Проектирование плиты ленточного фундамента под кирпичную стену по оси Г и многопустотной плиты перекрытия четырехэтажного 28-ми квартирного жилого дома в г. Углич Ярославской области

Содержание:                                    

                                                                                                                                     Лист

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

    2.Конструктивная схема здания…………………………………………………..5

    3. Сбор нагрузок…………………………………………………………………...6

       3.1. Сбор нагрузки на 1 м² кровли……………………………………………...6

       3.2. Сбор нагрузки на 1 м² чердака……………………………………………..7

       3.3. Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия………………………………………...8

       3.4. Сбор нагрузки на 1 м²  перекрытия над подвалом………………………...9

     4. Расчёт ленточного фундамента по оси Г……………………………………...9

       4.1. Определение нагрузки на фундамент……………………………………...9

       4.2. Определение площади подошвы фундамента…………………………….11

       4.3. Определение площади сечения арматуры в плите фундамента…………13

       4.4. Конструирование фундамента……………………………………………..15

     5. Расчёт многопустотной плиты перекрытия…………………………………..16

       5.1. Характеристика изделия……………………………………………………16

       5.2. Статический расчёт плиты………………………………………………….16

          5.2.1. Определение расчётного пролёта плиты………………………………16

          5.2.2. Сбор нагрузки на 1 погонный метр плиты…………………………….17

          5.2.3. Определение расчётных усилий………………………………………..17

       5.3. Конструктивный расчёт плиты……………………………………………..18

          5.3.1. Расчёт продольной поперечной арматуры……………………………..19

          5.3.2. Расчёт поперечной арматуры………………………………………… .. 20

       5.4. Конструирование плиты……………………………………………………. 20

       Список используемой литературы………………………………………………21

1.Исходные данные для разработки расчётно-конструктивного раздела

                     Рис.1. Состав крышы

                  Рис. 2. Состав чердачного покрытия

              Рис 3. Состав междуэтажного перекрытия

               Рис.4. Состав покрытия над подвалом

2. Конструктивная схема

         Конструктивна схема здания – бескаркасная, с продольными несущими и поперечными самонесущими и ненесущими стенами

      1 – 1

а)

 б)

             Рис.5 Конструктивная схема здания  (фрагмент)

                        а) разрез 1-1 б) план  (фрагмент)

3. Сбор нагрузок

                                     3.1 Сбор нагрузки на 1 м² крыши (см. рис. 1)                         

                                                                                                                                                                               Табл. 1                                                                                              

3.2 Сбор нагрузки на 1 м² чердачного перекрытия (см. рис.2)

                                                                                                                             Табл. 2

3.3 Сбор нагрузки на 1м² междуэтажного перекрытия.

    (см рис. 3) 

                                                                                                                  Табл.3   

Временная нагрузка  V_n=1,5 кН/м² принята по таблице 3 (1) в зависимости от назначения здания

Коэффициенты надежности по нагрузкам для постоянных нагрузок – по табл.1 (1), для временной нагрузки по п. 3.7 (1)

  3.4 Сбор нагрузки на 1м²  перекрытия над подвалом.(см. рис. 4)

                                                                                                              Табл.4

Примечание:

Временная нагрузка  V_n=1,5 кН/м² принята по таблице 3 [1] в зависимости от назначения здания

Коэффициенты надежности по нагрузкам для постоянных нагрузок – по табл.1 [1], для временной нагрузки по п. 3.7 [1]

4. Расчёт плиты ленточного фундамента по оси Г

                        4.1  Определение нагрузки на фундамент

      Обрез фундамента находится на отметке -0,350 м

     Грузовая площадь с потерей нагрузки передаётся на 1 погонный метр нагруженной стены

       А_гр=1м х L/2 = 1 х 8,54/2 = 4,27 м²

    Нагрузку от стены берём без оконных проёмов

                  Рис. 6 Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента

         Схему сбора нагрузки см. рис. 5

                 Определение полной нормативной нагрузки на обрезе фундамента

Ng_f=1 = Nⁿ_ст + Nⁿ_крышы + Nⁿ_{черд покрыт.} + Nⁿ_{перекр.} + Nⁿ_{перек над подв} (кН/м).

Нагрузка от стены

Nⁿ_стены = d_ст. х  Н_ст. х r = 0,38 х 11,62 х 18 = 79,48 (кН/м).

d_ст. = 38 см = 0,38 м;

Н_ст. = 11,62 м;

r = 18 кН/м³

Нагрузка от крыши  

Nⁿ_крыши = qⁿ_крышы х А_гр = 3,18 х 4,27 = 13,58 (кН/м).

qⁿ_крышы = 3,18 кН/м² (табл.1);

А_гр. = В/2 х 1 = 8,540/2 х 1 =  4,27 м;

Нагрузка от чердачного покрытия

Nⁿ_{черд. перек.} = qⁿ_{черд.покр.}х А_гр = 4,72 х 4,27 = 20,15 (кН/м).

qⁿ_пер. = 4,72 кН/м² (табл.2);

Нагрузка от перекрытия

Nⁿ_{перекр.} = qⁿ_пер.· А_гр.· n = 5,59 х 4,27 х 3 = 71,61 (кН/м).

qⁿ_пер. = 5,59 кН/м² (табл.3);

п – число перекрытий.

Нагрузка от перекрытия над подвалом 

Nⁿ_{покр подв.} = qⁿ_{покр подв.} х  А_гр. = 5,64 х 4,27 = 24,08 (кН/м).

qⁿ_{покр подв.} = 4,05 кН/м² (табл.4);

Ng_f=1 = Nⁿ_ст + Nⁿ_крышы + Nⁿ_{черд покрыт.} + Nⁿ_{перекр.} + Nⁿ_{перек над подв} = 79,48 + 13,58 + 20,15 + 71,61 + 24,08= 208,9 (кН/м).

             Полная расчетная  нагрузка на обрезе фундамента.

Ng_f>1  =  N_стены + N_крыши + N_{черд  покрыт.} + N_{перекр.} + N_перек  (кН/м).

Нагрузка от стены

 N_стены = Nⁿ_стены х g_f  = 79,48 х 1,1 = 87,43 (кН/м).

Нагрузка от крыши  

N_крыши = q_крышы х А_гр = 4,3 х 4,27 = 18,36 (кН/м).

q_крышы = 4,3 кН/м² (табл.1);

А_гр. = В/2 х 1м = 8,540/2 х 1 =  4,27 м;

Нагрузка от чердачного покрытия

N_{черд. перек.} = q_{черд.покр.}х А_гр = 5,47 х 4,27 = 23,36 (кН/м).

q_пер. = 5,47 кН/м² (табл.2);

Нагрузка от перекрытия  N_{перекр.} = q_пер.· А_гр.· n = 6,51 х 4,27 х 3 = 83,39 (кН/м).

q_пер. = 6,51 кН/м² (табл.3);

n – число перекрытий.

Нагрузка от перекрытия над подвалом 

N_{покр подв.} = q_{покр подв.} х  А_гр. = 6,57 х 4,27 = 28,05 (кН/м).

q_{покр подв.} = 6,57 кН/м² (табл.4);

Ng_f>1 = N_ст + N_крышы + N_{черд покрыт.} + N_{перекр.} + N_{перек над подв} = 87,43 + 18,36 + 23,36 + 83,39 + 28,05= 240,59 (кН/м).

Проверка:

Ng_f=1 · g_fсред. ≈ Ng_f>1 ; 

 g_fсред. = 1,15;

208,9 кН/м · 1,15 = 240,59 кН/м;

240,59 кН/м ≈236,36 кН/м (верно).

                   4.2. Определение площади подошвы фундамента.

     Район строительства г.Углич

     Грунт – суглинок с коэффициентом текучести I_L = 0,5; пористостью е = 0,65.

     Удельный вес грунта выше и ниже подошвы фундамента g_ll =g^l_ll =18 кН/м³.

     По карте нормативных глубин промерзания грунтов определяем для Углича нормативную глубину промерзания суглинка d_fn = -1,48 м.

     Расчетная глубина промерзания: d_f = -1,001 м.

     Глубина заложения подошвы фундамента из условия промерзания грунта  d=-1,85

   (см ПЗ АС лист      )

     Планировочная отметка земли DL = -1,050м

     Отметка подошвы фундамента FL = -2,950

     Отметка пола подвала -2,050м

     Полная нормативная нагрузка от здания на отметке   -2,050м 

                            Рис. 7 Сечение фундамента

    Принимаю расчётные характеристики грунта:

    R₀ = 219,5 кПа (кН/м²) – условное расчётное давление на грунт основания

   (прилож. 3     табл. 2 [2] )

    Cn = 28 кПА (кН/м²) – удельное сцепление (прилож. 1 табл. 2 [2] )

   j_n = 22⁰. – угол внутреннего трения грунта  (прилож. 1 табл. 2 [2] )

   g_mt  = 20 кН/м³ – усредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах.

 1. Определение предварительного размера подошвы фундамента

   предв. А_ф =  =  = 1,11 ( м²).

   в_предв. =  =  = 1,11(м).

  Принимаю предварительную ширину подошвы фундамента 1,2 м

2. По формуле 7 [2] определяем расчетное давление на грунт основания.

   R =  [М_g х к_Z х в_предв х g_II + M_q х d₁ х g^l_II + (M_q-1)d_b х g^l_II + M_c  х с_n ];

   g_С1 = 1,2  и  g_С2 = 1 см. табл.3 [2];

   к_Z = 1;  к = 1,1;

   М_g = 0,56 ; M_q = 3,24 ; M_c = 5,84 см. табл.4 [2];

    d_b = 2,2-1,2 = 2 м – расстояние от планировочной отметки земли до отметки пола   подвала

    h_cf = 0,1 м – расстояние от уровня пола подвала до грунта

    h_s = 3,05 - 0,1 – 2,2 = 0,75м – расстояние от уровня грунта до подошвы фундамента

    d₁ = h_s + h_cf х g_cf / g^l_II = 0,75+0,1 х 22/17 = 0,88 м

    g_cf =22 кН/м²

    R =  [0,56 х 1 х 1,2 х17 + 3,24 х 0,88 х 17 + (3,24 - 1) х 1 х 17+5,84 х 23] =

    = 253,2 (кПа).

3. Уточняем размер подошвы фундамента:

    А_ф =  =  = 0,95 ( м²).

     в =  =  = 0,95 (м).

    Принимаю по ГОСТ 13580-85 фундаментную плиту ширину ФЛ 10.12  b = 1 м

5. Проверяем среднее давление под подошвой фундамента:

_(γf=1) = A_ф х H х g_mt  = 1 х 0,85 х 20 = 17 кН

      Р  R.

     Р =  =  = 241,74 (кПа);

     Р = 225,9 кПа  R = 253,2 кПа.

     Следовательно, размеры подошвы фундамента определены правильно.

                                4.3. Расчет фундаментной плиты на прочность.

Принимаю бетон тяжелый класс В20

R_bt = 0,9мПА = 0,09 кН/см², g_b2 = 0,9

     Арматура класса А400 R_S = 355 МПа = 35,5 кН/см².

Расчётная нагрузка с учётом веса бетонных блоков будет равна

  Ng_f>1=240,59+0,4 х 0,55 х 24 х 1,1 = 246,4 кН

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

P_S =  =  = 240,59 (кПа)  R = 253,2 кПа.

с =  =  = 0,3 (м).

                          Определение расчётных усилий

1.  Изгибающий момент

       М_max = 0.5 х P_s х с² = 0,5 х 240,59 х 0,3² = 10,8 кНм

2.  Попречная сила

Q_max = P_s х с = 242,17 х 0,3 = 72,65 кН

                            Рис 8. Сечение фундамента с расчетной схемой

              Расчёт арматуры нижней сетки

       A^тр_s =   =  = 1,28 ( см²).

      а = защ.сл + d /2 = 30 + 10/2 = 35 мм

      h₀=h – a = 30 – 3,5 = 26,5 см

        Принимаем шаг стержней S=100мм, тогда кол-во стержней на 1м плиты будет      1/S = 1000/100 = 10 шт

      По сортаменту подбираем 10 Ø6 А400 с А^ф_S = 2,83 (см²).

