Реконструкція центральної торгової галереї РАЦ "Шувар" з надбудовою 4-го поверху та проведенням досліджень несучої здатності пальових фундаментів

Abstract

Тема магістерської роботи полягає в реконструкції будівлі центральної торгової галереї РАЦ «Шувар» шляхом надбудови четвертого поверху без зміни меж земельної ділянки, а також у дослідженні впливу додаткових навантажень на пальові фундаменти та оцінці їх несучої здатності на продавлювання залізобетонного ростверка. Такий підхід є актуальним в умовах високої щільності забудови та необхідності раціонального використання наявних територій. Зважаючи на тривалий термін експлуатації багатьох об’єктів з пальовими фундаментами, а також на вплив виробничих і технологічних факторів, виникає потреба у підсиленні таких конструкцій. Розуміння їх поведінки в умовах реконструкції є важливим для оцінки залишкового ресурсу та визначення ефективних методів зміцнення. Згідно з проектом, надбудова виконана у вигляді металевого каркасу. Передбачено випробування пальових фундаментів з урахуванням нового навантаження. У складі реконструкції також передбачено влаштування ескалатора й ліфтів. У архітектурно-будівельній частині наведено конструктивні характеристики об'єкта. Існуюча будівля має габарити 18,0 ? 60,0 м у плані, складається з трьох поверхів та має граничну висоту 14,11 м. Форма — прямокутна. Торгові приміщення формуються перегородками з металевих сендвіч-панелей по металевому каркасу. Зовнішні стіни виконані з сендвіч-панелей на основі мінераловатних плит товщиною 200 мм. Перекриття — з залізобетонних плит по залізобетонних балках. Покрівля — із сендвіч-панелей товщиною 150 мм з внутрішнім і зовнішнім водовідведенням. Будівля має рамно-зв’язкову конструктивну схему: двопрогоновий залізобетонний каркас з жорстким опиранням колон на фундаменти та рамним з’єднанням колон і ригелів. Каркас надбудови — також двопрогоновий, виконаний із прокатних профілів: колони — 2 швелери №20, балки — 2 швелери №24, прогони — швелер 200?48?3 мм. Просторова жорсткість забезпечена вертикальними та горизонтальними зв’язками з кутників №50?5 мм. У експериментальній частині роботи розглянуто методики розрахунку паль на продавлювання ростверком та вплив сейсмічного навантаження. Проведено випробування 12 дослідних зразків із різними варіантами армування плит (із сітками, без них, з різними діаметрами арматури та класами бетону). У розрахунково-конструктивному розділі виконано розрахунок просторової системи на статичні навантаження та визначено перерізи елементів. Для машинного розрахунку використано програмний комплекс ЛІРА-САПР 2013, у якому змодельовано каркас надбудови з урахуванням навантажень згідно з чинними нормативами. Розроблено проект пальових фундаментів під нові ліфти та ескалатор. Армування виконано конструктивною арматурою O6 А240С та робочою арматурою O10 і O12 А500С. Заливка виконана бетоном класу С25/30. Запроектовано також колонну коробчастого перерізу з двох швелерів №24 для переопирання балки перекриття. В економічному розділі наведено кошторис робіт: демонтаж конструкцій, улаштування пальових фундаментів і ростверків для ліфтових приямків, фундаментів під ескалатор та опори переопирання перекриття. Загальна вартість робіт становить 284 513 грн.

The topic of the master's thesis involves the reconstruction of the central shopping gallery building of RAC "Shuvar" by adding a fourth floor without expanding the land plot, as well as studying the impact of additional loads on the existing pile foundations and assessing their load-bearing capacity, including punching shear resistance of the reinforced concrete pile cap. This issue is highly relevant in the context of high-density urban development and the need to increase the functional use of existing spaces. Given the long-term operation of many structures with pile foundations and their exposure to various industrial and technological factors, the need for strengthening such foundations arises. Understanding the behavior of these elements during reconstruction is essential for evaluating their remaining service life and developing effective reinforcement methods. The project involves the construction of a steel-frame superstructure and testing of the existing pile foundation for its load-bearing capacity under the new loading conditions. The reconstruction also includes the installation of escalators and elevators. The architectural and structural section provides general construction characteristics of the building. The existing structure has dimensions of 18.0 ? 60.0 meters in plan, with three stories and a maximum height of 14.11 meters. The building has a simple rectangular shape. The commercial spaces are planned using partitions made of metal sandwich panels mounted on a metal frame. The exterior walls and facades consist of metal sandwich panels with 200 mm thick mineral wool insulation. The floor slabs are made of reinforced concrete supported by reinforced concrete beams. The roof is constructed with 150 mm thick sandwich panels and includes both internal and external drainage systems. Structurally, the building is a two-span frame system made of reinforced concrete with rigid connections between columns and foundations, as well as column-beam joints. The superstructure frame is also designed as a two-span braced frame using rolled steel profiles: columns – two channel sections No. 20; beams – two channel sections No. 24; purlins – channel section 200?48?3 mm. Spatial rigidity is provided by vertical and horizontal bracings made of double angle sections No. 50?5 mm. The experimental section includes a review of literature and methodologies for calculating punching shear in pile caps, the influence of seismic loads on pile foundations, and presents experimental testing of 12 specimens, with and without reinforcement, considering the position of reinforcement meshes, rebar diameters, and concrete strength classes. The structural analysis section contains calculations of the spatial system under static loads and determination of cross-sections for structural elements. Structural analysis was performed using the LIRA-SAPR 2013 software package, where the superstructure frame of the central shopping gallery was modeled with all load-bearing elements and loads according to applicable codes and standards. Pile foundations were designed for new elevator shafts and escalator supports. Reinforcement was provided using structural reinforcement O6 A240C and main reinforcement O10 and O12 A500C. Concrete used for the foundations was of class C25/30. Additionally, a box-section column made of two channel sections No. 24 was designed to support a floor beam. The economic section includes cost estimation for demolition works, pile foundation construction, pile cap construction for elevator pits, escalator foundation, and structural support installation. According to the cost estimate, the total construction cost is UAH 284,513.