10-ти этажный монолитно-кирпичный жилой дом № 7а по ул, Водянникова в г, Красноярске

II. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ

2.1 Исходные данные

Объект строительства – 10-ти этажный монолитно-кирпичный жилой дом №7а по ул. Водянникова в г. Красноярске.

Климатические условия строительства:

-  расчетная зимняя температура                         -40°С (СНиП 23-01-99^*);

-  климатический район                                   1В (СНиП 23-01-99^*);

-  нормативный скоростной напор ветра     0,38 кПа (СНиП2.01.07-85* );

-  расчетная снеговая нагрузка                          1,8кПа(СНиП2.01.07-85*);

-  сейсмичность района                          6 баллов (карта А СниП II-7-81^*);

-  уровень ответственности здания                             II (ГОСТ 27751-88^*);

-  степень огнестойкости                                               I (СНиП 21-01-97^*).

По заданию дипломного проекта необходимо выполнить расчет и конструирование участка монолитного перекрытия в осях 1₁-5₁/М/Н-Н, также выполнить сбор нагрузок, расчет и конструирование монолитной колонны.

Сбор нагрузок на монолитную плиту перекрытия и монолитную колонну выполняем в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*[3].

Расчет плиты перекрытия выполняем в соответствии с требованиями СНиП 52-01-2003[4]. Все нагрузки на плиту перекрытия приняты равномерно распределенными.

Рассматриваем участок перекрытия подвала здания на отм. 0.000 в осях 1₁-5₁/М/Н-Н. Перекрытие междуэтажное проектируется безбал,очным монолитным, железобетонным, толщиной 200 мм. Материал бетон класса В25. Колонны монолитные сечением 400х400 мм. В качестве расчетной принимаем колонну в осях 2₁-М/Н.

2.2 Расчет монолитного перекрытия в осях 1₁-5₁/М/Н-Н

Рассматриваем участок перекрытия подвала на отм. 0.000 в осях 1₁-5₁/М/Н-Н. При сборе распределенной нагрузки на перекрытие этажа будем учитывать постоянные и временные нагрузки. Временные нагрузки включают в себя полезную нагрузку на перекрытие от собственного веса людей. К постоянным нагрузкам относится собственный вес перекрытия, а также собственный вес конструкции пола.

Табица 2.1 – Нагрузка на 1 м² перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
Перекрытие на отм. 0.000
Постоянная: - плитка керамогранитная на клею δ=15мм; ρ=1800кг/м3 - цементно-песчаная стяжка δ=45мм; ρ=1800кг/м3 - утеплитель – пенополистерол δ=20мм; ρ=40кг/м3 - монолитная плита δ=200мм; ρ=2500кг/м3 - перегородки	0,015∙18=0,27 0,045∙18=0,81 0,02∙0,4=0,01 0,2∙25=5 3,78	1,2 1,3 1,2 1,1 1,2	0,32 1,05 0,012 5,5 4,54
ИТОГО	9,87		11,42
Временная: - от веса людей (СНиП 2.01.07-85*, табл.3)	2	1,3	2,6
ИТОГО	2		2,6

По контуру на перекрытие опирается наружная кирпичная стена толщиной 510 мм и 250 мм, высотой 2,6 м, т.е. в один этаж.

Тогда расчетная распределенная нагрузка на перекрытие от веса стен по наружной грани:

- толщиной 510 мм составит 19,09 кН/м;

- толщиной 250 мм – 13,59 кН/м.

Межэтажные перекрытия приняты монолитными толщиной 200 мм из тяжелого бетона марки В25. Арматура в продольном направлении и поперечном направлении принята А-III по ГОСТ 5781-82*[5].

Для расчета армирования элементов плиты перекрытия рассмотрим участок монолитного перекрытия в осях 1₁-5₁/М/Н-Н. Размеры участка перекрытия в плане: 11750х5000 мм. В программном комплексе SCAD выполнен подбор арматуры верхних и нижних сеток.

