1. архитектурностроительная часть 1 Исходные данные для проектирования
 Скачать 2.71 Mb.
|
Подбор основных размеровПанель рассчитываем, как балку прямоугольного сечения с заданными размерами bn х h =150х22см (где bn - номинальная ширина плиты, h – высота панели). Проектируем панель семипустотной. В расчете поперечное сечение пустотной панели приводим к эквивалентному двутавровому сечению. Заменяем площадь круглых пустот прямоугольниками той же площади и того же момента инерции:  Тогда высота полки:  Ширина верхней полки двутавра принимается с учетом боковых подрезов по 15 мм с каждой стороны  где bконстр. = 1490 мм – конструктивная ширина плиты,  Приведенная толщина ребер  где bконстр. = 149 см – конструктивная ширина плиты; n – количество пустот плиты; h1 - приведенная высота пустот.   Рия.2.5 Приведенное сечение панели Отношение  , в расчет вводим всю ширину полки  Вычисляем коэффициент A0 по формуле:  где, М - максимальный изгибающий момент; fcd – расчетное значение прочности бетона на сжатие;  - коэффициент условия работы; - ширина верхней полки;h0 = h-a = 22-2,5 =19,5 см – рабочая высота тавру; h – высота панели; а = 2,5 см - расстояние до равнодействующего усилия в арматуре к ближайшей грани сечения;  По значениям коэффициента А0 =0,071 находим 𝛏=0.074, 𝛈=0.963 путем интерполяции. Высота сжатой зоны x=ξh0=0.074х19,5=1,443см  =3.8см – нейтральная ось проходит в границах сжатой полки. Расчет по прочности наклонных сеченийПроверяем условие необходимости установки поперечной арматуры для многопустотной плиты при Vmax = 29700 H. Обчислюємо проекцію з похилого перерізу:  где  - для тяжелого бетона; 𝜑f - коэффициент, учитывающий влияние свесов сжатых полок, при 8 ребрах многопустотной плиты:  Учитывая отсутствие усилий сжатия значение:  В расчетном наклонном сечении  итак,  Принимаем, тогда c=39см  Итак, поперечная арматура в расчете не нужна. Конструирование плиты Для плиты перекрытия без предварительного напряжения число рабочих стержней должно быть принято по числу ребер, то есть 8. При этом диаметр рабочой арматуры d > 10…12 мм. Из сортамента принимаем 7∅10 А400С с общей площадью As =5,50 см 2. В плитах с такой арматурой рабочие стержни укладываются по низу плиты в каждое ребро. Эти стержни соединяем в сетку поперечными конструктивными стержнями, диаметр определяем при условии технологии сварки – при ∅10 dsw=6мм. Шаг поперечных стержней принимаем 300 мм.  Рис.2.6 Расположение продольных стержней сетки С1 в сечении плиты  Рис. 2.7 Нестандартная сетка С1 В связи с тем, что плита воспринимает равномерно распределенную нагрузку, и максимальная поперечная сила будет иметь место возле опор, а в середине она равняется нулю, конструктивные каркасы КР-1 з поперечными вертикальными стержнями ставим только по торцам плиты на участках длиной  пролета.Поперечную арматуру принимаем из конструктивных требований возле опор на участках длиной пролета ( lн = х 5680 мм = 1420 мм), располагая ее с шагом  , а также  . Окончательно принят шаг s=10 cм.Назначаем стержни каркаса КР-1: продольные - ∅8 А400С, поперечные - ∅5 Вр-І шагом 10 см.  Рис.2.8 Каркас КР-1  Рис.2.9 Расположение каркасов в поперечном сечении Сверху плиты укладывается конструктивная сетка С2 из проволоки диаметром 4 мм с шагом у продольном и поперечном направлениях 150 мм класса Вр-І:  Рис. 2.10 Нестандартная сетка С2  Рис. 2.11 Расположение арматуры в сечении плиты 2.2 Расчет и конструирование многопустотной плиты перекрытия ПК 60-12 Общие положения Необходимо рассчитать и законструировать сборную междуэтажную железобетонную конструкцию перекрытия 3-х этажной гостиницы при следующих данных: пролет l=6,00 м. Временная нагрузка на перекрытие: р=200 кг/м 2 = 2000 Н/м 2 Несущим элементом перекрытия является многопустотная плита с круглыми пустотами шириною Вn=1,2 м и высотой h=22,0 см. Исходные данные для расчета Для изготовления сборной панели принимаем: тяжелый бетон класса С20/25, расчетное сопротивление бетона на сжатие fcd=14,5 МПа, расчетное сопротивление бетона на растяжение fct=1,05 МПа, модуль деформации бетона Еcd=23000 Мпа. Арматура класса А400С, расчетное значение сопротивления арматуры растяжению (расчетная прочность арматуры на пределе текучести) fyd = 360 МПа, расчетное значение сопротивления поперечной арматуры (расчетная прочность поперечной арматуры на пределе текучести) fywd = 280 МПа, расчетное значение сопротивления арматуры сжатию ftc = 360 МПа, модуль упругости арматуры Еsd =210000 МПа.  Рис.2.12 Опирание плиты на несущие стены   Рис. 2.13 Плита с круглыми пустотами Расчет нагрузок Расчет нагрузок на плиту перекрытия ведем в табличной форме (см.табл.2.2). Таблица 2.2 – Нагрузка на сборное междуэтажное перекрытие
На 1м длины плиты шириной bn=1,2м полная расчетная нагрузка составит:  ,где, q – нагрузка на 1 м.п. перекрытия; (g+p) – нагрузка на 1 м 2 перекрытия; b n – номинальная ширина плиты.  Расчетная схема Согласно схеме на рис. 2.3 плита работает как однопролетная свободно опертая балка с равномерно распределенной нагрузкой.  Рис.2.14 Расчетная схема многопустотной плиты Статический расчет плиты Расчетный пролет плиты равняется расстоянию между серединами опор l0 = 6000 мм = 600 см = 6,0 м Тогда максимальный изгибающий момент M от полной расчетной нагрузки:  где, q – нагрузка на 1 м.п. перекрытия; l 0 - расчетный пролет плиты;  Тогда поперечная сила на опоре V от полной расчетной нагрузки:  где, q – нагрузка на 1 м.п. перекрытия; l 0 - расчетный пролет плиты;  Конструктивный расчет плиты Подбор основных размеровПанель рассчитываем, как балку прямоугольного сечения с заданными размерами bn х h = 120 х 22 см (де b n - номинальная ширина плиты, h – высота панели). Проектируем панель шестипустотной (см. рис. 2.15 сеч. 1-1). В расчете поперечное сечение пустотной панели приводим к эквивалентному двутавровому сечению. Заменяем площадь круглых пустот прямоугольниками той же площади и того же момента инерции (рис. 2.15):  Рис. 2.15 – Эквивалентное сечение круглой пустоты Тогда высота полки: Ширина верхней полки двутавра принимается с учетом боковых подрезок по 15 мм с каждой стороны где bконстр. = 1190 мм – конструктивная ширина плиты,  Приведенная толщина ребер де bконстр. = 119 см – конструктивная ширина плиты; n – количество пустот плиты; h1 - приведенная высота пустот.   