Проект реконструкции общежития под жилой дом в г. Гомеле

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В настоящее время наряду с массовой застройкой свободных территорий ведутся работы по реконструкции жилых зданий в сложившейся части городов. Это обусловлено высокой ценой на новое строительство, изменением назначения зданий, а так же изменениям планировочных, теплотехнических и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к современному жилью. В связи с этим возникает необходимость выполнения работ по надстройке зданий, усилению конструкций, улучшению уровня инженерного оборудования, повышению благоустройства и комфортности здания.

В данном дипломном проекте разрабатывается следующая тема: «Проект реконструкции общежития под жилой дом в г. Гомеле».

Реконструкция предусматривает: перепланировку помещений, замена кровли, надстройку, замену инженерного оборудования и благоустройство прилежащей к зданию территории.

В результате реконструкции жилой дом будет иметь пять секций. По торцам и в секции, расположенной по середине здания, пристраиваются новые лестничные клетки. Надстройка одного этажа выполняется в двух крайних секциях здания. Там будут располагаться трехкомнатные квартиры в двух уровнях. В средних секциях будут располагаться одно- и трехкомнатные квартиры. Плоская рулонная кровля заменяется на двухскатную (материалом покрытия служит металлочерепица). Внутренняя отделка помещений выполняется новыми современными материалами. Производится теплореновация наружных стен с последующей штукатуркой и окраской фасада.

Технические решения, принятые в настоящем проекте, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других действующих норм и правил, и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

1. Архитектурно - строительный раздел

1.1 Исходные данные для проектирования

Климатические и гидрологические условия

Район строительства - г. Гомель, характеризуется умеренными температурами в зимний и летний период, нормальной влажностью. Основные климатические данные по району строительства в соответствии с ТКП 45-2.04-43-2006 приведены в таблице 1.1 и таблице 1.2.

Таблица 1.1 - Климатические параметры холодного периода года

Наиболее холодные сутки обеспеченностью 0,98	Наиболее холодные сутки обеспеченностью 0,92	Наиболее холодная пятидневка обеспеченностью 0,92	Среднесуточная температура наружного воздуха, tН, °С	Средняя относительная Влажность наружного воздуха, фн, %	Количество осадков за ноябрь-март, мм	Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль	Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с
- 32	- 28	- 24	-1.6	83	194	Ю	4

Таблица 1.2 - Климатические параметры теплого периода года

Температура воздуха, С, обеспеченностью 0,98	Температура воздуха, С, обеспеченностью 0,95	Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца, %	Количество осадков за апрель-октябрь, мм	Преобладающее направление ветра за июнь-август	Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, м/с
27	22.5	69	436	СЗ	3,4

– Район по снеговой нагрузке - IБ (0,8 кПа);

– Район по ветровой нагрузке - I (0,23 кПа);

Особенности микроклимата основных помещений.

Санитарно-гигиенические требования.

Во всех помещениях квартир должны быть обеспечены оптимальные параметры микроклимата (температура, скорость движения, относительная влажность воздуха), с незначительным отклонением, но в пределах допустимых параметров.

Таблица 1.3 - Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в жилых зданиях

Период года	Наименование помещений	Температура воздуха, є С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
		Оптимальная	Допустимая	Оптимальная	Допустимая, не более	Оптимальная, не более	Допустимая, не более
	Жилая комната	20-22	18-24 (20-24)	45-30	60	0,15	0,2
	Кухня	19-21	18-26	НН*)	НН	0,15	0,2
Холодный	Туалет	19-21	18-26	НН	НН	0,15	0,2
	Ванная, совмещенный санузел	24-26	18-26	НН	НН	0,15	0,2
	Межквартирных коридор	18-20	16-22	45-30	60	0,15	0,2
	Вестибюль, лестничная клетка	16-18	14-20	НН	НН	0,2	0,3
	Кладовая	16-18	12-22	НН	НН	НН	НН
Теплый	Жилая комната	22-25	20-28	60-30	65	0,2	0,3

Для обеспечения оптимального микроклимата и благоприятных условий жизнедеятельности людей здание оборудуется: водопроводом, канализацией, горячим водоснабжением, центральным отоплением, вентиляцией, электроосвещением, газоснабжением.

Продолжительность непрерывной в течение дня инсоляции квартир в расчетное время года (с 22 марта по 22 сентября) в соответствии с СНБ 3.01.04 - 02 должна составлять не менее 2,5 ч и обеспечиваться в однокомнатных и трехкомнатных квартирах -- не менее чем одной жилой комнатой, что обеспечивается соответствующей ориентацией по сторонам света.

Естественное освещение должны иметь жилые комнаты, кухни, входные тамбуры, лестничные клетки. Лестничные клетки должны быть освещены через окна в наружных стёклах каждого этажа. Проветривание помещений должно осуществляться через фрамуги или форточки, на лестничной клетке должно быть обеспечено через открывающиеся стеклённые проёмы площадью открывания на каждом этаже не менее 1,2 м2.

При проектировании жилых зданий следует руководствоваться требованиями действующих нормативно-технических документов по защите жилых помещений от внешних и внутренних источников шума, от вибраций инженерного оборудования, от недопустимых уровней воздействия электромагнитных полей.

При проектировании элементов конструкций и узлов их соединений, а также функциональных отверстий (вентиляционные каналы, продухи, слуховые окна и т.п.), следует учитывать требования по защите жилища от проникновения животных, птиц и насекомых.

1.2 Генплан

Проектом предусмотрена реконструкция 5-ти этажного общежития коридорного типа, расположенного в городе Гомеле, под жилой дом.

Участок строительства расположен в центральной части города в дворовой территории ул. Советская. Рядом с домом находится стоянка для автомобилей и озеленительная зона.

По периметру здания предусмотрен самотечный дренаж со сбросом воды в городскую ливневую канализацию. В квартале расположены ЦТП, ТП.

Площадь, которую занимает общежитие, составляет 0.29 га, включая озеленительные зоны, зоны игровых площадок и стоянок для автомобилей.

Реконструируемое здание занимает площадь1134 м2 и имеет ориентацию главного фасада на северо-запад, что обеспечивает оптимальную продолжительность инсоляции помещений здания.

Комплекс генерального плана включает в себя игровые площадки для детей, которая обеспечена необходимыми элементами для детских игр, площадки для отдыха и занятия спортом, а также площадки для сушки белья и выбивания ковров. В непосредственной близости от проектируемого дома находится здание магазина с помещениями для бытового обслуживания населения.

Технико-экономические показатели по генеральному плану:

Площадь земельного участка 0,29 га.

Площадь застройки 1135 м2.

Площадь мощений 1301 м2.

Площадь озеленения 1200 м2.

Коэффициент застройки 0.3

1.3 Объемно-планировочное и архитектурное решение реконструируемого здания

Здание общежития по ул. Советская в г. Гомеле пятиэтажное, прямоугольное в плане с размерами в условных осях «1-6», «А-В» 78,812,0 м. Высота этажа -2,84 м.

