Расчетно-конструктивный раздел проекта церковно-причтового дома г. Мирный Архангельской области

РАЗДЕЛ 2. Расчетно-конструктивный раздел

Ф.И.О.

Подпись

Дата

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

Разработ.

Жижин

Консульт.

Меленцова

Руковод.

Меленцова

Церковно-причтовый дом г. Мирный Архангельской области

Стадия

Лист

Листов

У

1

20

ЯГК СТЗ-61

Реценз.

17

Содержание

лист

1.     Исходные данные для проектирования фундаментной плиты.. 3

2.     Определение нагрузки на фундамент.. 5

3.     Расчет ленточного ж/б сборного фундамента по оси Б. 8

3.1. Определение нагрузки на фундамент.. 8

3.2. Определение площади подошвы фундамента. 9

3.3. Расчет фундаментной плиты на прочность. 11

3.4. Определение площади сечения арматуры в плите фундамента. 13

3.5. Конструирование фундамента. 13

4.     Расчет многопустотной плиты перекрытия. 15

4.1. Исходные данные для проектирования плиты покрытия. 15

4.2. Расчет многопустотной плиты перекрытия. 15

4.2.1.      Статический расчет плиты. 15

4.2.1.1. Определение расчетного пролета плиты. 15

4.2.1.2. Определение расчетных усилий в плите. 16

4.2.2.      Конструктивный расчет плиты.. 16

4.2.2.1. Расчет продольной рабочей арматуры. 17

4.2.2.2. Расчет поперечной арматуры. 18

1.1.1................................................................................................................. Конструирование плиты.. 19

Список литературы: 20

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

2

18

1.  Исходные данные для проектирования фундаментной плиты

В соответствии с заданием необходимо запроектировать фундаментную плиту под кирпичную стену по оси Б и сборную многопустотную плиту перекрытия.

Задание:  церковно-причтовый дом г. Мирный Архангельской области состоит из двух этажей, с высотой Н=3,3  м, с подвалом, наружная стена из керамического камня толщиной δ=64 см, плотностью ρ=18 кн/м³(для кладки)

 Место строительства: г. Мирный

Длина здания в осях L=31,75 м, ширина здания в осях B=21,65 м.

Основание под фундамент – грунт суглинок. I_L=0,55; e=0,85; γ_гр=17,5 кН/м³ – по заданию

Конструктивная схема см. рис.1 – Разрез (фрагмент)

                                                 Рис.1–Схема сбора нагрузки на фундамент

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

3

19

Состав покрытия см. рис. 2 – состав покрытия

Рис.2. Деталь 1. Состав покрытия

Состав чердачного перекрытия см. рис. 3 – Состав чердачного перекрытия

Рис.3. Деталь 2. Состав чердачного перекрытия

Состав цокольного перекрытия см. рис. 4 – Состав междуэтажного перекрытия

Рис.4. Деталь 3. Состав междуэтажного перекрытия и перекрытия над цокольным этажом

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

4

20

2.  Определение нагрузки на фундамент

Таблица 1. Сбор нагрузки на 1 м² крыши

Примечание:

1. γ_f- коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки [1, табл.1].

2. S_сн - расчетная величина снеговой нагрузки для г. Мирный IV район [1, табл.4];

 Sⁿ_сн- - нормативная величина снеговой нагрузки.

3.μ -коэффициент, перехода к нагрузке на кровлю, учитывающий уклон μ см. [1, прил. 3]

4. Состав покрытия смотрим на рис.2.

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

5

21

Таблица 2. Сбор нагрузки на 1 м² чердачного перекрытия

Примечание:

1.γ_f - коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки [1, табл.1].

2.Vⁿ – нормативная величина временной полезной нагрузки, находится по [1, табл.3]. Для временной нагрузки γ_f находится по [1, п.3.7]

3. Состав перекрытия смотрим на рис. 3.

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

6

22

Таблица 3. Сбор нагрузки на 1 м² междуэтажного перекрытия и цоуольного перекрытия

Примечание:

1.γ_f - коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки [1, табл.1].

2.Vⁿ – нормативная величина временной полезной нагрузки, находится по [1, табл.3]. Для временной нагрузки γf находится по [1, п.3.7]

3. Состав перекрытия над подвалом смотрим на рис. 4.

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

7

23

3.  Расчет ленточного ж/б сборного фундамента по оси Б

3.1.  Определение нагрузки на фундамент

Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента.

Обрез фундамента на отметке -0,350 м.

Грузовая площадь с потерей нагрузки передается на 1пг м нагруженной стены. (см.рис.1)

Для перекрытия: А_гр1.=1м*(11,66/2)=5,83 м²

Дла покрытия: А_гр2.=1м*(4,04/2)=2,02 м²

Нагрузку от стен берем без оконных проемов.

Полная нормативная нагрузка на обрезе фундамента.

N_{(γf =1)}= Nⁿ_бл + Nⁿ_cт+Nⁿ_nokp+Nⁿ_nep+ Nⁿ_{цок. пeр.}

Нагрузка от блоков:

Nⁿ_бл = _бл*Н_бл*ρ_бл=0,4*2,92* 24,0=28 кН/м

Нагрузка от стены:

Nⁿ_cт = _ст*Н_ст*ρ_ст=0,15*3,15*6 + 0,64*6,9*14 =65,28 кН/м

ρ_ст=6 кН/м³ – по заданию

Нагрузка от покрытия:

Nⁿ_покр = qⁿ_покр* А_гр2=2,02*7,8=15,8 кН/м

Нагрузка от междуэтажных перекрытий:

Nⁿ_nер = qⁿ_пер* А_гр1 *n=6,38*5,83*1=37,5 кН/м

где n – количество перекрытий

Нагрузка от цокольного перекрытия:

Nⁿ_{цок.. пер} = qⁿ_{цок. пер.}* А_гр1 =1,18*5,83=6,9 кН/м

Итого:

N_{(γf =1)}=28+2,8+15,8+37,5+6,9=91 кН/м

Полная расчетная нагрузка на обрезе фундамента

N_{(γf >1)}= N_бл + N_cт+N_nokp+N_nep+ N_{черд. пeр.}

N_бл= Nⁿ_бл* γ_f=28*1,1=30,8 кН/м

N_cт= Nⁿ_cт* γ_f=2,8*1,1=3,1 кН/м

N_покр= q_покр*А_гр2=2,82*7,8=22 кН/м

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

8

24

N_пер= q_пер* А_гр1*n=7,38*5,83*1=43 кН/м

Nⁿ_{черд. пер} = q_{черд. пер.}* А_гр1 =1,47*5,83=8,6 кН/м

Итого:

N_{(γf >1)}=30,8+3,1+22+43+8,6=107,5 кН/м

Проверка:

N_{(γf =1)}*γ_fсред=N_{(γf >1)}

γ_fсред=1,15 (усредненный коэффициент надежности по нагрузке)

91*1,15=104,65 кН/м

104,65 кН/м≈107,5 кН/м – верно

3.2.  Определение площади подошвы фундамента

Определение размеров подошвы фундамента

Район строительства г. Мирный, по карте глубины промерзания грунтов - IV

Грунт – суглинок с коэффициентом текучести I_L=0,55; e=0,85

Удельный вес грунта выше и ниже подошвы фундамента γ_гр =17,5 кН/м³

Глубина заложения подошвы фундамента из условия промерзания грунта принята d_f, = 1,19 м (см. Архитектурно-строительный раздел) DL=-2,100; FL=-3,880, отметка пола подвала -3,290 м

N_(γf=1) = 91,44 кН/м

                                                 Рис.5. Сечение фундамента

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

9

25

1. Определяем условное расчетное давление на грунт основания [2, прил.3, табл.3]

Ro=180 кПа

е=0,85;

I_L=0,55 (грунт супесь)

Находим удельное сцепление и угол внутреннего трения [2, прил. 1, табл.2]

C_n =16 кПа;

ϕ_n =16^о

γ_гр =17,5 кН/м³

2. Определяем предварительный размер ширины подошвы фундамента:

предв. А_f===0,54 м²

γ_mt=20 кН/м³ – удельный вес фундамента и грунта на его уступах

В_предв.=  = =0,54 м, принимаем b_предв. = 0,6 м

3. Определяем расчетное давление на грунт основания под подошвой фундамента[2, формула 7]

R=*[M_v*K_z*b_предв*γ_II+M_q*d₁*γ_II’+(M_q-1)d_в*γ _II’+M_c*c_n]

γ_c1=1,1 - [2 табл 3]

γ_c2=1,1 , т.к. L/H=32/7=4,5 [2, табл.3]

К=1,1 (так как прочностные характеристики грунта приняты по таблицам)

d_b= 3,29-2,10 = 1,19м

d₁= 0,37+0,22  0,64 м

K_z=1,0, т.к. b<10м; b=1 м

γ= γ_гр=17,5 кН/м³

γ_сf=22 кН/м³

h_cf=0,22

h_s=0,37

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

10

26

Определяем коэффициенты: M_v, M_q, M_c  в зависимости от ϕ_n =16^о по [2, табл.4]

M_v=0,36

M_q=2,43

M_c=4,99

R=*[0,36*1*0,6*17,5+2,43*0,64*17,5+(2,43-1)*1,19*17,5+4,99*16]=150,9 кН/м²

4. Уточняем размер подошвы фундамента:

A_трf===0,65 м²

b= A_трf/l=0,65/1=0,65 м

Принимаем b=0,8 м ФЛ 08,24-2 по ГОСТ 13580-85

5. Проверяем среднее давление под подошвой фундамента

P_s≤R

P_s= ==126,1 кН/м²

N_f = A_f *H*γ_mt=0,8*1*0,59*20=9,44 кН/м

P_s =126,1 кН/м²< R=150,9 кН/м²

Следовательно, размеры подошвы фундамента определены правильно.

