Расчетно-конструктивная часть

 

Расчётно-конструктивный раздел представляет собой один из разделов выпускной квалификационной работы (ВКР), где дипломник выполняет расчет и проектирование одной или нескольких строительных конструкций, либо элемента здания (сооружения). Это могут быть монолитные, сборные или сборномонолитные железобетонные конструкции, металлические конструкции, деревянные и металлодеревянные конструкции, а также элементы зданий (сооружений) из каменной и армокаменной кладки и конструкции фундамента проектируемого здания (сооружения).

Задание по выполнению расчётно-конструктивного раздела ВКР и выбор проектируемой конструкции определяется консультантом соответствующего раздела. При необходимости выбор проектируемой конструкции нужно согласовать с руководителем ВКР. Задание необходимо получить у консультанта в самом начале дипломного проектирования при согласовании принимаемого конструктивного решения.

Как правило, для проектирования выбираются самые ответственные и наиболее нагруженные элементы несущих конструкций, сами несущие конструкции или участки несущих стен и простенки, а также инженерные сооружения и их элементы.

В разделе приветствуется сравнение вариантов проектируемых несущих и ограждающих конструкций из разных материалов, использование нетиповых конструкций и разработка нетиповых конструктивных решений, применение современных комплексных, композитных (возможно нанотехнологичных) строительных материалов для проектируемых элементов, выполнение различных вариантов компоновки монтажных и расчётных схем конструкций.

В большинстве случаев для расчета необходимо выполнить статический расчет здания в целом. Для этих расчетов можно использовать программные комплексы «ЛИРА-САПР», «МОНОМАХ-САПР», «APM», «SCAD» и пр. Кроме того, необходимо выполнить расчет и конструирование не менее трех отдельных конструктивных элементов.

§ При проектировании гражданских зданий: несущие конструкции перекрытий или покрытий (балки и плиты сборных балочных перекрытий или покрытий; монолитные или сборно-монолитные балочные и безбалочные перекрытия); колонны, стеновые панели, конструкции лестниц; монолитные или мелкоштучные стены и т. д.

§ При проектировании промышленных зданий: несущие конструкции покрытий (балки, фермы, арки, структуры, плиты покрытий, панели-оболочки типа КЖС, панели “на пролет” типа 2Т и т. д.); колонны крайнего или среднего рядов; подкрановые или фундаментные балки.

§ При проектировании инженерных сооружений, а также при проектировании застройки жилого квартала или массива типовыми зданиями можно рассчитывать и конструировать элементы инженерных сооружений (мосты, подземные переходы, резервуары для воды, силосные корпуса, дымовые трубы и т. п.).

Допускается расчет конструкций, связанных непосредственно с технологией выполнения строительных процессов. Например, специальные леса и подмости для возведения здания, конструкции самоподъемных кранов, укрупненные монтажные конструктивные элементы или блоки.

При расчете необходимо придерживаться следующего принципа: сначала составить эскиз конструкции, выбрать расчетную схему, наиболее соответствующую действительной работе конструкции, дать ее обоснование и только затем производить расчет конструкции в соответствии с нормами на соответствующие виды конструкций.

Расчет проектируемых конструкций, элементов зданий, сооружений рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

· исходные данные для проектирования;

· формирование расчётной схемы;

· сбор и определение действующих внешних постоянных и временных нагрузок (с учётом нагрузки от собственного веса);

· статический расчет здания (сооружения) в целом или отдельной проектируемой конструкции;

· расчёт и проектирование конструкции в целом и (или) её основных элементов.

Конструкции должны быть рассчитаны по 1-й группе предельных состояний (по исчерпанию несущей способности) и, в случае необходимости, по 2-й группе предельных состояний (по пригодности к нормальной эксплуатации).

Для сборных конструкций желательно выполнить расчеты на монтажные нагрузки при подъеме и установке, а также на нагрузки в стадиях изготовления и транспортирования.

Пояснительная записка. Расчет обязательно должен содержать название элемента, принятого для расчета, исходные данные для проектирования этого элемента (марку по серии или обозначение конструкции по чертежам ВКР, размеры конструкции, место ее расположения в здании или сооружении и т.д.). Расчеты должны поясняться расчетными схемами, таблицами сбора нагрузок, эпюрами действующих усилий, эскизами элементов с пояснениями хода вычислений и написанием расчетных формул. Дипломник должен обозначить и обосновать применяемые методы статического расчета (например: метод сил, метод перемещений, вырезания узлов, построения диаграмм и линий влияния и т.д.).

