Курсовая Основания, фундаменты, лестничный марш.

Содержание

Содержание

Введение

Архитектурно-конструктивное решение здания

Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия, покрытия

Расчет лестничного марша марки 1ЛМ 27.12.14-

Определение прочностных характеристик материалов

Определение нагрузок, действующих на марш

Расчет лестничной площадки марки 2ЛП 25.15-

Определение прочностных характеристик материалов

Расчет плиты лестничной площадки

Расчет лобового ребра площадки

Расчет ленточного фундамента под наружную стену здания

Определение нагрузки на фундамент

Определение ширины подошвы фундамента

Расчет фундаментной плиты на прочность при продавливании

Расчет прочности плиты по нормальному сечению

Заключение

Литература

Введение

Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, работающих совместно, благодаря сцеплению, возникающему между ними. Бетон – искусственный каменный материал, хорошо сопротивляется сжатию, а на растяжение работает в 15…20 раз слабее. Для повышения прочности бетона применяют арматуру, которая обладает значительно более высокой прочностью на растяжение и позволяет существенно повысить несущую способность строительных конструкций.

Основные достоинства бетона – высокая прочность, долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, возможность использования местных строительных материалов, простота формообразования, небольшие эксплуатационные расходы.

Архитектурно - конструктивное решение здания.

В соответствии с заданием запроектировано здание прямоугольной конфигурации с размерами по крайним осям 13,32 x 17,4м. Высота этажа 2,8 м. Под зданием размещен подвал высотой 2,2м.

Здание запроектировано с поперечными несущими стенами. Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечивается перевязкой вертикальных швов между кирпичами, армированием углов и мест примыкания внутренних стен к наружным и анкеровкой плит перекрытия со стеной ( Г-образный анкер) и между собой (линейный анкер).

По долговечности здание относится к II степени, т. к. его конструктивные элементы рассчитаны на срок службы не менее 50 лет.

По огнестойкости в соответствии с СНБ 2.02.0198 здание относится к III степени.

Класс ответственности здания по СНиП 2.01.0785 – III.

Здание размещается на участке со спокойным рельефом. В основании залегает грунт – глина полутвердая. Уровень грунтовых вод – 1,3 м от дневной поверхности.

Примечание: Масса 1м² кровли из керамической черепицы – 50 кг. Обрешетка из брусков 50x50мм с шагом 350мм. Стропильные ноги сечением 50x150мм с шагом 1100мм. Мауэрлат сечением 100x100мм, нагрузка на 1пог.метр составляет Мнмауэр = 0,1∙0,1∙10∙500/10³=0,05 кН/м, Ммауэр= Мнмауэр∙γf= 0,05∙1,1=0,055 кН/м.Нормативная снеговая нагрузка для II Б снегового района Sн=S0∙μ=1,2∙1=1,2 ( ф. 5 [1] ), где μ=1, т.к. α=25º(прил. 3[1]). Коэффициент γf=1,6, т.к. gн/S0= =0,677/1,2=0,564<0,8(п. 5.7[1]).

Расчет лестничного марша марки 1ЛМ 27.12.144.

Исходные данные. Рассчитать и сконструировать железобетонный ребристый марш двухмаршевой лестницы жилого дома марки 1ЛМ27.12.144. Ширина марша В=1200мм, длина L = 2720мм, высота Н = 1400мм. Высота этажа Нэт = 2,8 м, ступени размером 14×30 см. Масса лестничного марша равна 1,52 т, объем бетона 0,607м3.

Длина горизонтальной проекции марша L1 = мм

Уклон марша: tgα = 1400/2332 = 0,600

Угол наклона марша α ≈ 300, cos α =0,857

Временная нормативная нагрузка на лестничную клетку жилого дома pn = 3,0 кПа (таблица 3 СНиП 2.01.0785), коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,2 (пункт 3.7 СНиП 2.01.0785).

Лестничный марш выполнен из бетона класса С20/25, продольная рабочая арматура лобового ребра класса S400, рабочая арматура плиты класса S500.

Определение прочностных характеристик материалов.

Для бетона класса С 20/25:

- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию fck = 20 МПа и осевому растяжению fctk = 1,5 МПа (таб. 6.1 СНБ 5.03.01 02);

- коэффициент безопасности по бетону γс = 1,5 (для железобетонных конструкций);

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию fcd = fck /γс = 20/1,5 = 13,33 МПа, осевому растяжению fctd = fctk / γс = 1,5/1,5 = 1 МПа;

- модуль упругости бетона при марке по удобоукладываемости Ж2 Ecm = 39⋅103 МПа (таб. 6.2 СНБ 5.03.01 02).

