Розрахунково – конструктивний розділ

Пояснювальна записка

 17

Таблиця 6

Навантаження на 1п.м. довжини при номінальній ширині плити 1,2 м :

- розрахункове:

постійне g = 4,80 · 1,2 = 5,76 (кН/м);

повне (g + v) = (4,8+10,8) · 1,2 = 18,72 (кН/м);

- нормативне:

постійне gn = 4,11 · 1,2 = 4,93 (кН/м);

повне (gn + vn) = (4,11+9) · 1,2 = 15,73 (кН/м);

довготривале і постійне (gn + vln) = (4,11+4) · 1,2 =9,7 (кН/м).

Пояснювальна записка

 18

     2.3. Матеріали для плити

Бетон важкий, класу В15: у відповідності з табл.12 [5] Rbn=Rb,ser=11,0МПа, Rbtn = Rbt,.ser =1,15МПа; згідно табл.13 [5] Rb=8,5МПа, Rbt = 0,75 МПа. Початковий модуль пружності з табл.18 [5]. Eb = 23·103 МПа. Коефіцієнт умов роботи бетону γb2 = 0,9 (табл.15 [5] ).

Арматура : поздовжня – класу А-ІІІ, згідно з табл.22 [5] при ds≥10 мм, Rs=365МПа, згідно табл.29 [5] Es = 20·104 МПа; поперечна - класу А-І, за табл.22 [5] Rs=225МПа, Rsw=175 МПа, Es = 21·104 МПа. До тріщиностійкості плити ставляться вимоги 3-ої категорії.

2.4.Розрахунок плити за граничними станами першої групи

Встановлення розрахункових розмірів плити і визначення зусиль від зовнішніх навантажень:

Розрахунковий проліт плити:

lo = l-16см=6000-160=5840мм.

Поперечний переріз пустотної плити (див.мал.2,в) може бути замінений еквівалентним двутавровим перерізом з полицями в стиснутій та розтягнутій зонах (див.мал.2,г).

Висота перерізу пустотної плити приймається : h =22(см);робоча висота

ho = h- 2-0,5×ds = 220-20-0.5×20 = 190 (мм).

Інші розміри розрахункового поперечного перерізу (див.мал.2,).

Решта розмірів розрахункового перерізу (див.мал.2 ) : товщина верхньої і нижньої полиць hf / = hf = (220 – 143) / 2 =38 (мм); ширина верхньої і нижньої полиць, відповідно, bf / =117(см), bf =119 (см), ширина ребра

b = 117 – 6 · 14,3 = 31,14 (cм).

Розрахункова схема плити в цілому являє собою однопролітну балку завантажену рівномірно розподіленим навантаженням (див.мал.2,б).

Зусилля від розрахункового повного навантаження:

- згинаюий момент в середині прольоту lo = 5,84 (м)

Пояснювальна записка

 19

 (кН · м).

- поперечна сила по осі опор

 (кН · м).

Зусилля від нормативного навантаження :

- повного

 (кН · м);

 (кН);

- постійного і довготривалого

 (кН· м);

 (кН· м).

2.4.1. Розрахунок міцності перерізів, похилих до поздовжньої осі

Перевіряємо умову забезпечення міцності бетону на стиск по похилій смузі між похилими тріщинами при дії поперечної сили Q = 45,93 кН за формулою:

.

Коефіцієнт , що враховує вплив хомутів, визначається за формулою:

,

де ;

– коефіцієнт поперечного армування, .

З умови зварювання з поздовжньою робочою арматурою Ø16А–ІІІ (додаток 9 [1] приймаємо в якості поперечної арматури Æ6А-І з площею перерізу 0,283 (см 2 ) ), (згідно табл.22 [5] Rsw = 175 МПа). При числі поздовжніх стержнів отримаємо Аsw = 7· 0,283 = 1,98 (см2).

Пояснювальна записка

 20

Згідно з п.5.27 [5], крок поперечної арматури в приопорній зоні довжиною

h £ 1/4 прольоту при h ≤ 220 (мм) не повинен перевищувати S≤h / 2 ≤ 11 см.

