Расчет и конструирование ленточного железобетонного фундамента, прогона и плиты покрытия типа «Т» здания районного отделения связи

19

РАЗДЕЛ 2. Расчётно-конструктивный раздел

Ф.И.О.

 Подпись

Дата

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

Разработ.

Сорокин

Консульт.

Меленцова

Руковод.

Секацкая

Районное отделение связи

Стадия

Лист

Листов

У

1

16

ЯГК СТ2-54

20

                                           Содержание:                                           

1.  Исходные данные для проектирования ……………………………………………………………….……………………3

2.   Деталь покрытия…………………………...……………………………………………………………………................................4

3.   Сбор нагрузки на 1м² покрытия …………………………………………………………………………………………………5

4.   Расчёт ленточного железобетонного фундамента по оси Ж.…………………………………….6

4.1  Схема сбора нагрузки…………………….……………………………………………………………………………………..6

4.2  Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента…………………………………………………….6

4.3  Определение размеров подошвы фундамента……………………………………………………………7

4.4  Расчёт фундаментной плиты на прочность………………………………………………………………8

4.5  Определение площади сечения арматуры в плите фундамента……………………..9

4.6  Конструирование фундаментной плиты……………………………………………………………………….10

5.   Деталь перекрытия….…………………………………………………………...............................................................11

6.  Расчет прогона…………………………………………………………………………………………………………………………………….12

6.1  Конструктивная схема покрытия…………………………………………………………………………………….11

6.2  Статический расчет прогона……………………………………………………………………………………………11

6.2.1  Определение расчетного пролета плиты…………………………………………………………………….11

6.2.2  Определение расчетных усилий в плите………………………………………………………………………12

6.3  Конструктивный расчет плиты………………………………………………………………………………………..12

6.3.1  Расчет продольной рабочей арматуры…………………………………………………………………………13

6.3.2  Расчет поперечной арматуры……………………………………………………………………………………………14

6.4  Конструирование плиты………………………………………………………………………………………………………..15

1.  Деталь покрытия …………………………………………………………………………………………………………………………………5

2.  Сбор нагрузки на 1м² покрытия…..………………………………………………………………………………………………….6

3.  Расчёт плиты покрытия типа «Т» по I-ой группе предельных состояний .………….7

3.1  сбор нагрузки на 1м…………………….…………………………………………………………………………………………7

3.2  Определение расчетного пролета……………………………………………………………………………………7

3.3  Расчетная схема и определение расчетных усилий……………………………………………….7

3.4  Расчетные характеристики материалов для расчета ………………………………..........8

3.5  Расчетная схема и определение расчетной плиты покрытия……………………………8                    

3.6  Расчет продольной рабочей арматуры.…………………………………………………………………………9

3.7  Расчет продольной рабочей арматуры…………………………………………………………………………10

4.   Расчет плиты «Т» покрытия по II-ой группе предельных состояний……………...........11

4.1  Расчетные нагрузки и расчетные усилия……………………………………………………………………11

4.2  Расчетные характеристики материалов………………………….………………………………………….11

4.3  Определение геометрических характеристик приведенного сечения……………11

4.4  Площадь приведенного сечения………………………………………………………………………………………..12

4.5  Определение потерь предварительного напряжения и усилия обжатия бетона…………………………………………………………………………………………………..………………………………12

4.6  Расчет по образованию трещин нормальных к оси элемента…………………13

4.7  Определение полной кривизны…………………………………………………………………………………..14

4.8  Определение ширины раскрытия трещин……………………………………………………………..14

4.9  Определяем прогиб………………………………………………………………………………………………………….15

    Список литературы…………………………………………………………………………………………………………..последняя

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

2

21

1.  Исходные данные для проектирования.

Необходимо выполнить расчет и конструирование ленточного железобетонного фундамента, прогона и плиты покрытия типа «Т».

Тип здания – Кинотеатр на 200 и 100 мест

Состоит из 2^х этажей. С высотой этажа 3,3м. Без подвала. Стены кирпичные ρ=18 кН/м³, наружные δ=640мм; внутренние δ=380мм.

Место строительства г. Ростов, Ярославская обл.