Результаты армирования участка перекрытия на отм. 0.000

Поля напряжений:

Рисунок 2.1 – Изополя напряжений М_х

Рисунок 2.2 – Изополя напряжений М_у

Рисунок 2.3 – Изополя напряжений Q_x

Рисунок 2.4 – Изополя напряжений Q_y

Результаты армирования:

Рисунок 2.5 – A_s1 нижняя по оси Х

Рисунок 2.6 – A_s3 нижняя по оси У

Рисунок 2.7 – A_s2 верхняя по оси Х

Рисунок 2.8 – A_s4 верхняя по оси У

Максимальное вертикальное перемещение плиты перекрытия составляет 6,43 мм (по результатам расчета в SCAD).

Согласно табл.19 [3], максимально допустимый вертикальный прогиб для плит перекрытия пролетом 12 м составляет f_u=l/250=0,048 м =4,8 см.

f_u≥f, т.е. 4,8 см ≥ 0,64 см, значит жесткость перекрытия обеспечена.

Монолитная железобетонная плита перекрытия толщиной 200 мм армируется верхними и нижними сетками, также в местах сопряжения перекрытия с колоннами предусмотрены дополнительные каркасы.

В результате расчетов программного комплекса SCAD получаем армирование плиты, представленное на листе 4 графической части дипломного проекта.

2.3 Расчет колонны

Рассчитываем монолитную колонну здания в осях 2₁-М/Н на всю высоту здания. При сборе нагрузок будем учитывать постоянные нагрузки от собственного веса пола и перекрытия, а также кратковременные от собственного веса людей.

Высота рядовых этажей - 2,8м; первого этажа - 3,62 м; подвала - 2,75 м; расстояние от уровня пола подвала до обреза фундамента – 0,15 м.

Назначаем размеры поперечного сечения колонны одинаковыми на всех этажах и равными 400х400 мм.

При этом расчетный собственный вес колонны 1 этажа:

G_k1= 0,4∙0,4∙3,62∙25∙1,1∙0,95=15,13 кН;

собственный вес колонны рядового этажа:

G_k2= 0,4∙0,4∙2,8∙25∙1,1∙0,95=11,7 кН;

собственный вес колонны подвала:

G_k3= 0,4∙0,4∙(2,75+0,15)∙25∙1,1∙0,95=12,12 кН.

Класс бетона В25 (R_b=14,5 МПа); γ_b2=0,9. Арматура в колоннах всех этажей класса А-III; R_s=365МПа.

