Реконструкция ГСК в г. Владивостоке

Технико-экономические показатели генерального плана

3. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснование выбранного конструктивного решения и материала конструкций, рассматриваемые варианты конструкций

Здание проектируется каркасной системы с «навесными» наружными стенами. Рама воспринимает вертикальные нагрузки, а также горизонтальные нагрузки, которые передаются через диск перекрытия. Рамой является система стоек - колонн, соединенных жестко с монолитными безригельными плитами перекрытия.

В продольном и поперечном направлении каркас здания работает по рамной системе.

Рис. 1. План несущих конструкций

Наружные стены выполнены из шлакоблоков.

Междуэтажные перекрытия приняты монолитными железобетонными, марка бетона B30.

Фундаменты под колонны - монолитные железобетонные столбчатого типа, площадь подошвы определяется по предварительному расчету.

Согласно инженерно-геологических изысканий основанием под фундаменты являются следующие грунты:

Щебенистый крупнообломочный грунт: плотность с=2,10 г/см3, угол внутреннего трения ц=34°, удельное сцепление c=1 кПа, расчетное сопротивление R0=400 кПа; модуль деформации E=34 МПа.

В данном разделе выполнен расчет элементов надземной части монолитного каркаса гаражного комплекса по ул. Кирова в г. Владивостоке:

· безригельной монолитной плиты перекрытия (вариант 1);

· монолитного ребристого перекрытия (вариант 2);

· средней колонны и фундамента под колонну;

3.2 Расчет конструкций каркаса

3.2.1 Проектирование монолитной безригельной плиты перекрытия (вариант 1)

Обоснование расчетной схемы, метода расчете, геометрических параметров

Расчет ведем на примере фрагмента перекрытия в осях 2-3 и А-Б.

Для расчета безригельного перекрытия его делят на полосы шириной, равной половине пролета в каждом направлении (рис. 2) [25].

На основе экспериментальных исследований и данных эксплуатации расчет упрощен применением эмпирических коэффициентов. При этом расчете надколонные и пролетные полосы перекрытия рассматривают как неразрезные изгибаемые плиты. Надколонные полосы считают лежащими на неподатливых опорах, которыми служат колонны, а пролетные полосы считают лежащими на упругих податливых опорах, которыми являются надколонные полосы, направленные перпендикулярно рассчитываемым пролетным (рис. 3).

Рис. 2. Разбивка безригельной плиты на условные надколонные и пролетные полосы

Рис. 3. Обозначение расчетных изгибающих моментов в плите

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В30; расчетные сопротивления при сжатии Rb=17 МПа, при растяжении Rbt=1,2 МПа; коэффициент условий работы бетона b2=0,9; модуль упругости Eb=32500МПа. Арматура рабочая класса А-III, расчетное сопротивление Rs=365МПа, модуль упругости Es=200000МПа; коэффициент условий работы стали b2=0,9.

Сбор нагрузок

Таблица 7

Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия надземной части здания.

Расчет на продавливание

Чтобы проверить достаточность принятой толщины плиты, выполним расчет на продавливание.

- условие прочности на продавливание,

где - продавливающая сила;

- расчетное сопротивление бетона на растяжение;

- полезная высота сечения;

- среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания.

Рис. 4. Расчетная схема при расчете на продавливание

-условие выполнено.

Прочность на продавливание обеспечена.

Определение усилий

Для расчета безригельного перекрытия разделим его на полосы шириной, равной половине пролета в каждом направлении.

В каждом направлении определяем соответствующие изгибающие моменты, вычисляемые как для свободно опертой панели, покоящейся на широких опорах.

Панельный изгибающий момент МП1=МП2, так как l1=l2=7000 мм:

Рис. 5. Эпюра изгибающих моментов в безригельной плите перекрытия.

Найденные изгибающие моменты распределяют на надколонную и пролетную полосы, рассматривая их как самостоятельные неразрезные плиты. На надколонную, более жесткую полосу, передается 70%, а на пролетную - 30% изгибающего момента. Эти доли распределяют между опорными и пролетными сечениями соответствующих полос следующим образом:

для надколонной полосы в направлении l1:

· на опорах

· в пролете

для пролетной полосы в направлении l1:

· на опорах

· в пролете

Моменты в направлении l2 будут равны моментам в направлении l1, так как l1= l2=7000 мм.

Расчет сечений и их конструирование

Расчет плиты перекрытия в направлении l1=7000 мм.

а) надколонная полоса:

· В пролете:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20 = 180 мм

Вычисляем m:

am=M2/(Rbbh02гb2)=9724/(170,13501820,9)=0,058;

где гb2 - коэффициент условия работы бетона.

По табл.3.1 [8] находим

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M2/(Rsh0гс)=9724/(3650,10,970180,9)=16,95 см2 ;

где гс - коэффициент условия работы стали.

Принимаем в пролете надколонной полосы 1712 А-III (s=200 мм) As=19,23 см2.

· На опоре:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20= 180 мм

Вычисляем m:

am=M1/(Rbbh02 гb2)=24310/(170,13501820,9)=0,139

По табл.3.1 [8] находим

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M1/(Rsh0 гс)=24310/(3650,10,925180,9)=44,45 см2

Принимаем на опоре надколонной полосы 1816 А-III (s=200 мм) As=45,19 см2.

б) пролетная полоса:

· В пролете:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20= 180 мм

Вычисляем m:

am=M3/(Rbbh02 гb2)=7293/(170,13501820,9)=0,042

По табл.3.1 [8] интерполяцией находим

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M3/(Rsh0 гс)=7293/(3650,10,979180,9)=12,6 см2

Принимаем в пролете пролетной полосы 1710 А-III (s=200 мм) As=13,35 см2.

· На опоре:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20= 180 мм

Вычисляем m:

am=M4/(Rbbh02 гb2)= 7293/(170,13501820,9)=0,042

По табл.3.1 [8] интерполяцией находим

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M4/(Rsh0 гс)=7293/(3650,10,979180,9)=12,6 см2

Принимаем в пролете пролетной полосы 1710 А-III (s=200 мм) As=13,35 см2.

Расчет на образование трещин, нормальных к продольной оси

Расчет железобетонных элементов по образованию нормальных трещин производится из условия (233) [25]:

Мr < Мcrc , где

Мr момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется;

Мcrc -- момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин, и определяемый по формуле :

Mcrc = Rbt,serWpl , здесь

Rbt,ser - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельных состояний второй группы, численно равное 1,4 МПа;

Wpl момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона, определяемый согласно по формуле (247) [25]:

Wpl = Wred, здесь

- коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения и определяемый по таблице 29 [25], численно равный 1,75;

Wred - момент сопротивления приведенного сечения.

Вычислим статический момент сопротивления приведенного сечения:

, где

а - величина защитного слоя, равная 20 мм;

Вычислим площадь приведенного сечения:

Найдем расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Вычислим момент инерции приведенного сечения:

Находим момент сопротивления приведенного сечения:

Находим момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона:

Wpl = 1,75·24394,79=42690,88 см3

Находим момент трещинообразования:

Мcrc=1,8·10-1·42690,88=7684,35 кН·см

Момент внешних сил для изгибаемых элементов:

Мr = М=4932 кН·см

Мr =9724 кН·см > Мcrc=7684,35 кН·см - условие не выполняется.

Образуются трещины в сечениях, нормальных к продольной оси элемента. Необходимо выполнить расчет на раскрытие трещин.

Расчет на раскрытие трещин, нормальных к продольной оси

Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, acrc, мм, следует определяют по формуле (249) [25]:

где

коэффициент, принимаемый равным для изгибаемых элементов 1;

l -- коэффициент, принимаемый равным 1,0 при кратковременных нагрузок и непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок; равным 1,5 при продолжительном действии постоянных и длительных нагрузок;

-- коэффициент, принимаемый равным 1,0 для арматуры класса А-III;

s напряжение в стержнях крайнего ряда арматуры S;

коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры S к площади сечения бетона (при рабочей высоте ho), но не более 0,02:

Предельная ширина раскрытия трещины по табл. 1 [26]: непродолжительная , продолжительная .

Изгибающие моменты от нормативных нагрузок:

· постоянной и длительной ;

· полной

Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузки определим по формуле (7.106) [8]:

, где

Ws - момент сопротивления растянутой арматуры, который определим по формуле (6.16) [27]:

, где

d - диаметр растянутой арматуры.

Вычислим приращение напряжений в растянутой арматуре от действия полной нагрузки:

Вычислим ширину раскрытия от непродолжительного действия полной нагрузки:

Вычислим ширину раскрытия от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

Вычислим ширину раскрытия от действия постоянной и длительной нагрузок:

Найдем непродолжительную ширину раскрытия трещин:

Найдем продолжительную ширину раскрытия трещин:

Расчет на закрытие трещин, нормальных к продольной оси

Для надежного закрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, должны быть соблюдены следующие требования п. 7.6.5. [8]:

, где

- предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь, равное 0;

- приращение растягивающего напряжения в арматуре от действия внешних нагрузок;

- расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний второй группы, для арматуры A-III равное 390 МПа табл.19* [8].

Требование выполнено, трещины закроются.

Расчет на прогиб

По табл.2 [25] предельно допустимый прогиб [f] при 6 м ? l ?7,5 м (l=7,0 м) равен 3 см.

Для изгибаемых элементов с защемленными опорами прогиб в середине пролета определяется по формуле (313) [25]:

где

 -- кривизны элемента соответственно в середине пролета, на левой и правой опорах;

рm коэффициент, определяемый по табл. 35 [25] как для свободно опертой балки, числено равный 5/48

Так как , то

Поскольку в растянутой зоне образуются нормальные к продольной оси трещины, кривизна определяется по формуле (271) [25]:

Мs -- момент относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через центр тяжести площади сечения арматуры S, от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, равный для изгибаемых элементов:

Мs = М=97,24 кН·м;

z плечо внутренней пары сил. Значение z вычисляется по формуле:

;

s -- коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами, определяется по формуле (280) [25]:

 здесь

ls коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки и принимаемый по табл. 32 [25];

- коэффициент, определяемый по формуле (281) [25]:

;

b -- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами и принимаемый равным 0,9 для тяжелого бетона;

f коэффициент, определяемый по формуле (277) [25]:

- коэффициент. Значение вычисляется по формуле (274) [25]:

, здесь

-- коэффициент, принимаемый равным 1,8 для тяжелого бетона;

, определяется по формуле (275) [25]:

, определяется по формуле (276) [25]:

v коэффициент, характеризующий упруго-пластическое состояние бетона сжатой зоны и принимаемый равным 0,15 по табл. 31 [25].

Вычислим :

Вычислим :

Вычислим :

Вычислим :

Вычислим :

Вычислим :

Вычислим :

Вычислим :

Находим :

Находим прогиб:

f=1,41 < [f]=3 см, прогиб не превышает предельно допустимый.

3.2.2 Проектирование монолитного ребристого перекрытия (вариант 2)

Компоновка перекрытия

Монолитное ребристое перекрытие компонуется с поперечными главными балками и продольными второстепенными балками (см. рис 6). Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки, при этом пролет плиты между осями ребер равны 7/3=2,35 м.

Предварительно задаемся размерами сечения балок:

1. главная: h=l/12=7000/12=583 мм. Принимаем h=60 см.

b=0,4h=0,4•60=24 см. Принимаем b=25 см.

2. второстепенная: h=l/15=40 см.

b=0,5h=0,5•40=20 см.

Рис.6. Фрагмент монолитного ребристого перекрытия

Многопролетная плита монолитного перекрытия

Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер: L1=2,35-0,2=2,15 м. В продольном направлении L2=6,0-0,25=5,75 м.

Отношение пролетов L2/ L1=5,75/2,15=2,67>2 - плиту рассчитываем, как работающую по короткому направлению.

Принимаем толщину плиты 6 см.

Подсчет нагрузок на 1 м2 длины приведен в таблице 8.

Таблица 8

Нагрузка на 1м2 плиты перекрытия

Полная расчетная нагрузка 7,49 кН/м2. Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1 м длины плиты 7,49 кН/м. С учетом нагрузка на 1 м будет 7,49•0,95=7,12 кН/м2.

Определение усилий

Материалы перекрытия:

бетон:

класс - В20;

расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=11,5 МПа;

расчетное сопротивление осевому растяжению Rbt=0,9 МПа;

модуль упругости бетона Eb=27103 МПа;

арматура:

5 класс Вр-I

расчетное сопротивление растяжению арматуры Rs=360 МПа;

модуль упругости стали арматуры Es=170103 МПа;

Расчетная схема плиты - многопролетная неразрезная балка. Пролет L2=2,35 м, опоры второстепенные балки.

