Плавательный бассейн

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Строительство
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

157,85 kb
Опубликовано:

2011-07-25

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Плавательный бассейн

1. Архитектурная часть

1.1 Архитектурная часть

Плавательные бассейны относятся к числу общественных зданий и сооружений. Их архитектура призвана удовлетворять многообразные стороны жизнедеятельности человека, отражая в художественно-образной форме социальные процессы развития общества.

Во все времена самые выразительные и впечатляющие произведения архитектуры - это общественные здания и сооружения, в которых воплотились наивысшие устремления человеческого духа и мастерство архитекторов и строителей.

Значительные по своему архитектурно-художественному образу, общественные здания, независимо от величины организуют городские пространства, становясь архитектурной доминантой.

Велико значение сферы общественного обслуживания, связанной с улучшением условий труда, быта и отдыха населения, развития физической культуры и спорта.

Общественные здания и сооружения представляют материальную базу для большого круга социальных мероприятий.

Учитывая ощутимую нехватку действующих спортивных сооружений и, в частности, плавательных бассейнов, строительство крытого бассейна с двумя ваннами, детской в том числе, вносит весомый вклад в развитие социальной базы города.

1.2 Характеристика района строительства

Проект крытого бассейна с ванной 25 х 8,5 м и детской ванной 10 х 6 м со стенами из кирпича разработан для города Читы. Проект разработан для строительства в I подрайоне с расчетной сейсмичностью 6 баллов.

Нормативные значения приняты:

расчетные зимние температуры - 44^оС, - 41^оС, -42^оС, -38^оС;

ветровая нагрузка по I району - 35 кг/м²;

снеговая нагрузка по I району - 50 кг/м²;

согласно геологическому разрезу, площадка строительства характеризуется спокойным рельефом со слабым уклоном к югу, примерно 2-3^о. Абсолютные отметки устьев скважин колеблются 743,3…741,15 м.

Согласно розе ветров преобладающими ветрами являются западные ветра.

1.3 Генплан

Проектируемое здание крытого бассейна располагается в жилой группе, входящей в состав микрорайона. Эта территория относится к селективной зоне, предназначенной для расселения людей. Планировка и застройка участка обеспечивает благоприятные условия для жизнедеятельности быта, отдыха и свободного времяпровождения населения.

Учитывая санитарно-гигиенические требования к планировке и застройке жилых районов обеспечивается необходимый уровень освещенности и инсоляции жилых домов и дворов, защита от шума в виде зеленых насаждений, обеспечивается необходимое благоустройство и озеленение территорий.

На всей территории застройки соблюдаются противопожарные требования. Ко всем зданиям обеспечены подъезды для пожарных машин вдоль по крайней мере одной длиной стороны зданий. Ширина проездов 3,5 м. Обеспечены необходимые противопожарные разрывы между зданиями, установленные в зависимости от их огнестойкости.

Улично-дорожная сеть микрорайона спроектирована в виде непрерывный системы с учетом функционального назначения улиц и дорог, интенсивности транспортного и пешеходного движения, архитектурно-планировочной организации территории и характера застройки. Ширина дорог местного значения в пределах красных линий - 7 м, дорог в жилой застройке - 3,5 м, ширина магистрали - 7 м. Движение пешеходов в жилой зоне предусмотрено по тротуарам, связанным с внутриквартальными проездами, а также по пешеходной дороге на аллее. Ширина пешеходных дорог и тротуаров принята кратной ширине одной полосы - 0,75 м. Покрытие дорог - асфальтовое.

Согласно функциональным требованиям к планировке и застройке жилых районов предусмотрено создание возле жилых домов озелененных дворов с детскими площадками и площадками для отдыха взрослых, хозяйственных площадок для чистки метели, ковров, сушки белья, для мусоросборников, обеспечены стоянки для автомобилей. Для отдыха и свободного времяпровождения предусмотрен парк местного значения, для оздоровления и повышения физической подготовки как детей, так и взрослых имеется бассейн с двумя ваннами с радиусом обслуживания не менее R=500 м.

Таблица 1.1 - Повторяемость ветров

	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	15	3	1	0	2	13	38	28
Июль	15	4	3	18	14	16	23	12

1.4 Объемно-планировочное решение здания

Здание по своему назначению относится к спортивным сооружениям и предназначено для проведения учебно-тренировочных занятий по плаванию и занятий секций общей физической подготовки и групп здоровья, для обучения плаванию взрослых и детей.

По капитальности здание относится ко II классу, степень долговечности - II, степень огнестойкости - II.

Здание крытого бассейна решено в одной компактном объеме. В подвале располагаются технические помещения. Вход в здание решен на отметке - 0,800 м. Посетители через тамбур попадают в вестибюль с гардеробом. На этом же этаже находятся комната тренеров, кабинет врача, лаборатория, администрация, регистратура, буфет. Поднявшись по одной из двух лестниц на второй этаж люди проходят в раздевальные, а через душевые в залы бассейнов.

Кроме того, имеются служебные входы в здание с двух торцовых сторон. Высота этажа в вестибюле 2,65 м, в других помещениях первого этажа 2,70 м. Высота подвальных помещений изменяются от 2,88 м до 5,27 м. Высота этажа в зале с большой ванной 3,9 м, в зале с детской ванной 2,9 м, высота этажа других помещений второго этажа 3,0 м. Площадь большого зала - 347,8 м², детского зала - 122,1 м². Площадь административных и служебных помещений - 130,3 м², вестибюля - 49,7 м², торгового зала буфета - 34,0 м². Площадь технических помещений - 361,96 м².

Помимо общих требований, которым должно удовлетворять здание, к нему предъявляют требования экономичности.

ТЭП по объемно-планировочному решению здания:

. Полезная площадь F_п = 914,7 м²

Общая площадь F_о = 1775,36 м²

Рабочая площадь F_р = 796,3 м²

F_п + F_о = 2690,06 м²

. Строительный объем Q = 7918,21 м³

. Коэффициент k₁ = F_p / (F_п + F_о) = 796,3 / 2690,06 = 0,3;

k₂ = Q / (F_п + F_о) = 7918,21 / 2690,06 = 2,94

1.5 Конструктивное решение здания

строительство генеральный план покрытие фундамент

Фундаменты

Фундаменты проектируемого здания приняты сборными железобетонными под кирпичные стены и монолитными в единой опалубке для конструкций монолитных железобетонных ванн. Используются плиты марок ФЛ 6.24, ФЛ 6.12, ФЛ 8.24, ФЛ 8.12 и блоки марок ФБС 24.6.6 и ФБС 24.4.6.

Отметки подошвы фундамента - 3,27 м, - 3,00 м, - 2,4 м, - 1,80 м, отметки фундаментов под колонны - 3,20 м и - 2,20 м.

Стены

При возведении стен выполняется сплошная кладка стен из керамического сплошного кирпича с трехрядной системой перевязки швов, которая выполняется чередованием трех рядов ложковых и тычкового, допуская в трех смежных рядов совпадение вертикальных швов, перевязываемых кирпичами четвертого ряда. Толщина наружных ограждающих стен 380 мм, внутренних стен 510 мм и 380 мм, размеры кирпичных столбов 640 х 1420 мм.

При возведении кирпичной кладки наружных стен предусмотрено устройство анкерных стержней для последующей навески теплоизоляционного материала толщиной 130 мм.

Толщина вертикальных швов 10 мм, горизонтальных швов 13 мм.

Перемычки

Над оконными, дверными проемами приняты перемычки сборные железобетонные марок Б 13, Б 15, Б 18, Б 27, Б-31, БУ-13, БУ-15, БУ 19, БУ 24, БУ 27, БУ 28, БУ 30, прогоны марки П 60, прогоны индивидуальные НП 5.2-90-7.5.1, НПЧ-90-7.5, П72-60У, НП 5.2-90-7.5.2, опорные подушки марок ОП 6-2, ОП 5-2.

Перекрытия

Приняты перекрытия из сборных железобетонных пустотных плит серии 1.141-9 высотой 220 мм марок ПКБ-51.12, ПС 39-12, ПС 30-12, и покрытия из ребристых сборных железобетонных плит серии 1.465-3 в. 1 шириной 3 м и 1,5 м, длиной 9 м и 12 м и высотой плиты 450 мм.

Полы

Полы использованы различных типов:

- керамическая плитка на цементном растворе - 30 мм

- 2 слоя рубероида на битумной мастике - 10 мм

- цементная стяжка - 10 ÷ 40 мм

- керамзитобетон М50 - 50 мм

- ж/б плита перекрытия - 220 мм

Перегородки

В проекте предусмотрено выполнение кирпичных перегородок толщиной 120 мм и 250 мм. Они представляют тонкие ненарушенные конструкции, которые служат для разделения объемов на отдельные части.

Покрытие

По конструктивному решению принято бесчердачное покрытие с наружным водоотводом. Кровля выполнена с уклоном i = 0,012 и покрывается рулонным материалом - бризолом, все швы тщательно заделываются.

В качестве утеплителя используются минеральные маты.

Лестницы

Марш представлен конструкцией, состоящей из ряда ступеней и поддерживающих балок-косоуров, расположенными под ступенями, а также ограждением с поручнями. Уклон лестниц 1:2, что соответствует размеру нормального шага человека.

Окна и двери

Проектом предусмотрено применение окон со спаренными переплетами марок ОР 15-09, ОР 15-12, ОР 18-09, двери глухие марок ДГ 24-15, ДГ 24-10, ДГ 21-9, ДГ 21-7, двери остекленные - ДО 21-13, ДО 21-9. В залах ванн в оконных проемах установлены витражи из алюминиевых переплетов с двойным остеклением размерами 5,36 х 3,67 м, 5,42 х 3,67 м, 8,6 х 3,64 м.

Наружная отделка

Снаружи предусмотрена облицовка стен керамической глазурованной плиткой светлых тонов. Двери покрываются бесцветным лаком, переплеты окон окрашиваются масляной краской белого цвета. Витражи - алюминиевые.

Внутренняя отделка

Технические помещения бассейна окрашиваются известковым раствором. Вестибюль имеет подшивной потолок белого цвета, стены окрашены матовой масляной краской. Лаборатория, подсобная буфета, санузлы, душевые, залы ванн облицовываются керамической глазурованной плиткой, в залах ванн - акустический подшивной потолок, в остальных помещениях потолки побелены.

В регистратуре, торговом зале буфета стены окрашены улучшенной матовой масляной краской.

1.6 Теплотехнический расчет конструкции покрытия

Таблица 1.2

Вид материала	Толщ. δ, мм	Плотность Ρ, кг/м³	λ, Вт/м²·^оС	S, Вт/м·^оС
1. 4 слоя гидроизола на мастике	20	600	0,17	3,53
2. цементная стяжка	20	1000	0,30	5,42
3. минер. маты	х	75	0,064	0,61
4. 1 слой рубероида на мастике	5	600	0,17	3,53
5. Сб.ж/б ребристые плиты	70	2500	2,04	16,95

Определяется требуемое сопротивление теплопередаче R_о^тр исходя из санитарно-гигиенических требований:

где n = 0,9;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха, tв = 24^оС;

tн - расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн = -38^оС;

∆t^н - нормативный температурный перепад, ∆t^н = 5^оС;

αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, αв = 8,7 Вт / (м²·^оС)

Требуемое сопротивление теплопередаче исходя из условий энергосбережения:

ГСОП = (t в - t от. пер) х Z от. пер = (24 + 12,4) х 238 = 8700^оС·сут.

где Z от. пер - продолжительность отопительного периода, Z от. пер = 238 сут.

По таблице 5 определяется R_о^тр= 6,6 м²·^оС / Вт

где αn - коэффициент теплоотдачи, αn = 23 Вт/(м²·^оС)

Принята толщина утепляющего слоя δ = 0,25 м.

1.7 Сравнение вариантов ограждающих конструкций

Сравниваются следующие варианты конструктивного решения вертикальных ограждений.

а) 1 - известково-песчаный раствор - 20 мм

- кладка из сплошного глиняного кирпича (Р = 1600) - х мм

- цементно-песчаный раствор - 30 мм

Полож. слоя	ρ	δ	λ	S
1 2 3	1600 1600 1800	0,02 х 0,03	0,81 0,70 0,93	9,76 9,23 11,09

Находится толщина утепляющего слоя х = 2,58 м, модульная толщина δ = 2,59 м.

б) 1 - известково-песчаный раствор

- кирпичная кладка

- утеплитель из пенополистирола

- цементно-песчаный раствор

Полож. слоя	ρ	Δ	λ	S
1 2 3 4	1600 1600 100 1800	0,02 0,51 х 0,03	0,81 0,70 0,052 0,93	9,76 9,23 0,82 11,09

Толщина утеплителя х = 0,16 м, модульная толщина δ = 0,2 м

в) 1 - известково-песчаный раствор

- кирпичная кладка

- минераловатные плиты

- цементно-песчаный раствор

Полож. слоя	ρ	δ	λ	S
1 2 3 4	1600 1600 300 1800	0,02 0,38 х 0,03	0,81 0,70 0,09 0,93	9,76 9,23 1,44 11,09

Толщина утеплителя составит х = 0,28, принята модульная толщина δ = 0,3 м.

г) 1 - известково-песчаный раствор

- кирпичная кладка

- утеплитель из бисипора

- цементно-песчаный раствор

Полож. слоя	ρ	δ	λ	S
1 2 3 4	1600 1600 1800	0,02 х 0,13 0,03	0,81 0,70 0,025 0,93	9,76 9,23 0,09 11,09

Толщина кирпичной кладки составляет х = 0,33 м, принято δ = 0,38 м.

Таблица 1.3 - Технико-экономическое сравнение 1 м² ограждающей конструкции

Вариант	Объем кирпича	Объем утеплит.	Стоимость 1 м²огр.конст.
а) б) в) г)	2,59 м³ 0,51 м³ 0,38 м 0,38 м	- 0,2 м³ 0,3 м³ 0,13 м³	3187 руб. 988 руб. 1187 руб. 857 руб.