Если расчеты выполнялись с применением ЭВМ (как пакеты типовых программных комплексов, так и собственные разработки), необходимо сначала приводить информацию о вводе в программу информации о расчете (маркировка стержней, узлов, типы и жесткости сечений, величины и типы нагрузок и т.д.). Далее необходимо показать расчетные схемы конструкции или здания (сооружения) в целом.

Результаты расчет можно выводить любым способом (таблицы, эпюры усилий и перемещений или изополя усилий и перемещений). Если количество страниц при выводе расчетной информации превышает 10 страниц, ее необходимо перенести в приложения к пояснительной записке.

 

Графическая часть. Разработка всех конструкций проектируемого здания осуществляется на стадии рабочих чертежей (РЧ), где вычерчиваются:

1. Монтажные схемы сборных элементов (отправочных марок, схем расположения) со всеми необходимыми для обеспечения пространственной жесткости элементами (связями, диафрагмами и т.д.) в масштабе l:100; M l:50.

2. Расчетные схемы здания в целом и отдельных конструктивных элементов со всеми необходимыми для расчета размерами, нагрузками и их привязкой к разбивочным осям (масштаб l:100).

3. Необходимые виды, разрезы и сечения со спецификацией (для деревянных и металлических конструкций).

4. Опалубочные чертежи (для железобетонных конструкций), масштаб l:100; l:50; l:25.

5. Схемы армирования со спецификациями, включая расход стали на элемент, масштаб l:50; l:25.

6. Рабочие чертежи арматурных и закладных изделий, масштаб l:50; l:25
со спецификациями.

7. Узлы и детали.

8. Для металлических конструкций рабочий проект (рабочая документация) включает в себя чертежи КМ (конструкции металлические) и чертежи КМД (конструкции металлические деталировочные).

9. Стадия КМ включает решение всех вопросов компоновки металлических конструкций и увязки их с технологической, транспортной, архитектурно-строительной и другими частями проекта. Содержит пояснительную записку с данными: о нагрузках; статические и динамические расчеты; общие компо­новочные чертежи каркаса; схемы расположения частей конструкций; необ­ходимых связей с таблицами сечений элементов; спецификации металла по профилям. На этой стадии прорабатываются расчеты и чертежи наиболее важных узлов соединения конструкций.

10. Стадия КМД включает детальную проработку одной из металлических конструкций (по согласованию с руководителем ВКР или консультантом раздела). Выполняется на листе формата А1 с отражением основных видов конструкций и наиболее сложных деталей и узлов конструкции. Приводится спецификация металла и расход стали на конструкцию.

11. Технико-экономические показатели проектируемых конструкций (классы материалов и их расход, общий вес конструкций);

12. Примечания, где указываются условия изготовления и эксплуатации конструкций, порядок укладки арматурных изделий и напрягаемой арматуры в опалубку, способ создания начальных напряжений в напрягаемой арматуре и прочая информация, которую невозможно показать графически (например, условия твердения бетона конструкции), способы защиты конструкций при эксплуатации (от коррозии, гниения, возгорания и др. агрессивных воздействий).

 

При выполнении расчетно-конструктивной части можно выполнять макет характерной конструкции, например, плиты КЖС, плиты 2Т, стропильной фермы, колонны или сочетание конструкций, например поперечник промышленного здания и т. п.

 

Основания и фундаменты

 

Информация о расчете фундамента должна начинаться с исходных данных:

− данные о конструктивном решении здания, его размерах, материалах, назначении;

− сведения о районе строительства, его климате и рельефе площадки;

− часть здания, принятая для расчета фундамента (по заданию консультанта расчетно-конструктивного раздела);

− характеристика площадки строительства;

− инженерно-геологические условия строительной площадки;

− нагрузки и воздействия на фундаменты (из расчета надземной части здания в целом).

Расчет фундаментов начинается с анализа инженерно-геологических условий строительной площадки, который включает в себя:

− схема расположения скважин при обследовании площадки строительства;

− построение инженерно-геологических разрезов для наиболее характерных скважин;

− сбор информации о гидрогеологических условиях площадки с оценкой агрессивности подземных вод;

− выборка данных о физико-механических свойствах грунтов для всех вскрытых скважинами грунтовых слоев,

− расчет дополнительных показателей физического состояния грунтов основания.

После чего оценивается их пригодность для использования в качестве естественного основания. Затем принимается решение о виде фундамента и основания. Все выводы должны подтверждаться ссылками на конкретные пункты нормативной литературы (ГОСТ, СП, пособия по проектированию).

После принятия решения о виде фундамента, производится его расчет по двум группам предельных состояний.

Расчет фундаментов на естественном основании включает в себя:

1. Определение глубины заложения фундамента, определение площади подошвы фундамента.

2. Определение эпюр контактных давлений по подошве фундамента и построение эпюры контактных давлений.

3. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования или методом линейно-деформируемого слоя.

4. Конструктивный расчет фундамента.

Расчет и проектирование свайного фундамента включают:

1. Назначение глубины заложения подошвы ростверка, длины и типа свай.

2. Определение несущей способности одиночной сваи.

3. Определение требуемого числа свай в фундаменте.

4. Конструирование ростверка.

5. Определение расчетных нагрузок, передаваемых на сваи в плоскости подошвы ростверка.

6. Расчет ростверка на продавливание колонной.

7. Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования или методом линейно-деформируемого слоя.

8. Конструктивный расчет ростверка.

Пояснительная записка. В расчете должны быть приведены все расчетные схемы, эпюры напряжений и усилий. Необходимо обосновать выбранный тип гидроизоляции и, в случае необходимости, способы водопонижения.

Графическая часть включает:

1. План площадки с горизонталями и нанесением расположения скважин
в масштабе 1:500. Инженерно-геологические разрезы по скважинам, обычно выполняемые в масштабах: по вертикали – 1:100, по горизонтали – 1:200.

2. План фундаментов и фундаментных балок в масштабе 1:100 или 1:200.
В случае свайных фундаментов отдельно изображается план свайного поля с их привязкой к разбивочным осям и план свайных ростверков с фундаментными балками.

3. Развертка рассчитываемого фундамента (при расчете ленточного фундамента). Выполняется в масштабе 1:50, 1:100.

4. Расчетную схему фундамента со всеми необходимыми для расчета размерами, нагрузками и их привязкой к разбивочным осям в масштабе 1:100.

5. Схему армирования фундамента на естественном основании или свайного ростверка (масштаб 1:50, 1:25) со спецификациями, включая расход стали на элемент.

6. Наиболее характерные узлы и сложные детали фундаментных конструкций (масштаб 1:20, 1:25).

 

Технология строительства

Технологическая часть разрабатывается на основании решений, принятых в предыдущих разделах дипломного проекта.

Пояснительная записка должна содержать следующие сведения:

1. Номенклатуру и объемы строительно-монтажных работ.

2. Потребность в основных строительных материалах, полуфабрикатах, изделиях и конструкциях.

3. Методы производства строительно-монтажных работ.

4. Геодезическое обеспечение строительства

5. Технологические карты на основные строительно-монтажные работы.

 

Подсчет объемов работ

Наименование и объем работ на строительстве объекта определяют по архитектурно-строительным и рабочим чертежам, результаты расчетов записывают в таблицу (форма 3). В ведомости объемов работ необходимо определить объемы земляных, бетонных, каменных, кровельных и отделочных работ. Каждый вид работ состоит из более детального перечня работ. Например, земляные работы включают работы по устройству котлована, зачистке его дна, обратной засыпке пазух котлована с послойным уплотнением грунта и т.д. В отделочные работы входят штукатурные, малярные, обойные, облицовочные работы и устройство всех видов полов. Объемы работ для монтажа сборных строительных конструкций определяют по данным спецификаций, выполненных по форме [125, прил. П. 1, 2]. Таким образом, при разработке проекта необходимо детализировать все виды работ в соответствии с конкретным заданием.

При составлении ведомости объемов единицы измерения должны соответствовать единицам измерения соответствующих нормативных документов (ГЭСН, ТЕР, ЕНиР и пр.), т. к. данная ведомость будет в дальнейшем использована при определении сметной стоимости объекта, расчете трудоемкости и разработке графиков производства работ.

Форма 3

Ведомость объемов работ

 

№ п/п	Наименование работ	Формула подсчета	Эскиз	Единица измерения по ГЭСН	Количество

4.5.2. Определение потребности в строительных материалах
и полуфабрикатах

По объемам работ определяют расход основных материалов и полуфабрикатов, используя данные ГЭСН 2001 «Государственные элементарные сметные нормы на строительные работы» на соответствующие виды работ. Результаты расчетов заносят в ведомость потребности в основных материалах и полуфабрикатах по [94, табл. 5].

Расчет трудоемкости работ

Затраты труда рабочих и машинного времени определяют по ГЭСН 2001 «Государственные элементарные сметные нормы на строительные работы» [6] или ТЕР «Территориальные единые расценки» [71] и оформляют в виде таблицы по [125, форма прил. П. 4]. Состав звена рабочих по профессиям определяют по данным ЕНиР на соответствующий вид строительных работ. Номенклатура работ, единицы измерения и объемы работ должны соответствовать ведомости потребности в основных материалах и полуфабрикатах и ведомости объемов работ, поэтому целесообразно эти три документа разрабатывать одновременно для исключения возможных ошибок.