3.3.   Расчет фундаментной плиты на прочность

Расчетная нагрузка с учетом веса бетонных блоков будет равна:

N=107,96+0,4*0,31*24*1,1=111,23 кН/м

Принимаем тяжелый бетон класса В15 [2, табл. 3.2]

R_bt=0,75 мПа=0,075 кН/см² [3, табл.5.2]

γ_b2=0.9 [3, пункт 5.1.10 (б)], (так как W>70%)

Арматиура класса А400

R_s=355 мПа=35,5 кН/см²,[3, табл.5.8]

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

11

27

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

P_s===134,95 кН/м

С===0,2 м

Расчетные усилия:

Изгибающий момент:

M_max=0,5*P_s*c²=0,5*134,95*0,2²=2,69 кН*м

Поперечное усилие:

Q_max= P_s*c=134,95*0,2=26,99 кН

рис.6. Сечение фундамента

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

12

28

3.4.  Определение площади сечения арматуры в плите фундамента

Расчет арматуры нижней части сетки.

а=защ. сл.+=30+=35 мм.

A_sтр===0,317 см²

h₀=h-a=300-35=265мм=26,5см

Принимаем шаг стержней S=100мм. Тогда количество стержней на 1 метр будет

l/S=1000/100=10 шт. По сортаменту подбираем 10Ø6А400 с A_s^ф=2,83 см²

Проверяем процент армирования:

µ%===0,11%>µ_min%=0,1%, верно

Проверяем высоту фундаментной плиты на продавливание:

Q_max< φ_b3* R_bt* l*h₀

φ_b3=1

13,44 кН<1*0,075*100*26,5=198,75 кН

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

3.5.  Конструирование фундамента

Конструирование плит, арматурной сетки, строповочной петли.

Длина сетки:

2380-2*20=2340 мм

Ширина сетки:

800-2*30=740 мм

Строповочная петля из арматуры класса А240, Ø12

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

13

29

рис.7. Конструирование арматурной сетки

Сетку подбираем по [4 прил.3 табл.1]

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

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

14

30

4.  Расчет многопустотной плиты перекрытия

4.1.  Исходные данные для проектирования плиты покрытия

Необходимо выполнить расчет и конструирование многопустотной плиты перекрытия.

Тип здания – Церковно-причтовый дом г. Мирный, Архангельской области, 2 этажа.

Место строительства – г. Мирный

Состав перекрытия см. рис. 4.

Плита предварительно напрягаемая метод натяжения арматуры – электротермический на упоры.

Размеры плиты: BxL=1490х5680 мм

Бетон тяжелый класса В20

Рабочая арматура класса А600

Поперечная арматура класса В500

Монтажные петли А240

4.2.  Расчет многопустотной плиты перекрытия

4.2.1.  Статический расчет плиты.

4.2.1.1.  Определение расчетного пролета плиты.

рис.8 К определению расчетного пролета плиты

Расчетный пролет плиты:

l₀ =– ( + )=– b_оп = 5680 –( +)= 5552 мм = 5,55 м.

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

15

31

4.2.1.2.  Определение расчетных усилий в плите

рис. 9. Расчетная схема усилий в плите

Сбор нагрузки на погонный метр

q_перекр = 7,38 кН/м² [табл.3]

Максимальный изгибающий момент: M_max =   =  = 42,31 кН*м

Максимальная поперечная сила: Q_max =  =  = 30,5 кН

4.2.2.  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 – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

16

32

В_н = В_пл = 1490 мм – ширина плиты внизу

В_В = В_н-2х15 = 1490-30= 1460 мм

b_f = B_B = 1460 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-2*15-d_отвхn, где n = 7 – количество отверстий

b = 1490-2*15-159*7 = 347 мм = 34,7 см

4.2.2.1.  Расчет продольной рабочей арматуры.

Расчетное усилие M_max= 43,7 кН*м

Расчетные характеристики материалов:

Бетон класса В20 R_b=11,5 МПа = 1,15 кН/см² – таблица 2 [6]

¡_bf=0,9 таблица  [6 табл. 15]

Рабочая арматура класса А600  R_s= 520 МПа = 52 кН/см² – [6 табл. 8]

Определяем положение нейтральной оси

M_х=hf =R_b*¡_bf*b_f*h_f*(h₀–0,5*h_f)=1,15*0,9*146*3*(19-0,5*3) = 7933,3 кН*см = 79,33 кН*м  M_х=hf =79,33 кН*м > M_max= 42,31 кН*м 

Следовательно, нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное при ширине b_f=146 см.

