Расчет и конструкция фундаментной плиты для школы на 9 классов

конструкции КРИ.dwg

Отдельные стержни ОС-1
Петля строповочная ПС-1
Групповая спецификация
Петля строповочная ПС-2
Напрягаемая арматура
Ведомость расхода стали на элемент кг.
Контактная точечная или стыковая сварка
Риски разбивочных осей
ленточный фундамент ФЛ16.30-1 плита покрытия ПК 63.18

Конструкции.docx

РАЗДЕЛ 2. Расчетно-конструктивный раздел
ДП – 10 – 270103 – 08 - РК
TOC o "1-3" h z u 1.Исходные данные для проектирования фундаментной. плиты PAGEREF _Toc199078814 h 3
Сбор нагрузки на 1 м2покрытия и перекрытия PAGEREF _Toc199078815 h 5
Расчет ленточного жб сборного фундамента по оси Б PAGEREF _Toc199078816 h 8
1.Определение нагрузки на фундамент PAGEREF _Toc199078817 h 8
2.Определение площади подошвы фундамента PAGEREF _Toc199078818 h 9
3.Расчет фундаментной плиты на прочность PAGEREF _Toc199078819 h 11
4.Определение площади сечения арматуры в плите фундамента PAGEREF _Toc199078820 h 13
5.Конструирование фундамента PAGEREF _Toc199078821 h 13
Расчет ребристого перекрытия PAGEREF _Toc199078822 h 15
1.Исходные данные для проектирования плиты покрытия PAGEREF _Toc199078823 h 15
2.Расчет многопустотной плиты покрытия PAGEREF _Toc199078824 h 15
2.1.Статический расчет плиты. PAGEREF _Toc199078825 h 15
2.1.1.Определение расчетного пролета плиты. PAGEREF _Toc199078826 h 15
2.1.2.Определение расчетных усилий в плите PAGEREF _Toc199078827 h 16
2.2.Конструктивный расчет плиты PAGEREF _Toc199078828 h 16
2.2.1.Расчет продольной рабочей арматуры. PAGEREF _Toc199078829 h 17
2.2.2.Расчет поперечной арматуры. PAGEREF _Toc199078830 h 18
2.3.Конструирование плиты PAGEREF _Toc199078831 h 19
Список литературы: PAGEREF _Toc199078832 h 20
ДП – 10 – 270103 – 08 - РК
Исходные данные для проектирования фундаментной. плиты
В соответствии с заданием необходимо запроектировать ленточный плитный фундамент под кирпичную стену по оси Б и сборную ребристую плиту перекрытия.
Задание: школа на 9 классов состоит из трех этажей с высотой Н=33 м с подвалом стены кирпичные толщиной =77 см плотностью ρ=18 кнм3
Место строительства: г. Углич
Длина здания L=438 м ширина здания B=259 м.
Основание под фундамент – грунт супесь. IL=04; e=070; γгр=18 кнм3 – по заданию
Конструктивная схема см. рис.1 – Разрез (фрагмент)
Состав покрытия см. рис. 2 – состав покрытия
Рис.2. Деталь 1. Состав покрытия
Состав перекрытия см. рис. 3 - Состав перекрытия
Рис.3. Деталь 2. Состав перекрытия
Рис.4. Деталь 3. Состав перекрытия над подвалом
Сбор нагрузки на 1 м2покрытия и перекрытия
Таблица 1. Сбор нагрузки на 1 м2 покрытия
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Расчетная нагрузка кНм2
слоя Унифлекса с минеральной посыпкой
ρ = 1000 кгм3 =10 кНм3
цементно-песчаная стяжка = 50мм = 005 м
ρ = 2000 кгм3 = 20 кНм3
Керамзитовый гравий
ρ = 600 кгм3 = 6 кНм3
утеплитель - пенополистирол
Пароизоляция – Унифлекс
ρ = 1000кгм3 = 10кНм3
qn = gn+Sснn = =474+168
γf- коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки [1 табл.1].
Sсн - расчетная величина снеговой нагрузки для г. Углич IV район [1 табл.4];
Snсн- - нормативная величина снеговой нагрузки.
-коэффициент учитывающий уклон кровли 25 см. [1 прил. 3]
Состав покрытия смотрим на рис.2.
Таблица 2. Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия
от линолеумного пола
ρ = 1600 кгм3 =16 кНм3
ρ = 200 кгм3 = 2 кНм3
цементно-песчаная стяжка
ρ=2000 кгм3 = 20 кНм3
водонепроницаемая бумага -
сплошная звукоизоляционная прокладка
γf - коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки [1 табл.1].
Vn – нормативная величина временной полезной нагрузки находится по [1 табл.3]. Для временной нагрузки γf находится по [1 п.3.7]
Состав перекрытия смотрим на рис. 3.