Здание имеет три входа. Главный вход, расположен в середине здания со стороны фасада. Через главный вход можно попасть только на первый этаж здания. Два вспомогательных входа расположены со стороны дворового фасада и соединены с лестничными клетками. Общежитие имеет планировку коридорного типа. Коридор шириной - 1,7 м проходит по всей длине здания. По обе стороны коридора расположены жилые комнаты. В торцах здания расположены душевые и санузлы.

Реконструкция предусматривает перепланировку общежития в жилой дом. В результате перепланировки жилой дом будет иметь пять секций. В двух секциях используются существующие лестничные клетки, а в секциях расположенных в середине здания и по торцам пристраиваются новые лестничные клетки. В торцевых секциях здания производится надстройка одного этажа.

В двух торцевых секциях будут располагаться трехкомнатные квартиры в двух уровнях, в трех средних секциях одно- и трехкомнатные квартиры. Жилой дом будет иметь следующий набор квартир:

- однокомнатных - 20;

- трехкомнатных - 32;

Общее количество квартир - 52.

Квартиры запроектированы в соответствии с требованиями действующих СНиП и СНБ.

Площадь кухни во всех квартирах увеличена, что делает ее одновременно и столовой. Однокомнатные квартиры имеют совмещенные санузлы, а трехкомнатные квартиры имеют раздельные санузлы. Квартиры в двух уровнях имеют дополнительные санузлы на втором уровне. В каждой квартире предусмотрены лоджии.

Характеристики здания:

Степень долговечности - II.

Степень огнестойкости - II.

Класс здания - II.

Ориентация - меридиональная.

В доме также запроектированы вспомогательные помещения, в которых могут располагаться: электрощитовая, тепловой узел, помещения уборочного инвентаря.

Технико-экономические показатели:

До реконструкции После реконструкции

Площадь застройки 1039 м 2 1135 м 2Общая площадь 4050 м 2 4343 м 2

Жилая площадь 2285 м 2 2128 м2 Строительный объем 15088 м 2 16900 м 2 К1= Fж/Fо 0,56 0,5

К2=V/Fж 6,6 м3/м2 5.6 м3/м2

1.4 Характер и объём реконструкции

В реконструкцию жилого здания входит надстройка одного этажа в торцевых секциях здания, пристройка трех лестничных клеток, изменение объёмно-планировочного решения всего здания. Существующая совмещенная крыша с рулонной кровлей заменяется на чердачную крышу с кровлей из металлочерепицы. Производится усиление фундаментов, усиление перекрытия. Так же будет произведена теплореновация наружных стен существующего здания.

1.5 Конструктивные решения здания

Здание общежития двухпролетное, с номинальными пролетами по 6,0 м. Несущими конструкциями здания являются продольные кирпичные стены.

Фундаменты

Фундаменты под стены здания выполнены ленточными из сборных бетонных блоков для стен подвалов. Глубина заложения фундамента 1,50 м от уровня планировки, ширина подошвы 1,2 м.

Стены.

Наружные стены здания выполнены из полнотелого керамического кирпича и облицованы полнотелым силикатным кирпичом. Толщина наружных стен - 510 мм. Внутренняя продольная стена и внутренние поперечные стены выполнены из полнотелого керамического кирпича. Толщина внутренних стен - 380 мм. Наружные стены с внутренней стороны и внутренние стены оштукатурены известково-песчаным раствором.

Кроме того, наружные кирпичные стены толщиной 510 см не удовлетворяют сегодняшним теплотехническим требованиям.

Плиты перекрытия и покрытия.

Плиты перекрытия и покрытия сборные железобетонные с круглыми пустотами. Плиты уложены поперек здания и опираются на продольные наружные и внутреннюю стены. Номинальный размер плит 0,86,0 м, 1,06,0 м и 1,26,0м.

Лестничные марши и площадки.

Лестничные марши - сборные железобетонные.

Лестничные площадки - сборные железобетонные.

Лоджии.

Плиты лоджий - сборные железобетонные по серии 152 и индивидуальные из бетона C20/25, F 200, W 6, плотностью 2400 кг/м3.

Ограждения лоджий - сборные железобетонные по серии 152 и индивидуальные из бетона C12/15, F 100, плотностью 2500 кг/м3.

Окна, двери, погонажные изделия.

Окна, балконные двери - деревянные по СТБ 939-93.

Внутренние двери - по СТБ 1138-98

Наружные двери - по СТБ 1138-98.

Погонажные изделия - по СТБ 1074-97.

Полы.

Полы в жилых комнатах, кухнях и коридорах:

- на первом этаже паркетные по дощатому черновому полу и деревянным лагам, уложенным по кирпичным столбикам, опирающимся на бетонную подготовку и уплотненный грунт;

- на остальных этажах паркетные по дощатому черновому полу и деревянным лагам, уложенным на плиты перекрытия.

Полы в санузлах и лестничных площадках, в тамбурах входов, в помещениях уборочного инвентаря выполнены из керамической неглазурованной плитки.

Полы в лоджиях - цементные;

Крыша и кровля.

Кровля скатная из металлочерепицы. Водосток - наружный. Утеплитель - плиты минераловатные плотностью 75кг/м3, толщиной 140 мм, защищенные цементно-песчаной стяжкой М 100, F 75 толщиной 20 мм. Выход на кровлю из каждой секции последнего этажа.

1.6 Наружная отделка

Наружная отделка фасадов и цоколя - штукатурка и покраска фасадной акриловой краской АК-124 (ТУ РБ 0204547.071-96).

1.7 Внутренняя отделка

Внутренняя отделка определяется видом помещения и его функциональным процессом.

кухни и туалетные комнаты - оклейка стен моющимися обоями до потолка;

ванные комнаты, помещения уборочного инвентаря - облицовка стен керамической глазурованной плиткой (ГОСТ 6141-91);

жилые комнаты, прихожие, коридоры - оклейка улучшенными грунтованными обоями на всю высоту;

лестничные узлы - окраска масляными и акриловыми красками;

Встроенные шкафы и антресоли, столярные изделия - масляная покраска за 2 раза.

Отопительные приборы, стояки и металлические ограждения - масляная покраска за 2 раза.

1.8 Инженерное оборудование здания

Отопление и горячее водоснабжение запроектировано из магистральных тепловых сетей, с верхней разводкой по чердаку. Приборами отопления служат конвектора. На каждую блок-секцию оборудуется отдельный тепловой узел для регулирования и учета теплоносителя. Магистральные трубопроводы и трубы стояков изолируются и покрываются алюминиевой фольгой.

Холодное водоснабжение запроектировано от внутриквартального коллектора водоснабжения с двумя вводами. Вода на каждую секцию подается по внутридомовому магистральному трубопроводу, который изолируется и покрывается алюминиевой фольгой. На каждую блок - секцию и встроенный блок устанавливается рамка ввода.