Обчислюємо S = 22 / 2 = 11 (см), приймаємо S = 10 (см); b = 31,2(см), (див.мал.2, б).

1,98 / 10 · 31,2 = 0,006;

1+ 5 · 8,7 · 0,006 =1,26 ≈ 1,3= 1,3.

Коефіцієнт .

Перевіряємо умову:

Q = 45,93 (кН) < 0,3 · 1,1 · 1,26 · 0,92 · 8,5 · 31,2 · 19 · (10 –1) =174,89 (кН).

Умова виконується, тобто міцність по похилій полосі між похилими тріщинами забезпечується. Тепер виконуємо розрахунок на дію поперечної сили для забезпечення міцності по похилій тріщині для найбільш небезпечного похилого перетину за умовою:

 Q ≤ Qb + Qsw + Qs,inc , Qs,inc = 0 (похилі стержні відсутні).

 Поперечне зусилля Qb, що сприймається бетоном, визначаємо за формулою:

в якій : згідно з п. 3.31 [5] коефіцієнт γb2 , що враховує вплив виду бетону, приймається для важкого бетону γb2 = 2,0; коефіцієнт jf, що враховує вплив стиснутої полички таврового елемента визначається за формулою:

,

jn = 0.0 (поздовжнє зусилля відсутнє);

довжину проекції С найбільш небезпечного похилого перетину на поздовжню вісь елемента визначаємо за формулою:

 ,

Пояснювальна записка

 21

при цьому зусилля в хомутах на одиницю довжини елемента обчислюємо за формулою:

(Н/см),

 приймаємо,Сo=26см . Обчислюємо:

де γb3 = 0.6 – коефіцієнт що враховує тип бетону (п.3.31 [5]).

2.5.Розрахунок плити за граничними станами другої групи

Розрахунок плити за розкриттям тріщин, нормальних до поздовжньої осі.

Для конструкцій, що експлуатуються в закритих приміщеннях, до тріщиностійкості яких пред¢являються вимоги 3-ої категорії, згідно табл. 2[5], гранична ширина розкриття тріщин : короткочасна [α crc1] = = 0,4 (мм), довготривала [α crc2 ] = 0,3 (мм).

Розрахунок ведеться за навантаженням із коефіцієнтом надійності за навантаженням γf = 1,0.

Ширина розкриття тріщин визначається за формулою:

α crc = φ1 · η · δ · λ · σs / Es · d.

Напруження в поздовжній робочій арматурі визначається за формулою:

 .

Приймаємо плече внутрішньої пари сил:

Z ≈ ho – 0,5 · hf / = 19 – 0,5 · 3,8 = 17,1 (см).

Пояснювальна записка

 22

Напруження в арматурі від діі постійного і довготривалого нормативних навантажень (згинаючий момент Mnl = 41,35 (кН· м)).

Приймаємо плече внутрішньої пари сил:

Z ≈ ho – 0,5 · hf / = 19 – 0,5 · 3,8 = 17,1 (см).

Напруження в арматурі від діі постійного і довготривалого нормативних навантажень (згинаючий момент Mnl = 41,35 (кН· м)).

 (МПа);

напруження в арматурі від дії повного нормативного навантаження, від якого згинаючий момент Мn = 67,06 (кН· м),

 (МПа).

Коефіцієнт армування приймаємо без врахування стиснутої зони бетону:

.

Коефіцієнт φl приймається рівним :

-для короткочасних навантажень і нетривалої дії постійних і тривалих навантажень φl = 1,0;

-для тривалої дії постійних і довготривалих навантажень для конструкцій із важкого бетону природної вологості:

.

Коефіцієнт η=1,0 –для стержневої арматури періодичного профілю (п.4.14 [5]).

Коефіцієнт δ визначається за формулою:

,

де α = Es / Eb = 20 · 104 / 23 · 103 = 8,7;

φd =1,13 – коефіцієнт, який згідно п.4.14 [5], визначено за лінійною інтерполяцією.