Размеры фундаментной плиты: L= 2.4 м

Основание под фундамент грунт – супесь е =0.75; γ= 18кН/м³; I_L=0.3

Бетон тяжелый класса В30

Рабочая арматура класса А400

Поперечная арматура класса В500

Монтажные петли А240

        Прогон L=6 м

L=5980 мм

H= 500 мм

В= 200 мм

M= 1.5 т

V_б=0.6 м³

продольная рабочая арматура А600; поперечная арматура класса А400;

Плита покрытия типа «Т» L= 12 м

L= 11980 мм.

h=  500 мм.

b= 125 мм.

m= 4.9 т.

продольная рабочая арматура А800; поперечная арматура класса В500;

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

3

22

2.  Деталь покрытия.

Рис. 1 Состав покрытия

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

4

23

3.Сбор нагрузки на 1м² покрытия

Примечание:

10. Коэффициент надёжности для постоянной нагрузки γ_f  см.[1; табл.1]

11. г.Ростов Ярославская обл. находится в IV районе [1; карта 1 и табл. 4]

12. Коэффициент перехода от снеговой нагрузки от 1м² Земли к      нагрузке на покрытии μ=3 с учетом снегового мешка [1; прил. 3*]

Состав покрытия см. Рис 1.

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

5

24

4. Расчёт ленточного железобетонного фундамента по оси «Ж»

4.1 Схема сбора нагрузки

Рис.2 Разрез

4.2 Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента

Обрез фундамента на отметке -0,05м.

Грузовая площадь с передачей нагрузки передается на 1 погонный метр внутренней стены =1м×3+6=9м²

Нагрузку от стен берем без оконных проемов.

Полная нормативная нагрузка на обрезе фундамента:

N_(γf=1) = Nⁿcт + Nⁿпок+ Nⁿут=

Nⁿcт = σ_ст × Н_ст × ρ_ст = 0.38×7.55×18=51.3 кН/м

Nⁿут= 0.13·1.65·2.75=0.59

ρ_ст = 18кН/м³ (керамический кирпич)

Нагрузка от покрытия  Nⁿпок = qⁿ× А_гр = 5.54·6+3·7,56 =55,92 кН/м

Итого:

N_(γf=1) = 51.3+55,92+0.59=107,81 кН/м

Полная расчетная нагрузка на обрезе фундамента:

N_(γf<1) = Ncт + Nпок + Nⁿут =

N_ст =  Nⁿcт × γ_f = 51.3·1.1 = 56.43кН/м

N_покр = q_пок ×А_гр = 6.83·6+9,5·3 = 69,48 кН/м

Nут = Nⁿут· γ_f=0.59·1.1=0.65

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

6

25

Итого:

N_(γf<1) = 56.43+69,48+0.65=126,56 кН/м

Проверка:

N_(γf=1) × γ_f = N_(γf<1)              γf_ср = 1.15 (усреднённый коэффициент надежности по нагрузке)

107,81×1.15=124 кН/м;                                123,98 кН/м ≈ 126,56кН/м

4.3 Определение размеров подошвы фундамента

Рис.3 Сечение фундамента

Определим условное расчётное давление на грунт основания  

 [2; прил 3, табл 3]   R₀ =215 кПа. По [2; прил 1, табл 2] находим удельное сцепление C_n и угол внутреннего трения ϕ_n; C_n= 11 кПа;   ϕ_n=21°

Определяем предварительный размер ширины подошвы фундамента:  

A_f =

γ_mt =20 кН/м³ – усреднённый удельный вес грунта на его уступах.

b_предв=

Определяем расчётное давление на грунт основания [2, формула 7]:

γ_c1=1.2  γ_c2=1 т.к. L/H=36/24=1.5 (2, табл.3)

К=1,1 (так как характеристики грунта по  [2; прил 1, табл 2]    

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

7

26

Определяем коэффициенты: M_v, M_q, M_{c ,}K_z в зависимости от ϕ_n =21^о по

[2, табл.4]     

M_γ =0,56; M_q =3.24; M_c =5,84;

K_z=1,0 (т.к. b=0,8м<10м)

Уточняем размер подошвы фундамента:

A_f =

Примем b =0.8м   ФЛ 8.24

Проверяем среднее давление под подошвой фундамента:

ρ ≤ R ρ=

N_f = A_f× H×γ_mt =0.8×1,85×20 =29.6кН

ρ = 171,76кПа < R = 215кПа; следовательно, размер подошвы фундамента определены правильно.

4.4 Расчёт фундаментной плиты на прочность.

