Семикин П.В., кандидат технических наук, доцент
Новосибирский государственный университет архитектуры, дизайна и искусств имени А.Д. Крячкова
Бацунова Т.П., кандидат технических наук, доцент
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Аннотация. В статье приводится описание строящейся Древлеправославной церкви местной религиозной Общины в Адлере. Сейсмическая интенсивность данного района строительства повлияла на принятое конструктивное решение здания. Для перекрытия центральной части здания размером 10,2х10,2 м было запроектировано два варианта. Приведены результаты расчетов, показывающих возможность применения как безбалочного перекрытия из сборных железобетонных плит длиной 9,7 м, так и монолитного перекрытия. На практике реализовано наиболее эффективное решение - монолитная железобетонная плита.
Ключевые слова: церковь, сейсмическая интенсивность, жесткая конструктивная система, монолитный железобетон, перекрытие, сборная железобетонная плита, монолитная плита перекрытия.
Строительство храма в честь Успения Пресвятой Богородицы местной религиозной Общины Древлеправославной церкви в Сочи началось в 2011 г. и велось по мере финансовых возможностей. Причем, на каждом этапе строительства постоянно вносились изменения в первоначальный эскизный проект. На момент обследования в ноябре 2017 г. отсутствовали часть перекрытий, все покрытия и кровля (рис. 1). Основой здания служит центральное помещение 9,8х9,8 м высотой в 4 этажа (площадь молящихся), к которому примыкают алтарная апсида, притворы, приделы антифонных хоров, звонница, «гульбище». Все примыкающие помещения возведены разной этажности, что придает композиции храма асимметрию. С трех сторон церковь опоясана галереями.
Район строительства находится в сейсмической зоне с фоновой сейсмической интенсивностью в баллах шкалы МSK-64 для средних грунтовых условий: 8 баллов (карта А), 9 баллов (карта В), 9 баллов (карта С) по СП 14.13330.2018 «Строительство в сейсмических районах». По степени сейсмической опасности церковь относится к карте В как объект высокого уровня ответственности, поэтому здание выполнено в жесткой каркасной системе из монолитных железобетонных колонн и балок, которые, соединяясь между собой, образуют многоярусные жесткие рамы в двух направлениях (рис. 2).
Рис. 1. Общий вид незавершенного строительством храма в честь Успения Пресвятой Богородицы, Адлер, 2017 год
Основанием фундамента служит песок крупный, который относится ко II категории грунта по сейсмическим свойствам, поэтому в основе фундамента здания – монолитная железобетонная плита толщиной 550 мм с двойным армированием. Стены подвала из монолитного железобетона толщиной 300, 400 мм и колонны сечением 400х400 мм защемлены в фундаментную плиту. Между собой колонны связаны монолитными железобетонными балками сечением 400х400 мм, одновременно служащими антисейсмическими поясами стен. Шаг колонн смешенный - от 2,5 до 5,0 м. Стеновое ограждение верхних этажей устроено в плоскости колонн из пустотных керамзитобетонных блоков прямоугольной формы размерами 190х190х380 мм местного производства. Перекрытия разных частей здания выполнены из монолитного железобетона толщиной от 145 до 180 мм: над подвалом сплошным перекрытием, над первым и вторым этажами – перекрытиями по периметру на разных высотах. Над центральным входом устроено арочное перекрытие (рис. 3). Все этажи связаны между собой трехмаршевыми монолитными железобетонными лестницами.
Рис. 2. Монолитная каркасная система центральной части здания
Рис. 3. Железобетонное арочное перекрытие над центральным входом
Высота сооруженного четырех ярусного каркаса в центральной части здания достигает 13,8 м. Требовалось найти техническое решение его перекрытия, на котором следовало возвести пять барабанов с маковками, выполнить скатную кровлю и разместить кокошники из белого камня. Стены круглых барабанов выкладываются из пустотных керамзитобетонных блоков толщиной 150 мм. Четыре малых барабана диаметром 1,2 м возводятся по углам перекрытия на расстоянии 2,0 м от краев, а большой барабан диаметром 1,9 м располагается в центре. Стены малых барабанов поднимаются на высоту 2,2 м, большого – на высоту 6,4 м. Для устойчивости малые барабаны соединены между собой стенами высотой 1,8 м, расположенными по направлению к центру каждого, и по диагоналям с большим барабаном. Верхние ряды кладки по периметру обвязаны монолитным железобетонными антисейсмическими поясами сечением 150х200(h) мм. Малоуклонная кровля устраивается в двух уровнях: на связующих стенах малых барабанов и плите перекрытия. По контуру карнизов располагаются кокошники также в двух уровнях. Общий вес всех элементов и перекрытия составляет около 160 т.
