Разработка проекта 25-этажного жилого дома с помещениями общественного назначения (Расчетно-конструктивное проектирование)

2  РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1  Исходные данные для проектирования

2.1.1  Расчет и конструирование балконной плиты.

Сбор нагрузок.

На балконную плиту действуют постоянная и временная нагрузки. Постоянная нагрузка состоит из собственного веса железобетонной плиты, конструкции пола, веса кирпичного ограждения и веса одинарного остекления балкона, крепящегося непосредственно к балконной плите. Временная нагрузка, в свою очередь, состоит из длительной и кратковременной нагрузок.

Таблица 2

Расчетная схема балконной плиты:

Расчетная нагрузка на 1м длины плиты от веса кирпичного ограждения высотой 1,1м и толщиной 0.12м (p=1800кг/м)с учетом коэффициента надежности по назначению будет равна:

Nогр.= 1.1х0.12х1х1800х1.1х0.95=248.3кг

Расчетная нагрузка на 1м длины плиты от веса одинарного остекления балкона высотой 3м с учетом коэффициента надежности по назначению будет равна:

Вес одинарного остекления шириной 1м на высоту одного этажа равен 92.16кг.

Nостекл.= 92.16х1.1х0.95=96.3кг

Расчетная нагрузка на 1м длины плиты от веса монолитных стен в пределах этажа с учетом коэффициента надежности по назначению будет равна:

Nстены= 2.9х0.25х1х2500х1.3х0.95=2238.5кг

Полная расчетная равномерно распределенная нагрузка на 1м длины плиты (с учетом коэффициента надежности по назначению) будет равна:

q_p =(395.65+540)х0.95=888.9кг/м

Расчетный изгибающий момент в плите определяется как консольной балке:

2.2 Исходные данные для проектирования балконной плиты

·  Вид бетона – тяжелый

·  Класс бетона по прочности на сжатие – В20

·  Расчетное сопротивление бетона сжатию – R_b=11.5МПа=117кг/см²

·  Коэффициет условий работы бетона – γ_b1 – 0.75; –γ_b1 – 0.9

·  Вид арматуры – стержневая ненапрягаемая

·  Класс арматуры – АIII

·  Расчетное сопротивление арматуры растяжению – R_s=356МПа=3750кг/см²

·  Коэффициент условий работы арматуры - γ_b3 – 0.4

·  Рабочая высота сечения – h₀=0.16-0.020=0.14м=14см

2.3 Расчет по прочности (первая группа предельных состояний)

Необходимо выполнить условие: 

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны равно:

Где R_b – в МПа; α – коэффициент, равный 0.85 для тяжелого бетона;

Где σ_SR =R_S=356МПа; предельное напряжение в арматуре сжатой зоны σ_SC,U =500МПа;

Арматуру в плите подбираем как для изгибаемого железобетонного элемента прямоугольного сечения размером bхh=5.225х0.16м. Рабочая высота сечения h₀=0.14м.

Для армирования участка 2-3 выбираем сварные каркасы из отдельных стержней класса АIII (R_S=3750кгс/см²=365МПа)будем иметь:

В пролете 1-3 при М_max=3319.622кг∙м=331962.2кг∙см по формуле:

Где коэффициент условий работы бетона γ_b2=0.9; по таблице 2.12 [1] стр.91 находим коэффициент η=0.916 и определяем площадь сечения арматуры A_S по формуле:

Для каркаса принимаем продольную арматуру 2Ø10АIII, А_S=1.57см²

с шагом 200 (5шт/м), всего 10Ø10АIII,  А_S=7.85см²

А_S=7.85см²>6.16см²

Так как , получим:

Определяем 

Условие выполняется 

Поперечную арматуру каркаса принимаем конструктивно Ø10АI, с шагом 200.

Вычисляем изгибающий момент М_f с действующим расчетным моментом М; элемент удовлетворяет по прочности, если соблюдается условие:

Условие выполняется.

Требуемая длина арматуры каркаса, заводимой за грань опорн6ого сечения, определяется исходя из эпюры арматуры, либо запускают за грань опоры на длину 350( s+150, где s – поперечная арматура каркаса).

Для армирования участка 4-6 выбираем сварные сетки из отдельных стержней класса АIII (R_S=3750кгс/см²=365МПа)будем иметь:

В пролете 1-3 при М_max=3361.876кг∙м=336187.6кг∙см по формуле:

Где коэффициент условий работы бетона γ_b2=0.9; по таблице 2.12 [1] стр.91 находим коэффициент η=0.985 и определяем площадь сечения арматуры A_S по формуле:

Принимаем 20Ø10АIII с шагом 250мм, А_S=15.7см²

А_S=15.7см²>6.18см²

Так как , получим:

Определяем 

Условие выполняется 

Поперечную арматуру целях унификации принимаем Ø10АIII с шагом 250мм.

Вычисляем изгибающий момент М_f с действующим расчетным моментом М; элемент удовлетворяет по прочности, если соблюдается условие:

Условие выполняется.

2.4  Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси.

Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, производится на действие поперечных сил Q и изгибающего момента М. Расчет элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы по наклонной трещине в наиболее опасном сечении производят из условия:

Где  - поперечные усилия, воспринимаемые соответственно бетоном, хомутами (поперечными стержнями) и отгибами.

Поперечное усилие Q_b определяют по формуле:

Где с – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента; φ_b2 – коэффициент, для тяжелого бетона равен 2.0

Полагая что φ_f=0 и φ_n=0, находим:

=2.0

Подставляя в формулу значения Q_b и Q_sw (при Q_s.inc=0), с учетом равномерно распределенной нагрузки q запишем:

Так как поперечная сила Q воспринимается поровну бетоном сжатой зоны и поперечными стержнями, то Q_b=Q_sw=0.5Q

Условие выполняется.

2.5 Расчет по предельным состояниям второй группы

Расчет по раскрытию трещин элементов без предварительного напряжения при центральном растяжении силой N производят из условия:

Где  - усилие, воспринимаемое сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин:

Вычисляем момент от собственного веса балконной плиты:

М=Мr=771.875кг см

По раскрытию трещин расчитывают сечения, нормальные и наклонные