Расчётная нагрузка с учётом веса бетонных блоков будет равна:

N = 126,56 +0.4×1.2×24×1.1= 139,23 кН/м

Примем тяжелый бетон класс В30

R_bt = 0.75 мПа =0.075 кН/см²;

γ_В2=0.9 [3, пункт 5.1.10 (б)]

Арматура класса А400  R_s=35,5кН/см²  [3, табл.5.8]

Расчетная схема – консоль, жестко защемленная у грани стены и загруженная равномерно-распределенной нагрузкой в виде отпора грунта P_s.

Расчётные усилия:

1.  Изгибающий момент:

M_max = 0.5ρ_s× c² = 0.5×171,76×0.2² = 3.43 кНм

2.  Поперечное усилие:

Q_max = ρ_s×c = 171,76×0,2=34,35 кН

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

8

29

Расчет осадки основания.

1 слой – растительный =0.3 м (ϒ₁=16)

2 слой – супесь =4 м (ϒ ₁=18)

3 слой – песок пылеватый м (ϒ ₁=18.5)

    Место строительства: г. Иваново

Основания залегающие под фундаментом:

1.  Растительный слой γ1=16 кн/м³

2. Супесь. IL=0,3; e=0,75; γ2=18 кн/м³ – по заданию

3. Песок пылеватый γ3=18,5 средней плотность

Определение обсолютной отметки подошвы фун-та

FL = 76,74-1,85 = 74,89

Расчет осадки основания Сечение фундамента находится у скважины 1 поэтому берем слой грунтов по 1-й скважине.

Осадку берем методом послойного суммирования все слои грунта ниже подошвы делим на однородные слои толщиной 0.4в

hi<= 0.4*в =0.4*0,8=0,32 м

hi=1м

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

11

29

Определяем природное нормальное напряжение в уровне подошвы.

 0. бg.o= γ1'* dn=18*1,4=25,2 kH/м

0.2 - толщина растительного слоя

dn= 76,4-74,55-0.2=2.42 м

бр.o=Р-бg.o = 174,04-25,2=148,8 кН/м

 1. z1=0,3

бz.р= α*бр.o=0,878*148,8=130,6

Ѯ= 2*z1/в=2*0,3/0,8=0,75

бz1g=бg.o+γ1 *1=25,2+(18*0,3)=30,62 кН/м²

 2. z2=0,6

Ѯ= 2*z2/в=2*0,6/0,8=1,5

α=0,626

бz.р2= α*бр.o=0,626*148,8=93,1

бz.g2=бz.g+γ2 *п2= 30,62+18*0,3=36

3. z3=0,9

Ѯ= 2*z3/в=2*0,9/0,8=2,25

α=0,465

бz.р3= α*бр.o=0,465*148,8=69,2

бz.g3=бz.g2+γ3 *п3= 36+18*0,3=41,4

4. z4=1,2

Ѯ= 2*z4/в=2*1,2/0,8=3

α4=0,337

бz.р4= α*бр.o=0,337*148,8=50,1

бz.g4=бz.g3+γ3 *п4= 41,4+18*1=46,8

5. z5=1,5

Ѯ= 2*z5/в=2*1,5/0,8=3,75

α5=0,252

бz.р5= α*бр.o=0,252*148,8=37,5

бz.g5=бz.g4+γ3*п5=46,8+18*0,3=52,2

 6. z6=1,8

Ѯ= 2*z6/в=2*1,8/0,8=4,5

α6=0,207

бz.р6= α*бр.o=0,207*148,8=30,8

бz.g6=бz.g5+γ3*п6=52,2+18*0,3=57,6

7. z7=2,1

Ѯ= 2*z7/в=2*2,1/0,8=5,25

α=0,166

бz.р7= α*бр.o=0,166*148,8=24,7

бz.g7=бz.g.6+γ1 *п7=57,6+(18*0,3)=63 кН/м²

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

11

29

8. z8=2,4

Ѯ= 2*z8/в=2*2,4/0,8=6

α=0,132

бz.р8= α*бр.o=0,132*148,8=19,6

бz.g8=бz.g7+γ2 *п8= 63+18*0,3=68,4

 9. z9=2,7

Ѯ= 2*z9/в=2*2,7/0,8=6,75

α=0,107

бz.р9= α*бр.o=0,107*148,8=15,9

бz.g9=бz.g8+γ3 *п9= 68,4+18*0,3=73,8

4.4 Расчёт фундаментной плиты на прочность.

