Расчет и конструирование ленточного железобетонного фундамента и многопустотной плиты перекрытия дома быта на 15 рабочих мест

21

РАЗДЕЛ 2. Расчётно-конструктивный раздел

Ф.И.О.

 Подпись

Дата

ДП - 5 - 270103 - 08 - РК

Разработ.

Денежкина

Консульт.

Голованова

Руковод.

Усова Г.В.

Дом быта на 15

рабочих мест.

Стадия

Лист

Листов

У

1

17

ЯГМК СТ2-43

22

Содержание:                                                 

Лист

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

2.   Детали покрытия и перекрытия.……………………………................................4

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

4.   Расчёт ленточного железобетонного фундамента по оси 3……………………7

4.1  Схема сбора нагрузки…………..…………………………………………..7

4.2  Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента………………………....7

4.3  Определение размеров подошвы фундамента………………….……...…8

4.4  Расчёт фундаментной плиты на прочность…………………………….…9

4.5  Определение площади сечения арматуры в плите фундамента…….......10

4.6  Конструирование фундаментной плиты………………………………….11

5.   Расчет многопустотной плиты покрытия..………………...……………….......12

5.1  Конструктивная схема покрытия..………………………………………..12

5.2  Статический расчет плиты………………..……………………………….12

5.2.1  Определение расчетного пролета плиты…………………...…………….12

5.2.2  Определение расчетных усилий в плите…………………………………13

5.3  Конструктивный расчет плиты………………………………………..…..13

5.3.1  Расчет продольной рабочей арматуры……………………………………14

5.3.2  Расчет поперечной арматуры……...………………………………………15

Список литературы………………………………………......................................17

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

2

23

1.  Исходные данные для проектирования.

Необходимо выполнить расчет и конструирование ленточного железобетонного фундамента и многопустотной плиты перекрытия.

Тип здания – Дом быта на 15 рабочих мест.

Состоит из 2^х этажей, с высотой этажа 3,3м., здание без подвала. Стены кирпичные ρ=18 кН/м³, наружные δ=770мм; внутренние δ=380мм.

Место строительства г. Гаврилов Ям.

Основание под фундамент грунт – супесь е =0.75; γ= 18кН/м³; I_L=0.4

Размеры плиты: BxL=990х6280 мм

Бетон тяжелый класса В25

Рабочая арматура класса А600

Поперечная арматура класса В500

Монтажные петли А240

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

3

24

2.  Детали покрытия и перекрытия.

Рис. 1 Состав перекрытия

Рис. 2 Состав покрытия

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

4

25

3.Сбор нагрузки на 1м² покрытия и перекрытия

Таблица 1. Сбор нагрузки на 1 м² покрытия.

Примечание:

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

2.  г. Данилов находится в IV снеговом районе [1; карта 1 и табл. 4]

3.  Коэффициент перехода от снеговой нагрузки от 1м² Земли к      нагрузке на покрытии μ=1 (2°<25°) - [1; прил. 3*]

Состав покрытия см. Рис 2.

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

5

26

Таблица 2. Сбор нагрузки на 1 м² перекрытия.

Примечание:

1.  Коэффициент надёжности по нагрузке для постоянных нагрузок принимаем по [1; табл.1]

2.  Нормальное значение временных нагрузок Vⁿ принято по [1; табл.3]

3.  Коэффициент надежности по нормативным нагрузкам для временных нагрузок принят по [1; п 3.7]

Состав перекрытия см. рис 1

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

6

27

4. Расчёт ленточного железобетонного фундамента по оси «3»

4.1 Схема сбора нагрузки

Рис.3 Разрез

4.2 Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента

Обрез фундамента на отметке -0,05м.

Грузовая площадь с потерей нагрузки передается на 1 погонный метр внутренней стены =1м×6,2=6,2м²

Нагрузку от стен берем без дверных  проемов.

Полная нормативная нагрузка на обрезе фундамента:

N_(γf=1) = Nⁿcт + Nⁿпок + Nⁿпер.

Nⁿcт = σ_ст × Н_ст × ρ_ст = 0.38×6,35×18 = 43,09 кН/м

ρ_ст = 18кН/м³ (керамический кирпич)

Нагрузка от покрытия

 Nⁿпок = qⁿ_покр× А_гр = 6.38×6.2 =39,56 кН/м

Нагрузка от межэтажных перекрытий

 Nⁿпер. = qⁿ_пер× А_гр×n= 6.44×6.2×1 =39,93 кН/м

n – количество перекрытий. n=1шт

Итого:

N_(γf=1) = 43.09+39.56+39.93=122.58 кН/м

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

7

28

Полная расчетная нагрузка на обрезе фундамента:

N_(γf<1) = Ncт + Nпок + Nⁿпер

N_ст =  Nⁿcт × γ_f = 43.09×1.1 = 47.4кН/м

N_покр = q_пок ×А_гр = 7,85×6.2 = 46,67 кН/м

N_пер = q_пер ×А_гр × n= 7,55×6.2×1 = 46,81 кН/м

Итого:

         N_(γf<1) = 47,4+48,67+46,81=142,88 кН/м

Проверка:

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

                                                                                     надежности по нагрузке)

122,58×1.15=140,97 кН/м;                            140,97 кН/м ≈ 142,88кН/м

4.3 Определение размеров подошвы фундамента

Рис.4 Сечение фундамента

Определим условное расчётное давление на грунт основания  

 [2; прил 3, табл 3]   R₀ =220 кПа. По [2; прил 1, табл 2] находим удельное сцепление C_n и угол внутреннего трения ϕ_n; C_n= 11кПа;   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=

Принимаем предварительно b = 0,8м.

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

8

29

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

γ_c1=1.2  γ_c2=1,06 т.к. L/H=18.6/7.3=2.5 (2, табл.3)

К=1,1 (так как характеристики грунта по  [2; прил 1, табл 2]     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=0,6м<10м)

Уточняем размер подошвы фундамента:

A_f =

Примем b =1,0м

Полученный размер подошвы фундамента не совпал с предыдущем b = 0,8м, еще раз подбираем размер подошвы фундамента.

  Определяем расчётное давление на грунт основания

Уточняем размер подошвы фундамента:

A_f =

Примем b =1,0м

Проверяем среднее давление под подошвой фундамента:

ρ ≤ R    ρ=

N_f = A_f × H ×γ_mt =1,0×1,55×20 =31кН

ρ = 153,58кПа < R = 220 кПа; следовательно, размер подошвы фундамента определены правильно.

4.4 Расчёт фундаментной плиты на прочность.

Расчётная нагрузка с учётом веса бетонных блоков будет равна:

N = 142,88+0.4×1.2×24×1.1= 155,55 кН/м

Примем тяжелый бетон класс В15

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]

1.  Изгибающий момент:

M_max = 0.5ρ_s × c² = 0.5×155,55×0.3² = 7,0 кНм

2.  Поперечное усилие:

Q_max = ρ_s×c = 155,55×0,3=46,67 кН

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

9

30

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

Расчётные усилия:

Рис.5 Сечение фундамента

4.5 Определение площади сечения арматуры в плите фундамента

Расчёт арматуры нижней сетки.

Определение параметра а:

Определение требуемой площади арматуры.  

h₀=h_f - a=30 – 3,5 = 26,5см –расчетная высота сечения.

h_f =300 мм –высота фундаментной плиты.

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

10

31

Примем шаг стержней S =100мм. Тогда количество стержней на 1м² плиты будет

По сортаменту подбираем 10ø6 А400 с A_s=2,83см²

Проверяем процент армирования:

μ%

Проверяем высоту фундаментной плиты продавливание:

Q_max ≤ ϕ_b3×R_bt×l×h₀

46,67 < 1×0.075×100×26.5 =198,75 кН

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

4.6 Конструирование фундаментной плиты

Рис 6. Конструирование арматурной сетки

Длина сетки:

780 - 2×20 = 740мм

Ширина сетки:

1000 - 2×30 = 540мм

Сетку подбираем по [4; табл 1]  

В целях экономии арматуры рабочие стержни  через один не доводятся до края плиты, где изгибающий момент равен нулю. 

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

11

32

5.  Расчет многопустотной плиты перекрытия

5.1 Конструктивная схема перекрытия

Рис.7 Фрагмент плиты

Расчетная нагрузка на 1м перекрытия

q=7.55 кН/м²  табл. 2 лист 6.

Нагрузка на 1 пг м. плиты:

5.2  Статический расчет плиты

5.2.1  Определение расчетного пролета плиты

Рис.8 К определению расчетного пролета плиты

Расчетный пролет плиты:

l₀ =– ( + )=– b_оп = 6280 – 130 = 6150 мм = 6,15 м.

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

12

33

5.2.2 Определение расчетных усилий в плите

Рис. 9. Расчетная схема усилий в плите

Максимальный изгибающий момент:

Максимальная поперечная сила:

5.3 Конструктивный расчет плиты

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

а)

б)

Рис. 10. Сечение плиты (а- фактическое б- расчетное)

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

13

34

В_н = В_пл = 990 мм – ширина плиты внизу

В_В = В_н-2х15 = 990-30= 960 мм

b_f = B_B = 960 мм – ширина полки

 =30,5 мм ≈ 30 мм – толщина полки

Рабочая высота сечения h₀-a = 220-30 = 190 мм = 19 см

где а = з.сл.+ = 20+ = 30 мм

защитный слой равен 20 см – см. п. 55 [6]

Ширина сечения b=В_н-2х15-d_отвхn, где n = 5 – количество отверстий

b = 990-2х15-159х5 = 165 мм = 16,5 см

5.3.1  Расчет продольной рабочей арматуры.