Наиболее экономичным вариантом конструкции является последний с применением в качестве утепляющего слоя новый материал - бисипор.

2. Расчетно-конструктивная часть

2.1 Расчет железобетонной ванны 25,0 х 8,5 м

.1.1 Конструктивная схема монолитной железобетонной ванны

Монолитную железобетонную ванну компонуют с поперечными главными балками в составе рамы и продольными второстепенными балками в днище. Второстепенные балки размещаются по осям колонн рамы и в третях пролета главной балки, при этом пролеты плиты между осями ребер равны 2,0 м.

Задаемся размерами сечения балок: главная балка БГ h=70 см, в=35 см; второстепенная балка Б-1 h=50 см, в=30 см; второстепенная балка Б-2 h=40 см, в=25 см.

2.1.2 Многопролетная плита монолитного днища ванны

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер l₀₁ = 1,295 м, l₀₂ = 1,725 м, l₀₃ = 1,750 м, в продольном направлении l₀₁ = 3,65 м, l₀₂ = 3,65 м, l₀₃ = 3,65 м. Отношение пролетов 3,65 / 1,295 = 2,8 > 2, 3,65 / 1,725 = 2,1 > 2, 3,65 / 1,75 = 2,1 > 2 плиты П1, П2, П3 рассчитываются как работающие по короткому направлению. Толщина плит принимается равной 15 см.

Подсчет нагрузок на 1 м² монолитного днища ванны приведен в таблице 2.1.

Полная расчетная нагрузка q + v = 7571,9 + 18100 = 25572 н/м².

Для расчета многопролетной плиты выделяется полоса шириной 1 м, при этом расчетная нагрузка на 1 м длины плиты 25572 н/м. С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n = 1,0 нагрузка на 1 м - 25572 х 1,0 н/м.

Таблица 2.1 - Подсчет нагрузок на 1 м² днища ванны

Вид нагрузки	Нормативная нагр., н/м²	Коэффиц. надежн. по нагр., γf	Расчетная нагр., н/м²
Постоянная керамическая плитка t=13 мм (ρ = 1800 кг/м³) на цементном растворе t=17 мм (ρ= 2200 кг/м³) Токретштукатурка по штукатурной сетке t=30 мм (ρ=2200 кг/м³) Защитный слой бетона на мелком заполнителе t=45 мм (ρ=2060 кг/м³) Гидроизоляция (битумно-латексная мастика) t=15 мм (ρ= 1000 кг/м³) Цементная выравнивающая стяжка t=20 мм (ρ = 2000 кг/м³) Железобетонная плита днища t=150 мм (ρ=2500 кг/м³)	608,0 660,0 927,0 150,0 400,0 3750,0	1,1 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1	668,8 858,0 1205,1 195,0 520,0 4125,0
Итого	6495,0		7571,9
Временная	18100,0	1,0	18100,0

Изгибающие моменты определяются как для многопролетной плиты с учетом перераспределения моментов. Кроме того учитывается нагрузка от стенки ванны и момент, передаваемый от перекрытия через стенку ванны:

Р_стенки = S_ст х ρ_в х в = 0,32 х 25 х 1,0 = 8 кН;

М_пер = Р_пер х е

где Р_пер - вес дорожки вдоль бассейна, Р_пер = g_пер х а х в/2;

g_пер - нагрузка на 1 м² перекрытия (таблица 2.2);

е - эксцентриситет приложения равнодействующей Р_пер, у = 0,505 м;

а = ширина дорожки, а = 1,87 м.

Р_пер = 9,16 х 1,87 х 1,0 / 2 = 8,56 кН;

е = 0,505 м

Таблица 2.2 - Подсчет нагрузок на 1 м² перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагр., н/м²	Коэффиц. надежн. по нагр., γf	Расчетная нагр., н/м²
Постоянная керамическая плитка t=13 мм (ρ = 1800 кг/м³) на цементном растворе t=17 мм (ρ= 2200 кг/м³) 2 слоя гидроизола на битумной мастике t=10 мм (ρ=1000 кг/м³) Цементная стяжка t=10 мм (ρ=2000 кг/м³) Керамзитобетон М50 t=50 мм (ρ=1000 кг/м³) Железобетонная плита перекрытия T=100 мм (ρ=2500 кг/м³)	608,0 100,0 200,0 500,0 2500,0	1,1 1,3 1,3 1,1 1,1	668,8 130,0 260,0 550,0 2750,0
Итого	3908,0		4358,8
Временная (кратковрем.)	4000,0	1,2	4800,0
Полная нагрузка g_тv	7908,0		9158,8

М_пер = 8,56 х 0,505 = 4,32 кН·м

Изгибающие моменты подсчитаны на ЭВМ и представлены на стр.

Характеристика прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В25; призменная прочность R_в = 14,5 МПа, прочность при осевом растяжении R_в_t = 1,05 МПа, коэффициент условий работы бетона γ_вч = 0,9. Арматура - стержневая класса А-III диаметром 6 мм в сварной рулонной сетке, R_s = 355 МПа.

Подбор сечений продольной арматуры. В пролете плиты П-3 И_о = 15 - 1,5 = 13,5 см

δ = 0,98.

Принято 10 Ø 6 А-III с А_s = 2,83 cм²

В поперечном направлении конструктивно принято 5 Ø 6 А-III с А_s = 1,42 cм².

Соответствующим образом для плиты П-3 принята рулонная сетка марки

для плит П-1 и П-2 марки

На отрицательный момент в пролете М_ог = 8,82 кНм:

δ = 0,98

Принято 10 Ø 6 А-III с А_s= 2,83 см²

В поперечном направлении конструктивно принято 5 Ø 6 с А-III с А_s = 1,42 см².

Верхняя сетка принята сплошной рулонной марки

На восприятие опорного момента М₁ = 36,12 кН·м необходимо принять доборную сетку к выше принятой основной; h_о = 15 - 2,7 = 12,3 см

δ = 0,9.

Принято 10 Ø 10 А-III к ранее принятой 10 Ø 6 - А - III общей площадью А_s = 10,68 см². Принята доборная сетка марка

2.1.3 Консольные плиты монолитного днища ванны

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетные пролеты плит П4, П5, П6 соответственно l₀₄ = 1,295 м, l₀₅ = 1725 м, l₀₆ = 1,750 м, в поперечном направлении пролеты равны l = 0,52 м, соотношения сторон во всех случаях больше двух, плиты рассчитываются как работающие в коротком направлении. Толщина плит и нагрузки аналогичны в многопролетной плите.

Для расчета выделяется полоса шириной 1 м. Изгибающие моменты определяются как для консольной плиты с учетом нагрузки от стенки ванны и момента, передаваемого от перекрытия через стенку ванны.

Р_ст = 0,399 х 25 х 1,0 = 9,98 кН;

Р_пер = 9,16 х 2,5 = 22,9 кН;

М_пер = Р_пер х l = 22,9 х 0,195 = 4,47 кНм.

Кроме того, от стартовой стенки также возникает момент:

Р_с.с =V_с.с х ρ_с.с = 0,567 х 8,0 = 4,53 кН,

где V_с.с - средний объем стартовой стенки с грузовой площади а = 2,4575 м, V_с.с = 0,567 м³;

ρ_с.с - средняя плотность материала из которого изготовлена стартовая стенка, ρ_с.с = 800 кг/м³;

М_с.с = Р_с.с х l₁ = 4,53 х 0,115 = 0,52 кНм.

Суммарный момент М_сум = 4,47 + 0,52 = 4,99 кНм

Момент в пролете для всех плит:

М₀ = (g + v) х l₀² / 8 + Р_ст х l₀/2 + М_сум = 25,57 х 0,52²/8 + 9,98 х 0,52/2 + 4,99 = 8,45 кНм.

Момент в заделке для всех типов плит:

М = (g + v) х l₀² / 2 + Р_ст х l₀ + М_сум = 25,57 х 0,52²/2 + 9,98 х 0,52 + 4,99 = 13,64 кНм.

Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон и арматура того же класса, что и в многопролетной плите.

Подбор сечений продольной арматуры.

В пролете плиты h₀ = 15 - 1,5 = 13,5 см.

δ = 0,98

Принято 10 Ø 6 А-III с А_s = 2,83 см².

В заделке

δ = 0,97

Принято 10 Ø 6 А-III с А_s = 2,83 см².

В поперечном направлении принимается конструктивно 5 Ø 6 А-III с А_s = 1,42 см².

2.1.4 Расчет многопролетной второстепенной балки Б-1

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками l₀₁ = 4 - 0,35 = 3,65 м, в крайних консольных пролетах l₀₂ = 0,52 м. Ширина грузовой полосы в = 2,4575 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины балки: постоянная:

собственного веса плиты

и покрытия 7,57 х 2,4575 = 18,6 кН/м;

собственного веса балки

сечением 0,3х0,5 м (γf = 1,1) 0,3 х 0,5 х 25 х 1,1 = 4,13 кН/м;

собственного веса стенки 0,32 х 25 х 1,1 = 8,8 кН/м;

веса перекрытия 9,16 х 1,87/2 = 8,56 кН/м;

с учетом коэффициента

надежности по назначению

здания γ_n = 1,0 g = 48,65 кН/м

временная с учетом γ_n = 1,0 v = 18 х 2,4575 = 44,24 кН/м

полная нагрузка g + v = 92,89 кН/м

Кроме того, необходимо учесть нагрузку, приложенную к краям консоли от веса стенки

Р = 2,4575 х 0,399 х 25 = 24,51 кН; а также момент, возникающий от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия и стартовой стенки:

М = g_пер х а₁ х l₁ х в/2+Р_с.с х l₂ =916 х 2,5 х 0,195 х 2,46 / 2 + 4,53х 0,115=2,75Нм

где g_пер - нагрузка от перекрытия, включая временную на 1 м² длины перекрытия вдоль стенки бассейна (табл. 2.2), g_пер = 9,16 кН/м²;

а₁ - ширина дорожки вдоль ванны, а₁ = 2,5 м;

l₁ - эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, l₁ = 0,195 м;

l₂ - эксцентриситет приложения нагрузки от стартовой стенки, l₂ =0,115 м

Изгибающие моменты определяются как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий и всех действующих нагрузок (рисунок 2.2).

Момент в середине консоли

М₀₁ = g х l₀₂²/8 + Р х l₀₂/2 + М = 92,89 х 0,52²/8 + 24,51 х 0,52/2 + 2,75 = 12,26 кНм;

На крайних опорах:

М₁ = g х l₀₁²/2 + Р х l₀₂ + М = 92,89 х 0,52²/2 + 24,51 х 0,52 + 2,75 = 28,05 кНм;

На первых промежуточных опорах:

В первом пролете:

В средних пролетах:

Поперечные силы: на свободном конце консоли

На крайней опоре слева:

На крайней опоре справа и на средних опорах:

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон класса В-25, тяжелый. Арматура продольная класса А-III диаметром 8 мм с R_S = 285 МПа

Определение высоты сечения балки. Высота сечения подбирается по опорному моменту при ξ = 0,35 (на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира). По таблице 3.1 [] при ξ = 0,35, α_m = 0,289. На опоре момент отрицательный - полка ребра в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b = 30 см.

, принимается h = 50 см.b = 30 см, тогда

h₀ = 50 -3.5 = 46.5 см

В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при: , равна

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси. Сечение в середине продольного свеса:

- нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принято 2Ǿ10 A-III с A_S = 1.57 cм²

Сечение в первом пролете: - М = 95,1 кН·м

Принято 2Ǿ20 A-III с A_S = 6,28 cм²

Сечение в среднем пролете: - М = 74,59 кН·м

Принято 2Ǿ18 A-III с A_S = 5,05 cм²

Сечение на крайней опоре: - М = 28,05 кН·м

Принято 2Ǿ12 A-III с A_S = 2,26 cм²

Сечение на первой промежуточной опоре: - М = 91,14 кН·м

Принято 2Ǿ20 A-III с A_S = 6,28 cм²

Сечение на средних опорах: - М = 80,1 кН·м

Принято 2Ǿ18 A-III с A_S =5,09 cм²

Расчет прочности второстепенной балки Б - 1 по сечениям, наклонным к продольной оси, Q = 169,5 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольными стержнями d = 20, и принимается d_SW = 8 мм. Класса A - III, R_SW = 285 МПа. Число каркасов - два, A_SW = 2 · 0,503 см² = 1,006 см²

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h/2 = 50/3 = 16.7 cм, но не более 50 см. Для всех предопорных участков промежуточных и крайних опор балки принят шаг S = 15 см. В средней части пролета l/2, шаг S = 30 см.

Вычисляется влияние свесов сжатой полки.

Условие q_sw = 1911,4 Н/см>Q_b_min/2h₀ = 107.6·10³ / 2·46.5 = 1157 Н/см - удовлетворяется.

Требование - удовлетворяется.

При расчете прочности вычисляется:

В связи с этим значение вычисляется по формуле:

Принимается С = 153,5 см

Тогда: Q_b = M_b / C = 1667· 10⁴ / 153.45 = 108.6 · 10³ H. Поперечная сила в вершине наклонного сечения Q = Q_max - q, C= 169.5·10³ - 928.9· 153.5 = 26.96·10³ H

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Принимается С₀ = 93 см. вычисляется Q_sw = q_sw · C₀ = 1911.4 · 93 = 177.8·10³ H.

Условие прочности Q_b + Q_sw = 108.6·10³ + 177.8·10³ = 286.4·10³>Q = 26.96·10³H - обеспечивается.

Проверка по сжатой наклонной полосе:

Условие Q = 169500H< 0.3φ_w φ_b₁ ·R_b · b· h₀ =0.3·1.073·0.8695· 0.9·14.5 (100)··30·46.5= 509536H - удовлетворяется.