Обчислюємо:

Пояснювальна записка

 23

Коефіцієнт λ визначається за формулою:

де коефіцієнт ω визначається за формулою:

Для короткочасних навантажень і нетривалої дії постійних і тривалих навантажень:

для тривалої дії постійних і довготривалих навантажень:

Обчислюємо коефіцієнт λ : для короткочасної дії навантаження:

для тривалої дії навантаження:

 Приймаємо

Визначаємо ширину розкриття тріщин:

Умова виконується.

Пояснювальна записка

24

Розрахунок прогину плити:

Прогин в середині прольоту плити визначають за формулою

f = s lo2· (l / r),

де s – коефіцієнт, який залежить від розрахункової схеми елементу. Для вільно опертої балки при рівномірно розподіленому навантаженні s =5 / 48.

Граничний прогин для ребристої плити згідно табл. 4[5] становить [f]=2,5(см).

Повна кривизна 1 / r в середині прольоту плити визначається за формулою:

1 / r = ( 1 / r)1 – ( 1 / r )2 + (1 / r)3,

де (1 / r)1 - кривизна від короткочасної дії всього навантаження;

(1/r)2 – кривизна від короткочасної дії постійного і довготривалого навантаження;

(1/r)3 – кривизна від тривалої дії постійного і довготривалого навантаження.

Кривизни (1 / r)1, (1 / r)2 , (1 / r)3 визначаються за формулою (159)[5]

1 / r = ,

при цьому (1 / r)1 і (1 / r)2 визначаємо при значені ψs, що відповідає короткочасній дії навантаження, а (1 / r)3 - при ψs, що відповідає тривалій дії навантаження.

Коефіцієнт ψs, що враховує роботу розтягнутого бетону на ділянках між тріщинами, визначаємо за формулою:

ψs = 1,25 – φls · φm ≤ 1,0,

тут φls коефіцієнт, що враховує тривалість дії зовнішнього навантаження, приймається по табл. 36 [5] :

φls1 = φls2 = 1,1; φls3 = 0,8.

Коефіцієнт φm визначається за формулою:

тут Мr – нормативне значення згинального моменту від відповідного навантаження, а саме : Мr1 = 67,06 (кН· м), Мr2 = Мr3 = 41,35 (кН· м).

Пружнопластичний момент опору поперечного перетину відносно нижньої грані визначається за формулою Wp1 = γ · Wred,

Пояснювальна записка

25

де γ = 1,75 –для таврового перерізу з поличкою в стиснутій зоні бетону.

Момент опору приведеного поперечного перерізу по нижній зоні Wred = Ired/Yo. Для обчислення Ired і Yo визначаємо площу приведеного перерізу.

При α = Es / Eb = 20 · 104 / 23 · 103 = 8,7. Ared =A+α·As=bf /hf /+ bf hf +b·(h–hf /- hf)+α·As=117·3.8+119·3.8+31.2×(22-3.8-3.8)+8.7·17.81=1500.2(см2).

Статичний момент приведеного перерізу відносно нижньої грані

S red = bf / · hf / ·(h – 0,5 · hf / )+ b·(h – hf /-hf)·0,5·h +bfhf· 0.5hf· α · As · a =

= 117·3.8·(22–0,5·3.8)+31.2 (22–3.8-3.8)·0,5·22+ 119·3.8·0.5·3.8+8.7·17.81·2= =13903.3 (см3).

Відстань від нижньої грані до центра ваги приведеного перерізу:

Yo = S red / A red = 13903.3 / 1500.2 = 9.27(cм).