Изгибающие моменты определяются как многопролетные балки с учетом перераспределения в первом пролете и на первой промежуточной опоре.

M1=(qL22)/11=(7,122,152)/11= 3,15 кНм

В средних пролетах и на средних опорах:

M2=(qL22)/16=(7,122,152)/16=2,16 кНм

Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с ними балками, и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты уменьшаются на 20%, так как dпл/L2>1/30. При 6/235=1/40<1/30 - условие не выполняется.

Подбор сечений арматуры

В средних пролетах и на средних опорах:

· ширина b=100 cм,

· h0=h-aз=6 -1,2= 4,8 см

am=M2/(Rbbh020,9)=2,16/(11,514,820,9)=0,10

По табл.3.1 [2] находим

As2=M2/(Rs h0)=2,16103/(3600,9954,8)=1,39 см2

Принимаем 85 Вр-I As2=1,57 см2

И подбираем соответствующую рулонную сетку марки

по ГОСТ 8478-81.

В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

· ширина b=100 cм,

· h0= 4,4 см

am=M1/(Rbbh020,9)=3,15103/(11,514,420,9)=0,016

По табл.3.1 [2] интерполяцией находим

AS1=M1/(Rs h0)=3,15103/(3600,9924,4)=2,23 см2

Принимаем 125 Вр-I As1=2,35 см2

Принимаем 2 сетки С-1 и С-2: основную и той же марки доборную (армирование см. графическую часть).

Многопролетная второстепенная балка

Расчетный пролет и нагрузки

Расчетная схема второстепенной балки - многопролетная неразрезная балка.

Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками:

L2=6,0-0,25=5,75 м.

Расчетные нагрузки на погонный метр второстепенной балки:

· Постоянная

вес плиты и пола - 2,692,35=6,32 кН/м

собственный вес балки -2 кН/м

постоянная нагрузка - 8,32 кН/м

с учетом : 7,9 кН/м

· Временная

Временная нагрузка - 4,82,350,95=10,72 кН/м

Полная нагрузка g=g+v=7,9+10,72=18,62 кН/м

Изгибающие моменты определяют с учетом перераспределения усилий в соответствии с §XI.3 п.2 [8]:

· В первом пролете: M1=(qL12)/11=(18,625,75 2)/11=50,28 кНм

· В средних пролетах и на средней опоре:

M2=(qL12)/16=(18,625,752)/16=34,57 кНм

· На первой промежуточной опоре:

Mb=(qL12)/14=(18,625,752)/14=39,5 кНм

Отрицательные моменты в средних пролетах в сечениях , соответствующих местам обрыва надопорной арматуры (x=L1/4=5,75/4=1,44 м) M0.25 принимаем равным 0,4Mb

M0.25=0,4Mb=0,434,57=1,83 кНм

Поперечные силы:

· На крайней опоре: Q=0,4(g+v)l0=0,4•18,62•5,75=42,83 кН

· На первой промежуточной опоре слева:

Q=0,6(g+v)l0=0,6•18,62•5,75=64,24 кН

· На первой промежуточной опоре справа:

Q=0,5(g+v)l0=0,5•18,62•5,75=53,53 кН

Расчет прочности нормальных сечений

Уточнение высоты сечения второстепенной балки.

Высоту сечения подбираем по опорному моменту при о=0,35, поскольку на опоре момент определяем с учетом образования пластического шарнира. По табл.3.1 [8] находим am=0,289.

На опоре момент отрицательный - полка ребра в растянутой зоне (сжатая зона вверху). Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b=0,2 м.

Находим h0:

h0=

h= h0+aз=26+4=30 см

Принимаем h=30 см

Подбор арматуры на первой промежуточной опоре:

Mb=39,5 кНм

am=Mb/(Rbbh020,9)=39,5•103/(11,5202620,9)=0,282

По табл.3.1 [8] находим

ASb=Mb/(Rs h0)= 39,5•103/(3650,8326)=4,62 см2

Принимаем AIII 218 AS=5,09 см2

Подбор арматуры в первом пролете:

Расчет производится по алгоритму таврового профиля с шириной полки при , толщиной полки d=6 см и высотой hвб=30 см.

h0=h-аз=30-4=26 см

M1=50,28 кНм

am=M1/(Rbbh020,9)=50,28•103/(11,52002620,9)=0,036

По табл.3.1 [8] интерполяцией находим

; нейтральная ось проходит в сжатой полке

AS=M1/(Rsh0)=50,28•103/(3650,98226)=5,4 см2

Принимаем AIII 220 AS=6,28 см2

На отрицательный момент сечение работает как прямоугольное:

M0.25=13,83 кНм

am=М0.25/(Rbbh020,9)=13,83•103/(11,5202620,9)=0,099

По табл.3.1 [8] интерполяцией находим

AS=M0.25/(Rsh0)=13,83•103/(3650,94826)=1,54 см2

Принимаем AIII 210 AS=1,57см2

Подбор арматуры в среднем пролете:

M2=34,57 кНм

AS=M2/(Rsh0)= 34,57•103/(3650,9926)=3,68 см2

Принимаем AIII 216 AS=4,02 см2

Подбор арматуры на средних опорах:

Mс=34,57 кНм

am=М2/(Rbbh020,9)= 34,57•103/(11,5202620,9) = 0,247

По табл.3.1 [8] интерполяцией находим

AS=M2/(Rsh0)= 34,57•103/(3650,85326)=4,27 см2

Принимаем AIII 218 AS=5,09 см2

Расчет прочности наклонных сечений

На первой промежуточной опоре слева Q=64,24 кН.

Вычисляем проекцию расчетного наклонного сечения на продольную ось по формулам гл. III [8].

Влияние свесов сжатой полки:

Вычисляем:

, здесь .

В расчетном наклонном сечении Qb=Qsw=Q/2, отсюда

с=B/0,5Q=27,62•105/0,5•62240=86 см>2h0=2•26=52 см. Принимаем с=52 cм.

Тогда Q=B/c=27,62•105/52=53,12 кН.

Qsw=Q-Qb=64,24-53,12=11,12 кН

qsw=Qsw/c=11120/52=231,85 Н/см

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольными стержнями d=18 и принимаем dsw=5 мм класса Bp-I Rsw=260 МПа (с учетом гs1 и гs2), число каркасов -2 , Asw=20,192=0,392 см2

Шаг поперечных стержней s=Rsw•Asw/qsw=260•0,392•(100)/231,85=44 см; по конструктивным условиям s=h/2=30/2=15 см. Для всех приопорных участков промежуточных и крайней опор принимаем шаг s=15 см. В средней части пролета (L/2) s=3h/4=330/4=22,5 см.

Проверка по сжатой полосе между наклонными трещинами:

=Asw/(bs)=0,392/(2015)=0,0013

v=Es/Eb=170000/27000=6,3

W1=1+5v=1+56,30,0013=1,04

b1=1-0,01Rb=1-0,010,911,5=0,9

Qmax=64240 Н < 0,3W1b1Rbbh0=0,31,040,911,52026(100)=151126,56 Н - условие удовлетворяется.

Армирование второстепенной балки см. графическую часть.

3.2.3 Проектирование средней центрально-загруженной колонны

3.2.3.1 Обоснование расчетной схемы, метода расчета, геометрических параметров

Рассчитываемая колонна, высотой 4,0 м, подземного этажа 4х этажного гаражного комплекса находится на пересечение осей 2 и Б. Размеры сечения колонны 500Ч500 мм.

Расчет ведется по деформированной схеме со случайным эксцентриситетом е0, который при гибкости л/i>14 дополнительно умножается на коэффициент з>1.

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В25; расчетные сопротивления при сжатии Rb=14,5 МПа, при растяжении Rbt=1,05 МПа; коэффициент условий работы бетона b2=0,9; модуль упругости Eb=30000МПа. Арматура рабочая класса А-III, расчетное сопротивление Rs=365МПа, модуль упругости Es=200000МПа; коэффициент условий работы стали b2=0,9.

3.2.3.2 Сбор нагрузок

Сбор нагрузки с 1 м2 перекрытия надземной части здания см. п. 3.2.1

Таблица 8

Сбор нагрузки на 1 м2 покрытия

Грузовая площадь колонны:

Постоянная нагрузка от перекрытий одного этажа с учетом коэффициентов надежности по назначению здания n=0,95:

, где

Р - постоянная нагрузка с перекрытия.

Временная полезная нагрузка на перекрытие:

,

где х - временная нагрузка с перекрытия.

;

;

х=Vкр+Vдл=145,24+78,2=233,44 кН

Полная нагрузка от перекрытия:

Полная нагрузка с перекрытия (длительная):

Постоянная нагрузка с покрытия:

, где

qкр - постоянная нагрузка с покрытия.

Временная полезная нагрузка с покрытия:

х=Vкр+Vдл=145,24+78,2=233,44 кН

Временная снеговая нагрузка:

, где

gкр - снеговая нагрузка.

Полная нагрузка от покрытия:

.

Собственный вес колонны:

, где

г - плотность бетона.

3.2.3.3 Определение усилий

Расчетное усилие у обреза фундамента:

, где n - количество этажей.

.

Из нее длительная:

3.2.3.4 Расчет сечений и их конструирование

В сечении действует продольная сила N=2426,08 кН. Расчет ведем как для внецентренно сжатого элемента со случайным эксцнтриситетом.

Принимаем симметричное армирование в двух направлениях .

Рис. 7. Поперечное сечение колонны

Площадь колонны: Ак=bкЧhк=0,5Ч0,5=0,25 м2.

Защитный слой: аs=4 см.

Рабочая высота сечения: h0=h-аs=50-4=46 см.

Расчетная длина колонны: l0=l·м=4·0,7=2,8 м.

Вычисляем гибкость л:

л=l0/i=280/14,43>14, где

i - радиус инерции сечения, определяемый по формуле:

i==14,43 см

Определяем случайный эксцентриситет как наибольшее из трех значений:

o ;

o ;

o , принимаем .

Эксцентриситет силы: .

Т. к. eо<eа, то принимаем eо=eа=1,67 см.

Вычисляем коэффициент :

, где

- критическая продольная сила, определяемая по формуле:

, здесь

= 1, коэффициент учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента;

- коэффициент, принимаемый равным:

, но не менее

. Принимаем ;

.

Задаемся коэффициентом армирования и вычисляем критическую силу:

Вычисляем коэффициент : .

Определяем случай внецентренного сжатия:

eо·з<0,3hо ,

1,67·1,01<0,3·46 ,

1,68<13,8 - случай малых эксцентриситетов.

Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны.

Характеристика сжатой зоны:

.

Граничная высота сжатой зоны:

.

Вычисляем n по формуле:

.

Вычисляем по формуле:

,

здесь s находится по формуле:

,

где ;

Тогда: .

Определяем площадь арматуры по формуле:

Принимаем 222 А-III с Аs=7,6 см2.

Коэффициент армирования . При определении Ncr было принято 1=0,02, перерасчет можно не делать.

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры Ш22 мм согласно Приложению 9 [8] равен 6 мм. Принимаем Ш6 А-III с шагом s=400 мм, что менее 20d=20·22=440 мм.

3.2.4 Проектирование фундамента под колонну

3.2.4.1 Обоснование расчетной схемы, метода расчета, геометрических параметров

Ввиду относительно малых значений эксцентриситета фундамент колонны рассчитывается как центрально загруженный.

Расчетное сопротивление грунта Rо=0,4 МПа. Вес единицы объема фундамента и грунта на его обрезах гср=20 кН/м3

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В25; расчетные сопротивления при сжатии Rb=14,5 МПа, при растяжении Rbt=1,05 МПа ; коэффициент условий работы бетона b2=0,9; модуль упругости Eb=30000МПа. Арматура рабочая класса А-III, расчетное сопротивление Rs=365МПа, модуль упругости Es=200000МПа; коэффициент условий работы стали b2=0,9

3.2.4.2 Определение усилий

Расчетное усилие колонны у заделки N=4115,605 кН.

Усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке гfср=1,15.

Нормативное усилие Nn=4354,429/1,15=3786,46 кН.

3.2.4.3 Расчет сечений и их конструирование

Определение размеров подошвы фундамента

Площадь подошвы фундамента при центральном сжатии определяем предварительно без поправок Rо на ее ширину:

, где

Н1 - глубина заложения фундамента.

, здесь

kh -- коэффициент влияния теплового режима здания, определяемый по табл. 1 [9], равный 0,6.

dfn - глубина промерзания определяется по формуле:

 ,

d0 -- теплотехнический коэффициент, равный для крупнообломочных грунтов 0,34 [9];

Mt =|t, t| -- средние отрицательные температуры холодных месяцев места строительства. Для Владивостока Mt =40,5 [10].

Т. к. при dw=5,1>df+2=1,30+2, то Н1 не зависит от df,

здесь dw - глубина залегания подземных вод.

Принимаем глубину залегания исходя из конструктивных требований:

1. Заделка колонны в фундамент:

Нф=1,5hк=1,5·50=75 см;

2. Анкеровки сжатой арматуры колонны Ш32 А-III в бетоне класса В25:

Нф=24·d=24·2,2=52,8 см.

Назначаем Нф=90 см (кратно 45 см). Тогда Н1=Нф+15=105 см.

Находим .

Принимаем аф=2,40 м, Аф=5,76 м2.

Проверка высоты фундамента из расчета на продавливание

Условие прочности на продавливание:

,

- среднее между верхним и нижним периметром основания пирамиды продавливания, определяется по формуле:

;

Р - продавливающая сила, определяется по формуле:

, здесь

р - давление на грунт от расчетной нагрузки:

р=N/A=2426,08/5,76=421,2 кН/м2;

а1 - сторона нижнего основания пирамиды продавливания (рис. 8):

а1=2Нф+hк=2·90+50=230 см.

Вычисляем Р: .

.

< - условие выполняется.

Рис. 8. Фундамент средней колонны

Проверка высоты нижней ступени из условия прочности

Высоту нижней ступени проверим из условия прочности на действие поперечной силы без поперечного армирования.

Рабочая высота сечения: h01-a=40-4=36 см.

Условие прочности: Q?0,6Rbt·b1·h01·гb2

Q=0,5(аф-hk-2h0)·P=0,5(2,4-0,5-2·0,86)·421,2=37,91 кН;

0,6Rbt·b1·h01·гb2=0,6·1,05·10·41·0,9=232,47 кН;

Q=37,91 кН<0,6Rbt·b1·h01·гb2=232,47 кН - условие выполнено.

Прочность нижней ступени на действие поперечной силы обеспечена.

Расчет арматуры у подошвы фундамента

Расчетные сечения принимаются по граням ступеней и грани колонны.

Крайняя часть фундамента работает как консоль на изгиб от реактивного давления грунта.

Определяем изгибающие моменты в расчетных сечениях:

Мi=0,125·Ргр·b·(аф-аi)2 :

М1=0,125·421,2·2,4·(2,4-0,5)2=456,16 кН/м2;

М2=0,125·421,2·2,41·(2,4-1,45)2=114,04 кН/м2;

Площадь сечения арматуры:

:

;

;

Принимаем 12Ш12 А-III с Аs=13,57 см2, шаг арматуры s=200 мм.

Коэффициент армирования , что больше min=0,05%.

4. Организация и технология строительного производства

В данном разделе ДП разработан проект производства работ (ППР). ППР состоит из трех видов технологических документов: календарного графика производства работ, строительного генерального плана и технологической карты на устройство монолитных перекрытий автобетонасосом. Также в составе ППР приведены графики поступления основных строительных конструкций, изделий и материалов, движения рабочих кадров; перечень инвентаря и оснастки; мероприятия по обеспечению безопасных условий производства работ.

В графической части данного раздела представлены: календарный график производства работ, строительный генеральный план и технологическая карта на устройство рулонной наплавляемой кровли.

4.1 Проект производства работ

4.1.1 Основные положения по организации строительства

Проект производства работ разработан на строительство гаражного строительного кооператива. Исходными данными является задание на дипломный проект и ранее разработанные архитектурно-строительная и расчетно-конструктивная части.

Участок, отведённый под строительство здания, расположен в черте застройки г. Владивостока по ул. Кирова. Участок застройки составляет 5,807 га. Рельеф участка спокойный, с падением в восточном направлении и перепадом отметок в границах участка 8,0 м.

ГСК запроектирован в конструкциях из монолитного железобетона, ограждающие конструкции - шлакоблоки. В плане здание прямоугольной формы с размерами в осях 35х38 м. Высота этажа 4,0 м.

4.1.2 Определение директивного срока строительства

Директивный срок строительства определяется согласно СНиП 29 и составляет 8 месяцев, в том числе:

подготовительный период - 0,5 месяц,