2.1.5 Расчет многопролетной второстепенной балки Б-2

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками l₀₁= 4-0,35 = 3,65 м, в крайних консольных пролетах l₀₂ = 0,52 м. Ширина грузовой полосы в = 1,9875 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины балки:

постоянная:

собственного веса плиты

и покрытия 7,57 х 1,9875 = 15,05 кН/м;

собственного веса балки

сечением 0,25х0,4 м (γf = 1,1) 0,25 х 0,4 х 25 х 1,1 = 2,75 кН/м;

с учетом коэффициента

надежности по назначению

здания γ_n = 1,0 g = 17,8 кН/м

временная с учетом γ_n = 1,0 v = 18 х 1,9875 = 35,78 кН/м

полная нагрузка g + v = 53,58 кН/м

Кроме того, учитывается нагрузка, приложенная к краям консоли от веса стенки:

Р = 1,9875 х 0,399 х 25 = 19,83 кН; а также момент от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия и стартовой стенки:

М = g_пер х а₁ х l₁ х в/2+Р’_с.с х l₂ =916 х 2,5 х 0,195 х 1,99 / 2 + 3,67х 0,115= 486 Нм

где g_пер - нагрузка на 1 м² площади перекрытия вдоль стенки бассейна шириной грузовой площади в = 1,9875 м от перекрытия, включая временную, g_пер = 9,16 кН/м²;

а₁ - ширина дорожки вдоль ванны, а₁ = 2,5 м;

l₁ - эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, l₁ = 0,195 м;

l₂ - эксцентриситет приложения нагрузки от стартовой стенки, l₂ =0,115 м

Р’_с.с - сосредоточенная нагрузка от стартовой стенки с грузовой полосы в=1,99 м, Р’_с.с = 3,67 кН.

Изгибающие моменты определяются как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий и всех действующих нагрузок (рисунок).

Момент в середине консоли

М₀₁ = g х l₀₂²/8 + Р х l₀₂/2 + М = 53,58 х 0,52²/8 + 19,83 х 0,52/2 + 4,86 = 11,83 кНм;

На крайних опорах:

М₁ = g х l₀₁²/2 + Р х l₀₂ + М = 53,58 х 0,52²/2 + 19,83 х 0,52 + 4,86 = 22,42 кНм;

На первых промежуточных опорах:

В первых пролетах:

На средних опорах:

В средних пролетах:

Поперечные силы: на свободном конце консоли

На крайней опоре слева:

На крайней опоре справа и на средних опорах:

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В-2 с R_в= 14,5 МПа; поперечная класса А-III диаметром 8 мм с R_S = 285 МПа.

Определение высоты сечения балки. По таблице 3.1 [] при ξ = 0,35, α_m = 0,289. На опоре момент отрицательный - полка ребра в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b = 25 см.

, принимается h = 40 см.b = 25 см, тогда

h₀ = 40 - 3.5 = 36.5 см

В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при: , равна

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси. Сечение в середине консольного свеса:

- нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принято 2Ǿ10 A-III с A_S = 1.57 cм²

Сечение в первом пролете: - М = 50,1 кН·м

Принято 2Ǿ16 A-III с A_S = 4,02 cм

Сечение в среднем пролете: - М = 39,76 кН·м

Принято 2Ǿ14 A-III с A_S = 3,08 cм²

Сечение на крайней опоре:

Принято 2Ǿ12 A-III с A_S = 2,26 cм²

Сечение на первой промежуточной опоре: - М = 55,85 кН·м

Принято 2Ǿ18 A-III с A_S = 5,09 cм²

Сечение на средних опорах: - М = 49,47 кН·м

Принято 2Ǿ16 A-III с A_S = 4,02 cм²

Расчет прочности второстепенной балки Б - 2 по сечениям, наклонным к продольной оси, Q = 97,78 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольными стержнями d = 20, и принимается d_SW = 8 мм. класса A - III, R_SW = 285 МПа. Число каркасов - два, A_SW = 2 · 0,503 = 1,006 см²

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h/2 = 40/2 = 20 cм, но не более 15 см. Для всех приопорных участков промежуточных и крайних опор балки принят шаг S = 15 см. В средней части пролета ≈ l/2, шаг S = 30 см.

Вычисляется влияние свесов сжатой полки.

Условие q_sw = 1911,4 Н/см>Q_b_min/2h₀ = 73,5·10³ / 2·36.5 = 1006,4 Н/см - удовлетворяется.

Требование - удовлетворяется.

При расчете прочности вычисляется:

В связи с этим значение вычисляется по формуле:

Принимается С = 121,5 см

Тогда: Q_b = M_b / C = 894· 10⁴ / 121,5 = 73,6 · 10³ H. Поперечная сила в вершине наклонного сечения Q = Q_max - q₁, C= 97,78·10³ - 535,8· 121,5 = 32,7·10³ H

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Принимается С₀ = 68,4 см.

Вычисляется Q_sw = q_sw · C₀ = 1911.4 · 68,4 = 130,1·10³ H.

Необходимо проверить условие прочности

Q_в + Q_sw > Q

,6·10³ + 130,1·10³ = 203,7·10³> 32,7 · 10³H - условие выполняется.

Проверка по сжатой наклонной полосе:

Условие Q < 0.3φ_w φ_b₁ ·R_b · b· h₀ необходимо выполнить. 97780 Н < 0.3·1.089 · 0.8695· 0.9·14.5 (100)· 25 · 36.5 = 338400 H - удовлетворяется.

2.1.5 Расчет стенок монолитной железобетонной ванны

Стенки ванны рассчитываются на одностороннее гидростатическое давление воды и постоянную нагрузку от перекрытия, во втором варианте расчета к постоянной добавляется временная нагрузка на перекрытие. Расчет ведется для трех стенок: в глубокой части ванны, в мелкой части и по длинной стороне ванны. Стенка рассчитывается по балочной схеме, принимая пролет l равным расстоянию от верхней грани днища до уровн воды. Расчетная схема стенок представлена на рис. 2.4. При расчете выделяется вертикальная полоса шириной 1 м вместе с находящимися на ней нагрузками. Полагается, что в днище стена жестко защемлена, на уровне перекрытия шарнирно оперта. На рисунке 2.4 также приведена эпюры изгибающих моментов, действующих в вертикальном направлении: отмечены значения моментов на опоре М₁ - в месте заделки и М₂ - максимальное значение в стене, определяемые по формулам сопротивления материалов.

Расчет торцовой стенки глубокой части ванны

На эту часть стенки ванны действуют гидростатическое давление воды интенсивностью у основания.

где - коэффициент надежности по нагрузке, = 1,1

- коэффициент динамичности, = 1,0

ρ - плотность воды, ρ = 10 кН/м³

h - глубина воды, h = 1,81 м,

b - вертикальная полоса, b = 1 м.

и моменты от перекрытия и стартовой стенки в месте шарнирного опирания на глубине 0,27 м.

где g - постоянная нагрузка на 1м² перекрытия, g = 4,36 кН/м²;

a - ширина дорожки вдоль стенки, а = 2,5 м;

е - эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, е = 0,195 м.

где - объем стенки на 1 м её длины, = 0,23м³;

- средняя плотность материала стенки, = 8 кН/м³

- эксцентриситет приложения нагрузки от стартовой стенки, = 0,115 м.

Опорная реакция в шарнире:

R = 3М/2 l + pl / 10 = 3 х 1,27 / 2 х 1,54 + 19,91 х 1,54 /10 = 4,3 кН,

где р = 19,91 кН/м

Определяются моменты

Выше точки шарнирного опирания

М₃^в = р₀ h₁ /2 х (h₁ / 3) = 0,04 КнМ

где р₀ - давление воды на глубине h₁ = 0,27 м от поверхности воды, = 1,1· 10· ·0,27 = 2,97 кН/м;

Ниже точки шарнирного опирания

Максимальный момент в стене на расстоянии 0,451l ниже шарнирного опирания

,451l = 0.451 · 1.54 = 0.69 м

где P_l - давление воды на глубине (0,451l от поверхности воды,

P_l = 1,1 · 10 (0,451 · 1,54+0,27) = 10,61 кН/м;

Момент в месте заделки

В случае учета временной нагрузки на перекрытие

где g+v = 9,16 кН · м² - полная нагрузка на перекрытие;

Опорная реакция

Таким образом

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25; призменная прочность R_b= 14,5 МПа прочность при осевом растяжении R_bt = 1,05 МПа. Коэффициент условий работ бетона γ_bz=0,9. арматура - класса Вр -1, диаметром 5 мм в сварной рулонной сетке, R_s = 360МПа.

Сетки по наружной грани подбираются по М = 0,07 кН·м

Принято 5Ø5 Вр-1 с A_S = 0,98 см²

Сетки по внутренней грани подбираются по М = 5,52 кН·м

Принято 5Ø5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и соответствующая рулонная сетка по наружной грани

и рулонная сетка по внутренней грани

Расчет торцевой стенки мелкой части ванны

Гидростатическое давление воды на стенку ванны высотой h = 1.28 м у основания

Р = 1,1· 1,0· 10· 1,28·1= 14,08 кН м

Момент от перекрытия в месте шарнирного опирания на глубине 0,27 м

М_пер = 4,36 · 1,24·0,12/2= 0,32 кН м

Опорная реакция на шарнире

R = 3 · 0.32/2· 1.01+14.08· 1.01/10=1.90 кН

Определяются изгибающие моменты:

Выше точки шарнирного опирания

М₃^в = 0,04 КнМ

М₃^н = 0,04 + 0,32 = 0,36 кНм

Максимальный момент в стенке

где Pl = 1,1 · 10 (0,451 · 1,01+0,27) = 7,98 кН/м;

Момент в месте заделки

В случае учета временной нагрузки на перекрытие

Опорная реакция

Таким образом

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25. Арматура - класса Вр -1, диаметром 5 мм.

Подбор сечения рабочей арматуры.

Сетка по наружной грани - М = 0,27 кНм

Принято 5Ø5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и соответствующая рулонная сетка

Сетка по внутренней грани - М = 2,25 кНм

Принято 5Ø5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и рулонная сетка

Расчет продольной стенки ванны

На стенку действуют гидростатическое давление воды интенсивностью у основания на наибольшей глубине

Р = 1,1· 1,0· 10· 1,81·1= 19,91 кН м

а также момент от перекрытия в месте шарнирного опирания на глубине 0,27 м

М_пер = 4,36 · 1,87·0,195/2= 0,79 кН м

Опорная реакция на шарнире

R = 3 · 0.79/2· 1.54+19,91· 1.54/10=3,84 кН

Изгибающие моменты:

Выше точки шарнирного опирания

М₃^в = 0,04 КнМ

Ниже точки шарнирного опирания

М₃^н = 0,04 + 0,79 = 0,83 кНм

Максимальный момент в стенке

где Pl = 1,1 · 10 (0,451 · 1,01+0,27) = 7,98 кН/м;

Момент в месте заделки

В случае учета временной нагрузки на перекрытие момент изменится

Опорная реакция

Таким образом

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25. Арматура - класса Вр -1, диаметром 5 мм.

Подбор сечения рабочей арматуры.

Сетка по наружной грани - М = 0,23 кНм

Принято 5Ø5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и соответствующая рулонная сетка

2.1.6 Расчет однопролетной поперечной рамы Р-1. Компоновка поперечной рамы

Рама выполнена в виде монолитной конструкции. Длина балки 8,89 м, поперечное сечение 0,7х0,35 м. Балка имеет консольные участки длиной 1,245 м. Расстояние между осями колонн 6,0 м, колонна квадратного сечения 0,4х0,4 м, шаг колонн 4,0 м. Высота колонн переменна с шагом 100 мм - 3030…3630 мм. Расчетная схема рамы представлена на рисунке.

Расчет балки

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет балки равен расстоянию в свету между гранями колонн l₀ = 6-0,4=5,6 м. Длина консольных свесов l’₀= 1,445 - 0,2 = 1,245 м.

Ширина грузовой полосы в = 4 м.

Подсчет нагрузок на 1 м длины балки приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Постоянная:

собственный вес плиты днища

и покрытия 7,57 х 4 = 30,28 кН/м;

собственного веса главной

балки сечением 0,35х0,7 м 0,35 х 0,7 х 25 х 1,1 = 6,74 кН/м;

Итого с учетом коэффициента

надежности по назначению

здания γ_n = 1,0 g = 37,02 кН/м

Временная с учетом γ_n = 1,0 v = 18 х 4 = 72 кН/м

Полная нагрузка g + v = 109,02 кН/м

На балку действуют сосредоточенные силы от стенок ванны, а также от второстепенных балок:

Р_ст = S х ρ х в = 0,32 х 25 х 4 = 32 кН,

где S - площадь поперечного сечения стенки, S = 0,32 м²;

Р_Б-1= в₁ х h₁ х ρ х γ_f х в = 0,3 х 0,5 х 25 х 1,1 х 4 = 16,5 кН,

где в₁, h₁ - размеры поперечного сечения балки Б-1, в₁ = 30 см, h₁ = 50 см;

Р_Б-1-2= в₂ х h₂ х ρ х γ_вх в = 0,25 х 0,4 х 25 х 1,1 х 4 = 11 кН,

где в₂, h₂ - размеры поперечного сечения балки Б-2, в₂ = 25 см, h₂ = 40 см.

Кроме того, на балку передается момент от перекрытия. Момент от полной нагрузки

М_пер^полн = (g + v) х а х l х в/2 = 9,16 х 1,87 х 0,505 х 4/2 = 17,3 кНм,

где (g +v) - полная нагрузка от перекрытия, табл. 2.2, = 9,16 кН/м;

а - ширина перекрытия, а = 1,87 м;

l - эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, l = 0,505 м;

Моменты от постоянной нагрузки

М_пер^пост= 4,36 х 1,87 х 0,505 х 4/2 = 8,24 кНм.

Изгибающие моменты рассчитываются: на опоре со стороны консольной части от полной нагрузки:

М^полн= М_пер^пост + Р_ст х 1,245 + g х 1,245² /2 = 17,3 + 32 х 1,245 + 109,2 х 1,245² / 2 = 132,57 кНм;

на опоре со стороны пролетной части

М = 109,2 х 5,6² / 12 = 310,57 кНм;

в пролете

М = 109,2 х 5,6² / 6 = 621,14 кНм.