      Проверяем процент армирования:

   μ% =  =  = 0,11%;

    h₀ = h – a = 300 – 35 = 265 (мм) = 26,5 (см);

    а = з.сл. + d/2 = 30 + 6/2 = 35 (мм).

   μ%  = 0,11%   μ%_min = 0,1 %.

     Расчёт на продавливание

   Q_max ≤ φ_b3 х R_bt х g_b1 х l х h_o = 1 х 0,09 х 0,9 х 100 х 26,5 = 214,65 кН

   Q_max = 70,91 кН < 178,88 кН

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

                         4.4  Конструирование фундамента

         Длина сетки: 1180-2 х 20 = 1140мм

         Ширина сетки: 1000-2 х 30 = 940мм

         Смотри лист 3 (чертёж)

5. Расчёт многопустотной плиты перекрытия

                 5.1 Характеристика изделия

      Рассчитываем многопустотную плиту перекрытия. Плита предварительно напряженная, метод напряжения арматуры – электротермический на упоры.

Длина плиты 5980 мм, ширина 1490 мм

      Бетон тяжелый класса В20, продольная рабочая арматура А600, поперечная арматура класса В500, конструктивная арматура класса В500, подъёмные петли из арматуры класса А240.

              Рис 11. Многопустотная плита ПК 60.15

      Деталь перекрытия см. рис.3

       5.2 Статический расчёт плиты

     5.2.1 Определение расчётного пролёта плиты

           Рис. 12 Конструктивная схема плиты

      Расстояние в свету (между стенами)

      L _св = L – (200+190) = 6000 – (200+190) = 5610 мм

      Длина плиты

      L _пл = L _св + (b_оп + b_оп) = 5610 + ( 185 + 185) = 5980 мм

      Расчетный пролёт плиты

      L_o = L_пл – 2х b_оп / 2 = 5980 – 2х185/2 = 5795 мм

                      5.2.2  Сбор нагрузки на 1 погонный метр плиты

            Рис. 13 Определение грузовой площади

Нагрузка на 1 м плиты

q_пл. = q х B_пл. = 6,51 x 1,5 = 9,77 кН/м

где q = 6,51 кН/м² см табл 3

                   5.2.3Определение расчетных усилий в плите.

Так как отношение

 = = 4 > 2

то плита рассчитывается как балка

                     Рис. 14 Расчётная схема плиты

Максимально изгибающий момент

Максимально поперечная сила

                 5.3.Конструктивный расчет плиты

   Фактическое сечение плиты надо привести к виду удобному для расчёта. В данном случае сечение можно привести к двутавру, но т.к. полка в растянутой зоне (внизу) работать не будет (бетон плохо работает на растяжение) , то расчётным будет тавровое сечение.

             Рис. 15 Сечение плиты

В_н = В_пл.=1490 мм – ширина плиты внизу

В_в =  В_н – 2 х15=1490 – 30 = 1460 мм

b_f′ =  В_в = 1460 мм – ширина полки

- толщина полки

Рабочая высота сечения

h₀ = h – a = 220 – 30 = 190 мм = 19 см, где

а = з. сл. + d/2 = 20 + 20/2 = 30 мм

защитный слой равен 20 мм см. справочник

Ширина сечения

b =  В_в – 2 х 15 – d_отв. х n, где   n = 7 – количество отверстий

b =  1490 – 30 – 159*7 = 347 мм = 34,7 см

5.3.1. Расчет продольной рабочей арматуры.

Расчетное усилие М_max = 41,01 кН*м

Расчетные характеристики материалов:

бетон кл. В20, R_b = 11,5 МПа = 1, 15 кН/см² табл. 3 [10]

γ_b2 = 0,9 табл. 15 [5] ,

Рабочая арматура класса А600

R_s = 520 МПа = 52 кН/см² табл. 4 [10]

           Определяем положение нейтральной оси

М_x=h^′_f =  R_b* γ_b2* b_f′*h_f′*( h₀ – 0,5* h_f′) = 1,15*0,9*146*3*(19 – 0,5*3) = 7933,3,15 кН*см = 79,33 кН*м

М_x=h^′_f = 79,33 кН*м › М_max = 41,01 кН*м – нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное при ширине  b_f′= 146 см.