Продольная рабочая арматура S400:

- расчетное сопротивление fyd = 365 МПа (таб. 6.5 СНБ 5.03.01 02).

Поперечная арматура класса S500:

- расчетное сопротивление fyd = 450 МПа (таб. 6.5 СНБ 5.03.01 02).

- расчетное сопротивление fywd = 324 МПа (таб. 6.5 СНБ 5.03.01 02).

Модуль упругости арматуры всех классов Es = 200⋅103 МПа.

Определение нагрузок, действующих на марш.

2.1. Расчет прочности косоуров по нормальному сечению.

Действительное сечение марша заменяем на расчетное тавровое с полкой в сжатой зоне

Проверяем условие

М = 8,26 кН⋅м ≤кН⋅м

Условие выполняется, нейтральная ось проходит в полке, сечение рассчитываем как прямоугольное шириной м

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

,

где ω = 0,85 – 0,008fcd= 0,85 – 0,008⋅13,33= 0,743

Определяем αlim = ξ lim(1 – 0,5αlim) = 0,601(1 – 0,5⋅0,601) = 0,42

Определяем коэффициент

Проверяем условие α0 ≤ αlim

α0 = 0,048 < αlim = 0,42

Условие выполняется, по значению α0 определяет коэффициент η = 0,975

Определяем площадь растянутой арматуры

По сортаменту принимаем 2 стержня ∅10 мм с As1 = 1,57 см2

Проверяем толщину защитного слоя бетона. Толщина защитного слоя бетона принимается

не менее диаметра рабочего стержня и не менее 15 мм в балках высотой до 250 мм;

см < с = 25 см

Условие выполняется.

2.2. Расчет прочности косоуров по наклонному сечению.

Продольные ребра армируется двумя каркасами КР1 с поперечной арматурой ∅4 мм класса S500 с шагом на приопорных участках s1 = 90 мм, в середине пролета s2 = 200 мм. Ширина сечения b = 22 см. Расчетная поперечная сила Q = 15,04 кН. Длина ребра l = 2,720м.

Определяем коэффициент ηс1 = 1 – 0,01fcd = 1 – 0,01⋅13,33 = 0,867

Определяем αе = Es / Ecm = 200/39 = 5,13

Определяем коэффициент армирования

Определяем коэффициент ηw1 = 1 + 5αе⋅ρsw = 1+ 5 ⋅ 5,13 ⋅ 0,00127 = 1,033≤ 1,3

Проверяем условие

Q = 15,04 кН < 0,3ηw1⋅ηс1⋅ fcd⋅ b⋅ d = 0,3⋅1,033⋅0,867⋅13,33⋅103⋅0,22⋅0,162 = 127,65кН

Условие выполняется.

Проверяем условие

Q = 15,04 кН < 0,6 fctd ⋅ b⋅ d = 0,6⋅1⋅103⋅0,22⋅0,162 = 21,38 кН

Условие выполняется, наклонные трещины не образуются, поперечную арматуру устанавливаем конструктивно.

4. Конструирование лестничного марша.

Продольные ребра армируются плоскими каркасами КР1. Продольная растянутая арматура принята по расчету ∅14 мм класса S400, продольная сжатая принята конструктивно ∅6 мм класса S400. Поперечные крайние стержни приняты ∅4 мм класса S500, поперечная арматура принята по расчету ∅4 мм класса S500 на приопорных участках с шагом s1 = 90 мм, в середине пролета s2 = 200 мм.

Поперечные ребра армируются конструктивно каркасами КР2, КР3. Продольные стержни в растянутой и сжатой зоне приняты ∅5 мм класса S500. Поперечные стержни приняты ∅4 мм класса S500 с шагом 200 мм.

Плита лестничного марша армируется сеткой С1 из стержней ∅4 мм класса S500 с шагом 200 мм в продольном направлении и стержней ∅5 мм класса S500 шагом 150 мм в поперечном направлении.

Остальные арматурные каркасы и закладные детали приняты в соответствии с рабочими чертежами сборника «Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений», марши лестничные железобетонные (серия 1.152.1-8 выпуск 1).

4. Расчет лестничной площадки марки 2ЛП 25.15-4-К

Исходные данные. Рассчитать и сконструировать ребристую плиту лестничной площадки двухмаршевой лестницы марки 2ЛП 25.15 – 4 – К. Ширина плиты В = 1600 мм, высота плиты Н = 320 мм, длина L = 2500 мм, толщина плиты h = 90 мм. Ширина лестничной клетки в свету 2,5 м. Высота этажа Нэт = 2,8 м. Масса лестничного марша марки 1ЛМ27.12.14 – 4 равна 1520 кг, собственная масса площадки составит 1345 кг, объем тяжелого бетона 0,462 м3, декоративного бетона 0,076 м3. Временная нормативная нагрузка на лестничную клетку жилого дома pn = 3,0 кПа (таблица 3 СНиП 2.01.0785), коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,2 (пункт 3.7 СНиП 2.01.0785).

Лестничная площадка выполнена из бетона класса С25/30, продольная рабочая арматура лобового ребра класса S400, рабочая арматура плиты класса S500.

При расчете площадочной плиты рассматривают раздельно полку, упруго заделанную в ребрах, лобовое ребро, на которое опираются марши, и пристенное ребро, воспринимающее нагрузку от половины пролета полки плиты.

Определение прочностных характеристик материалов

Расчет плиты лестничной площадки

Необходимая площадь сечения арматуры в пролете:

Принимаем каркас из проволочной арматуры класса S500 с шагом в продольном направлении S1 = 150 мм, в поперечном направлении S2 = 200 мм.

Принимаем в продольном направлении 6∅4 S500 с As = 0,754 см2 на 1 погонный метр плиты, и в поперечном направлении5∅4 S500 с As = 0,628 см2 на 1 погонный метр плиты.

(1м/S1 = 1000/150 = 6 стержней, 1м/S2 = 1000/200 = 5 стержней).

Расчет лобового ребра площадки

Расчетный пролет ребра принимаем по Приложению VI.

l0 = 2,66 м

В работе ребра участвует плита площадки как полка, расположенная в сжатой зоне. Расчетное сечение имеет следующие геометрические характеристики:

h = 30 см (без учета мозаичного слоя), b = (b1 + b2) / 2 = (16 + 10) / 2 = 13 см, bf = 18 см,

При за расчетную ширину сжатой полки принимаем меньшее из двух значений:

масса марша mм = 1,52 т, ширина марша bм = 1,2 м, расчетный пролет марша (рабочие чертежи марша марки 1ЛМ27.12.14 – 4).

Проверяем условие

α0 = 0,0248 < αlim = 0,408

По таб. 4 приложения определяем ξ = 0,025, η = 0,988

Величина сжатой зоны бетона xeff = ξ ⋅ d = 0,025 ⋅ 0,27 = 0,0068 м < , значит сжатая зона бетона находится в пределах полки, сечение рассчитываем как прямоугольное шириной .

Площадь сечения растянутой арматуры

Принимаем 2∅12 мм класса S400 c As1 = 2,26 см2

Процент армирования

μ = 0,13% > μmin = 0,05%

Условие выполнено.

3.2. Расчет прочности наклонных сечений

Лобовое ребро армируется двумя каркасами КР1 с поперечной арматурой ∅4 мм класса S500 с шагом s = 150 мм. Ширина сечения b = 13 см. Расчетная поперечная сила Q = 22,01 кН. Длина ребра l = 2,78 м.

Определяем коэффициент ηс1 = 1 – 0,01fcd = 1 – 0,01⋅16,67 = 0,833

Определяем αе = Es / Ecm = 200/38 = 5,263

Определяем коэффициент армирования

Определяем коэффициент ηw1 = 1 + 5αе⋅ρsw = 1+5⋅5,263⋅0,00129 = 1,034≤ 1,3

Проверяем условие

Q = 22,01 кН < 0,3ηw1⋅ηс1⋅ fcd⋅ b⋅ d = 0,3⋅1,034⋅0,833⋅16,67⋅103⋅0,13⋅0,27 = 151,19 кН

Условие выполняется.

Проверяем условие

Q = 22,01 кН < 0,6 fctd ⋅ b⋅ d = 0,6⋅1,2⋅103⋅0,13⋅0,27 = 25,27 кН

Условие выполняется, значит в сечении не образуются наклонные трещины, поперечную арматуру устанавливаем конструктивно.

Конструирование лестничной площадки

Лобовое ребро армируется двумя плоскими каркасами КР1. Продольная растянутая арматура принята по расчету ∅12 мм класса S400, продольная сжатая принята конструктивно ∅6 мм класса S400. Поперечные крайние стержни приняты ∅6 мм класса S400, поперечные внутренние приняты по расчету ∅4 мм класса S500 с шагом 150 мм.

Поперечные ребра армируются конструктивно каркасом КР3. Продольные стержни в растянутой и сжатой зоне приняты ∅5 мм класса S500. Поперечные стержни приняты ∅4 мм класса S500 с шагом 150 мм.

Продольное пристенное ребро конструктивно армируется плоским каркасом КР2. Продольная растянутая арматура принята ∅10 мм класса S400, продольная сжатая ∅5 мм класса S500. Поперечные крайние стержни приняты ∅5 мм класса S500, поперечные внутренние ∅4 мм класса S500 с шагом 150 мм.

Плита лестничной площадки армируется плоским каркасом КР4 из стержней ∅4 мм класса S500 с шагом 200 мм в продольном направлении и шагом 150 мм в поперечном направлении.

Остальные арматурные каркасы и строповочные петли приняты в соответствии с рабочими чертежами сборника «Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений», площадки лестничные железобетонные (серия 1.152.1-8 выпуск 1).

Исходные данные:

Требуется рассчитать ленточный фундамент под наружную стену по оси 1

5-ти этажного жилого дома.

Кровля – из керамической черепицы, угол наклона кровли α = 25º, чердак холодный, проходной, пол – дощатый. Район строительства – г. Быхов Могилевской области. УГВ на отметке 2,310. Глубина заложения фундамента d = 2,33м. Грунт – глина полутвердая со следующими характеристиками:

- коэффициент пористости е = 0,6;

- удельное сцепление грунта сn=15 кПа;

- угол внутреннего трения φn=17º;

- удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента γII=17,2кН/м³

- удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента γII=17,4 кН/м³

Полезная нагрузка на перекрытие жилого дома pn=1,5кПа (таб.3 СНиП 2.01.0785)

Примечание: Масса 1м² кровли из керамической черепицы – 50 кг. Обрешетка из брусков 50x50мм с шагом 350мм. Стропильные ноги сечением 50x150мм с шагом 1100мм. Мауэрлат сечением 100x100мм,

нагрузка на 1пог.метр составляет Мнмауэр = 0,1∙0,1∙10∙500/10³=0,05 кН/м,

Ммауэр= Мнмауэр∙γf= 0,05∙1,1=0,055 кН/м.

Нормативная снеговая нагрузка для II Б снегового района Sн=S0∙μ=1,2∙1=1,2 ( ф. 5 [1] ), где μ=1, т.к. α=25º(прил. 3[1]). Коэффициент γf=1,6, т.к. gн/S0= =0,677/1,2=0,564<0,8(п. 5.7[1]).

5.2. Определение ширины подошвы фундамента.

Для предварительного определения ширины фундаментной плиты пользуемся табличными значениями расчетного сопротивления грунта ( таб.2 приложение 3[2] ).

Для глины полутвердой R0 = 450 кПа.

Определяем ширину фундаментной плиты

Среднее давление по подошве фундамента

Проверяем условие

Условие выполняется.

При наличии в здании подвала следует учесть активное давление грунта на стену подвала.

Определяем равнодействующую активного давления грунта на 1м стены

Т =

где: q = 10кН/м - давление на 1м2 по верхнему срезу стены грунта

Момент равнодействующей относительно центра тяжести поверхности подошвы фундамента:

Находим эксцентриситет е = Мн /Nнф = 29,76/269,9=0,11м

Определяем максимальное давление по подошве фундамента

Условие не выполняется, принимаем ширину фундаментной плиты b = 1,6м (масса блока 2,15т; длина блока 2380мм).

Определяем расчетное сопротивление грунта при ширине фундамента b = 1,6м

Среднее давление по подошве фундамента

Проверяем условие

Условие выполняется.

Находим эксцентриситет е = Мн /Nнф = 29,76/279,08=0,106м

Определяем максимальное давление по подошве фундамента

Условие выполнено, окончательно принимаем по каталогу фундаментную плиту марки ФЛ 16.24 (масса 2,15т; длина блока L=2380мм; объем бетона 0,86м3).

5.3 Расчет фундаментной плиты на прочность при продавливании.

Расчетное давление на грунт под подошвой фундамента Pгр = N/b =

=299,37/1,6=187,11 кПа

Условно вторая сторона фундамента a = 1м.

Поперечная сила в сечении плиты у грани фундаментного блока:

Требуемая высота сечения плиты из условия прочности при расчете на поперечную силу Q:

Расчетная продавливающая сила:

Проверяем условие:

Прочность на продавливание обеспечена.

Проверяем прочность бетона на действие сжимающих усилий:

Q = <

где (таб 6.1 [3]).

Прочность бетона обеспечена.

5.4 Расчет прочности плиты по нормальному сечению.

Момент, возникающий в сечении 1-1 у грани стены (рис.5)

Определяем коэффициент :

По таб. 4 Приложения определяем 0,083; 0,961

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона определяем по формуле 7.5[3].

где w = 0,850,0080,850,008∙10,67=0,765

(таб. 6.5[3] для арматуры класса S400).

; условие выполняется.

Площадь сечения арматуры на 1м длины плиты:

По сортаменту принимаем на 1м длины блока 6 Ø12 S400 с шагом 200 мм и .

Поперечная арматура принимается Ø5 S500 с шагом 250мм.