Рис.2.16 Приведенное сечение панели Отношение , в расчет вводим всю ширину полки Вычисляем коэффициент A0 по формуле: где М - максимальный изгибающий момент; fcd – расчетное значение прочности бетона на сжатие; - коэффициент условия работы; - ширина верхней полки;h0 = h-a = 22-2,5 =19,5 см – рабочая высота тавра; h – высота панели; а = 2,5 см – расстояние от равнодействующего усилия в арматуре к ближайшей грани сечения;  По значению коэффициента А0 =0,0626 находим 𝛏=0.068, 𝛈=0.966 путем интерполяции. Высота сжатой зоны x=ξh0=0.068х19,5=1,326см =3.8см – нейтральная ось проходит в границах сжатой плоки.Необходимая площадь сечения продольной арматуры: Расчет по прочности наклонных сеченийПроверяем условие необходимости установки поперечной арматуры для многопустотной плиты при Vmax = 25300 H. Вычисляем проекцию наклонного сечения: где - для тяжелого бетона; 𝜑f - коэффициент, учитывающий влияние свесов сжатых полок, при 7 ребрах многопустотной плиты:  Учитывая отсутствие усилий обжатия значение:  В расчетном наклонном сечении итак, Принимаем, тогда c=39см  Итак, поперечная арматура в расчете не нужна. Конструирование плиты Для плиты перекрытия без предварительного напряжения число рабочих стержней должно быть принято по числу ребер, то есть 8. При этом диаметр рабочой арматуры d > 10…12 мм. Из сортамента принимаем 7∅10 А400С с общей площадью As =5,50 см 2. В плитах с такой арматурой рабочие стержни укладываются по низу плиты в каждое ребро. Эти стержни соединяем в сетку поперечными конструктивными стержнями, диаметр определяем при условии технологии сварки – при ∅10 dsw=6мм. Шаг поперечных стержней принимаем 300 мм.  Рис.2.17 Расположение продольных стержней сетки С1 в сечении плиты  Рис. 2.18 Нестандартная сетка С1  В связи с тем, что плита воспринимает равномерно распределенную нагрузку, и максимальная поперечная сила буде иметь место возле опор, а в середине она равняется нулю, конструктивные каркасы КР-1 с поперечными вертикальными стержнями ставим только по торцам плиты на участках длиной ¼ пролета. Поперечную арматуру принимаем из конструктивных требований возле опор на участках длиной ¼ пролета (¼ lн = ¼ х 5880 мм = 1470 мм), располагая ее с шагом , а также . Окончательно принят шаг s=10 cм.Назначаем стержни каркаса КР-1: продольные - ∅8 А400С, поперечные - ∅5 Вр-І шагом через 10 см.  Рис.2.19 Каркас КР-1  Рис.2.20 Расположение каркасов у поперечном сечении Сверху плиты укладывается конструктивная сетка С2 из проволоки диаметром 4 мм с шагом в продольном и поперечном направлениях 150 мм класса Вр-І:    Рис. Размещение арматуры в сечении плиты 3. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ 3.1 Оценка конструктивной характеристики здания Раздел оснований и фундаментов разработан на основе архитектурно-строительного решения дипломного проекта и данных об инженерно-геологических условиях строительной площадки. Проектируемое здание – двухэтажный 8-ми квартирный жилой дом, с размерами в осях 8,0*26,6м расположено в г. Николаев. Здание без подвала. Высота этажа надземной части здания – 2,7м. Перекрытие - плита толщиной 220мм. Наружные несущие стены кирпичные - толщиной -510мм, внутренние несущие стены кирпичные толщиной - 380мм, толщина перегородок - 120мм. Конструктивная схема здания – бескаркасная с продольными (поперечными) несущими стенами. Здание относительно