Таблица 2.2 – Нагрузки на 1 м² покрытия и перекрытий

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4
Покрытие
Постоянная: - два слоя техноэласта δ=10мм; ρ=1200кг/м3 - разуклонка из керамзитобетона	0,01∙12=0,12 0,13∙8=1,04	1,2 1,3	0,14 1,35
1	2	3	4
δ=130мм; ρ=800кг/м3 - монолитная плита δ=200мм; ρ=2500кг/м3	0,2∙25=5	1,1	5,5
ИТОГО	6,16		6,99
Временная: - снег	1,28	1,4	1,8
ИТОГО	1,28		1,8
Перекрытие на отм. +29.000
Постоянная: - цементно-песчаная стяжка δ=40мм; ρ=1800кг/м3 - утеплитель”ROCKWOOL” Руф Баттс С δ=220мм; ρ=180кг/м3 - монолитная плита δ=200мм; ρ=2500кг/м3 - вентканалы	0,04∙18=0,72 0,22∙1,8=0,4 0,2∙25=5 1,76	1,3 1,2 1,1 1,2	0,94 0,48 5,5 2,11
ИТОГО	7,88		9,03
Временная: - от веса людей (СНиП 2.01.07-85*, табл.3)	0,7	1,3	0,91
ИТОГО	0,7		0,91
Перекрытие в квартирах
Постоянная: - линолеум δ=6мм; ρ=1800кг/м3 - малоформатные ГВЛВ δ=20мм; ρ=1250кг/м3 - засыпка из керамзитового песка δ=34мм; ρ=700кг/м3 - монолитная плита δ=200мм; ρ=2500кг/м3 - перегородки	0,006∙18=0,11 0,02∙12,5=0,25 0,034∙7=0,24 0,2∙25=5 3,78	1,2 1,2 1,3 1,1 1,2	0,13 0,3 0,31 5,5 4,54
ИТОГО	9,38		10,78
Временная: - от веса людей (СНиП 2.01.07-85*, табл.3)	1,5	1,3	1,95
ИТОГО	1,5		1,95
1	2	3	4
Перекрытие на отм. 0.000
Постоянная: - плитка керамогранитная на клею δ=15мм; ρ=1800кг/м3 - цементно-песчаная стяжка δ=45мм; ρ=1800кг/м3 - утеплитель – пенополистерол δ=20мм; ρ=40кг/м3 - монолитная плита δ=200мм; ρ=2500кг/м3 - перегородки	0,015∙18=0,27 0,045∙18=0,81 0,02∙0,4=0,01 0,2∙25=5 3,78	1,2 1,3 1,2 1,1 1,2	0,32 1,05 0,012 5,5 4,54
ИТОГО	9,87		11,42
Временная: - от веса людей (СНиП 2.01.07-85*, табл.3)	2	1,3	2,6
ИТОГО	2		2,6

2.3.1 Определение расчетных усилий

Грузовая площадь, с которой собирается нагрузка от каждого перекрытия и покрытия на колонну, F_гр=3,3∙5=16,5 м².

Нагрузки, передаваемые на колонну в виде сосредоточенных сил, составляют: от покрытия – длительная:

кратковременная:

от перекрытия в квартирах – длительная:

кратковременная:

от перекрытия на отм. +29.000 – длительная:

кратковременная:

от перекрытия на отм. 0.000 – длительная:

кратковременная:

Вычисляем расчетные продольные сжимающие силы в колоннах на уровнях перекрытий этажей и на уровне обреза фундамента:

Тех. этаж на отм. +29.000

10 этаж

9 этаж

8 этаж

7 этаж

6 этаж

5 этаж

4 этаж

3 этаж

2 этаж

1 этаж

Подвал

2.3.2 Расчетные длины колонн

Расчетная длина колонны подвала l_{0подвала}=0,7(H_эт+0,15)=0,7(2,75+0,15)=2,03 м.

Расчетная длина колонны первого этажа l₀₁=0,7H_эт=0,7∙3,62=2,53 м.

Расчетная длина колонны рядового этажа l₀₂=0,7H_эт=0,7∙2,8=1,96 м.

2.3.3 Расчет колонн на прочность

Колонна подвала

Расчет прочности сжатых элементов из тяжелого бетона классов В15…В40 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при l₀≤20h_col допускается производить из условия:

N≤φ(γ_b2R_bA_b+R_scA_s),                                                                                (2.1)

где φ – коэффициент, определяемый по формуле:

φ=φ_b+2(φ_sb – φ_b)∙α_s ≤ φ_sb,                                                                       (2.2)

где φ_b и φ_sb – коэффициенты, принимаемые по таблицам в зависимости от  и ;

,                                                                                           (2.3)

где A_s – площадь всей арматуры в сечении элемента;

R_sc=R_s – для арматуры класса А-III.

При α_s >0,5 можно принимать φ=φ_sb.

В первом приближении принимаем:

μ=0,01;

A_b=40∙40=1600 см²;

A_s=0,01∙1600=16 см²;

.

Свободная длина колонны подвала l₀=2,03 м, h=0,4 м (размер сечения колонны),

 – длительно действующая нагрузка на колонну.

По табличным значениям определяем коэффициенты