            Определяется значение

так как α_R  = 0,548 ›  α_m = 0,11 то арматура ставится только в рястянутой зоне (одиночное армирование )

По  α_m = 0,11 определяем η = 0, 942 табл. 5 см.[10]

         Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

см²

ξ, ξ_R см. табл. 6 [10] в зависимости от кл. арматуры

Арматура укладывается в нижнюю зону плиты виде отдельных стержней, равномерно не более чем через 2 отверстия. Подбираем по сортаменту.

А_s(тр.)  =  3,93 см²  -  принимаем 5Ø12 с А_s(ф.)  = 5,65 см²

Проверяем процент армирования

5.3.2.Расчет поперечной арматуры

Расчетные характеристики

R_sw = 300 МПа = 30 кН/см² см. табл.3 [10] кл. арматуры В500

R_b = 11,5 МПа = 1, 15 кН/см² табл. 3 [10]

R_bt = 0,9 МПа = 0,09 кН/см² табл. 3 [10]

γ_b1 = 0,9

Количество поперечных стержней n = 5

Ø продольной рабочей арматуры d=12 мм

Ø поперечной арматуры d_sw = 0,3 * d  = 0,3* 12 = 3,6 мм

По сортаменту подбираем площадь поперечных стержней А_sw = 0,63 см² Ø4

Проверяем прочность бетона по сжатой наклонной полосе

Q_max ≤ γ_b1 * k_b *_b1*b* h₀ = 0,3*1,15*0,9*34,7*19 = 204,7 кН

_b1 = 0,3

k_b1 = 1,15

Q_max = 28,31 кН < 204,7 кН – прочность обеспечена

Проверяем необходимость установки поперечной арматуры по расчету

кН

с = 2* h₀ = 2*190 = 380 мм

h₀ =  h – а = 220 – 30 = 190 мм

а = з. сл. +  d/2 = 20 + 12/2 = 26 мм ≈ 30 мм = 3 см

_b2 = 1,5

Проверяем выполнение условия

2,5* R_bt* γ_b1*b* h₀ >  Q_b ≥ 0,5* R_bt* γ_b1*b* h₀

2,5*0,09*0,9*34,7*19 = 133,5 кН > Q_b = 40 кН

0,5 *0,09*0,9*34,7*19 = 26,7 кН <  Q_b = 40 кН

133,5 кН > 40 кН > 16,27 кН – поперечную арматуру устанавливают по расчету.

Находим поперечную силу, воспринимаемую арматурой в наклонном сечении

Q_sw = Q_max – Q_b = 28,31– 40 = -11,69 кН ≈0 – поперечная арматура ставится конструктивно

Определяем требуемый шаг поперечных стержней:

а) конструктивный шаг  S_{w констр.} ≤ 0,5* h₀

S_{w констр} = 0,5*19 = 9,5 ≈ 10 см

б) максимальный шаг

Окончательно принимается   S_w минимальный шаг стержней  из рассчитанных вариантов –

 S_w = 10 см, Ø 4 В500

Длина сетки С2 = 1/4 * L_пл. = 1/4 * 6000 = 1500 см

                         5.4 Конструирование плиты

    Смотри  лист 3 (чертёж)

              Список используемой литературы

1.  СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996, 44 с.

2.  СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996, 

3.  СНиП 2.03.01-84* Бетоны и железобетонные конструкции / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996, 76 с.

4.  Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций (к СНиП 2.02.01-84*) – М.:1989

5.  СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции, 2004

6.  ГОСТ 13580-85 Плиты железобетонные ленточных фундаментов / Госстрой СССР – М.:ЦИТП Госстроя СССР 1985

7.  Мандриков А.П. Примеры расчёта железобетонных конструкций. Учебное пособие для техникумов. – М.: Стройиздат, 1989, 506 с.

8.  Цай Т.Н. Строительные конструкции т.2. Железобетонные конструкции. – Ц.: Стройиздат, 1985, 462 с.

9.  Приложение №5 к СНиП 2.01.07-85*. Карты районирования территории СССР по климатическим характеристикам. - М.: Стройиздат, 1987, 7 карт.

     10. Справочник по строительным конструкциям  / ЯГК, Чуднов, 2009, 14с