Таблица 3. Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия над подвалом
сплошная теплоизоляционная прокладка
Состав перекрытия над подвалом смотрим на рис. 4.
Расчет ленточного жб сборного фундамента по оси Б
Определение нагрузки на фундамент
Сбор нагрузки на 1 погонный метр фундамента.
Обрез фундамента на отметке -0350 м.
Грузовая площадь с потерей нагрузки передается на 1пг м нагруженной стены. (см.рис.1)
Агр.=1м*(632+642)=635м2
Нагрузку от стен берем без оконных проемов.
Полная нормативная нагрузка на обрезе фундамента.
N(γf =1)=Nncт+Nnnokp+Nnnep+ Nnneр. подв.
Nncт = Dст*Нст*ρст=077*1017*18=14096 кНм
ρст=18 кНм3 – по заданию
Нагрузка от покрытия:
Nnпокр = qnпокр* Агр=642*635=4077 кНм
Нагрузка от междуэтажных перекрытий:
Nnnер = qnпер* Агр *n=6094*635*2=7739 кНм
где n – количество перекрытий
Нагрузка от перекрытия над подвалом:
Nnnер над подв. = qnпер. подв.* Агр =607*635=3854 кНм
N(γf =1)=14096+4077+7739+3854=29766 кНнм
Полная расчетная нагрузка на обрезе фундамента
N(γf >1)=Ncт+Nnokp+Nnep+Nпер.подв.
Ncт= Nncт* γf=14096*11=15506 кНм
Nпер над подв.= Nnпер.подв. * Агр =709*635=4502 кНм
Nпокр= qпокр*Агр=797*635=5061 кНм
Nпер= qпер* Агр*n=712*635*2=9042 кНм
N(γf >1)=15506+5061+9042+4502=34111 кНм
N(γf =1)*γfсред=N(γf >1)
γfсред=115 (усредненный коэффициент надежности по нагрузке)
231 кНм34111 кНм – верно
Определение площади подошвы фундамента
Определение размеров подошвы фундамента
Район строительства г. Углич
Грунт – супесь с коэффициентом текучести IL=04; e=07
Удельный вес грунта выше и ниже подошвы фундамента γгр =18 кНм3
Глубина заложения подошвы фундамента из условия промерзания грунта принята df = 18 м (см. Архитектурно-строительный раздел) DL=-0950; FL=-2750 отметка пола технического подполья -2250м
Полная нормативная нагрузка от здания на отметке -2250
Рис.5. Сечение фундамента
Определяем условное расчетное давление на грунт основания [2 прил.3 табл.3]
IL=0.4 (грунт супесь)
Находим удельное сцепление и угол внутреннего трения [2 прил. 1 табл.2]
Определяем предварительный размер ширины подошвы фундамента:
предв. Аf= Nγf=1Ro-γmt*H=29766230-20*05=142 м2
γmt=20 кНм3 – удельный вес фундамента и грунта на его уступах
Впредв.= Аfl=1м = 1421=142м принимаем bпредв. = 16м
Определяем расчетное давление на грунт основания под подошвой фундамента[2 формула 7]
R=γc1*γc2k*[Mv*Kz*bпредв*γII+Mq*d1*γII’+(Mq-1)dв*γ II’+Mc*cn]
γc2=10 т.к. LH=4381078=406 [2 табл.3]
К=11 (так как характеристики грунта по 2)
Kz=10 т.к. b10м; b=2м
Определяем коэффициенты: Mv Mq Mc в зависимости от n =23о по [2 табл.4]
R=12*1011*[065*1*16*18+3545*05*18+(3545-1)*13*18+614*12]=20057 кНм2
Уточняем размер подошвы фундамента:
Aтрf= N(γf =1)R-γmt*H=297662005-20*05=156м2
Принимаем b=16м ФЛ 16.30-271Т [4 табл.1]
Т.к. между предварительным размером подошвы фундамента и уточненным нет разницы уточнять размеры еще раз не нужно.
Проверяем среднее давление под подошвой фундамента
Ps= N(γf=1)+NfAf=29766+1616=19604 кНм2
Nf = Af *H*γmt=16*1*05*20=16 кНм
Ps =19604 кНм2 R=20057 кНм2
Следовательно размеры подошвы фундамента определены правильно.
Расчет фундаментной плиты на прочность
Расчетная нагрузка с учетом веса бетонных блоков будет равна:
N=34111+04*30*25*11=37411 кНм
Принимаем тяжелый бетон класса В15 [2 табл. 3.2]
Rbt=075 мПа=0075 кНсм2 [3 табл.5.2]
γb2=0.9 [3 пункт 5.1.10 (б)] (так как W>70%)
Арматиура класса В500
Rs=415 мПа=415 кНсм2[3 табл.5.8]
Расчетная схема – консоль жестко защемленная у грани стены и загруженная равномерно-распределенной нагрузкой в виде отпора грунта Ps.