Момент інерції приведеного перерізу відносно його центра ваги

Ired = bf / · (hf /)3 / 12 +bf / · hf / · (h – 0,5 · hf / – yo)2 + b · (h – hf /-hf)3 / 12 +

+b ·(h – hf /-hf) · (0,5 · h– yo)2+ bf · (hf )3 / 12 +bf · hf · (yo – 0,5 · hf )2 +

+ α · As · (yo – a)2 = 117 ·3.83 / 12 + 117 ·3.8 × (22 – 0,5 ·3.8 – 9.27)2+31.2 · (22 – - 3.8-3.8)3 / 12 + 31.2 · (22 – 3.8-3.8) · (22/2 –9.27)2 +119 ·3.83 / 12 + 119 ·3.8 х х (9.27 – 0,5 ·3.8)2+ 8.7·17.81·(9.27 –2)2 = 95065 (см4).

 Обчислюємо :

Wred = 95065 / 9.27 = 10255 (см3);

Wp1 = 1,75 ·10255 = 17946.5 (см3);

φm1 = 1,15 · (100) · 17946.5 / 72.18 · 105 = 0,29;

φm2 = φm3 = 1,15· (100) ·17946.5/ 46.6 · 105 = 0,44;

ψs1 = 1,25 – 1,1· 0,29 = 0.931, приймаємо ψs1 = 0.931;

ψs2 = 1,25 – 1,1· 0,44 = 0,766, приймаємо ψs1 = 0.766;

ψs3 = 1,25 – 0,8 · 0,44 = 0.898 ,приймаємо ψs3 = 0.898

Для спрощення подальшого розрахунку, без суттєвої похибки і її впливу на точність результатів, наближено приймаємо висоту стиснутої зони бетону рівної товщині полички, тобто x = h f / = 3.8 (см),

тоді z = ho – 0,5 · h‘f =19 – 0,5 ·3.8 = 17.1 (см).

Обчислюємо:

Пояснювальна записка

26

(l/r)1=(67.06 · 105 · 0.931) / (17.1 · 17.81 · 20 · 106 · (19 –3.8))= 6.7 · 10-5 (1/см);

(l/r)2=(41.35 · 105 · 0,766)/ (17.1 · 17.81 · 20 · 106 · (19 –3.8))=3.8 · 10-5 (1/см);

(l/r)3=(41.35 · 105 · 0.898) / (17.1 · 17.81 · 20 · 106 · (19 –3.8))=4.01 · 10-5 (1/см);

(l/r)=(6,70 – 3.80 + 4.01) · 10-5 = 6.91 · 10-5 (1/см).

Кінцевий прогин плити в середині її прольоту:

f=5 / 48 · 5842 · 6.91 · 10-5 = 2.45(см) < [f] = 2,5 (см),

тобто жорсткість плити достатня.

Кінцевий прогин плити в середині її прольоту:

f=5 / 48 · 5842 · 6,87 · 10-5 = 2.44(см) < [f] = 2,5 (см),

тобто жорсткість плити достатня.

2.6. Розрахунок фундаменту

Розрахунок ширини подушки стрічкового фундаменту під внутрішню несучу цегляну стіну проектованого житлового будинку, розрахунок і конструювання подушки стрічкового фундаменту за матеріалом. Фундаменти - підземні конструкції, що передають навантаження від будівлі на грунт.

Збірні стрічкові фундаменти складаються з плит-подушок, що укладаються в основу фундаментів і стінових блоків, які є стінами підземної частини будівлі.

Глибина закладення фундаменту будівлі встановлюється в залежності від властивостей і характеру нашарувань грунтів, рівня грунтових вод з урахуванням його коливань в процесі будівництва та експлуатації споруди, величини і характеру діючих на основу навантажень, глибини закладення підземних комунікацій і фундаментів під машини й устаткування, кліматичних особливостей району будівництва. Прийнята глибина закладення фундаменту повинна бути достатньою для забезпечення стійкості підстави і виключення можливості пученія грунту при його промерзанні і опади при відтаванні. У непучиністих грунтах при заляганні рівня грунтових вод на значній відстані від поверхні землі допускається закладати підошву фундаменту вище глибини промерзання грунту. Розміри підошви фундаменту визначають, виходячи з умови, щоб середній тиск на підставу не перевищувало розрахункового тиску, величина якого залежить від виду і

Пояснювальна записка

27

властивостей грунту, глибини закладення фундаменту, конструктивних особливостей споруди. При призначенні розмірів підошви фундаменту враховують граничні величини вертикальних деформацій-осад і підйомів, при яких ще забезпечується необхідна міцність надфундаментних конструкцій і відповідність будівлі технологічним або архітектурним вимогам. При дії значних горизонтальних навантажень в тому числі сейсмічних, а також у разі водонасичених глинистих і заторфованих грунтів повинна бути забезпечена стійкість підстави.