Вокруг дома выполняется магистральный пожарный хозяйственно - питьевой водопровод с колодцами, в которых установлены пожарные гидранты.

Канализация выполняется внутридворовая с врезкой в колодцы внутриквартальной канализации. Из каждой секции и каждого встроенного помещения выполняются самостоятельные выпуска хозфекальной и дождевой канализации.

Энергоснабжение выполняется от городской подстанции с запиткой по две секции двумя кабелями - основной и запасной. Встроенные помещения запитываются отдельно, через свои электрощитовые. Все электрощитовые расположены на первых этажах.

Также предусмотрена вентиляция через вентиляционные каналы. Вентиляционные решётки расположены: в кухнях, в уборных и ванных комнатах. Побуждение движение воздуха естественное.

Здание оборудуется скрытой электропроводкой, поквартирными электросчётчиками, расположенными на лестничных клетках. Также предусматривается проводка для слаботочных устройств: радио, телефон, коллективной антенны.

1.9 Физико-технические расчеты

Теплотехнический расчет наружных стен:

- расчетная температура внутреннего воздуха жилых зданий составляет tв = 18 С;

- расчетная относительная влажность воздуха 50%.

Влажностный режим помещений - сухой, условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности в = 8,7 Вт/(м2С), наружной - н = 23 Вт/(м2С).

Коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху n = 1.

Расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции tв = 6 С.

При реконструкции зданий сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть не менее требуемого значения Rттр = 3,2 м2С/Вт,

Приняв материал для утепления стен - плиты пенополистирольные и учитывая расчётные характеристики существующей стены из керамического кирпича, выполняем расчет:

1 - кладка из силикатного полнотелого кирпича:

1 = 1800 кг/м3;1 = 120 мм; 1 = 0,99 Вт/(мС); s1 = 9,77 Вт/(м2С).

2 - кладка из керамического полнотелого кирпича:

2 = 1800 кг/м3;2 = 380 мм; 2 = 0,81 Вт/(мС); s2 = 10,12 Вт/(м2С).

3 - известковый раствор;

3 = 1600 кг/м3; 3 = 30 мм; 3 = 0,81 Вт/(мС); s3 = 9,76 Вт/(м2С);

Сопротивление теплопередаче стены:

м2С/Вт.

Таким образом, Rт<Rт тр.

Сопротивление теплопередаче стены меньше требуемого, требуется теплореновация.

Рисунок 1 - Конструкция наружных стен: 1 - кладка из силикатного кирпича, 2 - кладка из керамического кирпича, 3 - штукатурка

Теплотехнический расчет наружных стен с учетом утепления

- расчетная температура внутреннего воздуха административно-бытовых зданий и школах составляет tв = 18 С;

- расчетная относительная влажность воздуха 50%.

Влажностный режим помещений - сухой, условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности в = 8,7 Вт/(м2С), наружной - н = 23 Вт/(м2С).

Коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху n = 1.

Расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции tв = 6 С. При реконструкции зданий сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть не менее требуемого значения Rттр = 3,2 м2С/Вт.

Приняв материал для утепления стен - плиты пенополистирольные и учитывая расчётные характеристики существующей стены из керамического кирпича, выполняем расчет:

1 - маты минераловатные прошивные:

1 = 100 кг/м3;1 = Х мм; 1 = 0,05 Вт/(мС); s1 = 0,53 Вт/(м2С).

2 - кладка из силикатного полнотелого кирпича:

2 = 1800 кг/м3;2 = 120 мм; 2 = 0,99 Вт/(мС); s2 = 9,77 Вт/(м2С).

3 - кладка из керамического полнотелого кирпича:

3 = 1800 кг/м3;3 = 380 мм; 3 = 0,81 Вт/(мС); s3 = 10,12 Вт/(м2С).

4 - известковый раствор;

4 = 1600 кг/м3; 4 = 30 мм; 4 = 0,81 Вт/(мС); s4 = 9,76 Вт/(м2С);

Сопротивление теплопередаче стены:

м2С/Вт.

; ; мм

Толщину утеплителя принимаем равным 120 мм.

Рисунок 2 - Конструкция наружных стен после утепления: 1 - утепление, 2 - кладка из силикатного кирпича, 3 - кладка из керамического кирпича, 4 - штукатурка, 5 - отделочный слой

Теплотехнический расчёт стен надстраиваемого этажа

- расчетная температура внутреннего воздуха административно-бытовых зданий и школах составляет tв = 18 С;

- расчетная относительная влажность воздуха 50%.

Влажностный режим помещений - сухой, условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности в = 8,7 Вт/(м2С), наружной - н = 23 Вт/(м2С).

Коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху n = 1.

Расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции tв = 6 С.

При реконструкции зданий сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть не менее требуемого значения Rттр = 3,2 м2С/Вт.

Приняв материал для строительства стен шестого этажа газосиликатные блоки, выполняем расчет:

1 - кладка из газосиликатных блоков;

1 = 500 кг/м3; 1 = 500 мм; 1 = 0,16 Вт/(мС); s1 = 2,48 Вт/(м2С);

2 - известковый раствор;

2 = 1600 кг/м3; 2 = 20 мм; 2 = 0,81 Вт/(мС); s2 = 9,76 Вт/(м2С);

Сопротивление теплопередаче стены:

м2С/Вт.

Таким образом, Rт>Rт тр.

Сопротивление теплопередаче стены больше требуемого.

2 Расчетно-конструктивный раздел

2.1 Обследование состояния конструкций

Фундаменты и грунты основания.

Для обследования состояния фундаментов и определения характеристик грунтов, залегающих в основании фундаментов, был отрыт шурф и отобраны образцы грунта ненарушенной структуры.

Фундамент под стены здания выполнены ленточный из сборных бетонных блоков для стен подвалов. Глубина заложения фундамента в месте отрывки шурфа 1,55 м от уровня планировки, ширина подошвы 1200 мм. При отрывке шурфа грунтовых вод не встречено.

Состояние фундамента в месте вскрытия удовлетворительное, трещин и разрушений тела фундамента не обнаружено.

Техническое состояния фундаментов соответствует II категории - состояние удовлетворительное, опасность обрушения отсутствует.

Физически износ фундаментов составляет до 25%.

С целью уточнения данных о грунтах, залегающих в основании фундаментов, из шурфа были отобраны образцы для определения физико-механических свойств грунта.

Стены.

Состояние стен здания не вполне удовлетворительное.

В результате проведенного обследования установлено следующее:

1. Наружные стены здания выполнены из полнотелого керамического кирпича и облицованы полнотелым силикатным кирпичом. Толщина наружных стен - 510 мм. Стены с внутренней стороны оштукатурены цементно-песчаным раствором;

2. Выявлены следующие нарушения состояния стен:

- наружная поверхность стен здания подвержена увлажнению атмосферной влагой с карнизов кровли. Вследствие замачивания на поверхности кладки на глубину до 50 мм;

- наружная верста кладки стен в осях «А-В» «1-2» и «5-6» в местах расположения санузлов разрушена на глубину до 80 мм вследствие размораживания;

3. Стены по фасадам имеют вертикальные и наклонные трещины шириной раскрытия до 3 мм и длиной распространения до одного метра. Трещины образовались в над оконными перемычками и подоконными проемами. Трещины не представляют опасности возникновения аварийной ситуации для стен здания.