Из возможных двух вариантов железобетонного перекрытия сборного и монолитного выбор пал на сборные плиты нестандартных размеров 1,2х9,7 м, монтаж которых можно было провести в короткие сроки, а сложность устройства монолитного перекрытия состояла в производстве работ на большой высоте и необходимости его бетонирования одной захваткой. Применение сборных плит серии 2.140-5с для сейсмичности 7-9 баллов закреплено в ТСН 22-302-2000 «Строительство в сейсмических районах Краснодарского края» имело успешные примеры при возведении различных объектов в данной местности. С руководством Адлерского ЖБИ-1 была достигнута договоренность об изготовлении семи сборных плит по индивидуальному проекту.
Создание жесткого диска перекрытия из сборных плит достигается дополнительным армированием и бетонированием продольных швов между плитами, анкеровкой и обвязкой плит замкнутым антисейсмическим поясом. Особенностью проектирования данной плиты явились заводские ограничения: применение рабочей арматуры без предварительного напряжения и отсутствие пустотообразователей, т.е. невозможность облегчить вес плиты. Дополнительным техническим условием при изготовлении плиты было устройство анкерных выпусков в торцах длиной 120 мм для их заделки в антисейсмический пояс. Согласно требованиям СП 14.13330.2018, при расчете на прочность нормальных сечений изгибаемых элементов значение граничной относительной высоты сжатой зоны бетона следует принимать по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции», умноженное на коэффициент при расчетной сейсмичности 9 баллов равным 0,50, т.е. в нашем случае потребовалось применить двойное армирование. Расчетами была определена высота плиты, равная 250 мм, при использовании тяжелого бетона класса В40. Также получено оптимальное армирование плиты восемью плоскими каркасами с нижними рабочими стержнями класса А600С диаметром 32 мм и поперечной арматурой класса А500С диаметром 14 мм с требуемым соотношением между ними, равным 0,43. Расчетный вес плиты составил более 7,2 т. Стоимость изготовления каждой плиты была оценена заводом в 120,0 тыс. рублей, что оказалось неприемлемой суммой для Общины, поэтому пришлось разрабатывать вариант монолитного железобетонного перекрытия.
Монолитное железобетонное перекрытие представляет собой квадратную в плане плиту размером 10,2х10,2 м с опиранием по контуру на обвязочные балки. Существующие выпуски рабочей арматуры 12 колонн длиной 0,5 м, пропущенные через обвязочные балки, позволяют обеспечить совместную работу перекрытия с каркасом здания. По схеме работы получается шарнирно-опертая плита, у которой напряжение в арматуре достигает предела текучести по диагональным линиям разрушения (излома). При закреплённых углах образуется отрицательная линия излома, вызывающая необходимость укладки арматуры у верхней поверхности угла. Плита армируется двумя сетками и контурными объемными каркасами. По расчету рабочие стержни нижней сетки – это арматура диаметром 20 мм класса А600С, расположенная с шагом 160 мм в двух направлениях. На сетку сверху крепятся по 3 угловых стержня того же диаметра для предотвращения появления трещин по линиям излома (рис. 4). В местах концов угловых стержней обе сетки соединяют скобами из стержневой арматуры диаметром 12 мм класса А500С. Запроектирован бетон тяжелый класса В30 заводского изготовления. Данное решение монолитного перекрытия было реализовано бетонированием в одну захватку в теплое время года.
Рис. 4. Фрагмент армирования угла монолитной плиты, 2019 г.
На следующий год на монолитном перекрытии продолжились строительные работы по возведению цилиндрической основы барабанов куполов, крыши и монтаж кокошников (рис. 5).
Рис. 5. Возведение барабанов куполов и крыши на монолитном перекрытии, 2020 год
Таким образом, принятая каркасная схема здания основана на принципе монолитности и равнопрочности элементов и относится к методам пассивной сейсмозащиты. Применение варианта монолитного перекрытия обеспечило жёсткость пространственного каркаса, необходимую в данном районе строительства с высокой фоновой сейсмической интенсивностью. Монолитное перекрытие оказалось наиболее эффективным не только по затратам, но и по созданию надежности всему зданию.
THE OVERLAP OF THE OLD ORTHODOX CHURCH
Semikin P.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Kryachkov Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts
Batsunova T.P., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin)
Abstract. The article describes the construction of the Old Orthodox Church of the local religious organization of the Community in Adler. The seismic intensity of this construction area affected the design decision of the building. To cover the central part of the building with a size of 10,2x10,2 m, two options were designed. The results of calculations showing the possibility of using both a girderless floor made of precast concrete slabs with a length of 9.7 m, and a monolithic floor are presented. In practice, the most effective solution is implemented - a monolithic reinforced concrete slab.
Keywords: church, seismic intensity, rigid structural system, monolithic reinforced concrete, floor, precast reinforced concrete slab, monolithic floor slab.