2.6.1.Визначення відмітки підошви фундаменту

Глибина промерзання грунту у смт. Малехів Львівської області  становить 0,9 м ПОЗ (проектна відмітка землі): - 0,950 м

Розрахункова ОПФ (відмітка підошви фундаменту):

-3,090 м + (-0,9 м) = -3,89 м

Висота фундаменту: Нф = ОПФ - h перекритття. 1 поверху = 3,89 м - 0,28 м = 3,61 м

Підбір елементів збірного залізобетонного стрічкового фундаменту під зовнішні несучі стіни:

2.6.2.Визначення кількості фундаментних блоків по висоті

ОПФ - h перекриття. 1 поверху - h фл = 3,61 - 0,28-0,3 = 3,03 м, отже, виходить 4 фундаментних блоку марки ФБС 24.5.6 (2380х500х580)

2.6.3.Визначення ширини подушки

Для розрахунку стрічкових фундаментів умовно вирізається 1 метр довжини фундаменту, проводиться збір навантажень і перебувати ширина подушки b. Формула для визначення площі підошви окремого фундаменту:

b = Nser / (R-γmd1).

2.6.4.Збір навантажень

Пояснювальна записка

28

2.6.4.1.Розрахунок навантаження на 1м ² покрівлі

Сніговий район IV, S = 2,4 кПа

μ = (60-30) / 35 = 0,857 - коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву грунту до снігового навантаження на покритті

Таблиця № 7

q покрівлі = 5,613 кПа

Пояснювальна записка

29

2.6.4.2.Розрахунок навантаження на 1м ² плити перекриття

Таблиця № 8

q покриття = 4,85 кПа

Пояснювальна записка

30

2.6.4.3.Розрахунок навантаження на 1м ² плити перекриття

Таблиця № 9

q перекриття = 10,06 кПа

Пояснювальна записка

31

2.6.5.Розрахунок навантаження на 1м довжини фундаменту

Мал.6. Схема збору навантажень на 1м довжини фундаменту

Таблиця № 10

N = 474,31 кПа

Nser = N / 1,2 = 395,25 кН / м

Для розрахунку фундаменту визначена визначена сервісна навантаження, що припадає на один метр довжини верхнього обріза фундаменту. Геологічні умови: 0,2 метра - рослинний шар, далі шар маловологі дрібного піску Грунтові води розташовані на глибині 4,0 м від планувальної відмітки. Район будівництва м. Кемерово. Підлогу першого поверху розташований по утепленим цокольним перекриттям.

2.6.6.Визначення необхідної ширини подушки фундаменту

b = Nser / (R0-γmd1) = 395,25 / (300-20 * 1,2) = 1,43 м. Призначення ширини подушки b = 1,4 м. Ширина подушки може змінитися при подальшому розрахунку.

Пояснювальна записка

32

2.6.7.Визначення розрахункового опору R

Так як будівля з підвалом db = 2,83:

R = ((γс1 * γс2) / k) * (Mγ kz b γII + Mq d1 γII + (Mq-1) dbγII + Mc cII) =

= ((1,3 * 1,1 / 1,1) * (1,15 * 1,0 * 1,0 * 18 +5,59 * 1,4 * 1,8 + (5,59-1) * 18 * 2,83 +7,95 * 1,0) = 286,94 кПа

2.6.8.Уточнення ширини подушки стрічкового фундаменту

b = Nser / (R0-γmd1) = 395,25 / (286,94-20 * 2,83) = 1,19 м

Прийнята ширина подушки фундаменту b = 3,2 м, і так як ширина подушки змінилася, уточнюється величина розрахункового опору грунту R, підставлена ​​в формулу зміни ширини подушки;

R = 289,56 кПа.