Основной причиной образования данных трещин явилась неравномерная деформация основания под фундаментами стен здания, обусловленная замачиванием. Снижение прочности основания в отдельных местах вызывает неравномерные осадки фундаментов. Попаданию атмосферной влаги в основание фундаментов способствуют нарушения в отмостке и не правильная планировка поверхности земли вокруг здания;

4. Из-за не правильной эксплуатации санузлов (нарушением температурно-влажностного режима) в стенах образовался грибок.

5. Для определения прочности кладки из стен здания были отобраны образцы камня и пластинки раствора из горизонтальных швов. Результаты испытания камня и раствора на сжатие показали, что прочность кирпича силикатного соответствуют марке М75, прочность кирпича керамического соответствуют марке М50 и прочность раствора кладки М25.

6. Согласно таблице 2, СНиП II-22-81 “Каменные и армокаменные конструкции” при марке кирпича полнотелого М 50 и марке цементно-песчаного раствора М25 расчетное сопротивление кладки сжатию не более 0,85 Ч 0,6 = 5,1 кгс/см 2 (0,51 МПа). С учетом пункта 3.11, г, расчетное сопротивление кладки сжатию умножается на коэффициент условий работы, который, для кладки после длительного периода твердения раствора равен с = 1,15.

Тогда R = 0,51 1,15 = 0,59 МПа;

7. Категория технического состояния стен - III - состояние не вполне удовлетворительное. При дальнейшем росте ширины раскрытия трещин необходимо выполнить усиление несущих стен. Оценка технического состояния стен здания приведена в таблице 2.1.

8. Физический износ стен составляет до 50%.

Плиты перекрытия и покрытия.

Плиты перекрытия и покрытия сборные железобетонные с круглыми пустотами. Плиты уложены поперек здания и опираются на продольные наружные и внутреннюю стены. Номинальный размер плит 0,86,0 м, 1,06,0 м и 1,26,0 м. Схемы расположения плит перекрытия и покрытия приведены на рисунках 4.6 - 4.10.

Плиты перекрытия П1 шириной 0,86,0 м армированы проволочной арматурой 104 + 65 мм класса не ниже ВII (S800). Защитный слой бетона 20 мм.

Плиты перекрытия П2 шириной 1,06,0 м армированы стержневой арматурой периодического профиля 610 мм класса не ниже А400. Защитный слой бетона 20-30 мм.

Плиты перекрытия П3 шириной 1,26,0 м армированы стержневой арматурой периодического профиля 710 мм класса не ниже А400. Защитный слой бетона 20-30 мм.

Поверхностная прочность бетона плит определена неразрушающим методом при помощи склерометра ИПС-МГ4 и соответствует классу по прочности на сжатие С20/25.

Плиты перекрытия в целом находятся в удовлетворительном состоянии, однако в санузлах из-за нарушения эксплуатации помещений (нарушение целостности водоотвода) происходит замачивание атмосферной влагой через нарушения гидроизоляционного слоя перекрытия что ведет к уменьшению прочности бетона и оголению и коррозии арматуры в плитах.

Категория технического состояния плит перекрытия - III - состояние не вполне удовлетворительное. Требуется ремонт отдельных плит. Оценка технического состояния стен здания приведена в таблице 2.1.

Плиты покрытия П1 шириной 0,86,0 м армированы проволочной арматурой 105 мм класса не ниже ВрI (В500). Защитный слой бетона 20 мм.

Плиты покрытия П2 шириной 1,06,0 м армированы стержневой арматурой периодического профиля 610 мм класса не ниже А400. Защитный слой бетона 20-25 мм.

Плиты покрытия П3 шириной 1,26,0 м армированы проволочной арматурой 163 мм класса не ниже ВрI (В500). Защитный слой бетона 12-18 мм.

Поверхностная прочность бетона плит определена неразрушающим методом при помощи склерометра ИПС-МГ4 и соответствует классу по прочности на сжатие С20/25.

Плиты покрытия в целом находятся в удовлетворительном состоянии, однако выявлены отдельные незначительные участки подверженные увлажнению с кровли.

Категория технического состояния плит покрытия - II - состояние удовлетворительное. Дефекты устраняются в процессе технического обслуживания и текущего ремонта. Оценка технического состояния плит покрытия приведена в таблице 2.1.

Кровля.

При обследовании выявлено, что кровля рулонная из рубероида на битумной мастике. Сток воды с кровли не организованный.

Состояние гидроизоляционного ковра кровли в целом удовлетворительное. Однако обнаружены трещины в слоях битума, уложенного по швам кровельного материала. Выявлено сползание водоизоляционного ковра с вертикальной поверхности в местах примыкания к парапету.

Обнаружено так же разрушение кирпича вентиляционных каналов вследствие размораживания.

Оценка технического состояния

Оценку технического состояния здания бетонно-смесительного узла приведем в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Оценка технического состояния

Наименован. конструкций	Наименование дефектов, выявленных при осмотре	Степень распространения	Разряды дефектов	Категор. Технич. состоян.
Фундаменты	Дефектов нет	-	-	II
Стены	- увлажнение, - разрушение фактурного слоя, - трещины	-единичные, -многочисленные, - многочисленные.	- малозначительные, - значительный - значительный	III
Плиты покрытия	- увлажнение	- единичные	- малозначительный	II
Плиты перекрытия	- увлажнение - оголение коррозия арматуры	- единичные - единичные	-значительный -значительный	III
Кровля	-повреждения -протечки	-единичные -единичные	-значительный - значительный	II
Оконные проемы	- нарушение окрасочного покрытия – загнивание – отсутствие стекол	- массовые - массовые - единичные	-малозначительные -значительный -значительный	IV
Козырьки	-увлажнение	-многочисленные	-значительный	III
Отмостка	- трещины и разрушения - поражение растительностью	-многочисленные -многочисленные	-значительный -значительный	IV

По результатам обследования определим усредненную оценку категории технического состояния здания цеха:

Категория технического состояния здания - III - состояние не вполне удовлетворительное. Требуется ремонт, усиление или замена отдельных конструкций.

2.2 Фундаменты и грунты основания

Для обследования состояния фундаментов и определения характеристик грунтов, залегающих в основании фундаментов, был отрыт шурф и отобраны образцы грунта ненарушенной структуры.

Фундамент под стены здания выполнены ленточный из сборных бетонных блоков для стен подвалов. Глубина заложения фундамента в месте отрывки шурфа 1,55 м от уровня планировки, ширина подошвы 1200 мм. При отрывке шурфа грунтовых вод не встречено.