Ps=N(γf >1)Af=3741116=23382 кНм
С=b-bст2=16-042=06 м
Mmax=05*Ps*c2=05*23382*062=4209 кН*м
Qmax= Ps*c=23382*06=14029 кН
рис.6. Сечение фундамента
Определение площади сечения арматуры в плите фундамента
Расчет арматуры нижней части сетки.
а=защ. сл.+d2=30+102=35 мм.
Asтр=MRs*h0*0.9=4209*10041.5*26.5*0.9=425см2
h0=hf-a=300-35=265мм=265см
Принимаем шаг стержней S=100мм. Тогда количество стержней на 1 метр будет
lS=1000100=10 шт.По сортаменту подбираем 108А400 с Asф=503 см2
Проверяем процент армирования:
%=As*100%l*h0=425*100100*26.5=016%>min%=01%
Так как %>min% то арматуру подбираем конструктивно
Проверяем высоту фундаментной плиты на продавливание:
029 кН1*0075*100*265=19875 кН
Следовательно прочность на продавливание будет обеспечена при данных размерах и классе бетона
Конструирование фундамента
Конструирование плит арматурной сетки строповочной петли.
рис.7. Конструирование арматурной сетки
Сетку подбираем по [4 прил.3 табл.1]
В целях экономии арматуры рабочие стержни через один не доводятся до края плиты где изгибающий момент равен нулю.
Расчет ребристого перекрытия
Исходные данные для проектирования плиты покрытия
Необходимо выполнить расчет и конструирование многопустотной плиты покрытия.
Тип здания – школа на классов 3 этажа.
Место строительства – г. Углич
Состав покрытия см. рис. 1.
Плита предварительно напрягаемая метод натяжения арматуры – электротермический на упоры.
Размеры плиты: BxL=1790х6280 мм
Бетон тяжелый класса В30
Рабочая арматура класса А600
Поперечная арматура класса В500
Монтажные петли А240
Расчет многопустотной плиты покрытия
Статический расчет плиты.
Определение расчетного пролета плиты.
рис.8 К определению расчетного пролета плиты
Расчетный пролет плиты:
l0 =– ( QUOTE bоп2 + QUOTE bоп2 )=– bоп = 6280 –( 1852+1852)= 6095 мм = 6095 м.
Определение расчетных усилий в плите
рис. 4. Расчетная схема усилий в плите
qпокр = 797кНм2 [табл.1]
Максимальный изгибающий момент
Mmax = qпл*l028 = 1427*609528 = 6626кН*м QUOTE Мmax=qплxl028 QUOTE 678х4928
Максимальная поперечная сила:
Qmax = qпл*l02 = 1427*60952 = 4349 кН
QUOTE Qmax=qплxl08 Конструктивный расчет плиты
Фактическое сечение плиты надо привести к виду удобному для расчета. В данном случае можно привести к двутавру но т.к. полка в растянутой зоне (внизу) работать не будет (бетон плохо работает на растяжение) то расчетным будет тавровое сечение.
рис. 5. Сечение плиты (а- фактическое б- расчетное)
Вн = Впл = 1790 мм – ширина плиты внизу
ВВ = Вн-2х15 = 1790-30= 1760 мм
bf = BB = 1760 мм – ширина полки
QUOTE hfh-dотв2 =305 мм 30 мм – толщина полки
Рабочая высота сечения h0-a = 220-30 = 190 мм = 19 см
где а = з.сл.+d2 = 20+202 QUOTE 202 = 30 мм
защитный слой равен 20 см – см. п. 55 [6]
Ширина сечения b=Вн-2*15-dотвхn где n = 9 – количество отверстий
b = 1790-2*15-159*9 = 329 мм = 329 см
Расчет продольной рабочей арматуры.
Расчетное усилие Mmax= 6626 кН*м
Расчетные характеристики материалов:
Бетон класса В30 Rb=17 МПа = 17 кНсм2 – таблица 2 [6]
bf=09 таблица [6 табл. 15]
Рабочая арматура класса А600 Rs= 520 МПа = 52 кНсм2 – [6 табл. 8]
Определяем положение нейтральной оси
Mх=hf =Rb*bf*bf*hf*(h0–05*hf)=17*09*176*3*(19-05*3) = 141372кН*см = 14137 кН*м Mх=hf ==14137 кН*м > Mmax= 6626 кН*м
Следовательно нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное при ширине bf=176 см.
Определяем значение м:
QUOTE MmaxRbxbfxbfxh02
По [7 табл. 2] определяем αR
αR = 038 (для бетона класса В30 и арматуры класса А600)
Так как αm=00068 αR = 038 то арматура ставится только в растянутой зоне (одиночное армирование)
По αm=00068 определяем [7 табл.3]
Требуемая площадь сечения рабочей арматуры
= QUOTE 2035x100695x11x19x0.98
s3 – коэффициент условия работы напрягаемой арматуры.
Так как отношение QUOTE R
206 то можно принять s3 = 11
= 001 определяется по [7 прил. 3 табл. 2] в зависимости от αm = 00068
R = 051 по [7 табл. 3.1 ] в зависимости от класса бетона и арматуры
Предварительно напряженная арматура устанавливается в нижнюю зону плиты равномерно не более чем через 2 отверстия. По сортаменту принимаем
0 А600 с АSФ= 628 см2– см.[ 7 прил. 4 табл. 3]
Расчет поперечной арматуры.
Расчетное усилие Qmax = 4349 кН
Для бетона класса В30 Rbt = 115 МПа = 0115 кНсм2; Rb = 17 МПа = 17 кНсм2 – см. таблицу 2 [6].
Для арматуры В500 Rsw = 300 МПа = 30 кНсм2 – [6 табл. 5.8].
Задаёмся количеством поперечных стержней в поперечном сечении плиты.
Устанавливаются не чаще чем через 3 отверстия.
Задаёмся конструктивным шагом и определяем максимально допустимый шаг хомутов.
Sw≤0.5h0 = 0.5*19 = 9.5 см
Swmax = Rbt*γb1*b *h02Qmax = 0115*0.9*329*19243.49=2826 см
Проверяем прочность сечения по сжатой наклонной полосе:
Qmax φb1*Rb*b1*b*h0 = 03*17*09*329*19 = 28692 кН
Qmax QUOTE =1661 кН = 4349 ≤Qсеч = 28692 кН следовательно прочность обеспечена.
Проверяем нужна ли арматура по расчету:
По сортаменту определяем площадь поперечного сечения арматуры
В сечении плиты устанавливаются 63 В500.
Asw = 042см2 (для 63 В500)
qsw = Rsw*AswSw = 30*04210 = 127 кНсм
qsw≥025*Rbt*γb1*b = 0.25*0.115*0.9*48.8 = 1.26 кНсм
Определяем наиболее опасную длину проекции наклонного сечения:
с = φb2*Rbt*γb1*b*h02qsw*φsw≤2*h0
с =15*0115*09*329*192127*075 =440 см
Т.к равенство не верно то принимаем: С=2×h0
*Rbt*γb1*b*h0≥Qb = φb2*Rbt*φb1*b*h02c≥05*Rbt*γb1*b*h0
Qb =15*0115*09*329*19238 = 4852 кН
*0115*09*329*19 = 16174кН > 4852 кН > 05*0115*09*329*19 = 3235кН (условие выполняется)
Qmax = 4349 кН Qb = 4852 кН Условие выполнено
Поперечная арматура устанавливается конструктивно. (см. сетку С-4)
Вверху плита армируется конструктивно сеткой С-1 которая защищает бетон от продавливания над отверстиями при эксплуатации и нужна при изготовлении когда нукисоны выжимают из плиты а бетон еще не набрал окончательную прочность. Кроме того на опорах устанавливаются сетки косвенного армирования С-3 – они предохраняют бетон т возникновения трещин во время обжатия (при изготовлении). В средней части плиты нижняя зона армируется сеткой С-2 т.к. при эксплуатации здесь самые большие растягивающие напряжения и это возможная зона образования трещин.
Конструирование плиты
На приопорных участках плиты
Lпл=14×6280мм=1540мм
Ставим сетки количество сеток принимаем – 6 т.е. 63В500
Шаг поперечных стержней:
Sw=100мм12h0=12×190100мм
СНиП 2.01.01 – 85* «Нагрузки и воздействия» Минстрой России – М. ГП ЦПП. 1996 - 44с
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений Минстрой России-М.:ГПЦПП 1985 г – 42 стр.
СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию бетонных и железобетонных конструкций М.:ГУП «НИИЖБ» 2003 – 53 стр.
ГОСТ 13580 – 85 Плиты жб ленточных фундаментов ГОСКОМ ССР по делам строит. М:1986-11л
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов из предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)ЦНИИ промзданий Госстроя НИИЖБ Госстроя СССР.-М: ЦИТП Госстроя СССР 1989-192с.
СП 52 – 102 – 2004 «Свод правил. Предварительно напряженные железобетонные конструкции»
«Строительные конструкции» т.2. Железобетонные конструкции. Т.Н. Цай. – М. Стройиздат 1985. – 506с.
Пособие по проектированию предварительно напрягаемых железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01 – 84)