Определяем значение м:

По [7 табл. 2] определяем α_R

α_R = 0,38 (для бетона класса В20 и арматуры класса А600)

Так как α_m=0,078 <α_R = 0,338, то арматура ставится только в растянутой зоне (одиночное армирование)

По α_m=0,078 определяем η [7 табл.3]

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

17

33

η = 0,959

Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

=

¡_s3 – коэффициент условия работы напрягаемой арматуры.

Так как отношение

0,19<0,6 то можно принять ¡_s3 = 1,1

ξ = 0,082, определяется по [7 прил. 3, табл. 2], в зависимости от α_m = 0,078

ξ_R = 0,43 по [7 табл. 3.1 ] в зависимости от класса бетона и арматуры

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

6Ø10 А600 с А_SФ= 4,71 см²– см.[ 7 прил. 4 табл. 3]

4.2.2.2.  Расчет поперечной арматуры.

Расчетное усилие Q_max = 30,99 кН

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В20 R_bt = 0,9 МПа = 0,09 кН/см²; R_b = 11,5 МПа = 1,15 кН/см² – см. таблицу 5.2 [6].

¡_b1 = 0,9

φ_b1 = 0,3

Для арматуры В500 R_sw = 300 МПа = 30 кН/см² – [6 табл. 5.8].

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_w0.5h₀ = 0.5*19 = 9.5 см

S_wmax =  = =33,27 см

Примем S_w= 10 см

Проверяем прочность сечения по сжатой наклонной полосе:

Q_max£ φ_b1*R_b*¡_b1*b*h₀ = 0,3*1,15*0,9*34,7*19 = 204,71 кН

Q_max = 30,5 Q_сеч = 204,71 кН, следовательно прочность обеспечена.

Проверяем нужна ли арматура по расчету:

По сортаменту определяем площадь поперечного сечения арматуры

В сечении плиты устанавливаются 5Ø4 В500.

A_sw = 0,63см² (для 5Ø4 В500)

q_sw =  =  = 1,89 кН/см

q_sw0,25*R_bt*γ_b1*b = 0.25*0.09*0.9*34,7 = 0,7 кН/см

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

18

34

Определяем наиболее опасную длину проекции наклонного сечения:

с = 2*h₀

φ_sw=0,75

φ_b2=1,5

с = =32,77 см

c2*h₀

32,77см < 19*2=38 см

Т.к равенство верно, то принимаем: С=32,77

2,5*R_bt*γ_b1*b*h₀Q_b = 0,5*R_bt*γ_b1*b*h₀

Q_b = = 46,44 кН

2,5*0,09*0,9*34,7*19 = 133,51 кН > 46,44 кН > 0,5*0,09*0,9*34,7*19 = 26,7 кН

133,51 кН > 46,44 кН > 26,7 кН (условие выполняется)

Q_max = 30,99 кН < Q_b = 46,44 кН - Условие не выполнено

Поперечная арматура устанавливается конструктивно. (см. сетку С-4)

Поперечная арматура устанавливается конструктивно. (см. сетку С-4)

Вверху плита армируется конструктивно сеткой С-1, которая защищает бетон от продавливания над отверстиями при эксплуатации и нужна при изготовлении, когда нукисоны выжимают из плиты, а бетон еще не набрал окончательную прочность. Кроме того, на опорах устанавливаются сетки косвенного армирования С-3 – они предохраняют бетон т возникновения трещин во время обжатия (при изготовлении). В средней части плиты нижняя зона армируется сеткой С-2, т.к. при эксплуатации здесь самые большие растягивающие напряжения и это возможная зона образования трещин.

1.1.1.  Конструирование плиты

На приопорных участках плиты

Ставим сетки, количество сеток принимаем – 6, т.е. 6Ø3В500

Шаг поперечных стержней:

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

19

35

Список литературы:

1.  СНиП 2.01.01 – 85* «Нагрузки и воздействия» Минстрой России – М. ГП ЦПП. 1996, - 44с

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 ж/б ленточных фундаментов, ГОСКОМ ССР по делам строит. М:1986-11л

5.  Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов из предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)/ЦНИИ промзданий Госстроя, НИИЖБ Госстроя СССР.-М: ЦИТП Госстроя СССР 1989-192с.

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

7.  «Строительные конструкции» т.2. Железобетонные конструкции. Т.Н. Цай. – М. Стройиздат, 1985. – 506с.

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

ДП – 14 – 270103 – 10 - РК

ЛИСТ

20