Состояние фундамента в месте вскрытия удовлетворительное, трещин и разрушений тела фундамента не обнаружено.

Техническое состояния фундаментов соответствует II категории - состояние удовлетворительное, опасность обрушения отсутствует.

Физически износ фундаментов составляет до 25%.

С целью уточнения данных о грунтах, залегающих в основании фундаментов, из шурфа были отобраны образцы для определения физико-механических свойств грунта.

Для исследования грунтов было отобрано 12 образцов нарушенной и ненарушенной структуры, из них 6 нарушенной структуры для определения естественной влажности, плотности частиц и гранулометрического состава. Остальные образцы ненарушенной структуры - для определения плотности грунта и его прочностных характеристик.

Из выработок отбирались образцы всех видов грунтов в полном соответствии с ГОСТ 12071-2000.

Образцы грунта ненарушенного сложения были отобраны из зачищенного забоя шурфов для определения плотности грунта и его прочностных характеристик. Образцы нарушенной структуры, для которых не требовалось сохранение природной влажности, отбирались в мешочки и сопровождались этикеткой.

Образцы для определения природной влажности отбирались в бюксы.

Общее количество и объем образцов является достаточным для проведения полного комплекса лабораторных исследований и контрольных определений, что позволило использовать методы математической статистики для обработки результатов экспериментов при определении нормативных и расчетных значений характеристик грунтов.

Определения и исследования физико-механических свойств грунтов выполнялись в лаборатории в соответствии со следующими нормативными документами: СТБ 943-93. Грунты. Классификация.

Определение физических и механических характеристик производилось стандартными методами для каждого типа грунта.

В лаборатории определялись характерные количественные показатели физических и механических свойств необходимые для классификации грунтов, оценки их состава, состояния, прочности.

Плотность частиц грунта сs была определена пикнометрическим способом по методике для незасоленных грунтов.

Плотность грунта с определялась методом режущего кольца. Параметры режущих колец соответствовали кольцам от прибора для сдвиговых испытаний.

Влажность определялась по количеству содержащейся в грунте воды методом высушивания до постоянной массы.

После определения основных фазовых характеристик, были сделаны расчеты коэффициенты пористости (е), плотности абсолютного сухого грунта (d), степени влажности (Sr) и дана оценка физического состояния грунтов.

Показатели основных физических свойств грунтов приведены в таблице 2.2.

Результаты исследований грунтов свидетельствуют о том, что грунтами основания фундаментов являются пески пылеватые маловлажные, плотные согласно СТБ 943-93.

Расчетные значения характеристик определяются для использования их в расчетах оснований по первой группе предельных состояний с учетом доверительной вероятности б = 0,95 и для расчетов оснований по второй группе предельных состояний с учетом доверительной вероятности б = 0,85.

Таблица 2.2 - Показатели физических свойств грунтов

Наименование грунта, № шурфа, глубина взятия пробы	Плотность частиц s, г/см3	Плотность грунта , г/см3	Плотность сухого грунта d, г/см3	Влажность w	Коэффициент пористости е	Степень влажности Sr
Пески пылеватые, маловлажные, плотные 1,55 м	2,630	1,802	1,65	0,091	0,59	0,41

Таким образом, нормативное и расчетное значения плотности грунта:

n =1,802 г/см3, II = 1,781 г/см3.

Определение прочностных характеристик проводились на образцах ненарушенной структуры. Образцы для сдвиговых испытаний отбирались режущими кольцами. Для сохранения структуры грунта в шурфе на отметке отбора проб зачищали уступы, не нарушая поверхности. На этой площадке с одной и той же отметки отбирались пробы грунта в кольца для определения плотности грунта, определения прочностных характеристик, в бюксы -- для определения естественной влажности. Все кольца и бюксы взвешивались, после чего кольца с образцами до проведения опытов хранились в эксикаторах с водой. Перед сдвиговыми испытаниями проводились контрольные взвешивания образцов.

Испытания проводили на приборах одноплоскостного сдвига по методике, рекомендованной ГОСТ 12248-78 при трех значениях давлений: 0,1; 0,2; 0,3 МПа по системе открытого (консолидированного) сдвига в количестве, необходимом для обработки результатов испытаний методом наименьших квадратов. Обработка результатов лабораторных испытаний грунтов на срез с целью определения нормативных значений удельного сцепления сн и угла внутреннего трения н производилась путем вычисления методом наименьших квадратов прямолинейной зависимости:

= tg + с

где -- сопротивление образца грунта срезу, МПа; -- нормальное давление на грунт, МПа

Расчетные значения характеристик определяются по двум группам предельных состояний (=0,85 и =0,95) .

Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Нормативные и расчетные характеристики грунтов

№ п/п	Наименование грунта	Удельный вес, кН/м3	Удельное сцепление, кПа	Угол внутреннего трения, градусы	Модуль деформации Е, МПа
		n	II	сn	сII	n	II
1	Песок пылеватый	18,02	17,81	6,67	4,81	32,3	32,0	34

Сбор нагрузок, действующих на фундамент

Таблица 2.4 - Нагрузка на фундамент

Наименование нагрузки	Нормат. величина		Расчет. величина
1. Постоянная
1.1 Нагрузка кровли
а) металлочерепица	0,12	1,05	0,126
б) пароизоляция	0,02	1,1	0,022
в) обрешетка 125х25(h)мм шаг 250мм	0,06	1,2	0,072
г) стропила 60х160(h)мм шаг 1200мм	0,035	1,2	0,042
итого	0,235		0,262
1.2 Нагрузка от чердачного перекрытия
а) цементно-песчаная стяжка (=1800 кг/м3;=20 мм)	0,36	1,35	0,48
б) минераловатная плита (с = 75 кг/м3, д = 140 мм) 75 ·10-2·140 ·10-3 = 0,105	0,105	1,35	0,14
в) ж. б. многопустотная плита покрытия(с = 2500 кг/м3) (1,16 · 0,22 - 6 · р · (0,159/2)2 ) · 2500/1,19 · 10-2 = 2,85	2,85	1,15	3,28
итого	3,315		3,9
1.3 Нагрузка от междуэтажного перекрытия
а) перегородка из газопеносиликата, оштукат. с 2х сторон (с1 = 1000 кг/м3, д = 80 мм, с2 = 1800 кг/м3, д = 20 мм, h=2,58 м) (1000 ·120+2·180 ·20)·10-2·10-3·2,58 · 5,78/ /(5,98·1,19·2)=2,01	2,01	1,15	2,31
б) паркет дубовый (с = 700 кг/м3, д = 12 мм) 700 ·10-2·12 ·10-3=0,08	0,08	1,35	0,1
в) плита древесноволокнистая ( с = 1000 кг/м3, д = 10 мм) 1000 ·10-2·10 ·10-3=0,1	0,1	1,15	0,115
г) цементно-песчаная стяжка ( с = 1800 кг/м3, д = 16 мм) 1800 ·10-2·16 ·10-3=0,03	0,03	1,15	0,03
д) ж. б. многопустотная плита перекрытия (с = 2500 кг/м3) (1,16 · 0,22-6 · р · (159/2)2 ) ·2500/1,19 ·10-2 = 2,86	2,85	1,15	3,28
Итого от 5 перекрытий	25,4		29,25
а) нагрузка от стен ( с = 1800 кг/м3, д = 380 мм) /6=19.42	19,42	1,2	23,3
итого	19,42		23,3
2.Временная
а) снеговая	0,8	1,5	1,2
б) нагрузка на чердачное перекрытие	0,7	1,3	0,91
в) нагрузка на перекрытие	1,5	1,3	1,95

Определение несущей способности существующего фундамента.

Нормативная и расчетная нагрузки в уровне обреза фундамента на 1 п.м соответственно составляют:

N0II = (0,235+3,315+19,42+25,4+0,8+0,7+1,5) x 6 = 308,22 кН/м;

N0I = (0,262+3,9+29,25+23,3+1,2+0,91+1,95) х 6 = 364,63 кН/м.

Собственный вес фундамента и грунта на уступах фундаментной плиты при отметке низа подошвы -1,6 м составляет: 20 х 1,6 х 1,2 = 38,4 кН/м.

Тогда нормативная и расчетная нагрузки в уровне подошвы фундамента составит:

NпII = 308,22 + 38,4 = 346,62 кН/м;

NпI = 364,63 + 38,4 х 1,2 = 410,71 кН/м.

Определим несущую способность существующего фундамента по оси «Б».

В результате испытания грунтов залегающих в основании фундамента установлено, что фундаменты стены по оси «Б» опираются на песок пылеватый с характеристиками гn= 18,02 кН/м3, кН/м3, II=32,0, сII = 4,81 кПа.

Определим расчетное сопротивление грунтов основания при фактических размерах вскрытого фундамента по формуле (В.1) СНБ 5.01.01-99:

,

где гс1 = 1,3; гс2 = 1,1 - коэффициент; k = 1,0 (прочностные характеристики определены испытанием); kz = 1 - коэффициент; b= 1,2 м - ширина подошвы фундамента; кН/м3 - значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента; кН/м3 - то же, выше подошвы; Mг = 1,34; Mq = 6,34; Mс = 8,55 - коэффициенты, зависящие от расчетного угла внутреннего трения цII (угол внутреннего трения принят равным 32,0), dI = 0,65 м - глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки;сII = 0 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента.

Таким образом, расчетное сопротивление грунта основания будет иметь следующее значение:

Напряжение под подошвой для ленточного фундамента определяется по формуле:

тогда несущая способность основания составит:

Nu = bR = 1,2 Ч 193,9 = 232,7 кН/м.

Несущей способности фундамента не достаточно, так как нагрузка под подошвой составляет 346,62 кН/м, что больше Nu = 232,7 кН/м.

Увеличим ширину подошвы до 1,6 м и глубину заложения фундамента до 0,95 м. Тогда несущая способность фундамента составит:

,

Nu = bR = 1,6 Ч 251,32 = 402,1 кН/м.

Несущая способность фундамента по оси «Б» после увеличения ширины подошвы и глубины заложения достаточна.

Определим требуемую площадь арматуры для плиты усиления фундамента.

Давление под подошвой р = 346,62 / 1,6 = 216,6 кН/м2. При вылете консоли подошвы усиления относительно существующей плиты 0,2 м изгибающий момент составит М = 216,6 х 0,22 /2 = 4,33 кНм. При высоте плиты усиления 0,3 м, и защитном слое 80 мм, рабочая высота плиты составит не более 0,21 м.

Тогда требуемая площадь рабочей арматуры на 1 п. м составит: AS = 4,33 х 10-3 / (240 х 0,9 х 0,21) = 0,95 см2.

Так как диаметр арматуры должен быть не менее 12 мм и шаг не более 200мм, то принимаем 6 стержней диаметром 12 мм класса S240 с шагом 200 мм, AS = 6,78 см2.

Продольную арматуру принимаем конструктивно: 9 стержней диаметром 8 мм класса S240, шаг 200 мм.

2.3 Расчет предварительно напряженной многопустотной плиты перекрытия

Исходные данные: Многопустотная плита перекрытия с геометрические характеристики: h=220 мм, beff=1160 мм, c=25 мм.

Бетон тяжелый класса C20/25 (минимальный класс бетона для предварительно напряженных конструкций С20/25 - п. 6.1.2.3 СНБ [ ])fck=20 МПа , гc=1,5, fcd= fck / гc =13,3 МПа.

Не напрягаемая арматура класса S400 (fyk=400 МПа, fyd=365 МПа, Es=200 МПа).

Напрягаемая арматура S1200(А1200) (fpk=1200 МПа; fpd = 960 МПа; Es = 190 Н/мм2).

Рисунок 2.1 - Геометрические характеристики многопустотной плиты перекрытия

Нагрузки на перекрытие.

Нагрузки на перекрытие сводим в таблицу

Таблица 2.5 - Нагрузки на плиты перекрытия 1,2x 6 м

Вид нагрузки и расчет	Нормативная величина, кПа		Расчетная величина, кПа
Постоянные, g 1) перегородка из газопеносиликата, оштукатуренного с двух сторон (с1 = 1000 кг/м3, д= 80 мм, с2 = 1800 кг/м3, д= 20 мм, hct=2,58 м) (1000 ·120+2·180 ·20)·10-2·10-3·2,58 · 5,78/ /(5,98·1,19·2)=2,01 2) паркет дубовый ( с = 700 кг/м3, д= 12 мм) 700 ·10-2·12 ·10-3=0,08 3) плита древесно-волокнистая ( с = 1000 кг/м3, д= 10 мм) 1000 ·10-2·10 ·10-3=0,1 4) цементно-песчаная стяжка ( с = 1800 кг/м3, д= 16 мм) 1800 ·10-2·16 ·10-3=0,03 5) ж. б. многопустотная плита перекрытия с = 2500 кг/м3 (1,16 · 0,22-6 · р · (159/2)2 ) ·2500/1,19 ·10-2=2,86	2,0 0,08 0,1 0,03 2,86	1,15 1,35 1,15 1,15 1,15	2,31 0,108 0,115 0,0034 3,289
Итого постоянная:	5,08		5,858
Временная, v Полная нагрузка на перекрытие В том числе длительно действующие	1,5 0,3	1,3 1,3	1,95 0,39
Суммарные, q=g+v Полные длительно действующие	6,58 5,38		7,808 6,248

Примечание:

1) hct - расстояние между полом и потолком.

2) - коэффициент безопасности по нагрузке.

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок.

Расчет ведется по предельным состояниям первой группы.

