колонны несут основную силовую нагрузку. Металлические стальные колонны используются чаще других именно из-за высоких прочностных характеристик.
Рисунок номер 25. - Соединение двутавровой колонны с двутавровым перекрытием.
Жесткое болтовое соединение балки 1 двутаврового сечения с колонной 2 двутаврового сечения включает диафрагмы 3 колонны, размещенные на уровнях верхнего и нижнего поясов балки, торцовую пластину 4 и фланец 5 верхнего пояса балки. Узел соединения снабжен накладкой 6, жестко прикрепленной к полке колонны 2 в зоне расположения балки, на торец 7, которой в верхней части оперт фланец 5 верхнего пояса балки 1. В нижней части балка 1 жестко связана болтовыми соединениями с полкой колонны 2 через прокладку 8. Накладка 6 является опорой для восприятия вертикальной реакции балки 1 через торец фланца 5 балки, образующего уступ в месте сопряжения с торцовой пластиной 4. Протяженность накладки 6 определяется характером эпюры моментов и обрывается в месте, где двутавровая колонна 2 без усиления в состоянии воспринять действующие на нее внутренние усилия. Наличие прокладки 8 обеспечивает плотное касание фланца 5 и торцовой пластины 4 при стыковке с колонной в зоне установки болтовых соединений, без необходимости подгонки фланцев по всей их протяженности.
|
Одной из новейших разновидностей строительных технологий, способной значительно снизить металлоемкость каркаса здания, является технология строительства зданий с использованием сварных балок с гофрированной стенкой. Эта технология применима для строительства выставочного павильона .
Рисунок номер 26. - Узел. Гофрированная балка
Гофробалка представляет собой сварной двутавр. Верхний и нижний пояса выполнены из горячекатаной листовой стали (не ниже марки С255) толщиной от 6 до 30мм. Ширина поясов – от 160 до 400мм. Сердечник представляет собой синусоидальной формы гофру, выполненную из горячекатаной стали. Толщина сердечника может быть от 2,0 до 3,0мм. Высота гофро балки может иметь значения 333, 500, 625, 750, 1000, 1250 мм в зависимости от требований по величине расчетных нагрузок.
Применение балок с гофрированной стенкой дает неоспоримое преимущество по сравнению с обычными балками (горячекатаными или сварными). За счет большой несущей способности, и при этом, меньшей массы самой балки, уменьшается общий вес всего каркаса здания от десяти до сорока процентов. При этом, sin-балки используются на больших пролетах зданий при значительных снеговых нагрузках. Например, в регионе со снеговой нагрузкой 200 кг, рекомендуемый пролет перекрытия здания – тридцати метров. Наиболее полно преимущества гофрированных балок реализуются на пролетах от восемнадцати до тридцати шести метров, где в качестве перекрытий sin балке, по критерию минимальной металлоемкости, альтернативы нет.
В проектируемом павильоне ширина пролета гофрированных балок составляет от 30 до 36 метров в разных уровнях.
Рисунок номер 27. - Узел. Стык гофрированной балки.
Металлоконструкции из легких тонкостенных профилей, во многом из-за высокой прочности и легкости, закрепляются стойки в фундамент анкерными болтами. Способ соединения отдельных элементов каркаса указаны в чертежах проекта, качество и надежность всей конструкции зависит не только от качества материала, но и от точности и профессионализма специалистов монтажников.
Стены – вертикальные ограждения, защищающие помещения от воздействия окружающей среды и отделяющие одно помещение от другого. По своему назначению и месту расположения в здании делятся на наружные и внутренние. Стены нередко выполняют несущие функции.
По характеру воспринимаемых нагрузок стены могут быть:
-несущие – воспринимающие нагрузки от собственного веса и опирающихся на них конструкций, передающие нагрузку на фундамент;
-самонесущие – воспринимающие нагрузку только от собственного веса в пределах высоты здания и передающие нагрузку на фундамент;
-навесные – воспринимающие нагрузку от собственного веса (в пределах этажа) и передающие её на междуэтажное перекрытие.
Перекрытия – горизонтальные несущие конструкции, разделяющие здание на этажи и передающие нагрузку на стены и отдельные опоры. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делятся на междуэтажные, надподвальные, чердачные. Перекрытия играют большую роль в обеспечении общей устойчивости здания и в зависимости от системы соединения их элементов со стенами или отдельными опорами влияют на несущую способность последних. Перекрытия классифицируют по следующим признакам: по местоположению в здании: надподвальные, междуэтажные, чердачные; по конструкции: балочные, где основной элемент - балки, на которых укладываются настилы, накаты и другие элементы покрытия; плитные, состоящие из несущих плит или настилов, опирающиеся на вертикальные несущие опоры здания или на ригели и прогоны; безбалочные, состоящие из плиты, связанной с вертикальной опорой несущей капителью; по материалу: железобетонные сборные, монолитные, по деревянным и стальным балкам.
Рисунок номер 28. - Сечение перекрытий.
Лестницы – конструкции, служащие для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей из здания; бывают внутренние и наружные. Внутренние лестницы располагают в помещениях, называемых лестничными клетками. Конструкция лестниц включает марши, площадки и ограждение.
Крыша – завершающая часть здания, защищающая помещения и конструкции здания от воздействия внешней среды. Она состоит из водонепроницаемой оболочки – кровли и поддерживающих её несущих элементов. По конструктивному решению могут быть: чердачными, имеющими пространство между перекрытиями верхнего этажа и крышей; бесчердачными (совмещёнными). Крыша в проектируемом павильоне является не эксплуатируемой.
Окна – светопрозрачные ограждения, предназначенные для освещения и проветривания помещения; они состоят из устанавливаемых в проёмах коробок и оконных переплётов.
Двери – подвижные ограждения для сообщения между помещениями; состоят из дверных коробок и дверных полотен.
К конструктивным элементам здания относятся также ряд дополнительных: эркеры, лоджии, балконы, веранды, приямки и т.д.