2.6.9.Перевірка підібраною ширини подушки фундаменту

p = Nser / b + γmd1 = 395,25 / 1,6 +20 * 2,83 = 303,63 кПа

Висновок. Середній тиск під підошвою фундаменту менше розрахункового опору грунту. Прийнята ширина фундаментної подушки b = 3,2 м достатня.

2.6.10.Визначення питомої зчеплення і кута внутрішнього тертя

CII = 1,0 КПа; γII = 30 ° (таблиця 11.5 Підручник Будівельні конструкції сіткою).

Визначення коефіцієнта γс1 = 1,3; γс2 = 1,1 (таблиця 11.9 Підручник Будівельні конструкції сіткою).

Визначення коефіцієнта Mγ = 1,15; Mq = 5,59; Mc = 7,95 (таблиця 11.10 Підручник Будівельні конструкції сіткою)

Значення коефіцієнта k = 1,1, також як характеристики грунту (с, φ) визначені за таблицею, а не за результатами безпосереднього дослідження грунту.

Коефіцієнт kz = 1,0, так як ширина фундаменту b <10 м.

Питома вага грунту вище і нижче підошви фундаменту γII = γII = 18,0 кН/м³.

Пояснювальна записка

33

2.6.11. Навантаження з урахуванням коефіцієнта надійності по відповідності γn

N = 474,31 * 0,95 = 450,59 кН / м.

2.6.12. Відсіч грунту p

p = N / b = 474,31 / 1,6 = 296,44 кПа.

2.6.13. Довжина консольної ділянки фундаменту

l1 = (b-b1) / 2 = (1,6-1,19) / 2 = 0,2 м

2.6.14. Визначення поперечної сили, що припадає на метр довжини фундаменту

Q = pl1 * 1,0 м = 296,44 * 0,2 * 1 = 59,28 кН

2.6.15. Згинальний момент, діючий по краю фундаментного блоку

M = Q * (l1 / 2) = 59,28 * (0,2 / 2) = 5,92 кН * м

2.6.16. Визначення необхідної площі арматури подушки

As = M / (0,9 h0Rs) = 592 / (0,9 * 26 * 36,5) = 0,7 см ²

h0 = ha = 30-4 = 26 см;

Rs = 36,5 кН / см ² (арматура класу A-III), крок робочих стержнів 190 мм. ; На 1 м довжини фундаменту припадати 6 стрижнів діаметра 8 мм, As = 3,06 см ²

2.6.17. Перевірка міцності подушки на дію поперечної сили

 Q ≤ φb3 (1 + φn) Rbtγb2bh0, де b = 100см - смуга фундаменту довжиною в 1 м; Q = 59,28 кН <0,6 * (1 +0) * 0,075 * 1 * 100 * 27 = 121,5 кН - умова міцності виконується, міцність забезпечена.

Висновок: Фундаментна подушка армується арматурної сіткою в якій робоча арматура прийнята діаметра 8 мм, A-III, крок 190 мм. Конструктивна арматура прийнята діаметром 6 мм B-II.

Пояснювальна записка

34

2.6.18. Визначення діаметра підйомних петель

Монтажні петлі закладаються в бетон, виготовляють з гладкою круглої сталі класу AI. Діаметр стрижня визначають розрахунком петлі на розрив і висмикування з бетону.

Розрахункове навантаження від власної ваги подушки g = V * ρ * Kg = 0,7 * 2500 * 1,5 = 2625

Kg - коефіцієнтом динамічності

Навантаження на одну петлю, з урахуванням перекосу або обриву однієї петлі N = g / 3 = 870 кН

Прийнято 4 монтажні петлі діаметром 12 мм (арматура класу AI) As=1,131 см²

Довжина однієї петлі в l = (l1 + l2) * 2 + l3 = (290 +32) * 2 +94 = 738 мм.

Пояснювальна записка

35