Поперечные силы балки. Опорная реакция на опоре определяется:

R = (gl + 2P + 2Р_Б-1 + 2Р_Б-2) / 2 = (109,02 х 8,09 + 2 х 32 + 2 х 16,5 + 2 х 11) / 2 = 500,49 кН

Поперечная сила на опоре слева

Q_л = Р + g х 1,245 = 32 + 109,02 х 1,245 = 167,73 кН

Поперечная сила на опоре справа

Q_пр= Р + g х 1,245 + Р_Б-1 - К = 32 + 109,02 х 1,245 + 16,5 - 500,49 = -316,26 кН.

Принято 4 Ø 32 А - III с A_s= 32,17 см²

Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси.

На опоре поперечная сила Q=316,26 кН. Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки их с продольной арматурой диаметром d=32 мм и принят равным d_sw = 8 ммс площадью A_s=0,503 см². При классе А-III R_sw= 285 МПа, поскольку d_sw / d = 8 / 32 = 1/4 < 1/3, вводится коэффициент условий работы γ_sz= 0,9 и тогда R_sw= 0,9 х 285 = 255 МПа. Число каркасов - 4, при этом A_sw= 4 х 0,503 = 2,012 см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h/3 = 70/3 = 23,3 см, принят шаг S=20 см. На всех приопорных участках длиной l/4, в средней части пролета шаг S = 3 h/4 = 3 х 70/4 = 52,5 см, S= 50 см.

Вычисляется

q_sw= R_sw х A_sw / s = 255 х 2,012 х (100) / 20 = 2565,3 Н/см;

Q_b_,_min= φ_в3 х R_bt х в х h₀ = 0,6 х 0,9 х 1,05 х 35 х 66 (100) = 131 х 10³ Н;

q_sw = 2565,3 Н/см > Q_в,_min / 2 h₀ = 131 х 10³ / 2 х 66 = 992,25 Н/см - условие удовлетворяется. Требование S_max = φ_в4 х R_bt х в х h₀² / Q = 1,5 х 0,9 х 1,05 х 35 х 66² (100) / 316,26 х 10³ = 68,3 см > S=20 см - удовлетворяется.

Расчет прочности по наклонному сечению. Вычисляется

М_в = φ_в2 х R_bt х в х h₀² = 2 х 0,9 х 1,05 х 35 х 66² (100) = 288,15 х 10⁵ Нсм

Поскольку q₁ = 109,02 кН/м = 1090,2 Н/см < 0,56 q_sw = 0,56 х 2565,3 = 1436,6 Н/см значение С вычисляется по формуле

< 3,33 h₀ = 3,33 х 66 = 219,78 см

При этом Q_в=М_в /с=288,15х10⁵ /162,6=177,21х10³ Н > Q_b_,_min= 131 х 10³ Н.

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

Q = Q_max - q₁ [c = 316,26 х 10³ - 1090,2 х 162,6 = 139 х 10³ Н.

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Вычисляется

Q_sw = q_sw х С₀ = 2565,3 х 105,98 = 271,9 х 10³ Н

Условие прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

μ_w = A_sw / в х s = 2,012 / 35 х 20 = 0,003;

α = Е_s / Е_в = 200000 / 30000 = 6,07;

φ_w₁ = 1 + 5α х μ_w = 1 + 5 х 6,67 х 0,003 = 1,093;

φ_в1 = 1 - 0,01 R_и = 1 - 0,01 х 14,5 х 0,9 = 0,87

Условие Q = 316260 < 0,3 φ_w₁ х φ_в1 х R_в х в х h₀ = 0,3 х 1,093 х 0,87 х 35 х 66 х 14,5 х 0,9 (100) = 859970 Н - удовлетворяется.

Конструирование арматуры балки четырьмя сварными каркасами. На опоре принята арматура 4 Ø 22 А-III с A_s = 15,2 см², в пролете - 4 Ø 32 А - III с A_s =32,17 см², поскольку высота сечения h > 400 мм, в середине сечения конструктивно принято 4 Ø 12 А-III с A_s = 4,52 см².

Расчет колонны

Определение продольных сил от расчетных нагрузок. Грузовая площадь колонны 4 х 4,445 = 17,78 м².

Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок.

Момент у заделки колонны

М’ = ql² / 24 = 109,02 х 5,6² / 24 = 142,45 кНм

где q = g + v = 109,02 кН/м (табл. 2.3);

l = 5,6 м - расчетный пролет балки в составе рамы Р-1.

Момент в месте примыкания к главной балке в составе рамы Р-1:

М’’ = - М^пост + М = 310,57 - 132,57 = 178 кН,

М - момент на опоре балки со стороны пролетной части, М = 310,57 кНм.

Расчет прочности колонны

Характеристики прочности бетона и арматуры. Класс тяжелого бетона В 25 и класс арматуры А-III приняты такими же, как и для балки.

Подбор сечений симметричной арматуры A_s = A_s’

Рабочая высота сечения h₀ = h - a = 40 - 4 = 36 см, ширина в=40 см.

Эксцентриситет силы l₀ = М / N = 17800 / 625,977 = 28,4 см

Случайный эксцентриситет: l₀ = h / 30 = 40 / 30 = 1,3 см, l₀ = l_col / 600 = 303 / 600 = 0,505 см, но не менее 1 см. Поскольку эксцентриситет силы l₀ = 28,4 см больше случайного эксцентриситета l₀ = 1 см, он и принимается для расчета.

Находятся значения моментов в сечении относительно оси, проходящей через центр наименее сжатой арматуры. М₁ = М + N (h/2 - а) = 178 + 625,977 (0,4 / 2 - 0,04) = 278,16 кНм

Отношение l₀ / r = 303 / 11,56 = 26,2 > 14, где r = 0,289h = 0,289 х 40 = 11,56 - радиус ядра сечения.

Выражение для критической продольной силы при прямоугольном сечении с симметричным армированием имеет вид:

Для тяжелого бетона φ_l = 1 + М₁l / М₁ = 2

Значение δ = l₀ /h = 28,4 / 40 = 0,71 > δ_min = 0,5 - 0,01 l₀ / h - 0,01 R_b= 0,5 - 0,01 х 303 / 40 - 0,01 х 14,5 х 0,9 = 0,29; принимается δ=0,71. Отношение модулей упругости α = Е_s / Е_в = 200000 / 30000 = 6,67.

Задавшись коэффициентом армирования

μ₁ = 2A_s / А = 0,025, вычисляется критическая сила

Коэффициент η вычисляется как

η = 1/(1 - N/N_cr) = 1 / (1 - 625,977 / 143,5 х 10³) = 1,004.

Значение l равно l = l₀ х η + h/2 - а = 28,4 х 1,004 + 40/2 - 4 = 44,5 см.

Определяется граничная относительная высота сжатой зоны:

ξ_R = 0,75 / х1 + 365 / 500 (1 - 0,75 / 1,1)] = 0,604,

где w = 0,85 - 0,008 х 0,9 х 14,5 = 0,75

Производятся вычисления

где δ’ = а’/h₀ = 4 / 36 = 0,111

Площадь арматуры определяется по формуле:

Принято 2 Ø 25 А-III с A_s=9,82 см²;

μ₁ = 2 х 9,82 / 40 х 40 = 0,022 - для определения N_cr было принято μ₁ = 0,025 - перерасчет не делается.

Конструирование арматуры колонны.

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуре d=25 мм равен d_sw= 8 мм А-III, принят шаг S=40 см по размеру стороны сечения колонны в=40 см, что менее 20d= 20 х 25 = 500 мм.

В месте примыкания колонны к фундаменту выполняется косвенное армирование с помощью сварных сеток. Шаг сеток принят 100 мм, что не менее 60 мм, не более 1/3 в=133 мм и не более 150 мм. Размеры ячеек назначены 100 мм = в/4 - не менее 45 мм.

Первая сварная сетка располагается на расстоянии 20 мм от верхней грани плиты фундамента. Для усиления концевых участков колонны предусмотрено четыре сварные сетки, на длине не менее 102 = 10 х 25 = 250 мм.

2.2 Расчет железобетонной монолитной детской ванны 10 х 6 м

Монолитную железобетонную ванну компонуют с главными балками в составе рам Р-1 и Р-2 и продольными и поперечной второстепенными балками в днище ванны. Продольные второстепенные балки размещаются по осям колонн рам и в третях пролета главных балок, поперечная второстепенная балка размещается по грани торцовой стенки в глубокой части ванны. Задаются размерами сечения балок: главная балка БГ: h = 70 см, в = 35 см; второстепенная балка Б-1: h = 50 см, в = 30 см; второстепенная балка Б-2: h = 40 см, в = 25 см; второстепенная балка Б-3: h = 50 см, в = 35 см.

2.2.1 Многопролетная плита монолитного днища ванны

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер l₀₁ = 0,792 м, l₀₂ = 1,225 м, l₀₃ = 1,25 м. В продольном направлении l₀₁ = l₀₂ = l₀₃ = 3,425 м. Отношение пролетов 3,425 / 0,792 = 4,3 > 2, 3,425 / 1,225 = 2,8 > 2, 3,425 / 1,25 = 2,7 > 2, плиты п-1, п-2, п-3 рассчитываются как работающие по короткому направлению. Толщина плит принята равной 15 см.

Подсчет нагрузок на 1 м² монолитного днища детской ванны приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Подсчет нагрузок на 1 м² днища детской ванны

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка Н/м²	Коэффиц. надежн. по напр. γ_f	Расчетная нагрузка, Н/м²
Постоянная: Керамическая плитка t =13 мм (ρ = 1800 кг/м³) на цементном растворе t = 17 мм (ρ =2200 кг/м³). Торкретштукатурка по штукатурной сетке t =30 мм (ρ = 2200 кг/м³) Защитный слой бетона на мелком заполнителе t =45 мм (ρ = 2060 кг/м³) Гидроизоляция (битумно-латексная мастика) t =15 мм (ρ = 1000 кг/м³) Цементная выравнивающая стяжка t =20 мм (ρ = 2000 кг/м³) Железобетонная плита днища t =150 мм (ρ = 2500 кг/м³)	608,0 660,0 927,0 150,0 400,0 3750,0	1,1 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1	668,8 858,0 1205,1 195,0 520,0 4125,0
Итого	6495,0		7571,9
Временная	12200,0	1,0	12200,0

Полная расчетная нагрузка g + v = 7571.9 + 12200 = 19971.9 Н/м²

Для расчета многопролетной плиты выделяется полоса шириной в 1 м., при этом расчетная нагрузка на 1 м. длины плиты составит 19971,9 Н/м². С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_п = 1,0 нагрузка на 1 м - 19971,9 Н/м.

Изгибающие моменты определяются как для многопролетной плиты с учетом перераспределения моментов. Необходимо также учесть нагрузку от стенки ванны и момент, передаваемый от перекрытия через стенку ванны:

Р_стенки = S_cm · ρ_b· b = 0.14·25· 1.0 = 3.5 кН,

где S_ст - площадь сечения стенки по высоте, = 0,14 м²;

М_пер = Р_пер х l,

где Р_пер - вес дорожки вдоль ванны, Р_пер = g_пер х а х в/2;

g_пер - нагрузка от 1 м² перекрытия (табл. 2.2);

l - эксцентриситет приложения равнодействующей Р_пер, l = 0,12 м;

а - ширина дорожки, а = 0,96 м.

Р_пер = 9,16 х 0,96 х 1 / 2 = 4,40 кН

М_пер = 4,40 х 0,12 = 0,53 Кнм

М₀₁ = (g + v) l₀₁²/8 + Р_ст х l₀₁ / 2 + М_пер = 19,97 х 0,795²/8 + 3,5 х 0,795 / 2 + 0,53 = 3,50 кНм;

М₁ = (g + v) l₀₁²/2 + Р_ст х l₀₁ + М_пер = 19,97 х 0,795²/2 + 3,5 х 0,795 + 0,53 = 9,62 кНм

М₂ = (g + v) l₀₂²/14 = 19,97 х 1,225² / 14 = 2,14 кНм

М₀₂ = (g + v) l₀₂²/8 - (9,62 + 2,14) / 2 = 19,97 х 1,225²/8 - (9,62 + 2,14) /2 = -2,13 кНм

М₀₃ = (g + v) l₀₃²/8 - (М₂ + М₂) / 2 = 19,97 х 1,75²/8 - 2,14 = 5,5 кНм

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25; призменная прочность R_b= 14,5 МПа прочность при осевом растяжении R_bt = 1,05 МПа. Коэффициент условий работ бетона γ_bz=0,9. арматура - стержневая класса А-III диаметром 6 мм в сварной рулонной сетке, R_s = 355 МПа.

Подбор сечений продольной арматуры.

В пролете плиты П-3, П-6 h₀ = 15 - 1,5 = 13,5 см, М = 5,5 кН·м

Принято 5Ø6 А-III с A_S = 1,42 см²

В пролетах плит П1, П2, П4, П5, П7 конструктивно принято 5Ø6 А-III с A_s = 1,42 см для всех плит, принята соответствующая сетка марки

На восприятие отрицательных моментов в пролете и опорного момента М = 9,62 кНм рассчитывается арматура

Принято 10Ø6 А-III с A_S = 2,83 см².

В поперечном направлении конструктивно принято 5Ø6 А-III с A_S = 1,42 см²

Верхняя сетка принята сплошной рулонной марки

2.2.2 Расчет плит опертых по контуру (П8, П9)

Определение усилий в плитах по упругой схеме. Полная нагрузка q=(g + v) = 19,97 кН/м² (таблица 2.3), суммарная нагрузка на все поле плиты П8:

Р=l₀₈ х l’₀₈ x q = 1,225 х 2,33 х 19,97 = 57,0 кН

Суммарная нагрузка на все поле плиты П9:

Р=l₀₉ х l’₀₉ x q = 1,25 х 2,33 х 19,97 = 58,2 кН.

