Жилой дом - концепция проекта
Цель концепции
Показать реализацию жилого здания по ул. Амурской, 11 в Приморском районе г. Мариуполя в металлическом каркасе.
Состав концепции
1. Исходные данные
2. Архитектурно-планировочные решения
3. Погрузка и воздействия
4. Конструктивные решения
5. Основные конструктивные узлы
6. Противопожарная и антикоррозионная защита стальных конструкций
7. Экономический анализ
8. Выводы
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Проект «Жилой дом по ул. Амурской, 11 в приморском районе г. Мариуполя» представляет собой жилые помещения, которые находятся в 8 наземных этажей и технических подземных помещений.
Расположение объекта – ул. Амурская, 11 в приморском районе г. Мариуполя Класс ответственности здания – СС3
Вид строительства – новое строительство
Этажность – 8-этажное здание с подземным техническим этажом
Класс здания по функциональному назначению – жилая.
Уровень комфортности жилья – ІІ
Степень огнестойкости – ІІ
БАЗОВЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛЬНОГО КАРКАСА:
Скорость монтажа
Индустриальность изготовленных элементов стального каркаса сокращает сроки строительства, что позволяет быстрее приступить к работе здания благодаря раннему вводу в эксплуатацию.
Существенно снижаются затраты на организацию строительства здания.
Дополнительным преимуществом является минимизация площади складирования элементов на участке, что сокращает ее размеры, или монтаж может даже производиться с колес, что значительно повышает скорость строительства.
Экономичность
При использовании стального каркаса здания снижаются сезонные риски строительства в зимний период времени, так как нет необходимости в дополнительных затратах на проведение работ при минусовых температурах.
Применение металлоконструкций позволяет уменьшить в целом вес несущих конструкций по сравнению с железобетонным каркасом, что позволяет устраивать более легкие фундаменты, также снижается объем работ по устройству фундаментов ориентировочно на 30%.
Стальные конструкции обладают сохранностью и оборачиваемостью на протяжении всего жизненного цикла.
При окончании жизненного цикла стальной каркас на 98% реутилизируется, что дает оборотные суммы.
Высокая скорость строительства сокращает операционные расходы по содержанию участка, службы заказчика и т.д.
Надежность
Применение стального каркаса дает высокую надежность и прогнозируемость работы, как следствие однородности, изотропности и целостности материала.
Сталь предлагает устойчивые стандарты высокого качества, а также гарантированную прочность и долговечность при эксплуатации.
2. АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВНЫЕ РЕШЕНИЯ
Проектируемый объект относится к объектам жилой недвижимости.
Концепцией предполагается проектирование 8-ми этажного жилого дома с подземным этажом:
- 1-й этаж – (отм. -2,700) – технические помещения
1-й – 8-й этажи (отм. 0,000 ÷ +22,050) – жилые помещения
Основные показатели по зданию:
План подвала
План первого этажа
План типового этажа
План восьмого этажа
Поперечный разрез
Материалы несущих конструкций:
- Колонны – металлические;
- Конструкции перекрытия и покрытия – железобетонные круглопустотные плиты по металлическим балкам
3. НАГРУЗКИ И ВЛИЯНИЯ
Концепция стального каркаса здания разработана в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил:
• ДБН В.1.1-12:2014 «Строительство в сейсмических районах Украины»
• ДБН В.1.2-2:2006 Система обеспечения надежности и безопасности строительных объектов. Погрузка и воздействия. Нормы проектирования»
• ДБН В.1.2-14-2009 «Общие принципы обеспечения надежности и конструкционной
безопасности зданий, сооружений, строительных конструкций и оснований»
• ДБН В.2.6-160:2010 «Конструкции зданий и сооружений. Сталежелезобетонные конструкции. Основные положения»
• ДБН В.2.6-198:2014 «Стальные конструкции. Нормы проектирования, изготовления и монтажа»
• ДСТУ Б В.1.2-3:2006 «Прогибы и перемещения. Требования проектирования»
• ДСТУ Б В.2.6-193:2013 «Защита металлических конструкций от коррозии. Требования к проектированию»
• ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 «Строительная климатология»
Класс ответственности здания – СС3
4. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
- Принята конструктивная схема несущего каркаса – связная с ядрами жесткости;
- главные балки имеют шарнирное примыкание к колоннам;
- Соединение колонн с железобетонным фундаментом – жесткое;
- шаг колонн: 6,6 х 6,6 м; и 6,6 х 2,1 м;
- Для восприятия горизонтальных нагрузок от ветровых воздействий и обеспечения дополнительной продольной и поперечной жесткости здания предусмотрено устройство железобетонных ядер жесткости и вертикальных вязей между колоннами.
- пространственная жесткость и устойчивость стального каркаса здания обеспечивается жестким присоединением колонн к фундаментам, железобетонными ядрами жесткости, вертикальными связями между колоннами; и горизонтальными связями в конструкциях перекрытий и покрытий.
- принято перекрытие здания – многополостные серийные плиты толщиной 220 мм по металлическим балкам;
- сечения балок каркаса – сварные HQ-балки;
- сечения колонн каркаса – сварные двутавровые профили;
- Горизонтальные и вертикальные вязи – профильные трубы.
Принятое конструктивное решение предполагает установку круглопустотных плит в одном уровне с балками перекрытия и покрытия.
Пример:
Типовый узел перекрытия:
Общий вид каркаса. Вид 1
Общий вид каркаса. Вид 2
Конструктивная схема типового этажа:
Конструктивная схема 8-го этажа и покрытия:
Сечения основных элементов несущего металлического каркаса:
Несущие элементы каркаса (колонны и балки): 
Вязи (горизонтальные, вертикальные, распорки):
Примечание: сечение ВВ (ветикальная вязь) работает исключительно на растяжение, поэтому может быть заменено любым сечением аналогичной площади.
5. Основные конструктивные узлы
Узел соединения балки с колонной
Узел опирания плиты на балку
Примечание: приварку петель или в качестве альтернативы устройству отверстий для пропуска арматуры уточнить при разработке рабочих чертежей согласно технологической карте производителя.
6. ПРОТИВОПОЖАРНАЯ И АНТИКОРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Согласно действующим нормативным документам здания была присвоена II степень огнестойкости, для которой необходимо обеспечить следующие классы огнестойкости конструкций основного здания стального каркаса:
- колонны – R120 М0;
- элементы перекрытия, вертикальные вязи – R45 М0;
- элементы покрытия, вязи – R30 М0.
Принято конструктивное решение, предусматривающее установку круглопустотных плит перекрытия в тело балки (формирование так называемого «перекрытия пониженной высоты»), заливку стяжки пола, а также дополнительную отделку потолков (штукатурку, шпатлевку, облицовку гипсокартонными плитами, формирование подвесных потолков и т.п.). проводить дополнительные мероприятия по огнезащите стальных конструкций перекрытия. Архитектурные решения по формированию стен и перегородок здания в осях колонн и вязей, что в свою очередь позволяет их размещение в теле ограждающих конструкций, также позволяет не проводить огнезащиту этих элементов стального каркаса.
Согласно предусмотренным конструктивным решениям данной концепции огнезащите подлежит только стальные колонны расположенные в подвале здания, для обеспечения необходимых требований по огнестойкости которых применяются огнезащитные материалы, имеющие соответствующий сертификат (документ оценки соответствия) и другие документы разрешительного характера. Подбор огнезащитных материалов можно осуществлять на основании характеристик, представленных в Публикации УЦСС «Аналитический обзор средств огнезащиты стальных конструкций 2018».
Принимается, что огнезащита стальных колонн будет выполнена штукатурными смесями, или другими средствами конструктивной огнезащиты (плиты, кирпич и т.п.), при этом выбор материала необходимо проводить с учетом оптимальных (как с точки зрения технологических, так и экономичных) характеристик огнезащитного средства. Применение огнезащитных штукатурных средств является наиболее экономически оправданным способом огнезащиты конструкций стального каркаса, при этом достигается максимально возможный срок службы огнезащитного покрытия, равный сроку службы защищаемой конструкции.
Антикоррозионная защита конструкций здания регламентируется ДСТУ Б В.2.6-193:2013. Он позволяет отнести среду в жилых домах в категорию «А». С учетом сухого или нормального влажностного режима степень агрессивного воздействия среды ДСТУ Б В.2.6-193:2013 - неагрессивная. Для данных условий достаточно 55 мкм лакокрасочного покрытия со степенью очистки поверхности не ниже 3-й (Sa2 или St2 по ISO 8501).
Проектные решения по огнезащите стальных колонн подвала должны предусматривать совместимость и адгезию антикоррозионных и огнезащитных покрытий, а также их совместное влияние на класс огнестойкости строительных конструкций.
7. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Укрупненная спецификация основных конструкций каркаса надстройки:
Всего вес стальных конструкций каркаса здания на основе конструктивного коэффициента составляет 312,7 т.
Расход стали каркаса на 1 м2 общей площади составляет – 312,7/~8035,7 м2 = 38,9 кг/м2.
Для изготовления основных несущих конструкций используется сталь класса прочности С355.
Укрупненные сроки строительства стального каркаса*:
Укрупненная стоимость каркаса здания(1):
(1) Указанные средние рыночные цены на июль 2019 года (курс USD = 26 UAH). Усредненные показатели требуют уточнения на основе проведения тендерных процедур.
(2) Указана усредненная стоимость доставки.
(3) Стоимость указана без учета затрат на машины и механизмы.
Упрощение процедур по огнезащите:
8. ВЫВОДЫ
Общий вес стальных конструкций каркаса здания – 312,7 т.
Расход стали каркаса на 1 м2 общей площади – 38,9 кг/м2
Совокупная стоимость каркаса с учетом перекрытий, покрытий, ядер жесткости и огнезащиты – 26 873 552 грн.
Стоимость конструкций на 1 м2 общей площади 3344,3 грн/м2 ~ 128,6 $/м2
Остаточная стоимость каркаса по истечении срока эксплуатации (металлические конструкции) – 2 501 600 грн (9,31 % от стоимости каркаса)