Расчётная нагрузка с учётом веса бетонных блоков будет равна:

N = 126,56 +0.4×1.2×24×1.1= 139,23 кН/м

Примем тяжелый бетон класс В30

R_bt = 0.75 мПа =0.075 кН/см²;

γ_В2=0.9 [3, пункт 5.1.10 (б)]

Арматура класса А400  R_s=35,5кН/см²  [3, табл.5.8]

Расчетная схема – консоль, жестко защемленная у грани стены и загруженная равномерно-распределенной нагрузкой в виде отпора грунта P_s.

Расчётные усилия:

3.  Изгибающий момент:

M_max = 0.5ρ_s× c² = 0.5×171,76×0.2² = 3.43 кНм

4.  Поперечное усилие:

Q_max = ρ_s×c = 171,76×0,2=34,35 кН

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

11

27

Рис.4 Сечение фундамента

4.5 Определение площади сечения арматуры в плите фундамента

Расчёт арматуры нижней сетки.

Определяем                                                 

h₀=h_f - a=300 - 40 = 260мм = 26см

Принимаем шаг стержней S=100 мм

тогда количество стержней на 1м плиты будет

=10      

        По сортаменту подбираем арматуру 106 А400

Проверяем высоту фундаментной плиты продавливание:

Q_max ≤ ϕ_b3×R_bt×l×h₀

15 < 0.8×0.075×0,9×100×26 =140.4 кН

Следовательно, прочность на продавливание будет обеспечена при данных размерах и классе бетона.

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

9

28

4.6 Конструирование фундаментной плиты

рис5. Конструирование арматурной сетки

Длина сетки:

2380 - 2×20 = 2340мм

Ширина сетки:

800 - 2×30 = 740мм

Сетку подбираем по [4; табл 1]   

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

10

29

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

11

29

Деталь Перекрытия

Рис6 состав перекрытия

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

13

30

11. Расчёт прогона П.60.2.5-4Ат

Длина l=5980мм., ширина b=200мм., h=500мм., масса m=1,5т.

Прогон предварительно напряжённый, метод напряжения – электротермический на упоры.

Класс бетона B30, продольная рабочая арматура напрягаемая, стержневая горячекатаная А-600, поперечная А-400.

Рис7.

12. Статический расчёт

12.1 Определение расчётного пролёта

lo=lпр-bоп = 5980 – 220 = 5760мм.

12.2 Определение нагрузки на 1 пг.м. прогона

Для расчёта по 1-ой группе предельных состояний требуется полная расчётная нагрузка                                                           рис8 Разрез

Нагрузку на 1м² см табл. 2 стр. 12

q_n=qⁿxAгр. +2,5 = 6,654х2,99+2,5=22,4 кН/м

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

14

31

Сбор нагрузки на 1м² покрытия

                                Таблица 2. Сбор нагрузки на 1 м² плиты  перекрытия.                                

Примечание:

8.  Коэффициент надёжности для постоянной нагрузки γ_f  см.[1; табл.1]

9.  Временная нагрузка V_n

10. Состав покрытия см. Рис 1.

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

15

31

a)  Полная расчётная нагрузка

qtot = qtot x Агр. + qсв.пр = 10х 2,99 + 2,75 = 32,65 кН/м

qⁿсв.пр =  4,054 х 2,99 х 2,5 = 14,62 кН/м.  gf=1.1

qсв.пр = qⁿсв.пр xgf = 2.5 x 1.1 = 2.75 кН/м

нормативная полная

q_n=qⁿxAгр. +2,5 = 6,654х2,99+2,5=22,43 кН/м

12.3 Расчётная схема прогона и определение расчётных усилий.

 Расчётная схема прогона это однопролётная балка с шарнирными опорами, загруженная равномерно-распределённой нагрузкой от веса междуэтажного перекрытия.

I группа предельных состояний

Q===94,03 кН

М===135,4 кНхм

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

16

31

13 Конструктивный расчёт

Расчёт по первой  группе предельных состояний

13.1 Расчётные характеристики материалов

Бетон В30

Rb1 = 0.9 (п.5.1.10 СП 52-102-2004)

Rb=17мПа = 1,7 кН/см² (табл 5.2 СП 52-102-2004)

Rbt =1,15мПа = 0,115 кН/см² (табл 5.2 СП 52-102-2004)

Арматура продольная напрягаемая класса А-600

Rs=520 кН/см² (табл 2 СП 52-102-2004)

Rs3 = 1,1 т.к x / xr = 0.15/0.43=0.34<0.6 по СП 52-102-2004

Фактическое и расчётное сечения выглядят одинаково:

13.2   Расчет продольной рабочей арматуры из условия прочности нормального сечения

Задаёмся защитным слоем 30 мм. И диаметром рабочей арматуры 20 мм.

ho = h – a = 50 – 4 = 46 см 

а = защ.сл. + d/2 = 30 + 20/2 = 40 мм.

