Опыт и перспективы развития конструктивных систем уникальных зданий

Опыт и перспективы развития конструктивных систем уникальных зданий, в том числе из высокопрочного железобетона и пескобетона
Вид на консольную часть здания университета

Вид на консольную часть здания университета во время строительства

Схема несущего каркаса здания
«Университета» (Revit-3D)
Продольный разрез проектируемой консольной секции
Объемная схема консольной секции
Объемная схема всего каркаса
Порядок работ по возведению
1. Возвести ж/б. каркас до перекрытия 4-го этажа (включительно).
2. Возвести колонны по оси 2
3. Установить и предварительно натянуть стальные тяги
4. Возвести ж/б. каркас выше перекрытия 4-го этажа

Узлы несущей системы подвесных перекрытий в
каркасе консольной секции здания «Университета»
3. Узел соединения
тяг с ж.б. перекрытием
2. Узел стыковки преднапряженных тяг
1. Узел опирания тяг на колонны
Поперечный разрез консольной секции

Расчетная модель каркаса консольной секции здания «Университета». Программа этапности нагружений.
Экспорт модели
в Robot
Аналитическая модель в Revit
Конечно-элементная модель в Robot
Расчет на стадии монтажа
Расчет на стадии эксплуатации
Расчет с учетом всех возможных нагружений, совместной работы основания, физической и геометрической нелинейности

Иннополис. Университет.

Схема несущего каркаса
здания «IT-парка» (Revit-3D)
Поперечный разрез проектируемого «Блока-С»
Объемная схема «Блока-С»
Объемная схема всего здания
Порядок работ по возведению
1. Возвести монолитный каркас за исключений участка перекрытий 3-7 этажей в осях В-Б.
2. Смонтировать пространственную ферму и стальные тяги.
3. Забетонировать перекрытия в уровне поясов фермы.
4. Выполнить подвесные перекрытия над 3-5 этажами, оставив технологические зазоры.
5. Забетонировать технологические зазоры.

Расчетная модель каркаса «Блока-С» в здании «IT-парка»
Программа этапности нагружений
Аналитическая модель в Revit
Конечно-элементная
модель в Robot
Экспорт модели
в Robot
расчет
перекрытий
Расчет на период
эксплуатации
расчет на
период
монтажа
расчет
пространственной фермы
расчет на период
монтажа
Расчет на период
эксплуатации

Схема расположения элементов несущей системы подвесных этажей «Блока-С» в здании «IT-парка»
1.Схема расположения пространственной фермы
3. Поперечный разрез по главной ферме
2. Продольный разрез по
второстепенной ферме
4. Схема устройства подвесных перекрытий в плане

Численное исследование НДС узлов несущей системы
подвесных перекрытий в каркасе «Блока-С» в «IT-парке»
2. Исследование НДС опорного узла
3. Исследование НДС подвесного узла
1. Исследование НДС узла сжатого пояса
Поперечны разрез «Блока С»
Robot
Robot
Robot
Revit
Revit
Revit
Revit

Монтаж стальных элементов сталежелезобетонной фермы покрытии в здании Технопарка №1

Иннополис. Станция первого подъема на водозаборе.

Реконструкция лабораторно-испытательного корпуса (эллинга), г. Долгопрудный.

Аэропорт «Бегишево». Ангар пролетом 48,0+48,0м с элементами, исключающими прогрессирующее обрушение.

Корпус №251. Конечно-элементная модель пролета 96,0м

Остров Свияжск. Братский корпус. Варианты усиления фундаментов буроинъекционными сваями из пескобетона

Расчетная нагрузка по материалу ствола:
Fб,ств =0,1φ·(vδ1vδ2vδ3RδAδ )
Расчетная нагрузка по грунту:
КОНСТРУКЦИЯ БУРОВЫХ ОПОР С КОРНЕВИДНЫМ ОСНОВАНИЕМ

Укрепление фундамента Длинного моста (XV век) в
Бидерфорде, Англия
Усиление фундамента панорамной башни в Токио с помощью перекрестных корневидных свай
ПРИМЕНЕНИЕ КОРНЕВИДНЫХ МИКРОСВАЙ В РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

ИЗОПОЛЯ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ N1 И N3 КОРНЕВИДНОГО ОСНОВАНИЯ
Напряжения N1
Напряжения N3
1
1
1-1
2
2
2-2

РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА БУРОВЫХ ОПОР С КОРНЕВИДНЫМ ОСНОВАНИЕМ
Расчетная схема наклонной корневидной сваи
Расчетная схема центральной корневидной сваи
Расчетная схема
буровой опоры
ϭгр
ϭгр
ϭгр
ϭгр
ϭгр
Ө
Ө
α

г. Керчь. Перекрестно-ленточный фундамент для 8-ми бальной зоны сейсмичности

Нормативный подход различных стран к расчету на продавливание
СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»
СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции»
ЕН 1992-1 Еврокод 2 «Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий»
Расчетные схемы на продавливание плоских плит перекрытий
Расчетное поперечное сечение
Прочность горизонтальных стыков монолитного железобетонного каркаса из высокопрочного или пескобетона в зонах продавливания плит перекрытия

Теория сопротивления анизотропных материалов сжатию, принятая за основу для создания методики расчета на продавливание, с применением КСА
Модель разрушения бетона как анизотропного
материала в сжимающем силовом потоке
-сопротивление отрыву
-сопротивление сдвигу
-сопротивление раздавливанию
-угол наклона грани клина
Расчетная схема при продавливании по
каркасно-стержневой модели