Изгибающие моменты для плит определяются по формулам для пролетных моментов

М₁ = α₁₉ х Р; М₂ = α₂₉ х Р;

для опорных моментов

М_I = -β₁₉ х Р; М_II = -β₂₉ х Р - на полосу плиты шириной 1 м,

где α₁₉, α₂₉, β₁₉, β₂₉ - табличные коэффициенты для жесткого опирания плиты, α₁₉ = 0,0189; α₂₉ = 0,0053; β₁₉ = 0,0415, β₂₉ = 0,0115 для соотношения сторон l₀₈/l₀₈^’ ≈ l₀₉/l₀₉^’ = 1,9;

Для плиты П-8:

М₁ = 0,0189 х 57 = 1,08 кНм;

М_I = -0,0415 х 57 = 2,37 кНм;

М₂ = 0,0053 х 57 = 0,30 кНм;

М_II = 0,0115 х 57 = 0,66 кНм

Для плиты П-9:

М₁ = 0,0189 х 58,2 = 1,10 кНм;

М_I = -0,0415 х 58,2 = 2,42 кНм;

М₂ = 0,0053 х 58,2 = 0,31 кНм;

М_II = 0,0115 х 58,2 = 0,67 кНм

Расчет арматуры плит.

Подбор сечений арматуры на 1 м ширины плиты при толщине h=15 см, h₀ = 15 - 1,5 = 13,5 см; производится для плиты П-9, а для плиты П-8 арматура принимается по плите П-9: в пролете (при коэффициенте η = 0,8) М = 1,10 кНм

Принять 5Ø6 А-III с A_S = 1,42 см²

М = 0,31 кНм

Принять 5Ø6 А-III с A_S = 1,42 см²

На опоре арматура по М_мах = 2,42 кНм

Принять 5Ø6 А-III с A_S = 1,42 см², в поперечном направлении также принято 5Ø6 А-III с A_S = 1,42 см². С целью уменьшения типоразмеров сеток на опоре принята рулонная сетка марки

В пролете принята рулонная сетка марки

2.2.3 Расчет многопролетной второстепенной балки Б-3

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками l₀₁ = 2,33 м, l₀₂ = 3,435 м, l₀₃ = 3,425 м. Ширина грузовой полосы (0,25 + 1,225 / 2 + 1,250 / 2) х 1 = 1,4875 м

Расчетные нагрузки на 1 м длины балки

постоянная:

собственный вес плиты и покрытия 7,57 х 1,4875 = 11,26 кН/м;

собственного веса

балки сечением 0,25х0,4 м 0,25 х 0,4 х 25 х 1,1 = 2,75 кН/м;

С учетом коэффициента

надежности по назначению

здания γ_n = 1,0 g = 14,01 кН/м

Временная с учетом γ_n = 1,0 v = 12,2 х 1,4875 = 18,15 кН/м

Полная нагрузка g + v = 32,16 кН/м

Определяются изгибающие моменты в сечениях второстепенной балки.

В первом пролете максимальный изгибающий момент будет в сечении, расположенном на расстоянии а ≈ 0,425 l от свободной опоры.

М₀₁ = 0,123 (g + v) х l₀₁² = 0,123 (14,01 + 18,15) х 2,33² = 21,47 кНм;

Моменты на средних опорах

М₁ = (g + v) x l₀₂²/16 = 32,16 х 3,435² / 16 = 23,72 кНм

Момент в среднем пролете

М₀₂ = (g + v) x l₀₂/8 = 47,43 кНм

Максимальный момент в третьем пролете

М’₀₁ = 0,123 (g + v) х l₀₃² = 0,123 х 32,16 х 3,425² = 46,4 кНм

Поперечные силы на крайней свободной опоре в первом и третьем пролете соответственно

Q = 0,4 ql = 0,4 х 32,16 х 2,33 = 29,97 кН;

Q = 0,4 х 32,16 х 3,425 = 44,06 кН

На первой промежуточной опоре слева

Q = 0,6 ql = 0,6 х 32,16 х 2,33 = 44,96 кН

Q = 0,6 х 32,16 х 3,425 = 66,09 кН

На первой промежуточной опоре справа

Q = 0,5 ql = 0,5 х 32,16 х 3,435 = 55,23 кН.

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25; арматура класса А-III с R_s = 365 МПа, поперечная класса А-III диаметром 8 мм с R_s = 285 МПа.

Определение высоты сечения балки. На опоре сечение работает как прямоугольное с шириной ребра в=25 см.

h - h₀ + а = 32,8 + 3,5 = 36,3 см принято h = 40 см, в = 25 см, тогда h₀ = 40 - 3,5 = 36,5 см.

В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при h’_f / h = 15 / 40 = 0,375 < 0,1 h равна в’_f = 12h’_f + в = 12 х 15 + 25 = 205 см.

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси. Сечение в первом пролете - М = 21,47 кНм.

х = ξ х h₀ = 0,02 х 36,5 = 0,73 < 15 см - нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принято 2Ø12 А-III с A_S = 2,26 см²

Сечение во втором (среднем пролете) - М = 47,43 кНм

Принято 2Ø16 А-III с A_S = 4,02 см².

Сечение в третьем пролете - М = 46,4 кНм

Принято 2Ø16 А-III с A_S = 4,02 см².

Сечение на опорах - М = 23,72 кНм

Принято 2Ø12 А-III с A_S = 2,26 см².

Расчет прочности второстепенной балки Б-2 по сечениям, наклонным к продольной оси, Q = 66,09 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольными стержнями d=16 мм и принимается d_sw = 8 мм класса А-III, R_sw = 285 МПа.

Число каркасов - два, А_sw = 2 х 0,503 = 1,006 см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h / 2 = 40 / 2 = 20 см, но не более 15 см. Для всех приопорных участков промежуточных и крайних опор балки принят шаг s=15 см. В средней части пролета ≈ l/2 шаг s = 30 см.

Вычисляется q_sw = R_sw x A_sw / s = 285 (100) х 1,006 / 15 = 1911,4 Н/см.

Влияние свесов сжатой полки

φ_f= 0,75 х (3h’_f) x h’_f / bh₀ = 0,75 х 3 х 15² / 25 х 36,5 = 0,42 < 0,5;

Q_b_,_min = φ_в3 (1 + φ_f₎ х R_bt x в x h₀ = 0,6 х 1,42 х 1,05 (100) х 0,9 х 25 х 36,5 = 73,5 х 10³ Н.

Условие q_sw = 1911,4 Н/см > Q_b_,_min /2h₀ = 73,5 х 10³/2 х 36,5 = 1006,4 Н/см - удовлетворяется.

Требование S_мах = φ_в4 х R_bt x bh₀² / Q_мах = 1,5 х 1,05 х 0,9 (100) х 25 х 36,5² / 66,09 х 10³ = 71,4 см > 15 см - удовлетворяется.

При расчете прочности вычисляется М_в.

М_в = φ_в2 (1 + φ_f₎ х R_bt x в x h₀² = 2 х 1,42 х 1,05 х 0,9 (100) х 25 х 36,5² = 894 х 10⁴ Нсм

q₁ = g + v = 32,16 кН/м = 321,6 Н/см < 0,56 q_sw = 1070,4 Н/см.

В связи с этим значение С вычисляется:

Принимается С = 121,5 см.

Тогда Q_в = М_в /с = 894 х 10⁴ / 121,5 = 73,6 х 10³ Н

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

Q = Q_max - q₁ х С = 66,09 х 10³ - 321,6 х 121,5 = 27,015 х 10³ Н

Длина проекции расчетного наклонного сечения

С₀ = М_в / q_sw = 894 х 10⁴ / 1911,4 = 68,4 см < 2h₀ = 73 см, принимается С₀ = 68,4 см.

Вычисляется Q_sw

Q_sw = q_sw x С₀ = 1911,4 х 68,4 = 130,1 х 10³ Н.

Необходимо проверить условие прочности

Q_b + Q_sw = 73,6 х 10³ + 130,1 х 10³ = 203,7 х 10³ > Q = 27015 х 10³ Н - условие выполняется.

Проверка по сжатой наклонной полосе:

μ = A_sw / в х s = 1,006 / 25 х 15 = 0,0027.

α = Е_s / Е_в = 200000 / 30000 = 6,67;

φ_w₁ = 1 + 5 μα = 1 + 5 х 0,0027 х 6,67 = 1,089;

φ_в1 = 1 - 0,01 R_в = 1 - 0,01 х 14,5 х 0,9 = 0,8695.

Условие Q < 0,3 φ_w₁ х φ_в1 х R_в х в х h₀ необходимо выполнить

Н < 0,3 х 1,089 х 0,8695 х 0,9 х 14,5 (100) х 25 х 36,5 = 338400 Н - удовлетворяется.

2.2.4 Расчет стенок монолитной железобетонной детской ванны

Стенки ванны рассчитываются на одностороннее гидростатическое давление воды, постоянную и полную нагрузку от перекрытия.

Стенка рассчитывается по балочной схеме, принимая пролет l равным расстоянию от верхней грани днища до уровня воды. Расчетная схема стенок представлена на рис.

При расчете выделяется вертикальная полоса шириной 1 м вместе с находящимися на ней нагрузками. Полагается, что в днище стена жестко защемлена, другой конец свободен.

Расчет торцовой стенки глубокой части ванны

На эту часть стенки ванны действует гидростатическое давление воды интенсивностью у основания.

р = γ_f x γ_d х ρ х l х в = 1,1 х 1,0 х 10 х 1,22 х 1 = 13,42 кН/м,

где γ_f - коэффициент надежности по нагрузке, = 1,1;

γ_d - коэффициент динамичности, = 1,0;

ρ - плотность воды, = 10 кН/м³;

l - глубина воды, = 1,22 м.

Опорная реакция в заделке

R = pl = 13,42 х 1,22 = 16,37 кН.

Опорный момент

М = pl² / 6 = 13,42 х 1,22 / 6 = 3,33 кНм

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25; призменная прочность R_b= 14,5 МПа прочность при осевом растяжении R_bt = 1,05 МПа. Коэффициент условий работ бетона γ_bz=0,9. Арматура класса Вр I диаметром 5 мм в сварной рулонной сетке, R_s = 360 МПа.

Сетка по внутренней грани подбираются по М = 3,33 кНм

Принято 5Ø6 Вр I с A_S = 0,98 см² и сетка марки

По наружной грани конструктивно принимается сетка той же марки.

Расчет торцовой стенки мелкой части детской ванны

Гидростатическое давление воды на стенку ванны высотой l=0,94 м у основания

р = 1,1 х 10 х 1,0 х 0,94 х 1 = 10,34 кН/м

Опорная реакция в заделке

R = pl = 10,34 х 0,94 = 9,72 кН

Момент в заделке

М = pl² / 6 = 10,34 х 0,94² / 6 = 1,52 кНм

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25. Арматура класса Вр-I диаметром 5 мм.

Подбор сечения рабочей арматуры.

Сетка по внутренней грани - М = 1,52 кНм

Принято 5Ø5 Вр I с A_S = 0,98 см² и сетка марки

По наружной грани конструктивно принимается сетка той же марки.

Расчет продольной стенки детской ванны

В связи с тем, что расчетный пролет и нагрузки соответствуют пролету и нагрузкам в торцовой стенке глубокой части, принимается сетка по наружной и внутренней грани той же марки

2.2.5 Расчет поперечной рамы Р-1. Компоновка поперечной рамы

Рама выполнена в виде монолитной конструкции. Длина балки 6,39 м. Балка имеет консольные участки длиной 0,745 м. Расстояние между осями колонн 4,5. Высота колонн 3,17 м, сечение колонны квадратное 0,4 х 0,4 м. Расчетная схема рамы представлена на рисунке 2.5.

Расчет балки

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет балки равен расстоянию в свету между гранями колонн l₀ = 4,5 - 0,4 = 4,1 м. Длина консольных свесов l’₀ = 0,945 - 0,2 = 0,745 м.

Ширина грузовой полосы в = 350 + 3425 / 2 + 3435/2 = 3,78 м.

Подсчет нагрузок на 1 м длины балки приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Постоянная:

собственный вес плиты днища и покрытия 7,57 х 3,78 = 28,61 кН/м;

собственный вес главной

балки сечением 0,35х0,7 м 0,35 х 0,7 х 25 х 1,1 = 6,74 кН/м;

Итого с учетом коэффициента

надежности по назначению здания γ_n = 1,0 g = 35,35 кН/м

Временная с учетом γ_n = 1,0 v = 12,2 х 3,78 = 46,12 кН/м

Полная нагрузка g + v = 81,46 кН/м

На балку действуют сосредоточенные силы от стенок ванны, а также от второстепенных балок:

Р_ст = 0,14 х 25 х 3,78 = 13,23 кН.

где S = 0,14 м² - площадь поперечного сечения стенки.

Р_Б-1= в₁ х h₁ х ρ х γ_f х в = 0,3 х 0,5 х 25 х 1,1 х 3,78 = 15,59 кН,

где в₁, h₁ - размеры поперечного сечения балки Б-1;

Р_Б-1-2= в₂ х h₂ х ρ х γ_вх в = 0,25 х 0,4 х 25 х 1,1 х 3,78 = 10,40 кН,

где в₂, h₂ - размеры поперечного сечения балки Б-2.

Изгибающие моменты рассчитываются на опоре со стороны консольной части

М = Р_ст х 0,745 + g х 0,745² /2 = 13,23 х 0,745 + 81,46 х 0,745² / 2 = 32,46 кНм;

на опоре со стороны пролетной части

М = q x l₀² / 12 = 81,46 х 4,1² / 12 = 114,11 кНм;

в пролете

М = q x l₀² / 6 = 81,46 х 4,1² / 6 = 228,22 кНм.

Поперечные силы балки. Опорная реакция на опоре определяется:

R = (gl + 2P_ст + 2Р_Б-1 + 2Р_Б-2) / 2 = (5,59 х 81,46 + 2 х 13,23 + 2 х 15,59 + 2 х 10,40) / 2 = 266,9 кН

Поперечная сила на опоре слева

Q_л = Р_ст + g х 0,745 = 13,23 + 81,46 х 0,745 = 73,92 кН

Поперечная сила на опоре справа

Q_пр= Р_ст + g х 0,745 + Р_Б-1 - R=13,23 + 81,46 х 0,745 + 15,59 - 266,9 = -177,39 кН.

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси. Ширина полки в’_f = 215 см.

Сечение в пролете - М = 228,22 кНм

х = ξ х h₀ = 0,02 х 66 = 1,32 < 15 см - нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принято 4Ø18 А-III с A_S = 10,18 см²

Сечение во втором (среднем пролете) - М = 114,11 кНм

Принято 4Ø14 А-III с A_S = 6,16 см².

Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси, Q=177.39 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки их с продольной арматурой, диаметром 18 мм, и принят равным d_SW = 8 мм. с площадью A_S = 0.503 см², R_SW = 285 МПа. Число каркасов - 4, при этом A_sw = 4 х 0,503 = 2,012 см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h / 3 = 70 / 30 = 23,3 см, принят шаг S=20 см на всех приопорных участках длиной l / 4, в средней части пролета шаг S = 3h/4 = 52,5 см, s = 50 см.

Вычисляется

q_sw = R_sw x A_sw / s = 285 х 2,012 х (100) / 20 = 2867,1 Н/см.

Q_b_,_min = φ_в3 (1 + φ_f₎ х R_bt x в x h₀ = 0,6 х 1,05 х 1,09 (100) х 35 х 66 = 131 х 10³ Н.

Условие q_sw = 2867,1 > Q_b_,_min /2h₀ = 131 х 10³/2 х 66 = 992,5 Н/см - удовлетворяется.

Требование S_мах = φ_в4 х R_bt x bh₀² / Q_мах = 1,5 х 0,9 х 1,05 (100) х 35 х 66² / 177,39 х 10³ = 122 см > s=20 см - удовлетворяется.

Расчет прочности по наклонному сечению.

Вычисляется

М_в = φ_в2 х R_bt x в x h₀² = 2 х 0,9 х 1,05 (100) х 35 х 66² = 288,15 х 10⁵ Нсм

Поскольку q₁ =81,46 кН/м = 814,6 Н/см < 0,56 q_sw = 0,56 х 2867,1 = 1605,6 Н/см значение С вычисляется по формуле

При этом Q_в = М_в /с = 288,15 х 10⁵ / 188,08 = 153,2 х 10³ Н

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

Q = Q_max - q₁ х С = 177,39 х 10³ - 814,6 х 188,08 = 24,2 х 10³ Н

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Вычисляется Q_sw

Q_sw = q_sw x С₀ = 2867,1 х 100,3 = 287,4 х 10³ Н.

Условие прочности Q_b + Q_sw = (287,4 + 153,2) х 10³ = 440,6 х 10³ Н > Q = 24,2 х 10³ Н - обеспечивается.

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

μ = A_sw / в х s = 2,012 / 35 х 20= 0,003.

α = Е_s / Е_в = 200000 / 30000 = 6,67;

φ_w₁ = 1 + 5 μα = 1 + 5 х 0,003 х 6,67 = 1,093;

φ_в1 = 1 - 0,01 R_в = 1 - 0,01 х 14,5 х 0,9 = 0,87.

Условие Q = 177390 < 0,3 φ_w₁ х φ_в1 х R_в х в х h₀ = 0,3 х 1,093 х 0,87 х 35 х 66 х 14,5 х 0,9 (100) = 859970 Н - удовлетворяется.

Конструирование арматуры балки.

Балка в составе рамы Р-1 армируется четырьмя сварными сетками. На опоре принята арматура 4 Ø 14 А-III с A_s = 6,16 см², в пролете 4 Ø 18 А-III с A_s = 4,52 см².

Расчет колонны

Определение продольных сил от расчетных нагрузок. Грузовая площадь колонны 3,78 х 3,195 = 12,08 м². Подсчет нагрузок на грузовую площадь колонны приведен в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Постоянная:

собственный вес плиты днища и покрытия 7,57 х 12,08 = 91,45 кН

собственный вес колонны сечением 0,4х0,4 м, 0,4х0,4х3,17х25х1,1=13,95 кН

l = 3,17 м

собственный вес балки Б-1 сечением 0,3х0,5 м 0,3х0,5х3,78х25х1,1=15,59кН

собственный вес балки Б-2 сечением 0,25х0,4 м 0,25х0,4х3,78х25х1,1=10,40 кН

собственный вес главной балки БГ-1 в составе 0,35х0,7х3,195Х25Х1,1 =

рамы Р-1 сечением 0,35х0,7 м 21,53 кН

собственный вес стенки 3,5 х 3,78 = 13,23 кН

Итого с учетом коэффициента надежности G = 166,15 кН

по назначению γ_n = 1,0

Временная с учетом γ_n = 1,0 Q = 12,2 х 12,08 = 147,38 кН

Полная нагрузка G + Q = 313,53 кН

Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок.

Момент у заделки колонны

М’ = ql² / 24 = 81,46 х 4,1² / 24 = 57,06 кНм

где q = g + v = 81,46 кН/м (табл. 2.3)

l = 4,1 м - расчетный пролет балки в составе рамы Р-1.

Момент в месте примыкания к главной балке в составе рамы Р-1.

М = - М_к + М_п = 114,11 - 32,46 = 81,65 кНм

где М_к - изгибающий момент на опоре балки со стороны консольного свеса, М_к = 32,46 кНм;

М_п - момент на опоре балки со стороны пролетной части, М_п=114,11 кНм

Расчет прочности колонны

Характеристики прочности бетона и арматуры. Класс тяжелого бетона В 25 и класс арматуры А-III приняты такими же как и для балки. Подбор сечений симметричной арматуры А_s = A’_s. Рабочая высота сечения h₀ = h - а = 40 - 4 = 36 см, ширина в = 40 см.

Эксцентриситет силы l₀ = l_col /600 = 317 / 600 = 0,53 см, но не менее 10 м. Поскольку эксцентриситет силы l₀ = 26,04 см, больше случайного эксцентриситета l₀ = 1 см, он и принимается для расчета.

Находятся значения моментов в сечении относительно оси, проходящей через центр наименее сжатой арматуры.

М₁ = М + N (h / 2) = 81,65 + 313,53 (0,4/2 - 0,04) = 131,81 кНм

Отношение l₀ / r = 317 / 11,56 = 27,42 > 14, где r = 0,289h = 0,289 х 40 = 11,56 см - радиус ядра сечения.

Критическая продольная сила

Для тяжелого бетона φ_l = 1 + М₁l / М₁ = 2

Значение δ = l₀ /h = 26,04 / 40 = 0,65 > δ_min = 0,5 - 0,01 l₀ / h - 0,01 R_b= 0,5 - 0,01 х 317 / 40 - 0,01 х 14,5 х 0,9 = 0,29; принимается δ=0,65. Отношение модулей упругости α = Е_s / Е_в = 200000 / 30000 = 6,67.

Задавшись коэффициентом армирования μ₁ = 0,025, вычисляется критическая сила

Коэффициент η вычисляется как

η = 1/(1 - N/N_cr) = 1 / (1 - 313,53 / 180,8 х 10³) = 1,002.

Определяется граничная относительная высота сжатой зоны.

ξ_R = 0,75 / [1 + 365 / 500 (1 - 0,75 / 1,1)] = 0,604,

где w = 0,85 - 0,008 х 0,9 х 14,5 = 0,75

Производятся вычисления

где δ’ = а’/h₀ = 4 / 36 = 0,111

Площадь арматуры определяется по формуле:

Принято 2 Ø 16 А-III с A_s=4.02 см²;

μ₁ = 2 х 4.02 / 40 х 40 = 0,02 - для определения N_cr было принято μ = 0,025 - перерасчет не делается.

Конструирование арматуры колонны.

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней d_sw= 8 мм А-III, принят шаг S=30 см, что менее 20d= 20 х 16 = 320 мм.

В месте примыкания колонны к фундаменту выполняется косвенное армирование с помощью сварных сеток. Шаг сеток принят 100 мм Б 1|3 d = 133 мм. Размеры ячеек назначены 100 мм > 45 мм.

Первая сварная сетка располагается на расстоянии 20 мм от верхней грани плиты фундамента. Для усиления концевых участков колонны предусмотрено четыре сетки на длине не менее 10d = 160 мм.

Таблица 2.5 - Спецификация материалов на детскую ванну 10х6 м

поз	Обозначение	Наименование	Колич.	Масса
		Сборочные единицы
	10,010	Сетка С-1	2
	11,010	Сетка С-2	2
	12,010	Сетка С-3	1
	13,010	Сетка С-4	2
	14,010	Сетка С-5	2
	15,010	Сетка С-6	1
	16,010	Сетка С-7	2
	17,010	Сетка С-8	2
	18,010	Сетка С-9	1
	27,000		3
	24,010 (24,020)	Сетка С-11 (С-12)	4 (4)
	25,010 (25,020)	Сетка С-13 (С-14)	1 (1)
	26,010 (26,020)	Сетка С-15 (С-16)	1 (1)
	22,010	Сетка С-17	4
		Детали
	10,010 - 01	Ø6 A-III, l = 3.425 м.	8	6,08
	10,010 - 02	Ø6 A-III, l = 0,785 м.	34	5,93
	11,010 - 01	Ø6 A-III, l = 3,425 м.	12	9,12
	11,010 - 02	Ø6 A-III, l = 1,225 м.	34	9,25
	12,010 - 01	Ø6 A-III, l = 3,425 м.	12	9,12
	12,010 - 02	Ø6 A-III, l = 1,250 м.	34	9,44
	13,010 - 01	Ø6 A-III, l = 3,435 м.	12	6,10
	13,010 - 02	Ø6 A-III, l = 0,785 м.	34	5,93
	14,010 - 01	Ø6 A-III, l = 3,435 м.	12	9,15
	14,010 - 02	Ø6 A-III, l = 1,225 м.	34	9,25
	15,010 - 01	Ø6 A-III, l = 3,435 м.	12	9,15
	15,010 - 02	Ø6 A-III, l = 1,25 м.	34	9,44
	16,010 - 01	Ø6 A-III, l = 2,33 м.	8	4,14
	16,010 - 02	Ø6 A-III, l = 0,785 м.	23	4,01
	17,010 - 01	Ø6 A-III, l = 2,33 м.	12	6,21
	17,010 - 02	Ø6 A-III, l = 1,225 м.	23	6,25
	18,010 - 01	Ø6 A-III, l = 2,33 м.	12	6,21
	18,010 - 02	Ø6 A-III, l = 1,25 м.	23	6,38
	27,000 - 01	Ø6 A-III, l = 3,55 м.	64	50,44
	27,000 - 02	Ø6 A-III, l = 6,37 м.	18	25,45
	24,010-01 (24,020-01)	Ø5 Вр-I, l = 1,44 м.	27	5,99
	24,010-02 (24,020-02)	Ø5 Вр-I, l = 5,27 м.	8	6,49
	25,010-01 (25,020-01)	Ø5 Вр-I, l = 1,44 м.	32	7,10
	25,010-02 (25,020-02)	Ø5 Вр-I, l = 6,37 м.	8	7,85
	26,010-01 (26,020-01)	Ø5 Вр-I, l = 1,10 м.	32	5,42
	26,010-02 (26,020-02)	Ø5 Вр-I, l = 6,37 м.	6	5,89
	22,000 - 01	Ø12 A-III, l = 1,20 м.	7	7,46
	22,000 - 02	Ø12 A-III, l = 0,65 м.	12	6,93
	20,010	Ø12 A-III, l = 10,39 м.	2	18,45
	20,020	Ø12 A-III, l = 2,33 м.	2	4,14
	20,030	Ø16 A-III, l = 3,435 м.	2	10,84
	20,040	Ø16 A-III, l = 3,425 м.	2	10,81
	20,050	Ø8 A-III, l = 0,23 м.	98	8,90
	20,060	Ø8 A-III, l = 0,36 м.	98	13,94
	20,070	Ø12 A-III, l =0,9 м.	8	6,39
	22,010	Ø14 A-III, l = 6,37 м.	4	30,78
	22,020	Ø12 A-III, l = 5,57 м.	4	19,78
	22,030	Ø18 A-III, l = 5,57 м.	4	44,51
	22,040	Ø8 A-III, l = 0,33 м.	59	7,69
	22,050	Ø8 A-III, l = 0,66 м.	92	23,98
	22,060	Ø16 A-III, l = 3,65 м.	8	46,09
	22,070	Ø8 A-III, l = 0,36 м.	136	19,34
	22,080	Ø12 A-III, l = 1,0 м.	16	3,55

Таблица 2.6 - Ведомость расхода стали

Марка Балка Б-2 Балка Р-1 плиты	Арматурные изделия										Общий расход стали 861,8 кг
	Арматура плана
	A-III							Вр-I
	ГОСТ 5781-82*							Ост 6727-80
	Ø6	Ø8	Ø12	Ø14	Ø16	Ø18	Итого	Ø5	итого	итого
	440,25	73,85	52,31	30,78	67,74	44,51	709,44	152,36	152,36	861,8

3. Основания и фундаменты

.1 Инженерно-геологические условия строительной площадки

строительство генеральный план покрытие фундамент

В геоморфологическом отношении площадка приурочена к склону южной экспозиции одного из отрогов хребта Черского. Площадка имеет слабый склон к югу, примерно 2 - 3^о, абсолютные отметки устоев скважин колеблются 743,30 … 741,15 м. Площадка свободна от строений, незадернована.

В геологическом строении площадка сложена аллювиальнно - пролювиальными отложениями червертичного возраста, предоставленными песками мелкими, песками пылеватыми, суглинками. С поверхности и до глубины 1,0 м отложения перекрыты чехлом насыщенного грунта бехногенного происхождения, представленного песком мелким, щебнем. Вскрытая мощность отложений 20 м.

Нормативная глубина сезонного промерзания по данным многолетних наблюдений составляет 4,7 м.

Грунтовые воды встречены на глубинах 12,0…13,5 м, водовмещающими породами являются пески пылеватые. Ввиду малой водоотдачи песков притока воды в скважину практически нет, поэтому отбор пробы воды на химический анализ был невозможен.

При инженерно - геологических изысканиях на площадке пробурено пять скважин, их расположение показано на плане строительной площадки, а описание приводится ниже.

Наиболее неблагоприятной по грунтовым условиям является скважина №4, поэтому ее литологическое описание и геометрические параметры следует использовать при проектировании фундаментов.

Развертка по скважинам № представлена в графической части проекта в виде инженерно - геологического разреза 1 - 1.

Мощ. слоя	Глубина подошвы слоя	Абсолют. отметка подошвы слоя	Условные обозначения грунта	Литологическое описание грунта
Скважина №1
0,6	0,6	740,55		Почвенно-растительный слой
10,9	11,5	729,65		Песок мелкий, влажный, среднеплотного сложения
3,5	15,0	726,15		Суглинок с включением дресвы до 10%, в основном твердой консистенции
Скважина №2
0,6	0,6	740,70		Почвенно-растительный слой
11,7	12,3	729,00		Песок мелкий, влажный, средней плотности
2,7	15,0	726,30		Суглинок с включением дресвы до 10%, твердой консистенции
Скважина №3
0,6	0,6	742,57		Почвенно-растительный слой
11,4	12,0	731,17		Песок мелкий, влажный, средней плотности
6,5	18,5	724,67		Суглинок с включением дресвы до 10%, твердый консистенции
Скважина №4
0,8	0,8	742,25		Почвенно-растительный слой
11,7	12,5	730,75		Песок мелкий, влажный, среднеплотного сложения
3,5	16,0	727,25		Песок пылеватый, водонасыщенный, среднеплотного сложения
4,0	20,0	723,25		Суглинок с включением дресвы до 10%, твердой консистенции
Скважина №5
0,6	0,6	742,70		Почвенно-растительный слой
9,9	10,5	732,80		Песок мелкий, влажный, среднеплотного сложения
9,5	20,0	723,30		Суглинок с включением дресвы до 10% твердой консистенции

В результате анализа пространственной изменчивости частных показателей грунтов, в сфере воздействия проектируемого здания выделено три инженерно - геологических элемента.

ИГЭ - 1 - представлен песком мелким желтого цвета, влажным, среднеплотного сложения.

ИГЭ - 2 - представлен песком пылеватым, коричневого цвета, водонасыщенным, среднеплотного сложения. Вскрытая мощность элемента составляет 3,5 м.

ИГЭ - 3 - представлен сугленком темно-коричневого цвета с включением дресвы до 10%, в основном твердой консистенции. Средняя вскрытая мощность элемента 5,2 м.

Средние показатели физико-механических характеристик ИГЭ приведены в таблице.

Таблица

№ п/п	Условное обозначение и наименование характеристики грунта	ИГЭ - 1	ИГЭ - 2	ИГЭ - 3
1	2	3	4	5
1	W - природная влажность, д.е.	0,087	0,187	0,191
2	We - влажность на границе текучести, д.е.	-	-	0,338
3	Wp - влажность на границе раскатывания, д.е.	-	-	0,199
4	Ps - плотность частиц, г/см³	2,65	2,66	2,70
5	P - плотность грунта, г/см³	1,82	2,05	2,07
6	P² - плотность сухого грунта, г/см³	1,67	1,73	1,75
7	е - коэффициент пористости, д.е.	0,583	0,534	0,555
8	Sr - степень влажности, д.е.	0,395	0,928	0,938
9	Jp - число пластичности, %	-	-	13,9
10	Ji - показатель текучести, д.е.	-	-	<0
11	f - степень морозоопасности
12	Rc - предел прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа

По средним показателям грунты классифицированы следующим образом:

ИГЭ - 1 - песок мелкий, влажный, средней плотности сложения;

ИГЭ - 2 - песок пылеватый, насыщенный водой, среднеплотного сложения;

ИГЭ - 3 - суглинок твердой консистенции.

Выводы:

1. По результатам выполненных работ толща грунтов оснований проектируемого здания до разведенной глубины 20 м является неоднородной, в ее пределах выявлено при инженерно - геологических элемента. При проектируемой глубине залегания фундаментов несущим слоем будет служить песок мелкий - ИГЭ -1.

. Нормативная глубина сезонного промерзания по результатам многолетних испытаний - 4,7 м.

. Грунтовые воды встречены на глубинная 12 …13,5 м, водовмещающими породами служат пески пылеватые. Вследствие малой водоотдачи песков, притока воды в скважины практически нет.

. Грунты деятельного слоя при промерзании относятся к практически непучинистым грунтам.

. Сейсмичность г. Читы - 6 баллов (СНиП II - 81)/

3.2 Сбор нагрузок

Постоянные: нормативные нагрузки, кН/м²:

покрытие (гидроизоляция, утеплитель и т.д.) 2,39;

перекрытия под ваннами 1,90;

перекрытия над помещениями 2,50;

вентиляционные короба 0,17;

междуэтажные перекрытия 4,36;

кирпичная кладка наружной стены 13,5;

кирпичная кладка внутренней стены 18,0;

перегородок на 1м²(приведенная к 1м²) 6,0.

Временные нормативные нагрузки на 1м², кН:

на 1 м² проекции кровли от снега 0,5;

на междуэтажные перекрытия 4,8.

3.2.1 Определяются нагрузки на внутреннюю стену по оси Е

Грузовая площадь составляет (5,71 + 1,81) х = 7,52 м²

Нагрузки на фундамент на уровне 1,32 м от спланированной отметки земли:

постоянные нагрузки от конструкций:

покрытия 2,39 х 7,52 = 17,92;

перекрытия 1,81 х 2,5 + 5,71 х 1,9 = 15,36;

междуэтажного перекрытия 4,36 х 7,52 = 32,79;

вентиляционных коробов 0,17 х 5,71 = 0,97;

стены выше низа перекрытия (К = 1,3 м) 0,51 х 1,3 х 13,5 = 8,95

стены второго этажа (объем дверных

проемов условно принят 7,5% объема

всей кладки) 0,51 х 4 х 18 х 0,925 = 33,97;

перегородок 6 х 7,52 = 44,74;

стены первого этажа 5,65 х 0,51 х 18 х 0,925 = 47,98.

Итого: 202,68 кН/м²

временные нагрузки

на кровлю 0,5 х 7,52 = 3,76;

на междуэтажные

перекрытия 4,8 х 7,52 = 36,10.

Итого: 39,86 кН/м²

Расчетные нагрузки на 1 м длины внутренней стены:

постоянная N_IIn^P = 202.68 x 1 / 1 = 202.68 кН;

временная N_II_в^P = 39,86 х 1 / 1 = 39,86 кН.

3.2.2 Определяются нагрузки на наружную самонесущую стену по оси 1, 10 на наиболее нагруженном участке в месте отсутствия оконных и дверных проемов на 1 м длины стены.

Постоянная нагрузка, кН/м²

от веса стены от верха;

обреза фундамента до верха;

плит перекрытия 8,94 х 1,35 х 0,51 = 6,16;

стены выше верха перекрытия (К = 1,0 м) 1 х 0,25 х 1,35 = 0,34;

Временная нагрузка

на карниз от снега 0,25 х 0,5 = 0,125.

Итого постоянных нагрузок 6,5 кН/м.

Итого временных нагрузок 0,125 кН/м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины наружной стены:

постоянная N_IIn^P = 6,5 х 1 / 1 = 6,5 кН;

временная N_IIn^P = 0,125 х 1 / 1 = 0,125 кН.

3.2.3 Определяются нагрузки на внутреннюю стену по оси В

Грузовая площадь (1,31 + 2,395) х 1 = 3,72 м²

Нагрузки на фундамент на уровне ↓ -1,64 м от отметки чистого пола:

- постоянные нагрузки от конструкций:

покрытия 2,39 х 3,72 = 8,89;

перекрытия 2,5 х 3,72 = 9,3;

междуэтажного перекрытия 4,36 х 3,72 = 16,22;

стены выше плиты перекрытия 2,7 х 0,25 х 18 = 12,15;

стены первого и второго этажей 7,64 х 0,38 х 18 х 0,925 = 48,34.

Итого: 94,9 кН/м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины внутренней стены:

постоянная N_IIn^P = 94,9 х 9 х 1 / 1 = 94,9 кН;

временнаяN_II_в^Р = 19,72 х 1 / 1 = 19,72 кН.

3.3 Определение глубины заложения фундаментов

Нормативная глубина сезонного промерзания составляет d _fn = 4.7 м. Расчетная глубина сезонного промерзания составляет:

d_f = d_fn x R_n = 4,7 х 0,4 = 1,88 м - для стен с подвалом и

d_f = 4,7 х 0,5 = 2,35 м - для наружных стен без подвала с полами, устраиваемыми по грунту

где R_n - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения (табл. 5 [1]).

3.3.1 Глубина заложения подошвы фундамента под наружную стену в подвале

Пол в подвале по грунту. Отметка пола подвала - 2,5 м. От метка планировки - 1,05 м.

Глубина заложения подошвы фундамента должна на 0,5 м ниже уровня пола в подвале.

При толщине стены 0,51 м приняты фундаментные блоки марки ФБС - 24,66 (длина - 2,4 м, ширина и высота - 0,6 м, масса - 19,6 кН).

Толщина фундаментной подушки принята 0,3 м. С учетом размеров сборных конструкций принято отметка подошвы фундамента - 3,27 м; глубина заложения фундамента d - 2,22 м.

3.3.2 Глубина заложения подошвы фундамента под наружную стену без подвала

Отметка планировки - 1,05 м. При толщине стены 0,51 м принят фундаментный блок марки ФБС - 24,6.6. С учетом размеров сборных конструкций принято: минимальная глубина заложения подошвы фундамента d = 0,75 м и соответственно отметка подошвы - 1,8 м.

3.3.3 Глубина заложение фундамента под внутреннюю стену в подвале

Отметка пола подвала - 2,5 м. При толщине стены 0,51 м приняты фундаментные блоки марки ФБС 24.6.6. С учетом размеров сборных конструкций принято: отметка подошвы - 3,27 м; глубина заложения фундамента d - 2,22 м.

3.3.4 Определение минимальной глубины заложения фундамента под внутреннюю стену без подвала

При толщине стены 0,38 м приняты фундаментные блоки марки ФБС 24.6.6 (длина - 2,4 м, ширина - 0,4 м, высота - 0,6 м, масса - 13 кН). Ориентировочна принята толщина фундаментной подушки - 0,3 м. С учетом размеров сборных конструкций принято: отметка подошвы - 1,8 м, глубина заложения фундамента d - 0,75 м.

.4 Расчет и конструирование фундаментов

.4.1 Расчет фундамента под наружную стену по осям 1, 10 с подвалом

Нагрузка на 1 м длины фундамента Fv - 6,625 кН. Отметка планировки - 1,05 м. Глубина заложения фундамента d - 2,22 м. Пол в подвале бетонный по грунту толщиной 0,1 м. Удельный вес материала пола = 18кН/м³. По таблице 1 приложения 1 [] - расчетное сопротивление грунта основания Ro = 200кПа. Площадь подошвы внецентренно - нагруженного фундамента.

А = Fv х 1,1 / (Ro - Vср х d) = 6,625 х 1,1 / (200 - 22,5 х 2,22) = 0,05 м.

Требуемая ширина фундамента в = А / 1 = 0,05 м.

Так как фундамент проектируется под наружную стену здания с подвалом

d₁ = 0,17 + 0,1 х 18 / 18,2 = 0,87 м.

d_в = 2,5 - 1,05 = 1,45 м.

Рассчитываются значения:

V₂ = (18,2 х (11,7 - 2,25) + 3,5 Х 20,5 + 4 х 20,7) / (11,7 - 2,25 + 3,5 + 4,0) = 19,26 кН/м³;

V₂^΄= 18,2 кН/м³.

По таблице 4 и 5 приложения 1 определяются значения коэффициентов:

V_c₁ = 1.3; V_с2 = 1; М_о = 1,55; М_q = 7,71; М_с = 9,58; R = 1; R₂ = 0,7.

определяется расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной в - 0,05 м;

R = 1,3 х 1 (1,55 х 0,7 х 0,05 х 19,29 + 7,71 х 0,87 х 18,2 + 6,71 х 1,45 х 18,2 + 9,58 х 2) / 1 = 319,4 кПа.

Поскольку расхождение между значениями R и Rо:

(319,4 - 200) / 319,4 = 37% превышает 10%, ширина фундамента пересчитывается.

А = 6,625 х 1,1 / (319,4 - 22,5 х 2,22) = 0,03 м², в = 0,03 м.

Расчетное сопровождение грунта в основании фундамента шириной в = 0,03 м.

R΄ = 1,3 (1,55 х 0,7 х 0,03 х 19,26 + 7,71 х 0,87 х 18,2 + 6,71 х 1,45 х 18,2 + 9,58 х 2) = 414,5 кПа.

Расхождение между R и R΄:

(414,5 - 319,4) / 414,5 = 23% > 10% - расчет повторяется.

А = 6,625 х 1,1 / (414,5 - 22,5 х 2,22) = 0,02 м², в = 0,02 м.

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной в = 0,02 м.

R˝ = 1,3 (1,55 х 0,7 х 0,02 х 19,26 + 7,71 х 0,87 х 18,2 + 6,71 х 1,45 х 18,2 + 9,58 х 2) = 414,3 кПа.

Расхождение между R΄ R˝:

(414,5 - 414,3) / 414,5 = 3% не превышает 10%, расчет методом последовательного приближения заканчивается.

По таблицам приложения 3 [] принимаются типовые фундаментные конструкции: плита марки ФЛ - 6,24 (L = 2,38 м, в = 0,6 м, К - 0,3 м, вес - 10,4 кН); фундаментные блоки марки ФБС 24.6.6 (L - 2,38 м, в = 0,6 м, К = 0,6 м, вес = 19,6кН).

Конструируется фундамент. Вес фундамента длиной в 1 м.:

Gф = 10,4 / 2,38 + 2х 19,6 / 2,38 = 20,84 кН.

Вес грунта на обрезах фундамента Gгр = 0.

Нагрузка на уровне подошвы фундамента

N = Fq + Gф + Gгр = 20,84 + 6,625 = 27,47 кН.

Gа₁ = q + tq² (45 - ₂ /2) = 10 х tq² (45^о - 35^о/2) = 2,7кПа

где q - нагрузка от отмостки, принимаемая q - 10 кПа.

Величина активного давления грунта в уровне подошвы фундамента

G_а2 = V₂^΄х Н х tq² (45^o - ₂ / 2) = 18,2 х 2,77 х tq² (45^о - 35^о / 2) = 13,66 кПа,

где Н = d + q (₂΄ = 2,22 + 10 / 18,2 = 2,77 м.

Активная сила бокового давления на 1 м фундамента.

Еа = (G_a₁ + G_a₂) / 3 (G_a₁ + G_a₂) = 2,22 (13,66 + 2 х 2,7) / 3 (2,7 + 13,66) = 0,74 м

Плечо силы Еа относительно центра подошвы фундамента:

Lа = d (G_a2 + 2G_a1) / 3 (G_a1 + G_a2) = 2,22 (13,06 + 2 х 2,7) / 3 (2,7 + 13,66) = 0,74 м.

Момент активной силы бокового давления

Ме = Еа х Lа = 18,16 х 0,74 = 13,44 кН м.

Суммарный момент М = Ме = 13,44 кН м.

Краевые давления под подошвой фундамента

где W = Lв²/6 = 1 х 0,6²/6 = 0,06 м³

P_max = 27,47 / 0,6 х 1 + 13,44 / 0,06 = 269,78 кПа

P_min = 27,47 / 0,6 х 1 - 13,44 / 0,06 = 178,22 кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента

P = (P_max + P_min) /2 = (269.78 + 178.22) / 2 = 224 кПа.

Проверятся условие

P_max ≤ 1.2 R 269,78 < 497,16 кПа.

P_min ≥ 0 178,22 кПа > 0;

P ≤ R 224 < 414,3 кПа.

Условия выполняются. Сечение запроектировано с нагрузкой

(414,3 - 224) / 414,3 = 46% - неэкономично, целесообразным решением является использование прерывистых фундаментов.

Интервал между плитами

С_max = (Вт/в - 1) Lт

где Lт - длина плиты фундамента, Lт = 2,38 м;

Вт - принятая стандартная ширина подушки Вт = 0,6 м;

в - требуемая по расчету ширина подушки, в = 0,02 м.

C_max = (0,6 / 0,02 - 1) х 2,38 = 69,02 м, но

С < 0,7 х 2,38 = 1,666 м и С < 1,2 м.

Определяется количество плит в прерывистом фундаменте

n = (L + C) / (L + C) = (30,62 + 1,15) / (2,38 + 1,15) = 8,98.

Принято n = 9 штук

Уточняется величина С.

С = (L - n x L) / (n - 1) = (30,62 - 9 х 2,38) / (9 - 1) = 1,15 м.

Среднее давление под подошвой плит

Р = N x L / L x n = 27,47 х 30,62 / 2,38 х 9 = 263,27 кПа.

Условие Р ≤ R:

,1 < 414,3 кПа - выполнено.

Недогрузка по сечению при использовании прерывистого фундамента снижается до

(414,3 - 257,1) / 414,3 = 36%

3.4.2 Расчет фундамента под внутреннюю стенку в подвале по оси Е

Нагрузка на 1 м длины фундамента.

F_v = 242,54 кН.

Глубина заложения фундамента d = 2,22 м. Остальные характеристики те же, что и в предыдущем расчете.

Площадь подошвы фундамента

А = 242,54 / (200 - 22,5 х 2,22) = 1,62 м², в = 1,62 м.

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной в = 1,62 м.

R = 1,3 (1,55 х 0,7 х 1,62 х 19,26 + 7,71 х 0,87 х 18,2 + 6,71 х 1,45 х 18,2 + 9,58 х 2) = 457,82 кПа.

Поскольку расхождения между значениями R и Ro

(457,82 - 200) / 457,82 = 56% > 10%, ширина фундамента пересчитывается.

А = 242,54 / (457,82 - 22,5 х 2,22) = 0,59 м², в = 0,59 м.

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной в = 0,59 м.

R΄ = 1,3 (1,55 х 0,7 х 0,59 х 19,26 + 7,71 х 0,87 х 18,2 + 6,71 х 1,45 х 18,2 + 9,58 х 2) = 429,97 кПа.

Расхождение 100 (457,82 - 429,97) / 457,82 = 6% < 10%.

Принимаются типовые фундаменты. Плиты марки ФЛ 6.24. (Lт = 2,38 м, Вт = 0,6 м, hт = 0,3 м, вес = 10,4 кН). При толщине стены 0,51 м используются фундаментные блоки марки ФБС 24.6.6. (L = 2,38 м, в = 0,6 м, h = 0,58 м, вес - 196 кН)

Расчетное сопротивление грунта в основании фактического фундамента шириной Вт = 0,6 м.

R 1,3 (1,55 х 0,7 х 0,6 х 19,26 + 7,71 х 0,17 х 18,2 + 6,71 х 1,45 х 18,2 + 9,58 х 2) = 430,1 кПа

Рассчитывается вес фундамента длиной 1 м.

Gф = 10,4 / 2,38 + 19,6 / 2,38 = 12,61 кН.

Вес грунта на обрезах фундамента

Gгр = 0.

Нагрузка на уровне подошвы фундамента

N = F_v + в_ф = 242,54 + 12,61 = 255,15 кН.

Среднее давление под подошвой фундамента

Р = N / А = 255,15 / 0,6 = 425,25 кПа

Проверяется условие R ≥ Р: 430,1 > 425,25 кПа.

Условие выполняется. Недогрузка по сечению составляет

(430,1 - 425,25) / 430,1 = 1% - экономично.

3.4.3 Расчет фундамента под внутреннюю стену по оси Г без подвала

Нагрузка на 1 м длины фундамента F_v = 114,62 кН.

Глубина заложения фундамента d = 0,75 м.

Площадь подошвы фундамента

А = 114,62 / (200 - 22,5 х 1,8) = 0,72 м²; в = 0,72 м.

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной 0,72 м.

R = 1,3 (1,55 х 0,7 х 0,72 х 19,26 + 7,71 х 0,75 х 18,2 + 9,58 х 2) = 181,3 кПа.

Расхождение между значениями R и Ro:

(200 - 181,3) / 200 = 9% не превышает 10%.

Принимаются типовые фундаментные конструкции. Плиты марки ФЛ 8.24 (Lт = 20.38 м, Вт = 0,8 м, hт = 0,3 м, вес - 13,95 кН). При толщине стены 0,38 м используются фундаментные блоки марки ФБС 24.4.6 (L = 2,38 м, в = 0,4 м, h = 0,6 м, вес - 13 кН).

Определяется расчетное сопротивление грунта в основании фактического фундамента вт = 0,8 м.

R = 1,3 (1,55 х 0,7 х 0,8 х 19,26 + 7,71 х 0,75 х 18,2 + 9,58 х 2) = 183,5 кПа.

Вес фундамента длиной в 1 м.

Gф = 13,95 / 2,38 + 13 /2,38 = 11,32 кН.

Вес грунта на обрезах фундамента

Gгр = 2 х 0,2 х 0,3 х 18,2 = 2,184 кН.

Нагрузка на уровне подошвы фундамента

N = F_v + Gф + G_гр= 114,62 + 11,32 + 2,84 = 128,124 кН.

Среднее давление под подошвой фундамента

Р = 128,124 / 0,8 х 1 = 160,155 кПа

Условие Р ≤ R

,155 < 183,5 кПа - удовлетворяется

Нагрузка по сечению составляет

(183,5 - 160,155) / 183,5 = 13%

3.4.4 Расчет фундамента под колонну ванны 25 х 8,5 м.

Фундамент внецентренно нагружен. Нагрузки на образе в соответствии с п. 2.1.6.: F_v = 625,77 кН.

М = 142,45 кНм. Размер колонны в плане 0,4 х 0,4 м Колонна расположена в подвале, отметка пола подвала - 2,5 м, по грунту - бетонная подготовка толщиной 0,1 м ( _cf = 1,8 кН/м²). Минимальная глубина заложения d = 0,4 м от уровня пола подвала в связи с тем, что фундамент и колонна являются единой монолитной конструкцией.

Требуемая площадь фундамента определяется:

А = F_v х R /(R_o - _ср x d) = 625,77 х 1,2 / (200 - 22,5 х 0,4) = 3,66м²,

где R - коэффициент учитывающий внецентренное загружение фундамента, R = 1,2;

_ср - средний удельных вес бетона и грунта, _ср = 22,5 кН/м³

Размеры фундамента в плане

в = ; L = в / 0,8 = 1,71 / 0,8 = 1,38 м

Принято _ср = 1,3; _с2 = 1; R =1; R₂ =1; М = 1,55; Мq = 7,71; М_с = 9,58; С₂ = 2кПа; d₁ = 0,4 м; d_в = 0; = 18,2 кН/м³.

= (18,2 х (11,7 - 1,85) + 3,5 х 20,5 + 4 х 20,7) / (11,7 - 1,85 + 3,5 + 4) = 19,24

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной в = 1,71 м.

R = 1,3 (1,55 х 0,7 х 1,71 х 18,24 + 7,71 х 0,4 х 18,2 + 9,58 х 2) = 144,28 кПа.

Расхождение между R и Ro

(200 - 144,28) / 200 = 28% превышает 10%, расчет повторяется

А = 625,77 х 1,2 / (144,28 - 22,5 х 0,4) = 5,16 м²;

в = ; L = в / 0,8 = 2,54 м.

Расчетное сопротивление в основании фундамента шириной в = 2,03 м

R΄ = 1, (1,55 х 0,7 х 2,3 х 19,4 + 7,1 х 0,7 х 18,2 + 9,58 х 2) = 207,7 кПа.

глубина заложение увеличивается d = 0,7 м.

Расхождение составляет

(207,7 - 144,28) / 207,7 = 30%, превышает 10%,

площадь подошвы фундамента пересчитывается

А = 625,77 х 1,2 / (207,7 - 22,5 х 0,7) = 3,64 м²;

в = ; L = 2,1 м

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента шириной в = 1,71 и d = 0,7 м.

R˝ = 1,3 (1,55 х 07 х 1,71 х 19,24 + 7,71 х 0,7 х 18,2 + 9,58 х 2) = 199 кПа

Расхождение между значениями R΄ и R˝ составляет

(207,7 - 199) / 207,7 = 4% не превышает 10%.

Расчет заканчивается.

С учетом числа и размеров степеней уточняются размеры в плане, отметка подошвы фундамента и глубина его заложения. Окончательно принимается фундамент высотой 0,6 м и размером в плане 1,8 х 2,1 м. Глубина заложения от уровня пола в подвале d = 0,7 м, от уровня спланированной отметки земли d_факт = 2,15 м.

Расчетное сопротивление грунта в основании фундамента фактической ширины в = 1,8 м.

= 1,3 (1,55 х 0,7 х 1,8 х 19,24 + 7,71х 0,7 х 18,2 + 9,58 х 2) = 201,4кПа.

Определяется вес фундамента Gф и вес грунта на его обрезок - Gгр

Gф = V_ф х _в;

где V_ф - объем фундамента, м³;

_в-удельный вес железобетона, _в = 25 кН/м³

Gф = (1,8 х 2,1 х 0,3 + 1,2 х 1,8 х 0,3) х 25 = 41,82 кН;

Gгр = V_гр х

где Vгр - объем грунта на обрезах фундамента, м²

Gгр = (1,8 х 2,1 х 0,3 - 1,2 х 1,5 х 0,3) х 18,2 = 10,81 кН.

N = F_v + Gф + G_гр = 625,77 + 41,85 +10,81 = 634,52 кН.

Краевые давления под подошвой фундамента

Wx = в L² / 6 = 1,8 х 2,1² / 6 = 1,323 м³

Р_max = 634,52 /1,8 х 2,1 + 142,45 / 1,323 = 230,86 кПа;

Р_min= 634,52 / 1,8 х 2,1 - 142,45 / 1,323 = 74,87 кПа.

Среднее давление

Р = (Р_max + P_min) /2 = 167,87 кПа.

Проверяются условия:

Р_vax≤ 1,2 R 230,86 < 241,86 кПа;

Р_min> 0 74,87 > 0;

Р ≤ R 167,87 <201,4 кПа.

Условия выполняются. Фундамент запроектирован с недогрузкой.

(201,4 - 167,87) / 201,4 = 16%, т.е. экономично.

Список использованной литературы

1. Долин П.А. «Справочник по технике безопасности». М., Энергоиздат, 2008.

. Галкин И.П. «Экономика строительства». Справочник. М., Стройиздат, 1989.

. Барашиков А.Я. «Железобетонные конструкции». Киев, Вища школа, 2007.

. Дикман Л.Г. «Организация и планирование строительного производства». М., Высшая школа, 1988.

. Дыховичный Ю.А. «Жилые и общественные здания». М., Стройиздат, 1991.

. Байков В.Н., Сигалов Э.В. «Железобетонные конструкции». М., Строиздат, 2009.

. СНиП 2.07.07-85 «Нагрузки и воздействия». М., Стройиздат, 2009.

. СНиП 2.01.02-87 «Строительная климатология и геофизика». М., Стройиздат, 2007.

. СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника». М., Стройиздат, 2009.

. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». М., Стройиздат, 2006.

Плавательный бассейн

Плавательный бассейн

Похожие работы на - Плавательный бассейн