жёсткое, чувствительное к неравномерным деформациям основания. Предельные деформации для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами установлены по ДБН В.2.1-10-2009 «Основания зданий и сооружений» и равны следующим величинам: Максимальная осадка – S max =12см. Относительная разность осадок  .3.2 Оценка инженерно-геологических условий В соответствии с заданием инженерно-геологические условия площадки строительства представлены разрезом, на котором отражается характер напластований стройплощадки. На площадке было пробурено 3 скважины глубиной 20,0…20,2м. По результатам бурения был установлен следующий литологический состав напластований:  При бурении установлена следующая последовательность слоев грунта (сверху вниз): Слой -1. Почвенно-растительный слой, мощность слоя 0,7м. ИГЭ-2: суглинок лессовидный с карбонатными вкл., мощность слоя 3,4...4,2м. ИГЭ-3: лесс светло-палевый и желтый, мощность слоя 8,3...9,3м. ИГЭ-4: суглинок тяжелый и средний, коричневый, мощность слоя 6,6...7,0м. Гидрогеологические условия строительства характеризуются наличием подземных вод, залегающих на глубине 6,9…7,4м от уровня дневной поверхности. По приведенным основным показателям физических свойств определим производные показатели: Плотность сухого грунта ρd:  ,ρd2=1,71/(1+0,17)=1,46г/см3 - среднесжимаемый ρd3=1,61/(1+0,20)=1,34г/см3 - среднесжимаемый ρd3´=1,77/(1+0,30)=1,36г/см3 - сильносжимаемый ρd4=1,92/(1+0,21)=1,59г/см3 - малосжимаемый Коэффициент пористости е:  ,е2=(2,67/1,46)-1=0,83 е3=(2,65/1,34)-1=0,98 е3´=(2,65/1,36)-1=0,95 е4=(2,69/1,59)-1=0,69 Пористость грунта n:  ,n2=0,83/(1+0,83)=0,45 n3=0,98/(1+0,98)=0,49 n3´=0,95/(1+0,95)=0,49 n4=0,69/(1+0,69)=0,41 Степень влажности Sr:  ,Sr2=0,17·2,67/1·0,83=0,55 - влажный Sr3=0,20·2,65/1·0,98=0,54 – влажный Sr3´=0,30·2,65/1·0,95=0,84 - водонасыщенный Sr4=0,21·2,69/1·0,69=0,82 – водонасыщенный 5. Число пластичности: IP=ωL-ωP IP2=0,36-0,22=0,14 IP3=0,27-0,21=0,06 IP4=0,39-0,25=0,14 6. Показатель текучести: IL=(ω-ωP)/IP IL2=(0,17-0,22)/0,14=-0,36 - твердый IL3=(0,20-0,21)/0,06=-0,17 – твердый IL3´=(0,30-0,21)/0,06=1,5 - текучий IL4=(0,21-0,25)/0,14=-0,29 - твердый 7. Удельный вес γ: γ=ρ·g=10·ρ, γ1=16,3кН/м3 γ2=17,1кН/м3 γ3=16,1кН/м3 γ'3=17,7кН/м3 γ4=19,2кН/м3 8. Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды γsb: γsb=(γs-10)/(1+е) γsb4=(26,5-10)/(1+0,95)=8,46кН/м3 γsb5=(26,9-10)/(1+0,69)=10,0кН/м3 По полученным результатам расчетов и имеющимся характеристикам грунтов производим анализ каждого инженерно-геологического элемента: ИГЭ-2: суглинок лессовидный с карбонатными вкл. – влажный, твердый, среднесжимаемый. Такие грунты используются в качестве естественных оснований фундаментов и для пирамидальных и козловых свай. В отдельных случаях как основания висячих свай. ИГЭ-3: лесс светло-палевый и желтый: до УГВ – влажный, твердый, среднесжимаемый, после УГВ – текучий, водонасыщенный, сильносжимаемый. Такие грунты не используются в качестве естественных оснований фундаментов. Не могут служить основанием для свайных фундаментов. Могут использоваться для устройства пирамидальных свай. ИГЭ-4: суглинок тяжелый и средний, коричневый – водонасыщенный, твердый, малосжимаемый. Такие грунты являются хорошими