5-7-и этажный жилой монолитный дом в микрорайоне №20 в г. Новоуральске

 

Целесообразно принять за основной: вариант – 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ  ЧАСТЬ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1. Общая часть и сбор  нагрузок.

 

Общая часть.

 

К расчету представлено жилое монолитное здание, 7 – и  этажный корпус.  Колонны из монолитного железобетона класса В 20 сечением 400*400 мм. Перекрытия и покрытие – монолитная, безбалочная железобетонная плита толщиной 180 мм из бетона класса В 20 с опорой на колонны и стены. Шахта лифта из монолитного железобетона с толщиной стен 200 мм. Лестничные марши монолитные шириной 1200 мм. Вентиляционные блоки – сборные железобетонные индивидуального исполнения. Перемычки – сборные железобетонные по серии 1.038.1-1 и индивидуальные металлические. Пространственная жесткость обеспечивается за счет монолитного перекрытия толщиной 180 мм и монолитных стен толщиной 200 мм. Наружные стены запроектированы как ненесущие ограждающие конструкции с поэтажным опиранием на перекрытия. Конструктивная схема здания показана на рисунке 4.1., схема деформаций под воздействием нагрузок показана на рисунке 4.2.

Расчеты выполнены при  помощи программы – «ЛИРА – 8.2.», и «ЛИРА – АРМ – 8.2».

 

Сбор нагрузок.

 

						Нормат-я	Коэф-т	Расчет-я
	Наименование					нагрузка	надежности	нагрузка
						кПа		кПа
	Постоянная
Монолитное перекрытие t=180 мм						4.50	1.1	4.95
Полы из линолеума по стяжке						0.20	1.3	0.26
Перегородки						0.30	1.1	0.33
			Итого			5.00		5.54
	Временная
Полезная нагрузка						1.50	1.3	1.95
	Снеговая
III - снеговой район						1.00	1.4	1.40
			Коэф-т			Нормат-я	Коэф-т	Расчет-я
	Наименование		k			нагрузка	надежности	нагрузка
						кН/м		кН/м
	Ветровая
II - ветровой район,  тип местности B
1 -этаж h=	4.1		0.50			0.63	1.4	0.88
2 -этаж h=	7.1		0.56			0.71	1.4	0.99
3 -этаж h=	10.1		0.65			0.82	1.4	1.15
4 -этаж h=	13.1		0.71			0.90	1.4	1.26
5 -этаж h=	16.1		0.77			0.97	1.4	1.36
6 -этаж h=	19.1		0.83			1.05	1.4	1.47
7 -этаж h=	22.1		0.88			1.10	1.4	1.55

 

 

 

Рисунок 4.1.   Конструктивная схема здания

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.2. Деформированная  схема.

 

 

Производим расчет составленной схемы от полученного загружения. Полученные значения вынесены программой в отдельные схемы изополей (показаны ниже).

 

 

Напряжения Nx от сочетания

Напряжения Ny от сочетания

 

Напряжения Mx от сочетания

Напряжения My от сочетания

 

Эпюра усилий N от усилий

Эпюра усилий My от усилий

 

Эпюра усилий Mz от усилий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.Армирование плиты.

 

Для плиты принимаем бетон класса B20, для армирования арматуру класса А-I. После расчета программой результаты расчета сведены в схемы (показаны ниже), расчет выполняем методом конечных элементов с помощью программы «Лира».

Разбивка плиты на конечные элементы. Учитывая расположение вертикальных несущих элементов и строительных осей, разбиваем монолитную плиту на конечные элементы.

 

Применяемые формулы:

 

Полная расчетная нагрузка (δ = 180 мм – толщина монолитного перекрытия) q + δ ; н/м²,

С учетом коэффициента надежности по назначению γ_n = 0,95:

Для расчета плиты  вырезаем полосы вдоль оси х.

ξ_R = ω / (1+ σ_SR / σ_SC · (1 - ω / 1,1))

ω = α - 0,008 R_b,

α = 0,85 (СНиП, п.3.12)

α_m = М / R_bbh_o²

А_S = М / R_Sζh_o

Условие:

 F ≤ α R_bt  U_m h_o, где F – продавливающая сила

F = (q_п + q_b)(l₁· l₂ – 4(x + h_o)(у + h_o)) кН

α = 1 – тяжелый бетон

 

Расчетное значение ветровой нагрузки:

ω_n = ω_mn · 3,6 · 0,95, где 3,6 – ширина расчетной полосы;

γ_n = 0,95 –   коэффициент надежности по назначению.

 

Условная критическая  сила:

N_cr = 6,4Е_b / l_o ∙ (J / φl (0,11 / (0,1 + δ_℮φ) + 0,1)) + αJ_S); кН.

Здесь J = bh³ / 12 ; см⁴;

φ_l = 1 + β ((М₁l) / М),

где β = 1 – тяжелый бетон

δ = ℮_o / h

α = Е_S / Е_b

J_S = μbh_o (0,5h - a)² ; м⁴,

где μ = 0,04 – первое приближение

Гибкость элемента: λ = l_o / i , λ = 24,6  > 14, следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Случайный эксцентриситет:

℮_а ≥ (1 / 30) h = (1 / 30) ∙ 16 = 0,53 см

℮_а ≥ (1 / 600) Н = (1 / 600) ∙ 228 = 0,38 см

℮_а ≥ 1 см

Принимаем  ℮_а = 1 см.

Коэффициент  η = 1 / (1- (N / N_cr))

℮ = ℮_оη + 0,5h – а ;  м

А_S = А^' _S = (N℮ - R_bbx (h_o – 0,5х)) / (R_SC (h_o - а'))

А_S = А^' _S < 0

Арматуру устанавливаем конструктивно.  

А_S = 0,01· Bh_{o ;} см²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь арматуры на 1 п/м по Оси  Х у нижней грани

 

Площадь арматуры на 1 п/м по Оси  Х у верхней грани

 

Площадь арматуры на 1 п/м по Оси  Y у нижней грани

 

Площадь арматуры на 1 п/м по Оси Y у  верхней грани

 

Поперечная арматура по расчету не требуется. В качестве продольной арматуры на   1 п/м  принимаем 10 стержней Æ10мм А-I с As=7,85 см². Поэтому поперечную  арматуру принимаем конструктивно на   1 п/м  принимаем 10 стержней Æ10мм А-I с As=7,85 см².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Армирование колонны.

 

Для колонны сечением 400x400 принимаем бетон класса В 20, для армирования – арматуру класса А-III. Ниже приведена эпюра процента необходимого продольного армирования. Поперечное армирование по расчету не требуется, подбирается конструктивно.

 

Определяем расчетные усилия:

N = р ∙ S_груз ∙ 9 + 1 (g + 1000) S_груз, где р ; Н/м² – расчетная нагрузка при толщине монолитного перекрытия 180 мм;

7 – количество этажей;

1,4 кПа – снеговая нагрузка.

Определяем предварительные размеры  сечения колонны из условия 

σ = N/А ≤ R_b:

А = N / R_b ; м²

Принимаем колонну сечения 400х400 мм с площадью сечения 

S = 0,4х0,4 = 0,16м².

Определяем высоту сжатой зоны:

х = N / (γ _b2 · R_b · b); см

ξ = х / h_o

Определяем граничную высоту сжатой зоны:

ξ_R = ω / (1 + (σ_SR  / σ_{SС, U}) (1 – (ω / 1,1)),

где ω = α – 0,008 · R_b

ξ = 1,08 > ξ_R = 0,612,

следовательно N + А_S (σ_S - R_SC) =  R_bbx,

А_S = А^' _S = (R_bbx – N) / (σ_S - R_SC)

σ_S = (2 (1 – (х / h_o)) / (1 - ξ_R)) – 1)R_S

А_S = А^' _S ; см²

 

 

 

 

 

 

 

Процент продольного  армирования.

 

Из процента армирования подберем продольную арматуру:

Принимаем 4 стержня Æ18 мм A-III, с А_s=10,18 см².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1 Исходные данные.

 

 

5.1.1. Состав исходных данных.

 

Требуется рассчитать и  запроектировать основания и фундаменты семиэтажного, монолитного жилого здания, габаритные параметры и характеристики условий строительства здания приведены в таблице 5.1.1. габаритные схемы поперечного разреза и плана здания показаны на рисунках 5.1.1. и 5.1.2.

 

                                       Рисунок 5.1.1.

 

Железобетонные колонны  каркаса имеют жесткое сопряжение с железобетонными перекрытиями. Шаг колонн каркаса показан на рис. 1.2. Тип колонн, унифицированные  размеры их сечений и узлов сопряжения с фундаментами, а также размеры привязок и вставки приведены на рисунке. Кроме того, заказчиком внесено требование по учету возможности переоборудования подвальных помещений здания для жилых или других (коммерческих) нужд. Из всего вышесказанного вытекает, что необходимо поддерживать температуру воздуха в подвальных помещениях в зимний период на отметке – не ниже +15 градусов.

 

 

Инженерно-геологические  условия площадки строительства  установлены бурением 4-х скважин  на глубину 10м в непосредственной близости от углов проектируемого здания, таблица 5.1.2. Подземных вод обнаружено не было.

Рельеф участка –  спокойный. Абсолютные отметки изменяются в пределах от 335,00 до 336,80 м.

В геологическом отношении  площадка строительства характеризуется  последовательным расположением следующих слоев:

• Растительный слой, мощностью до 0,3 м;
• суглинок, темно-коричневый, мощностью слоя до 2,3 м;
• дресвяный грунт габбро, мощностью слоя до 2,8 м;
• скальный грунт габбро средней прочности.

При производстве работ  растительный слой снимается полностью, следовательно, в расчетах он не принимается.

Мощность последнего слоя неустановленна, поэтому на глубине 10 метров бурение было прекращено.

 

                                      Рисунок 5.1.2

 

 

 

 

 

Исходные показатели физико-механических свойств грунтов  приведены в таблице 5.1.3.

 

Параметры здания.                                                    Таблица 5.1.1.

L1 м	L2 м	H м	tвн град	Район строительства	Mt	S0 кПа	W0 кПа
29,0	22,8	26,1	+ 15	г. Новоуральск	56.4	1,5	0,3

 

Характеристика грунтовых  условий.                        Таблица 5.1.2.

dw	Отметка устьев скважин и толщина  отдельных слоев
	Скв.1			Скв.2			Скв.3			Скв.4
	Отм. устья	h1	h2	Отм. устья	h1	h2	Отм. устья	h1	h2	Отм. устья	h1	h2
0,00	335	0	2,2	336,8	0,8	2,5	335	2,8	0,1	336,2	2,3	1,9

 

Показатели физико-механических свойств грунтов.  Таблица 5.1.3.

Тип грунта	ρn     т/м3	ρI/ρII т/м3	ρs     т/м3	W   %	WL     %	WP       %	kf см/с	CI/CII кПа	φI/φII град	Е      МПа	Группа грун-тов по трудн. Разраб.
Суглинок	1,96	1,91 1,93	2,72	23,9	29,5	13,5	4,0•10-7	15,0 22,0	16/18	13,0	III
Дресвяный грунт габбро	2,21	R0 = 400 кПа								25,0	II
Скала, габбро	2,90	RсU = 27,1 мПа								25,0	I