Расчетная модель продавливания плиты перекрытия с использованием каркасно-стержневого аналога (КСА)
Данная модель впервые предложена академиком, д.т.н. Залесовым А.С.
Модель позволяет применить теорию разрушения бетона в сжимающем силовом потоке, д.т.н., член-корр. РААСН, профессор ЖБиКК Соколова Б.С.
Геометрические схема каркасно-стержневого аналога (КСА)
Статическая схема каркасно-стержневого
аналога (КСА)
Каркасно-стержневая модель характеризуется сжатыми элементами (подкосами) напряженно-деформированное состояние которых характеризуется моделью разрушения бетона в сжимающем силовом потоке и растянутыми элементами- рабочая арматура железобетонной плиты

Прочность горизонтальных стыков монолитного железобетонного каркаса из высокопрочного или пескобетона в зонах продавливания плит перекрытия
Виды горизонтальных стыков работающих на продавливание
Плита перекрытия без капители
Плиты перекрытий с капителями. I-IV типов.
Каркасно-стержневой аналог для расчета зон продавливания
β=90°-α – угол наклона сжатого элемента КСА
-ширина сжимающего силового потока
-длина сжатого элемента КСА
-длина растянутого элемента КСА
-длина зоны отрыва
-длина площадки раздавливания
-высота площадки сдвига

Способ армирования зон продавливания стальным прокатом
Армирование стальными листами, автор Пекин Д.А.
Гл. констр. ООО«ИНВ-Строй»
Армирование стальными двутаврами. Разработка Казанского «Гипронииавиапром»
Прочность горизонтальных стыков монолитного сталежелезобетонного каркаса из высокопрочного или пескобетона в зонах продавливания плит перекрытия

Армирование зон продавливания перекрытий
Выполнение поперечной арматуры в виде плоской пружины, с фиксацией вязальной проволокой, обеспечивает ее надежную анкеровку в бетоне за счет наличия неразрезного единого стержня, в виде многократных его перегибов в поперечном направлении, что полностью исключает проскальзывание поперечной арматуры в бетоне и обеспечивает необходимую длину анкеровки, позволяющую полностью использовать прочность стали на растяжение. Простота установки поперечной арматуры значительно уменьшает трудоемкость в изготовлении всех стыков несущего каркаса.

Стыковое соединение сборных железобетонных колонн с перекрытием
Стыковое соединение сборных железобетонных колонн с перекрытием включает установленные на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте концевые участки нижней и верхней колонн и, размещенное между торцами колонн, перекрытие, через которое пропущены выпуски продольной арматуры нижней колонны, при этом сборные железобетонные колонны имеют стальные центрирующие прокладки по торцам и рабочую продольную сплошную арматуру винтового профиля, соединяющуюся между собой навинчивающимися на концах муфтами, стыкующими выпуски рабочей арматуры в нише верхней колонны, с последующим обхватыванием места стыка поперечными хомутами и зачеканиванием их быстротвердеющим мелкозернистым бетоном.
Отличительными признаками стыкового соединения сборных железобетонных колонн с перекрытием являются наличие в сборных железобетонных колоннах стальных центрирующих прокладок по торцам и рабочей продольной сплошной арматуры винтового профиля, соединяющейся между собой навинчивающимися на концах муфтами.
Благодаря наличию этих признаков создаются условия для ускорения и упрощения монтажа, т.к. сразу же после установки на нижнюю колонну перекрытия и заливки каналов перекрытия с проходящей через них продольной арматурой нижней колонны, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, перекрытие прижимается к нижней колонне гайками и прижатыми к ним соединительными муфтами, которые жестко фиксируют стык перекрытия с колонной и воспринимают все монтажные усилия на стыке, что дает возможность сразу же, не дожидаясь набора прочности мелкозернистым бетоном в каналах перекрытия продолжать монтаж соседних по этажу перекрытий и колонн с передачей монтажных усилий от них на ранее смонтированную колонну с перекрытием. Кроме того продольная арматура верхней и нижней колонны не прерываются.

Расчетные выражения для определения несущей способности на продавливание, с применением КСА
В результате теоретических исследований:
Получены расчетные выражения для оценки прочности на продавливание плоских железобетонных плит различных типов конструкций: фундаментные плиты, безбалочные перекрытия без капителей, безбалочные перекрытия с капителями, с применением каркасно-стержневого аналога.
Расчетное выражение основано на теории разрушения бетон в сжимающем силовом потоке. Сжатые элементы каркасно-стержневого аналога разрушаются от преодоления сопротивления бетона отрыву, сдвигу и раздавливанию.
Часть параметров входящих в расчетные формулы приняты как предположения и нуждаются в подтверждении по результатами численных и физических экспериментов.

Прочность пустотных монолитных железобетонных перекрытий
В строительстве многоэтажных жилых и общественных зданий во многих странах применялись и применяются в настоящее время несущие конструкции, в число которых входят железобетонные перекрытия с включениями из пустотных блоков, с пустотелыми камнями, ящиками, с легкими камнями, со шлакобетонными блоками-вкладышами, с гипсовыми блоками, а также сборные перекрытия с различными формами пустот (круглыми, эффективными, вертикальными и горизонтально-овальными) и предварительно напряженные сборно-монолитные кессонные перекрытия.

Прочность пустотных монолитных железобетонных перекрытий
Расчет исследуемой плиты по предельным состояниям первой группы
Тип перекрытия №1.1
Подбор рабочей арматуры
Проверка прочности плиты по сечениям, наклонным к продольной оси
Конструктивное решение перекрытия
К расчету опорного сечения перекрытия
К расчету пролетного сечения перекрытия
К расчету по наклонным сечениям