Определяем Am 

αm===0,20

ξ<ξ_R     0,15<0,43

ξ_R=0,43 (СП52-102-2004), значит сечение с одиночной арматурой

η=0,925; ξ=0,15

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

17

32

По Am определяем h=0,925 (табл. СНиП 2.03.01-84*) и x=0,15 (табл 3.1

СП 52-102-2004)

Ar=0.43>Am=0.14 условие выполняется, арматура ставится только в растянутой зоне –одиночное армирование.

Определяем требуемую площадь сечения арматуры

Аs  =   M   =       131.6 x 100         = 5.4 см²

Rsxhoxη 52 x 46 x 0.925

По сортаменту принимаю 2 ø 20 A600 cAs=6.28 см² > треб. Аs  = 5.4 см²

Проверяем процент армирования

μ% == = 0.68%

μ%min=0.1 < μ%=0.68 < μ%max=3%.

Уточняем защитный слой         

а = защ.сл. + d/2 = 30 + 20/2 = 40 мм  принимаем 40 мм.

ho = h – a = 50 – 4 = 46 см.

13.3Расчёт поперечной арматуры из условия прочности наклонного сечения.

Qmax = 93.31 кн

Расчётные характеристики материалов

Бетон В30 Rbt =1,15 х 0,9 = 1,035мПа = 0,1035 кН/см² (табл 5.2 СП 52-101-2003)

dsw = 0.3 xd = 0.3 x 16 = 4,8 мм

принимаем 2ø 6 А 400 с Asw = 0.57 см²

Задаемся конструктивным шагом поперечных стержней.

Sw<0.5ho = 0.5 x 460 = 230 мм.

Принимаю шаг Sw = 200мм. (кратно 50)

Определяем максимально допустимый шаг поперечных стержней

Smax = Rbt x b x ho²  = 0.1035 x 20 x 46 ² = 46.94см

           Qmax                   93.31

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

18

33

13.3.1 Проверяем прочность сечения по сжатой наклонной плоскости.

Qmax ≤ Qb= φb1 xRb х gb1 xbxho, где φb1 = 0.3 (п.3.1.5.2 СП 52-102-2004)

Qb= 0,3 х 1,7 х 0,9 х 20 х 46 = 422,28 кН.

Qmax = 93.31 < Qb = 422,28 кн

Вывод: размеры сечения достаточны, прочность обеспечена.  

13.3.2 Проверяем необходимость установки арматуры по расчету

Qmax ≤ Qb, где

Qb = φb2 х Rbt х bxho²  ≤ 2.5 х Rbt х bxho   и Qb ≥ 0.5 х Rbt х bxho

              С                                                 

fb2=1.5

Определяем величину горизонтальной проекции опасного наклонного сечения.

    fsw=0.75

Определяем интенсивность поперечной арматуры

qsw =RswxAsw= 28,5 x 0.57 = 0.81 кн/см

Sw            20

qsw ≥ 0.25 xRbtxb = 0,81> 0,4995 условие соблюдается, значит поперечную арматуру учитывают в расчёте.

  2ho=2 x 46 = 92 см. Принимаем меньшее 92 см.

Qb = 1.5 x 0.0999 x 20 x 46²= 68,93 кн

           92

Qmax = 93.31кн > Qb = 68,93 кн

Условие  выполняется, т.е  надо учитывать в расчёте работу арматуры.

Qmax=93.31 кН< Qb+Qsw=68,93+55.89=131 кН

Qsw= ·qsw·c=0.75·0.81·92=55.89 кн

Qb = 68,93 кн < 2.5 x 0.0999 x 20 x 46 = 229,77 кн.

Qb=68,93 кн > 0.5 x 0.0999 x 20 x 46 = 45,95кн.

условие выполняется. При установке поперечной ар-ры конструктивно

Sw=0.75ho = 0.75 x 46 = 34.5см. принимаем 350 мм.

Принимаем поперечную арматуру ø 6 А400 с шагом на приопорных участках, равных ¼ пролета, Sw = 20 см, на средней части пролета Sw =35 см.

ДП - 19 – 270103.ПУ/01 - 09 - РК

ЛИСТ

19