Проектирование трехэтажного здания с подвалом (Район строительства – г. Киев, длина здания – 48 м, ширина – 24 м), страница 10

     Собственный вес стены толщиной h = 41 см определяем для полосы шириной b = 3 м.

     Нагрузка от собственного веса частей стены:

1) карнизной части высотой H₁ = 1,2 м

F₁ = 1,1x1,2x3,0x0,41x12 = 19,48 кН;

2) одного этажа высотой H₂ = 4,8 м с учетом слоя внутренней штукатурки (окна 2 шт размером 1,8х2,1 м)

F₂ = 1,1(4,8x3,0 - 2,1х1,8)(0,41 + 0,02)х12 = 60,28 кН;

3) участка стены между низом опирания ригеля и верхом оконного проема (сечение I-I)

F₃ = 1,1x0,9x3,0x0,41x12 = 14,6 кН;

4) простенка между сечениями I-I и II-II (H₃ = 0,7 м и b = 1,2 м) F₄ = 1,1x0,7х1,2x0,41x12 = 4,55 кН;

     Грузовая площадь, с которой передается нагрузка на продольную наружную стену с покрытия и перекрытий

     А_гр = 6,0х6,0/2 = 18 м²

5) расчетная нагрузка от веса кровли и покрытия Р₁ = 5,73 кН/м². Нагрузка на стену с покрытия с учетом снеговой нагрузки S_n = 0,7 кН/м² со снижающим коэффициентом 0,8

F_покр = (5,73 + 1,4x0,8x0,7)x18 = 117,25 кН;

6) расчетная нагрузка от веса пола и конструкций перекрытия Р₂ = 5,74 кН/м². Нагрузка на стену с одного междуэтажного перекрытия со снижением эксплуатационной нагрузки V_n = 10 кН/м² (h = 0,65) F_пер = (5,74 + 1,2x0,65x10)x18 = 243,72 кН;

7) продольная сила в сечении I-I:

N_I = F₁ + 3F₂ + F₃ + F_покр + 3F_пер = 19,48+3x60,28+14,6+117,25+

   +3x243,72 = 1063,33 кН;

   продольная сила в сечении II-II:

  N_II = N_I + F₄ = 1063,33 + 4,55 = 1067,88 кН;

     Изгибающие моменты от нагрузки с перекрытия:

a) в уровне опирания ригеля при глубине заделки с = 25 см, с/3 = 8,3 см > 7 см

М = 243,72(0,41/2 - 0,07) = 32,9 кНм;

b) в сечении I-I: М_I = 32,9х3,9/4,8 = 26,7 кНм;

c) сечении II-II: М_II = 32,9х3,2/4,8 = 21,9 кНм.

6.2. Расчет наружной стены подвала

     Высота подвала 3,6 м, материал - бетонные блоки шириной h_п = 40 см из тяжелого бетона класса В7,5 на растворе марки М75.

     Расчетное сопротивление кладки сжатию R = 2,9 МПа, упругая характеристика кладки a = 1500. Глубина заложения подошвы фундамента от пола подвала 50 см. Фундаментные блоки шириной В = 140 см, высотой h_ф = 35 см. Расчетная высота стены подвала H₀ = 3,75 м. Временная нормативная равномерно распределенная нагрузка интенсивностью q = 10кН/м². Расстояние от поверхности грунта до обреза фундамента H_г = 3,1 м. Грунт основания и засыпки - суглинок r = 1,95 г/м³; j = 22⁰; с = 5 кПа; модуль деформации грунта Е_гр = 14 МПа. Длина расчетного участка 3 м.

Определение усилий

   F_пер = 243,72 кН; М_пер = 32,9 кНм; нагрузка с верхних этажей N_I = 1063,33 кН.

     Конструктивный эксцентриситет е = 41/2 - 40/2 = + 0,5 см

     Суммарный эксцентриситет (с учетом случайного эксцентриситета е = ± 4 см) е = 0,5 + 4 = 4,5 см; е’ = 0,5 - 4 = - 3,5 см.

     Момент от нагрузки с верхних этажей

М₁ = N_Iе = 1063,33х0,045 = 47,85 кНм; М₁ = N_Iе’ = 1063,33х(-0,035) = - 37,22 кНм.

     Коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта: l = tg²(45⁰ - j/2) = 0,46.

     Коэффициент к = 2Ö0,46 = 1,35.

     Горизонтальное давление грунта от временной нагрузки на поверхности засыпки: s_q = 1,2х10х0,46 = 5,52 кПа; интенсивность горизонтальных сил сцепления: s_с = 5х1,35 = 6,75 кПа.

     Горизонтальное давление грунта на стену подвала в уровне верха засыпки: s₁ = 0 + 5,52 - 6,75 = - 1,23 кПа

     Горизонтальное давление на стену подвала от собственного веса грунта в уровне обреза фундамента: s_г = 1,1х19,5х3,0х0,46 = 30,6 кПа.

     Суммарное горизонтальное давление грунта на стену в уровне обреза фундамента: s₂ = 30,6 - 1,23 = 29,37 кПа.

     Расстояние от обреза фундамента до нулевой точки эпюры горизонтального давления: H₀ = Н_гs₂/(s₁ + s₂) =

                          = 3,1х29,37/(29,37 + 1,23) = 2,98 м.

     Модуль упругости кладки из крупных бетонных блоков:

Е_ст = 0,4х1500х2,9х2 = 3480 МПа.

     Коэффициенты:

m₁ = 1/(1+3840x0,43/14x1,4²(3,75+0,35) = 0,336

m₂ = 1,4(0,336+0,2) = 0,75

     Относительная высота эпюры горизонтального давления:

n = H₁/H₀ = 2,98/3,75 = 0,79

     Момент в уровне нижней опоры стены:

M_H = 0,75[0+29,37(1/6-0,791x0,79²/8x40)]+3x2?98² = 28,48 кНм

     Поперечная сила в уровне верхней опоры:

Q_b = 0,79x2,98x3(0+29,37)/6 - 28,48x0,336/3,75x0,75 = 31,17 кН

     Расстояние от верхней опоры до сечения с максимальным пролетным моментом: