Проект общественного здания «Строительный колледж. Корпус лабораторно-производственный

 

 

 

Таблица 15 – Нормативная и расчетная нагрузка

Наименование нагрузки	Подсчет нагрузки, h* γ *Aгр	Нормативная нагрузка, кН	Коэффициент надежности, γ f	Расчетная нагрузка, кН
Постоянная нагрузка 1)Гравий на битумной  мастике	0,012*16*72	13,83	1,2	16,6
2)Рубероид на мастике, 4слоя	0,002*4*6*72	3,46	1,2	4,15
3)Стяжка цементно-песчаная	0,02*20*72	28,80	1,3	37,44
4)Утеплитель (керамзит)	0,16*8*72	92,16	1,2	110,60
5)Пароизоляция (рубероид 1слой)	0,002*6*72	0,86	1,3	1,12
6)Железобетонная ребристая  плита	1,57*72	112,32	1,1	123,55
7)Железобетонный ригель L=12м	7,85*12	94,20	1,1	103,62
8)Железобетонная колонна	0,16*6*25	24,00	1,1	26,40
Снеговая нагрузка Sq=1.8кПа	1,8*72	129,60		181,44
Полная нагрузка		499,30		604,92

 

Расчет и выбор фундамента.

Определяем предварительные  размеры подошвы фундамента:

А = 1,2*(N/R_о),

где R_о – расчетное сопротивление грунта, R_о = 0,3 МПа;

      N – расчетная  нагрузка, кН.

 

Принимаем фундамент с  размерами:

a=b=1.6м; А=2,56м²

Определяем расчетное  сопротивление грунта с учетом размеров фундамента и глубины заложения. Так как глубина заложения  d = 1,65 ≤ 2м, то расчет ведется по формуле

R=R_О*[1+k₁*(b-b_o)/b_o]*(d+d_o)/2d_o,

где b_o – минимальный размер подошвы фундамента, b_o = 1м;

       k₁ – коэффициент сопротивления суглинков, k₁ = 0,05;

       d_o – нормативная глубина промерзания грунта, d_o = 2м

R = 300*[1+0.05*(1.6-1]*(0.65+2)/4=281.96кПа

Проверяем давление по подошве  фундамента:

Р = N/A+ γ_m*d;

Р = 604,92/2,56+20*1,65=269,30кПа

По условию давление по подошве фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления грунта, то есть Р = 269,30кПа < R = 281,96кПа в данном расчете это условие соблюдается, иследовательно, размеры подошвы  достаточны.

Исходя из данных сезонного  промерзания грунта и конструктивных особенностей принимаем фундаменты стаканного типа по серии ИИ-04-1 марки БК-1 размерами в плане 1,6*1,6м.

3.2 Конструирование и расчет  плиты покрытия [7],[8],[12]

Определение основных конструктивных размеров.

Здание каркасное, сетка  колонн 6*12м. Произведем расчет рядовой  предварительно напряженной плиты  покрытия шириной 1500мм, свободно опирающейся  на полки ригелей. Бетон класса В12 (R_b=8.5МПа; R_bt=0,75МПа;

 

Ɣ_b1=1). Арматура стержневая с натяжением на упоры класса А-IV (R_sn= =600МПа; R_s = 510МПа). Сварные сетки из проволови класса Вр-I при Ø≤5мм (R_s = 36 МПа; R_sw = 290МПа).

Ширина плиты при шве  между плитами а_ш = 10мм

b=B^H-a_ш;

b=1500-10=1490мм

Длина плиты при шве  между плитами а_ш = 15мм;

L=L-2а_ш;

L = 6000-30=5970мм

В плите предесмотренно пять поперечных ребер, расстояние между  осями которых 1470мм. Данное задание  содержит расчет полки и продольных ребер плиты. Полка плиты в  каждом пролете между поперечными  ребрами может быть рассчитана как  плита, опертая по контуру, продольные ребра – балка, свободно опертая  на двух опорах.

Расчет полки.

Толщина полки принята h_n=30мм, уклон внутренней грани продольного ребра равен 0,15 при высоте h=3000мм. Расчетный пролет I_о=1380мм. Рассмотрим полку как квадратную пластину, защемленную по контуру. Для этого собираем нагрузки на 1м² покрытия в таблицу 16

 

 

 

 

Таблица 16 – Нормативная  и расчетная нагрузка на 1м²

Наименование нагрузки	Подсчет нагрузки, h* γ	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности, γ f	Расчетная нагрузка, кПа
Постоянная нагрузка 1)Гравий на битумной  мастике	0,012*16	0,192	1,2	0,230
2)Рубероид на мастике, 4слоя	0,002*4*6	0,050	1,2	0,060
3)Стяжка цементно-песчаная	0,02*20	0,400	1,3	0,520
4)Утеплитель (керамзит)	0,16*8	1,280	1,2	1,540
5)Пароизоляция (рубероид 1слой)	0,002*6	0,013	1,3	0,015
6)Собственный вес плиты	0,03*25	0,750	1,1	0,830
Снеговая нагрузка Sq=1.8кПа		1,260		1,800
Полная нагрузка		4,485		5,000

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр покрытия:

q=q_p*b

q=5*1.5=7.5кН/м

Расчетный и изгибающий момент на опорах и в середине пролета вычислен для полосы шириной b=1м.

М=(q*I²)/16

М=(7,5*1,35²)/16=0,85429кН*м=85,429кН*см

Рабочая высота на опорах в  пролете:

h_o=h_n/2

h_o=30/2=15мм=1,5см

 

Характеристика сжатой зоны бетона:

А_о=М/(R_b*b*h_o²)

А_о=85,429/(0,85*100*1,5²)=0,301

При А_о=0,301; ξ=0,37

Для полосы шириной 1м находим  сечение арматуры:

А_s= ξ*b*h_o*(R_b/R_s)

А_s=0.37*100*1.5(8.5/360)=1.31см²

Принимаем сетку марки 5Вр-100/5Вр-100 1450*L С₁/50

Расчет продольных ребер.

Расчетное сечение таврового  профиля имеет размеры: h=300мм; B=160мм; b_n=1460мм; h_n=30мм. Защитный слой бетона, а=50мм.

h_o=h-a

h_o=300-50=250мм

Расчетный пролет:

I_o=6000-300/2=5850мм

Нагрузки от покрытия и  собственного веса плиты собираем в  таблицу 17.

Таблица 17 – Нормативная  и расчетная нагрузка на 1м² покрытия

Наименование нагрузки	Подсчет нагрузки, h* γ	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности, γ f	Расчетная нагрузка, кПа
Постоянная нагрузка 1)Гравий на битумной  мастике	0,012*16	0,192	1,2	0,230
2)Рубероид на мастике, 4слоя	0,002*4*6	0,050	1,2	0,060

Продолжение таблицы 17

Наименование нагрузки	Подсчет нагрузки, h* γ	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности, γ f	Расчетная нагрузка, кПа
3)Стяжка цементно-песчаная	0,02*20	0,400	1,3	0,520
4)Утеплитель (керамзит)	0,16*8	1,280	1,2	1,540
5)Пароизоляция (рубероид 1слой)	0,002*6	0,013	1,3	0,015
6)Собственный слой плиты	1,57	1,570	1,1	1,716
Снеговая нагрузка Sq=1.8кПа	1,8*0,7	1,260		1,800
Полная нагрузка		4,755		5,880

 

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр покрытия:

q=q_p*b

q=5.88*1.5=8.82кН/м

Наибольший изгибающий момент:

М=(q*I²)/8

М=(8,82*5,85²)/8=37,70кН*м=3770кН*см

Выбираем арматуру:

А_о=М/(R_b*b*h_o²)

А_о=3770/(0,85*146*25²)=0,0486

При А_о=0,0486; ξ=0,05; v=0,975.

 

Нейтральная ось проходит в полке, так как х=h_o* ξ=1.25см<h_n=3см, расчет ведем по первому случаю ξ ≤ ξ _R. В первом случае примем коэффициент γ_s6=1.

А_s= ξ*b_n*h_o*(R_b/R_s)

A_s=0.05*146*25*(8.5/510)=3.04см²

Принято два стержня Ø 14мм А_р=3,08 см². Ненапрягаемая арматура принята конструктивно площадью А_s=1,57 см², два стержня Ø 10мм.

3.3 Подбор рабочей и  поперечной арматуры стержня  колонны

На колонну передается нагрузка от покрытия и перекрытий. Грузовая площадь, с которой собирается нагрузка на колонну, определяется как  произведение от расстояний между разбивочными осями сетки колонн:

А_гр=12*6=72м²

Принимаем вес 1м² плиты покрытия – 1,57 кН/м².

Вес 1м длины ригеля – 7,85кН.

Сбор нагрузок от покрытия производим в табличной форме, результаты сводим в таблицу 18.

Таблица 18 – Нормативная  и расчетная нагрузка

Наименование нагрузки	Подсчет нагрузки, h* γ * Агр	Нормативная нагрузка, кН	Коэффициент надежности, γ f	Расчетная нагрузка, кН
Постоянная нагрузка 1)Гравий на битумной  мастике	0,012*16*72	13,83	1,2	16,60
2)Рубероид на мастике, 4слоя	0,002*4*6*72	3,46	1,2	4,15
3)Стяжка цементно-песчаная	0,02*20*72	28,80	1,3	37,44

Продолжение таблицы 18

Наименование нагрузки	Подсчет нагрузки, h* γ * Агр	Нормативная нагрузка, кН	Коэффициент надежности, γ f	Расчетная нагрузка, кН
4)Утеплитель (керамзит)	0,16*8*72	92,16	1,2	110,60
5)Пароизоляция (рубероид 1слой)	0,002*6*72	0,86	1,3	1,12
6)Железобетонная ребристая  плита	1,57*72	112,32	1,1	123,55
7)Железобетонный ригель L=12м	7,85*12	94,20	1,1	103,62
Снеговая нагрузка Sq=1.8кПа	1,8*72	129,60		181,44
Полная нагрузка		475,00		578,52

 

Расчет по прочности на усилия, возникающие при эксплуатации.

Сечение колонн 0,3*0,3м, процент  армирования принимаем µ=1,0%

Класс бетона В22,5; арматура класса АIII.

R_sc=3400кг/м²; γ_bi=0,85; R_b= 0.85*135=115кг/м²=1,15кН/см²

Продольное усилие от полной нагрузки N=578,52кН.

Для колонн с симметричным армированием, расчет сжатых элементов разрешается проводить исходя из условия:

N≤m*φ*[R_b*A+R_sc*(A_s+A_s)],

где m=1, при h_k>20, отсюда необходимое сечение арматуры.

А_s+А_s=[(N/ m* φ)-R_b*A]/R_sc;

φ = φ_b+2(φ_ж- φ_b)*α;

α=µ*(R_sc/R_b)

α=0.01*(3400/115)=0.296

φ=0.885+2(0.897-0.885)*0.296=0.891

Требуемая площадь арматуры:

А_s+A_s=[(578520/1*0.891)-115*900]/3400= 1.98см²

Растянутой арматуры в  данном сечении нет. В связи с  этим армирование назначаем, исходя из минимального процента армирования  µ=0,01. Сечение сжатой арматуры А_s= µ*А=0,01*900=9см².

Принимаем к армированию  четыре стержня Ø 18мм; класс арматуры АIII; А_s= 10.18см².

Колонна армируется сварными пространственными каркасами. Наибольший диаметр продольных стержней принят Ø 18мм. По условию технологии сварки диаметр поперечных стержней Ø 6мм, класса АI. Шаг поперечных стержней в сварных каркасах сжатых элементов  должен быть S=20*d, но не более 500мм.

S=20*18=360<500мм

Окончательно принимаем:

-рабочая продольная арматура  – 4 Ø 18АIII;

-поперечные стержни –  Ø 6мм АI.

Расчет на усилия, возникающие  при монтаже.

При изготовлении, перевозке  и подъеме колонна распологается  плашмя, поэтому при расчете на монтажные усилия в растянутой зоне бетона распологаются два стержня 2 Ø 18 АIII, А_S=5,085см².

Рабочая высота сечения при  расчете на изгиб:

Н_о=h-h_ж-d/2= -d/2=300-25-18/2=266мм

Несущая способность сечения  в этом случае может быть определена, как для балки прямоугольного сечения с двойной симметричной арматурой.

Допускаемый изгибающий момент определяем из условий:

М^доп=R_s*A_s*(h_o-a)

М^доп=3400*5,085*(26,6-3,4)=401104,8кгс-см=4,01тс*м

При подъеме и монтаже  колонна работает на изгиб. Подъем колонн производится за монтажные петли, расположенные  на растоянии 0,7м от ее торцов. При  монтаже колонны строповку ее осуществляют за специальное монтажное  отверстие, находящееся на расстоянии 0,4м от верха колонны.