основаниями для фундаментов и свай. 3.3 Определение величины просадки грунтов основания Ординаты эпюры напряжений от собственного веса грунта, определяются по формуле: σzgi=  γsat,i – удельный вес слоев выше i-го, в водонасыщенном состоянии: γsat,i=γd+Sr·n·γω γd – удельный вес сухого грунта; Sr – степень влажности принимается для суглинков – 0,8; для супесей – 0,85; γω=10кН/м3 – удельный вес воды. sat,2=14,6+0,8·0,45·10=18,2кН/м3 γsat,3=13,4+0,85·0,49·10=17,57кН/м3 σzg1=1,0·16,3=16,3кПа; σzg2= 16,3+3,1·18,2=72,72кПа; σzg3=72,72+3,3·17,57=130,7кПа. Просадка каждого слоя определяется по формуле: Ssl,i=hsl,i х εsl,i Так как Рsl=150кПа>σzg=130,7кПа, просадка грунта от собственного веса равна 0см. 3.4 Определение нагрузок действующих на основание Грузовые площади: А Н = 2,15*2,0 = 4,30м2; А ВН = (2,0+2,0)*1 = 4,0м2 Постоянные нормативные нагрузки: - от покрытия: q покр = 2,55кН/м2; - от чердачного перекрытия: q черд = 3,8кН/м2; - от междуэтажного перекрытия: q перекр = 2,78кН/м2; - вес 1 м2 цоколя и наружной стены первого этажа: q ст.н. = 11,5кН/м2; - вес 1 м2 наружной стены со второго этажа и выше: q ст.н. = 9,2кН/м2; - вес 1 м2 внутренней стены со второго этажа и выше: q ст.вн. = 6,8кН/м2. Временные нагрузки: - полезная: Р = 1,5кН/м2 - нормативное значение веса снегов. покрытия: S0 = 0,87кН/м2 - нормативное значение ветрового давления: W0 = 0,47кН/м2 Грузовая площадь на наружную и внутреннюю стены: А Н = 4,3м2; А ВН =4,0м2. Определяем постоянные нагрузки: а) вес покрытия: Qпокр H = q покр* Ан = 2,55*4,30 = 10,97кН Qпокр ВH = q покр* Авн = 2,55*4,0 = 10,20кН б) чердачного перекрытия: Qчерд Н = 3,8*4,30 = 16,34кН Qчерд ВН = 3,8*4,0= 15,2кН в) вес перекрытий: Qперекр. Н.=qпер*Ан*n=2,78*4,30*1=11,95кН Qперекр. ВН. = qпер*Ан*n=2,78*4,0*1=11,12кН г) вес наружной стены со второго этажа и выше при 40% остекления: Nст.н. =qст.н х b х hн х 0,6=9,2 х 2,15 х 2,84х 0,6=33,71кН д) вес цоколя наружной стены: Nцок.н. =qн.ст.н х b х hn х 0,6=11,5 х 2,15 х 1,43 х 0,6=21,21кН е) вес остекления Nост.н. =qост х b х hn х 0,4=0,4 х 2,15 х 6,37 х 0,4=2,19кН ж) вес внутренней стены верхних этажей, включая чердак при площади дверных проемов 7,5% от всей кладки: Nст.вн. =6,8х4,84х0,925=30,44кН и) вес внутренней стены первого этажа за вычетом дверных проемов: Nст.вн. =9,2х2,7х0,925=22,98кН Определяем временные нагрузки: а) вес перегородок: Qперег,н.= q перег* Ан * n *  = 0.75*4,3*2*0.95 = 6,13кН Qперег,вн.= q перег*Авн * n * = 0.75*4,0*2*0.95 = 5,7кН б) снеговая нагрузка: QCH.H = S * AH *  = 0,87*4,3*0.9 = 3,37кН QCH.ВH = S * AВ * = 0,87*4,0*0.9 = 3,13кН в) ветровая нагрузка: -Вертикальные грузовые площади: А в1 = 10 * b = 10*2,15= 21,5м2 - статические составляющие нагрузок: Q B1 = W0*k1*c*AB*ψ2 = 0,47*0,65*0,8*21,5*0,9 = 4,73кН Где: k1 = 0,65; с = 0,8 – с наветренной стороны. Определяем моменты от каждой составляющей нагрузки: MBi = QBi * hi MB1 = QB1 * h1 = 4,73 * 4,20 = 8,93кНм Где: h1 = 1,0+ 3,2 = 4,2м Определяем суммарный момент от вертикальной нагрузки: МB=MB1=8,93кНм Определяем вертикальную нагрузку на фундамент от ветровой нагрузки:  Временная полезная нагрузка на перекрытия: Составляем сводную таблицу нагрузок на фундаменты под наружную и внутреннюю стены.
Определяем расчетные линейные нагрузки на фундаменты наружной стены: Nн=∑Nн/b=115,23/2,15=53,6кН Nвн=107,9кН 3.5 Действующие нагрузки на фундаменты и выбор возможных вариантов фундаментов Нагрузки на фундаменты составляют: - наружные: N=53,6кН; М=8,93кНм; Q=1,12кН. - внутренние: N=107,9кН. Выбор типа оснований и фундаментов производится на основе анализа инженерно-геологических и гидрогеологических условий участка строительства с учетом климатических условий (глубины промерзания), величины нагрузки от сооружения и его конструктивных особенностей. В данных условиях рациональными вариантами фундаментов могут служить: перекрытие фундамент пол ламинат 1. Ленточные фундаменты на естественном основании - за несущий слой принимаем ИГЭ-2 – суглинок лессовидный с карбонатными включениями, с модулем деформации Е0=10,2МПа. 2. Свайные фундаменты из пирамидальных свай - за несущий слой принимаем ИГЭ-2 – суглинок лессовидный с карбонатными включениями, с модулем деформации Е0=10,2МПа. 3.6 Определение глубины заложения подошвы фундаментов Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую величину деформаций, не превышающую предельную по условиям нормальной эксплуатации проектируемого здания и сооружения. Глубина заложения фундаментов зависит от целого ряда факторов: Конструктивных особенностей (здание без подвала). Глубины расположения коммуникаций. Инженерно-геологических условий площадки. Гидрогеологических условий площадки (грунтовые воды встречены на глубине 6,9...7,4м от уровня дневной поверхности). Величины и характера нагрузок на фундаменты. Глубины сезонного промерзания грунтов. Подошва фундамента должна располагаться ниже глубины сезонного промерзания грунтов с учетом теплового режима здания. Подошва фундамента должна опираться на несущий слой, с заглублением ниже его кровли на 0,2…0,3м. dn=1,000 (0,800)м – глубина заложения подошвы фундамента hsf=0,200м – толщина пола Высоту ленточного фундамента принимаем - 0,8м, ленточного ростверка - 0,6м. 3.7 Расчет ленточных фундаментов на естественном основании Оптимальные размеры подошвы фундаментов определяются из условия обеспечения эксплуатационной пригодности здания или сооружения при действии нагрузок в наиболее неблагоприятных сочетаниях. Ширина ленточного фундамента определяется по формуле:  где: Rо – условное расчетное сопротивление грунта (Rо=200кПа); N – нагрузка на фундамент;  = 20кН/м3 удельный вес фундамента и грунта на его обрезах;dn – глубина заложения подошвы фундамента. bнр. =  ,bвн. =  , Исходя из конструктивных особенностей здания принимаем ширину фундамента: bнр.=0,6м; bвн.=0,6м Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента R, кПа, по формуле:  где: γс1 =1,2 и γс2 =1,0 – коэффициенты условий работы; к = 1; кz = 1; значения  -определяются в зависимости от f(φ);Мγ=0,465 Мq=2,895 Мс=5,485 d1 – глубина заложения подошвы фундамента: γсf=20кН/м3 – удельный вес конструкции пола;  - среднее значение удельного веса грунтов соответственно выше и ниже подошвы фундамента, кН/м3. =50кПа - удельное сцепление грунта кН/м2;γII=  кН/м3γ'II=  кН/м3 Подставим в формулу определения ширины фундамента полученное значение R: bнр. =  , bвн. =  , Принимаем ширину фундамента: bнр.=0,6м; bвн.=0,4м Выполняем проверки давлений по подошве фундамента: Р=N/А+γ·d – среднее давление;  Рнр.=  Рвн.=  Wнр.=  Wвн.=  Рmax, нр.=109,3+  =179,8кПа<1,2R=468,6кПаРmax, вн.=289,8кПа<1,2R=468,6кПа Рmin, нр.= 109,3-  =38,8кПа>0Рmin, вн.= 289,8кПа>0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