Расчетное усилие = 35,32 кН×м

Расчетные характеристики материалов:

Бетон класса В30 R_b=14,5 МПа = 1,45 кН/см² – таблица 2 [6]  

¡_bf=0,9 таблица  [2 табл. 15]

Рабочая арматура класса А600  R_s= 520 МПа = 52 кН/см² – [6 табл. 5.8]

Определяем положение нейтральной оси

M_х=R_bx¡_bfxb_fxh_fx(h₀–0,5h_f)=1,45х0,9х96х3х(19-0,5х3)=6577,2кН×см =

= 65,77 кН×м

 =65,77 кНм > = 35,32кН_*м 

Следовательно, нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное при ширине b_f=96 см.

Определяем значение a_m :

=

 По [8; табл. 3.2] определяем _R

_R = 0,394 (для бетона класса В25 и арматуры класса А600)

Так как =0,078 <_R = 0,394, то арматура ставится только в растянутой зоне (одиночное армирование)

По = 0,078 определяем по [5; табл.3.1]

η = 0,96

Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

 ==

¡_s3 – коэффициент условия работы напрягаемой арматуры.

Так как отношение =

0,02<0,6 то можно принять ¡_s3 = 1,1 [6]

     ξ = 0,01, определяется по [5; табл.3.1] в зависимости от

= 0,0078

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

14

35

ξ_R = 0,51 по [8 табл. 3.2 ]

Предварительно напряженная арматура устанавливается в нижнюю зону плиты равномерно, не более, чем через 2 отверстия. По сортаменту принимаем

6Ø12 А600 с А_S^Ф= 4,52 см²  [по сортаменту арматурной стали]

5.3.2  Расчет поперечной арматуры.

Расчетное усилие Q_max = 22,97 кН

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В25

R_b = 14,5 МПа = 1,45 кН/см² – см. таблицу 5.2 [3].

R_bt = 1,05 МПа = 0,105 кН/см² – см. таблицу 5.2 [3].

¡_b1 = 0,9  п. 5.1.10 [3].

Задаёмся количеством поперечных стержней в поперечном сечении плиты.

Устанавливаются не чаще чем через 3 отверстия.

Задаёмся конструктивным шагом и определяем максимально допустимый шаг хомутов.

S_wпринимаем 100мм = 10см

Проверяем прочность сечения по сжатой наклонной полосе

22,97кН<122,74кН

Следовательно, прочность по сжатой наклонной полосе обеспечена.

Проверяем необходимость установки арматуры по расчёту:

Для арматуры В 500 R_sw = 300 мПа = 30 кН/см² – см. таблицу 5.2 [3].

На приопорных  участках плита армируеся 4 сетками С-1 Ø3 В500

По сортаменту определяем площадь поперечного сечения арматуры

A_sw = 0,28 см² (для 4Ø3 В500)

q_sw – интенсивность.

с – проекция наиболее опасного сечения.

с≤2×h₀

36,61см>38см

Т.к равенство не верно, то принимаем:

С=2×h₀

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

15

36

0,5×0,105×0,9×16,5×19 <23.06<2.5×0.105×0.9×16.5×19

      14.81кН<23.6кН<74.06кН

Условие выполнено.

Попеперечная арматура устанавливается конструктивно.

На приопорных участках плиты ставим сетки длинной равной

L_п =×6280=1540 мм.

Количество сеток принимаем равное 4, то есть 4 Ø3В500.

Шаг поперечных стержней S_w=100мм. < мм.

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

16

37

Список литературы:

1.  СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия/Минстрой России. ГПЦПП-М.:1996 г. – 44 стр.

2.  СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений/ Минстрой России - М.:ГПЦПП, 1985 г – 42 стр.

3.  СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию бетонных и железобетонных конструкций М.:ГУП «НИИЖБ», 2003 – 53 стр.

4.  ГОСТ 13580 – 85 Плиты железобетонные ленточных фундаментов.

5.  Строительные конструкции. Т.2. Железобетонные конструкции. Учебник для техникумов / Т.Н.Цай – М.: Стройиздат, 1985 г.

6.  СП 52 – 102 – 2004 «Свод правил. Предварительно напряженные железобетонные конструкции»

7.  Пособие по проектированию предварительно напрягаемых железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01 – 84)

ДП - 5 - 270103 – 08 - РК

Лист

17