Под действием внешней нагрузки в сечениях панели возникают два внутренних силовых фактора - изгибающий момент и поперечная сила. Расчет ведется на наибольшие усилия, возникающие в сечениях, максимальный изгибающий момент - в середине пролета плиты, максимальная поперечная сила - у опоры.

Для расчета экстремальных значений внутренних силовых факторов необходимо определить расчетный пролет плиты перекрытия. В многоэтажном здании предварительно напряженные плиты перекрытия опираются на несущие стены. Условно принимаем ширину опирания плиты перекрытия bоп =85 мм, но не менее 80 мм.

Расчетный пролет плиты перекрытия:

leff=8980 - 85/2 - 85/2 = 5895 мм.

Рисунок 2.2 - Определение расчетного пролета плиты перекрытия: 1 - плита перекрытия; 2 - несущая конструкция

Расчетная схема плиты перекрытия представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Расчетная схема плиты перекрытия и эпюры внутренних усилий

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок:

Расчет плиты перекрытия по прочности на действие изгибающего момента.

Расчет прочности сечений нормальных к продольной оси производим по упрощенной деформационной модели. В расчете учитываем только работу сжатой зоны бетона.

Рисунок 2.4 - Условное расчетное сечение плиты перекрытия

, где- расстояние от грани сечения до центра тяжести сечения арматуры, для плиты перекрытия принимается 25…50 мм; - расчетная высота сечения; - высота сжатой зоны сечения.

Расчетным поперечным сечением плиты перекрытия является двутавровое сечение с полкой (см. рисунок ), расположенной в сжатой зоне.

Возможны два расчетных случая в зависимости от положения нейтральной оси:

1) нейтральная ось находится в полке толщиной ;

2) нейтральная ось проходит вне полки и пересекает ребро расчетного таврового сечения .

Определим положение нейтральной оси в сечении.

Найдем приведенную толщину верхней полки:

Предполагаем, что нейтральная ось проходит по границе между полкой и ребром:

, d=h-c=220-25=195 мм;

,

тогда относительная высота сжатой зоны:

,

т.о. конструкция при данном расположении нейтральной линии находится в области деформирования 1b.

Плита перекрытия выполнена из тяжелого бетона С20\25 в соответствии с изменением №3 к СНБ = 1.

Находим предельную величину изгибающего момента воспринимаемого сечением сжатой полки плиты:

Получаем: .

Поскольку величина предельного изгибающего момента при высоте сжатой зоны бетона больше расчетного изгибающего момента от внешней нагрузки , следовательно, нейтральная линия проходит в пределах высоты полки (, случай 1). В связи с этим дальнейший расчет производим как для прямоугольного сечения, имеющего размеры: b=beff=1160 мм, d=195 мм.

Коэффициент, характеризующий полноту эпюры в сжатой зоне, для бетона классов <C50/60 равен 0,810, относительные деформации в сжатом бетоне , , тогда относительные деформации в растянутой арматуре:

Предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона определяется по следующей формуле:

Определяем относительный момент

.

при находим .

Коэффициент показывает, в какой области деформирования работает рассчитываемое сечение при заданных геометрических размерах и прочностных характеристиках бетона и арматуры.

Находим величину требуемой площади растянутой арматуры:

.

Арматура в плите была определена неразрушающим методом: 7Ш10 S400 (А550) ().

Рисунок 2.5 - Схема расположения арматуры в поперечном сечении многопустотной плиты

Произведем проверку сечения плиты.

Определим расстояние до центра тяжести рабочей арматуры:

,

где защитный слой бетона для класса по эксплуатации XC1,

Рабочая высота сечения:

.

Рассчитаем высоту сжатой зоны бетона:

.

Прочность сечения определяем из уравнения моментов относительно растянутой арматуры:

Поскольку величина предельного изгибающего момента меньше расчетного изгибающего момента от внешней нагрузки, следовательно, прочность сечения недостаточна. Произведем усиление плиты.

Добавим арматуру 2Ш12 S400 (А550) ().

мм.

Рассчитаем высоту сжатой зоны бетона

Прочность сечения определяем из уравнения моментов относительно растянутой арматуры:



Поскольку величина предельного изгибающего момента больше расчетного изгибающего момента от внешней нагрузки, следовательно, прочность сечения обеспечена.

2.4 Расчет и конструирование панели покрытия

Исходные данные: многопустотная плита покрытия с геометрические характеристики: h=220 мм, beff=1160 мм, c = 25 мм. Бетон тяжелый класса C20/25 (fck=20 МПа , гc=1,5, fcd= fck / гc =13,3 МПа).

Арматура класса S800 (fyk=800 МПа, fyd=665 МПа, Es=190 МПа).

Рисунок 2.6 - Геометрические характеристики многопустотной плиты покрытия

Нагрузки на покрытие.

Нагрузки на перекрытие сводим в таблицу

Таблица 2.6- Нагрузки на плиты покрытия 1,2 x 6 м

Вид нагрузки и расчет	Нормативная величина, кПа		Расчетная величина, кПа
Постоянные, g 1) минераловатная плита ( с = 75 кг/м3, д= 140 мм) 75 ·10-2·140 ·10-3=0,105 2) выравнивающая цементно-песчаная стяжка ( с = 1800 кг/м3, д= 20 мм) 1800 ·10-2·20 ·10-3=0,36 4) ж. б. многопустотная плита покрытия с = 2500 кг/м3 (1,16 · 0,22 - 6 · р · (0,159/2)2 ) · 2500/1,19 · 10-2 = 2,85	0,105 0,36 2,85	1,35 1,35 1,15	0,14 0,48 3,28
Итого постоянная:	3,315		3,9
Временная, v Полная нагрузка на покрытие В том числе длительно действующие	0,7 0,3	1,3 1,3	0,91 0,39
Суммарные, q=g+v Полные длительно действующие	4,015 3,615		4,31 4,29

Примечание:

1) hct - расстояние между полом и потолком

2) - коэффициент безопасности по нагрузке

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок.

Расчет ведется по предельным состояниям первой группы.

Под действием внешней нагрузки в сечениях панели возникают два внутренних силовых фактора - изгибающий момент и поперечная сила. Расчет ведется на наибольшие усилия, возникающие в сечениях: максимальный изгибающий момент в середине пролета плиты и максимальную поперечную силу на опоре.

Для расчета экстремальных значений внутренних силовых факторов необходимо определить расчетный пролет плиты покрытия. В многоэтажном здании плиты покрытия опираются на несущие стены. Условно принимаем ширину опирания плиты покрытия bоп =85 мм, но не менее 80 мм.

Расчетный пролет плиты покрытия:

leff=5980 - 85/2 - 85/2 = 5895 мм.

Рисунок 2.7 - Определение расчетного пролета плиты покрытия: 1 - плита покрытия; 2 - несущая конструкция

Рисунок 2.8 - Расчетная схема плиты покрытия и эпюры внутренних усилий

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок:

Расчет плиты покрытия по прочности на действие изгибающего момента.

Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси, производим по упрощенной деформационной модели. В расчете учитываем только работу сжатой зоны бетона.

Рисунок 2.9 - Условное расчетное сечение плиты покрытия

,

где - расстояние от грани сечения до центра тяжести сечения арматуры, для плиты покрытия принимается 25…40 мм;

- расчетная высота сечения;

- высота сжатой зоны сечения.

Расчетным поперечным сечением плиты покрытия является двутавровое сечение с полкой, расположенной в сжатой зоне.

Возможны два случая расчета в зависимости от положения нейтральной оси:

3) нейтральная ось находится в полке толщиной ;

4) нейтральная ось проходит вне полки и пересекает ребро расчетного таврового сечения .

Определим положение нейтральной оси в сечении. Найдем приведенную толщину верхней полки:

Предполагаем, что нейтральная ось проходит по границе между полкой и ребром:

, d = h - c = 220 - 25 = 195 мм;

тогда относительная высота сжатой зоны:

Таким образом, конструкция при данном расположении нейтральной линии находится в области деформирования 1b, так как

ПЛИТА покрытия выполнена из тяжелого бетона С20/25, в соответствии с изменением №3 к СНБ = 1.

Находим предельную величину изгибающего момента, воспринимаемого сечением сжатой полки плиты:

Получаем: .

Поскольку величина предельного изгибающего момента при высоте сжатой зоны бетона больше расчетного изгибающего момента от внешней нагрузки , следовательно, нейтральная линия проходит в пределах высоты полки (, случай 1). В связи с этим дальнейший расчет производим как для прямоугольного сечения, имеющего размеры: b=beff=1160 мм, d=195 мм.

Определяем относительный момент:

.

при находим .

Коэффициент показывает, в какой области деформирования работает рассчитываемое сечение при заданных геометрических размерах и прочностных характеристиках бетона и арматуры.

Находим величину требуемой площади растянутой арматуры:

.

Принимаем: 4Ш10 S800 ().



Рисунок 2.10 -Схема расположения арматуры в поперечном сечении многопустотной плиты

Произведем проверку полученного сечения.

Определим расстояние до центра тяжести рабочей арматуры:

,

где защитный слой бетона для класса по эксплуатации XC1,

Рабочая высота сечения:

.

Коэффициент, характеризующий полноту эпюры в сжатой зоне, для бетона классов <C50/60 равен 0,810.

Рассчитаем высоту сжатой зоны бетона:

.

Прочность сечения определяем из уравнения моментов относительно растянутой арматуры:



Поскольку величина предельного изгибающего момента больше расчетного изгибающего момента от внешней нагрузки, следовательно, прочность сечения обеспечена.

Геометрические характеристики сечения.

Площадь приведенного сечения при следующих данных:

, , , ,

- модуль упругости бетона,

(для марки бетонной смеси по удобоукладываемости Ж3).

коэффициент приведения:

.

Статический момент приведенного сечения:

Центр тяжести сечения:

Момент инерции приведенного сечения:

Расчет железобетонных конструкций по деформациям.

Предельно допустимые прогибы.

Расчет ведется по предельным состояниям второй группы.

Так как , то элемент работает в области деформирования 1а. Эта стадия напряженно-деформированного состояния сечения характеризует сопротивление железобетонного элемента, работающего без трещин.

Расчетом определяются максимальные прогибы элементов от действия внешних нагрузок (при коэффициенте надежности по нагрузке гf=1, т.е. расчет производится на нормативную нагрузку).

Максимальный прогиб в середине пролета свободно опертой плиты перекрытия, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, может быть определен по формуле:

Коэффициент зависит от условия закрепления и схемы нагружения элемента, .

Жесткость железобетонного элемента, работающего без трещин, в стадии I напряженно-деформированного состояния при длительно действующих нагрузках:

,

где - эффективный модуль упругости, определяемый с учетом ползучести бетона по формуле:

,

Предельное значение коэффициента ползучести определяем из номограммы.

При:

и для

.

.

Определяем геометрические характеристики сечения, работающего без трещин.

коэффициент приведения:

.

Определим значение жесткости без трещин:

.

прогиб в середине пролета при , :

.

Допустимый прогиб:

;

.

Максимальный прогиб в середине пролета плиты не превышает допустимый.

2.5 Расчет и конструирование стропильной системы

Нагрузки на стропила.

Кровля из металлочерепицы по обрешетке из досок 125х25(h) мм с шагом 250 мм, обрешетка опирается на стропила 60х160(h) мм с шагом 1200 мм.

Таблица 2.7 - Сбор нагрузок

Нагрузки	Нормативные		Расчетные
Металлочерепица	0,12	1,05	0,126
Пароизоляция	0,02	1,1	0,022
Обрешетка 125х25(h) мм шаг 250 мм	0,06	1,2	0,072
Стропила 60х160(h) мм шаг 1200 мм	0,035	1,2	0,042
Итого	0,235		0,262
Снеговая	0,8	1,5	1,2

Рисунок 2.11 - Конструкции кровельного настила раздельной холодной крыши

Проверка прочности стропилины.

Геометрические характеристики доски 60160(h) мм:

;

.

Пролёт стропилины l = d/cos = 3,8:0,927 = 4,09 м.

Изгибающий момент в стропилине при шаге а = 1,2 м.

где - полная нагрузка в стадии эксплуатации в вертикальной плоскости.

Кроме того, в стропилине возникает растягивающее усилие от скатной составляющей нагрузки.

кН/м,

так как стропилины скреплены в коньке парными накладками на гвоздях, кН.

Проверим стропилину на прочность как растянуто-изогнутый элемент по следующей формуле:

= N/А + (M/W)(ft/fm) = 2,49:84 + (306:256)(7:13) = 0,615 кН/см2 = 6,15 МПа <ft,d = МПа,

где ft,0,d = 7 МПа для 2-го сорта - расчётное сопротивление растяжению.

Без учёта растяжения имеем:

Прочность стропилины обеспечена. Жесткость стропилины также обеспечена, так как при:

кН/м

относительный прогиб невелик:

Проверка прочности и жёсткости обрешётки.

Таблица 2.8 - Сбор нагрузок

Нагрузки	Нормативные		Расчетные
Металлочерепица	0,12	1,05	0,126
Пароизоляция	0,02	1,1	0,022
Обрешетка 125х25(h) мм шаг 250 мм	0,06	1,2	0,072
Итого	0,2		0,22
Снеговая	0,8	1,5	1,2

Нормативные:

= (0,2 0,92 + 0,8 0,922) 0,25 = 0,215 кН/м;

= (0,2 0,37 + 0,8 0,92 0,37) 0,25 = =0,08 кН/м;

Расчётные:

= (0,22 0,92 + 1,2 0,922) 0,25 = 0,3 кН/м;

= (0,22 0,37 +1,2 0,92 0,37) 0,25 = 0,1 кН/м.

Изгибающие моменты при 1-м загружении в стадии эксплуатации: