16x50
габаритные размеры здания в плане
5
четыре надземных этажа и подвал
11
8
сейсмичность района в соответствии с СП 14.13330.2018
Продольный разрез здания
План конструкций покрытия
При монтаже стальных колонн были допущены их отклонения от проектного положения сверх допусков, установленных в СП 70.13330.2012. Горизонтальные и вертикальные смещения характерных точек колонн были зафиксированы в ходе исполнительной геодезической съемки ответственных конструкций. Органами Госстройнадзора Иркутской области была поставлена задача перед генеральным подрядчиком по дополнительному обоснованию механической надежности и безопасности фактически возведенных конструкций. При этом принимается к сведению, что сверхнормативные погрешности монтажа неизбежно создают дополнительные (непроектные) эксцентриситеты приложения нагрузок на несущие элементы каркаса, что создает условия для снижения расчетных запасов прочности, общей и местной устойчивости.
Фрагмент чертежа исполнительной съемки фактически возведенных стальных колонн:
Фрагмент чертежа исполнительной съемки фактически возведенных стальных колонн (нажмите на изображение, чтобы увеличить):
Здание каркасное, 4-хэтажное, с подвалом. Несущий каркас выполнен из стальных двутавровых колонн прокатного сечения 35К1 по ГОСТ Р 57837-2017. Сечения некоторых колонн усилены накладками из листовой стали на всю высоту колонн. Сопряжение колонн каркаса с фундаментами вдоль цифровых осей и с главными балками жесткое. Главные балки выполнены из прокатного двутавра 40Б2 по ГОСТ Р 57837-2017. Второстепенные балки выполнены из прокатного двутавра 30Б1 по ГОСТ Р 57837-2017. Сопряжение второстепенных балок с главными балками – шарнирное. Сопряжение колонн с фундаментом вдоль буквенных осей – шарнирное. Устойчивость каркаса в направлении вдоль цифровых осей обеспечена совместной работой колонн и главных балок (поперечными рамами за счет жестких соединений главных балок с колоннами), а в продольном направлении вертикальными связями из коробчатого сечения 160х6 по ГОСТ 30245-2003, а также монолитными конструкциями лестничных клеток, играющими роль ядер жесткости. Сопряжение монолитных ядер жесткости с основным стальным каркасом выполнено жестко с использованием закладных деталей и прокатных балок увеличенных сечений из двутавров 40Ш1, 60Ш1, 35Ш2 по ГОСТ Р 57837-2017. Покрытие здания выполнено по прогонам из прокатного швеллера 22П по ГОСТ 8240-97, шарнирно уложенным поверх главных балок. Для устойчивости покрытия в горизонтальном направлении уложены горизонтальные связи из коробчатого сечения 100х5 по ГОСТ 30245-2003. Для исключения нормальной работы прогонов в качестве продольных распорок в связевых блоках установлены распорки из коробчатого сечения 160х6 по ГОСТ 30245-2003. Все стальные конструкции выполнены из сталей С245 и С345. Межэтажные перекрытия 1-го, 2-го и 3-го этажей выполнены монолитными по профлисту, с использованием гибких упоров в виде арматурных петель. Покрытие выполнено с минераловатным утеплителем по профилированному листу. Фасады выполнены из сендвич-панелей по стальным стеновым ригелям из коробчатого сечения 160х6 по ГОСТ 30245-2003. Фундамент Здания выполнен в виде монолитной железобетонной плиты, на которую колонны опираются через монолитные железобетонные столбы.



Специфика рассчитываемой конструкции состоит в том, что при монтаже колон были допущены сверхнормативные отклонения от их проектного положения. Наибольшие фактические смещения осей колонн в опорном сечении достигают 15 мм (при допуске 5 мм согласно табл.4.9 СП 70.13330.2012). Наибольшие фактические смещения осей колонн в верхнем сечении достигают 36 мм по буквенной оси (из плоскости рам каркаса) (при допуске 12 мм для колонн высотой 14,4 м). Наибольшие отклонения высотных отметок опорных поверхностей колонн от проектных составляют 7 мм (при допуске 5 мм). Расчетная модель должна адекватно учитывать влияние дополнительных усилий, возникающих в результате загружения колонн с дополнительным эксцентриситетом. По поставленной задаче требовалось выполнить сравнение проектных усилий и проектных запасов прочности, общей и местной устойчивости и аналогичных фактических параметров. Поэтому все расчеты выполнены в двух постановках: с проектным положением осей колонн и с моделированием смещений осей (а также опорных узлов) в пространстве. На этапе анализа произведено сравнение для оценки степени неблагоприятного влияния недостатков монтажа.
Все моделирование выполнено с использованием программного комплекса "Лира 10" (ООО "ЛИРА Софт") версии 2024 года.








Сбор нагрузок на рассчитываемые строительные конструкции выполнен в соответствии с положениями СП 20.13330.2016 (с изменениями №№1-6), СП 14.13330.2018 (с изменениями №№2-4)







8. СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА
Здание расположено во II снеговом районе по карте 1 приложения Е СП 20.13330.2016. Нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности для города Иркутска составляет 1,05 кН/м2 (согласно табл. К.1 приложения К). При расчете снеговой нагрузки использована схема Б.1 приложения Б. При сборе снеговых нагрузок учтено образование снеговых мешков вдоль парапета, а также на площади, примыкающей к выходам на кровлю и к вентиляционным шахтам. Так, было вычислено, что полоса вдоль парапета шириной 1,2 метра нагружается переменной нагрузкой от 1,05 до 1,2 кПа. Зоны, примыкающие к выходам на кровлю, подвержены нагрузке 2,1 кПа. А площади, привыкающие к вентиляционным шахтам - 1,58 кПа. Коэффициент надежности по снеговой нагрузке принят по п.10.12 СП 20.13330.2016: γf = 1.4.
Все переменные нагрузки перераспределены на кровельные прогоны, с учетом их грузовых площадей, а также дополнительного коэффициента по надежности 1,1, который учитывает локальную неравномерность снеговых отложений на поверхности кровли (в соответствии с п.10.4 СП 20.13330.2016).



9. ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРА
Здание расположено во III ветровом районе по карте 2 приложения Е СП 20.13330.2016. Нормативное значение ветрового давления для заданного участка местности составляет 0,38 кПа. Тип местности А по п.11.1.6. При определении коэффициентов, учитывающих изменение ветрового давления по высоте для различных направлений ветра использовались данные табл. 11.3 и формула 11.4 СП 20.13330.2016. Аэродинамические коэффициенты внешнего давления на поверхности здания приняты в соответствии с приложением В.1 (рисунок В.3). Нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки для различных зон фасада здания составило от 0.215 до 0,433 кПа. Коэффициент надежности по ветровой нагрузке принят для основной нагрузки принят по п.11.4 СП 20.13330.2016: γf = 1.4.
Пульсационная составляющая ветровой нагрузки была определена с учетом собственных частот колебаний стального каркаса с применением функционала вычислительного комплекса "ЛИРА 10.v.2024". По исходным данным вычислена предельная частота собственных колебаний (п.11.1.10), отобраны те формы колебаний, которые дают свой динамический вклад (в данном случае отобраны только первые формы колебаний по обоим направлениям). Для рассматриваемых форм колебания определен коэффициент динамичности и другие параметры, которые позволяют оценить итоговое значение пульсационной составляющей.Основные (первые) формы колебания стального каркаса в направлении X и направлении Y продемонстрированы в видеоролике ниже.
10. ОСОБЫЕ НАГРУЗКИ (СЕЙСМИЧЕСКИЕ)
Поскольку площадка строительства расположена в сейсмически активном районе, в соответствии с п.5.1 СП 14.13330.2018, в расчетных сочетаниях нагрузок учтены особые сейсмические нагрузки. Нормативная интенсивность сейсмических воздействий принята в соответствии с п.4.3 и табл. 4.2 СП 14.13330.2018 по карте А ОСР-2015. В соответствии с ней сейсмичность района строительства оценена на 8 баллов. С учетом сведений, изложенных в материалах инженерно-геологических изысканий, на рассматриваемом участке строительства залегают грунты со II категорией по сейсмическим свойствам. Таким образом, расчетная сейсмичность площадки оценена как 8 баллов.
В составе данной работы выполнена расчетная проверка по двум расчетным ситуациям, предусмотренным п.5.2:
- сейсмические нагрузки соответствуют расчетному землетрясению (РЗ) и
- сейсмические нагрузки соответствуют контрольному землетрясению (КЗ).
Коэффициенты надежности по нагрузкам устанавливаются в соответствии с таблицей 4.2 СП 14.13330.2018:
- при расчете не РЗ – К0 = 1,0;
- при расчете на КЗ – К0 = 1,0.
При расчете учитываются коэффициенты сочетаний нагрузок, в соответствии с таблицей 5.1 СП 14.13330.2018.

На слайдах ниже отображены динамические силы, образующиеся при сейсмических воздействиях по десяти формам собственных колебаний, отобранным программным комплексом как существенные. Эти динамические силы приняты для вычисления внутренних усилий (нормальных сил, изгибающих моментов и поперечных сил) в элементах стального каркаса с соблюдением правила, установленного формулой (5.9) СП 14.13330.2018.
10.2 НАГРУЗКИ ПО КОНТРОЛЬНОМУ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЮ (КЗ)
Расчеты на КЗ выполнены во временной области (с использованием расчетного модуля «Динамика +» ПК «Лира 10.v.2024») на основании расчетных акселерограмм, предоставленных в материалах инженерно-геологических изысканий. Акселерограммы получены в результате микросейсморайонирования, выполненного изыскателями. При введении нагрузок в расчетный комплекс использованы повышающие поправки, позволяющие достичь максимальной амплитуды ускорений не менее 2,0 м/с2 (согласно требованиям п.5.2.2. СП 14.13330.2018). При расчетах на КЗ значение коэффициента К1 = 1,0



Специфика рассчитываемой конструкции состоит в том, что при монтаже колон были допущены сверхнормативные отклонения от их проектного положения. Наибольшие фактические смещения осей колонн в опорном сечении достигают 15 мм (при допуске 5 мм согласно табл.4.9 СП 70.13330.2012). Наибольшие фактические смещения осей колонн в верхнем сечении достигают 36 мм по буквенной оси (из плоскости рам каркаса) (при допуске 12 мм для колонн высотой 14,4 м). Наибольшие отклонения высотных отметок опорных поверхностей колонн от проектных составляют 7 мм (при допуске 5 мм). Расчетная модель должна адекватно учитывать влияние дополнительных усилий, возникающих в результате загружения колонн с дополнительным эксцентриситетом. По поставленной задаче требовалось выполнить сравнение проектных усилий и проектных запасов прочности, общей и местной устойчивости и фактических. Поэтому все расчеты выполнены в двух постановках: с проектным положением осей колонн и с моделированием смещений осей (а также опорных узлов) в пространстве. На этапе анализа произведено сравнение для оценки степени неблагоприятного влияния недостатков монтажа.
Все моделирование выполнено с использованием программного комплекса "Лира 10" (ООО "ЛИРА Софт") версии 2024 года.