22 2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ 23 2.1 Общие положения Конструктивная схема - перекрёстно-стеновая. Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечиваются совместной работой несущих стен с дисками междуэтажных перекрытий и покрытия, жесткостью узлов сопряжения конструкций, ядрами жесткости, образуемыми конструкциями лестничных узлов. Расчет производится согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» [2] и заданию на проектирование в расчетном комплексе “ЛИРА-САПР 2021”. В первую очередь составляется геометрическая схема здания, которая состоит из стержней, узлов, а также пространственных геометрических элементов. Далее назначаются жесткости, материалы, дополнительные характеристики, назначаются нагрузки и выполняется расчет. По итогам расчета выполняем подбор армирования фундаментной плиты и плиты перекрытия, и составляем чертежи. 2.2 Исходные данные В данном разделе к расчету представлено 14-этажное жилое здание. Габариты первой секции в осях составляют 15,6 х 31,2 м, второй – 15,6х37,5 м. Высота первого этажа – 4,8 м, типового – 3 м. Отметка верха кровли – 55,150. Место строительства – г. Лобня. Нормативное значение ветрового давления – 0,23 кН/м2 (I ветровой район). Нормативное значение веса снегового покрова – 1,5 кН/м2 (III снеговой район). Глубина промерзания грунта (глина) – 1,1 м. 24 Пилоны – монолитные железобетонные сечением 250х900 мм, выполняются из бетона класса В30 и армируются арматурой класса А500С СП. Плиты перекрытия надземной части – монолитные железобетонные, толщина 200 мм. Выполнены из бетона класса В30 с армированием арматурой А500С СП. Плита перекрытия автостоянки – монолитная железобетонная, толщина 200 мм. Выполнена из бетона класса В30 с армированием арматурой А500С СП. Фундаментная плита – монолитная железобетонная, толщиной 800 мм. Бетон проектируемой фундаментной плиты В40 W6 F100. Несущие Ж/Б стены надземной части выполнены из бетона класса В30, армируются арматурой класса А500С СП, и имеют толщину 200-250 мм, подземной выполнены из бетона В30, армируются арматурой класса А500С СП и имеют толщину 250 мм. 2.3 Расчетные характеристики грунта основания Инженерно-геологические условия площадки относятся ко II (средней) категории сложности. В пределах площадки до глубины 25 м выделяются 6 инженерногеологических элемента: - ИГЭ-1 – Насыпные грунты (tQIV) - представлены суглинком c включением до 5% гравия, щебня, стекло, обломки бетона, битый. Мощность слоя достигает 1,3 м. - ИГЭ-2 – Флювиогляциальные отложения (fQII) - представлены глиной полутвёрдой, серовато-коричневого цвета, местами переходящей в суглинок тугопластичный. Мощность слоя достигает 1,3 м. - ИГЭ-3 – Флювиогляциальные отложения (fQII) - представлены суглинком тугопластичным, коричневого цвета, с редкими включениями гравия, щебня, дресвы, местами переходящим в глину тугопластичную. Мощность слоя достигает 7,4 м. 25 - ИГЭ-4 – Флювиогляциальные отложения (fQII) – представлены суглинком мягкопластичным, серого цвета. Мощность слоя достигает 3,2 м. - ИГЭ-5 – Флювиогляциальные отложения (fQII) - представлены глиной полутвёрдой, тёмно-серого цвета, с включением гравия. Мощность слоя достигает 9,5 м. - ИГЭ-6 – Моренные отложения (gQII) - представлены глиной твердой, коричневого цвета. Мощность слоя достигает 15,8 м. Глубина сезонного промерзания суглинков и глин составляет 1,2 м, насыпных грунтов – 1,32 м. По результатам расчета потенциальной подтопляемости, установлено, что участок размещения проектируемого сооружения классифицируется как неподтопляемый. На поверхности земли, провалов, воронок и деформаций, свидетельствующих о проявлении карстовых процессов, не зафиксировано. 2.4 Описание нагрузок 2.4.1 Расчет ветровой нагрузки Ветровые нагрузки на здание принимались в соответствии с указаниями [2] Ветровой район – I. Тип местности – В. Нормативное значение ветрового давления – w0= 0,23 кН/м2. Коэффициент надежности по нагрузке γf =1,4. Высота здания от подошвы фундаментной плиты Н = 55,15 м. Расчет нормативному ветровой документу нагрузки [2]. выполнялся Для расчета согласно были действующему приняты значения аэродинамических коэффициентов по схеме здания №1 (прил. Д.1.2 [2]) для вертикальных стен прямоугольных в плане зданий: наветренный се = 0,8; подветренный се = -0,5; суммарный |с| = 1,3. Нормативная ветровая нагрузка w определяется как средней wm и пульсационной wp составляющих: сумма 26 w = w m + wp (2.1) Расчетная ветровая нагрузка w определяется как произведение суммы средней wm и пульсационной wp составляющих и коэффициентов: w = (wm + wp) γf (2.2) Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки высоты z определялось по формуле (11.2) [2]: wm =w0 ×k(ze )×c (2.3) Пульсационная составляющая ветровой нагрузки: Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wp в зависимости от высоты z определялось по формуле (11.5) СП [2]: wp =wm ζ(ze )ν (2.4) где: ζ - коэффициент пульсации давления ветра; ν - коэффициент пространственной корреляции пульсации давления ветра. Ниже представлены значения средних составляющих ветровых нагрузок по осям X и Y. Пульсационные составляющие ветровых нагрузок получены автоматически в программном комплексе ЛИРА – 2021. 27 Таблица 2.1. Значения средних составляющих ветровых нагрузок по оси ОХ. Отметка K(z0) Средняя Средняя приложения составляющая составляющая нагрузки, м ветровой ветровой нагрузки с нагрузки с наветренной подветренной стороны wm, стороны wm, кН/м кН/м 4,8 0,49 1,301 0,813 7,8 0,58 1,537 0,961 10,8 0,67 1,753 1,096 13,8 0,73 1,911 1,195 16,8 0,79 2,069 1,293 19,8 0,85 2,231 1,394 22,8 0,89 2,330 1,456 25,8 0,96 2,527 1,580 28,8 0,96 3,370 2,106 31,8 1,00 3,501 2,188 34,8 1,04 3,633 2,271 37,8 1,07 3,765 2,353 40,8 1,11 3,889 2,431 43,8 1,14 3,995 2,497 46,8 1,17 4,100 2,562 49,8 1,20 4,205 2,628 52,8 1,23 4,310 2,694 55,15 1,25 4,393 2,746 28 Таблица 2.2. Значения средних составляющих ветровых нагрузок по оси ОY. Отметка K(z0) Средняя Средняя приложения составляющая составляющая нагрузки, м ветровой ветровой нагрузки с нагрузки с наветренной подветренной стороны wm, стороны wm, кН/м кН/м 4,8 0,49 1,626 1,016 7,8 0,58 1,922 1,201 10,8 0,67 2,192 1,370 13,8 0,73 2,389 1,493 16,8 0,79 2,587 1,617 19,8 0,85 2,789 1,743 22,8 0,89 2,912 1,820 25,8 0,96 3,159 1,974 28,8 0,96 4,212 2,633 31,8 1,00 4,377 2,735 34,8 1,04 4,541 2,838 37,8 1,07 4,706 2,941 40,8 1,11 4,862 3,038 43,8 1,14 4,993 3,121 46,8 1,17 5,125 3,203 49,8 1,20 5,256 3,285 52,8 1,23 5,388 3,368 55,15 1,25 5,491 3,432 29 2.4.2 Расчет нагрузки от пригруза грунта на стену подземной части здания Нагрузка от пригруза грунта вычисляется по формуле: g=γ0 × H×γfгрунта +h×γf ×tg2 45°- φ , 2 (2.5) где γ0 – удельный средний вес грунта, кН/м3; h=p/γ0 – толщина эквивалентного слоя грунта, м; Н – расстояние до планировочной отметки, м; φ – средний угол внутреннего трения грунта, градусы; р – распределенная нагрузка на поверхности грунта, кН/м; γfгрунта =1,15 – коэф-т надежности по нагрузке для грунта; γf – коэф-т надежности по нагрузке на поверхности грунта, принимаемый в соответствии с п. 8.2.7 [2]. Средние характеристики грунта по высоте H: γ0 = ∑ γ0i ×hi 14×1,9+17,4×2,11+18,4×1,65+0,9×0,55 = =26,158 кН/м3 H 3,6 (2.6) где γ0i – удельный вес i-го слоя грунта; hi – толщина i-го слоя грунта. Средний угол внутреннего трения: φ0 = ∑ φ0i ×hi 105 = =29,167 ° H 3,6 где φ – угол внутреннего трения i-го слоя грунта. (2.7) 30 Толщина эквивалентного слоя: h= 3 =0,115 м 26,158 (2.8) Нагрузка в уровне планировки: Нормативная q1.н =γ0 ×h×tg2 45° φ0 29,167 =26,158×0,115×tg2 45°=1,034 кН/м 2 2 (2.9) Расчётная q1.р =γ0 ×h×γf ×tg2 45°- φ0 =26,158 ×0,115×1,2×tg2 45°2 29,167 =1,241 кН/м3 2 (2.10) Нагрузка в уровне верха фундаментной плиты: Нормативная φ0 = 2 29,167 =26,158×(3,6+0,115)×tg2 45°=33,492 кН/м3 2 q2.н =γ0 ×(H+h)×tg2 45°- (2.11) Расчётная q2.р =γ0 ×(H×γfгрунта +h×γf )×tg2 45°=26,158×(3,6×1,15+0,115×1,2)×tg2 45°- φ0 2 29,167 =38,568 кН/м3 2 (2.12) 31 2.4.3 Сбор нагрузок на здание Таблица 2.4.3. Сбор нагрузок на здание. Состав нагрузки № 1 2 Постоянные Нагрузка от перекрытия подземной части 2 Конструкция пола 2000 0,1 200 1,3 260 Ж/б плита Итого: 2500 0,2 500 700 1,1 550 810 Итого: (без собственного веса плиты) 200 Перекрытия на участках: площади парковки и Полезная нагрузка 500 подъездные пути (по табл. 8.4 [2])) Таблица нагрузок на 1 м2 фундаментной плиты под зданием Конструкция пола 2000 0,1 200 Нагрузка от Ж/б плита 2500 0,8 2000 фундаментной Итого: 2200 плиты Итого: (без собственного веса плиты) 200 Перекрытия на участках: площади парковки и Полезная нагрузка 500 подъездные пути (по табл. 8.4 [2])) Таблица нагрузок на 1 м2 перекрытия надземной части Керамогранитная плитка 2000 0,015 30 Полусухая Ц/П стяжка М150 1800 0,04 72 Звукоизоляционный слой 40 0,005 0,2 Выравнивающая затирка из Нагрузка от 1800 0,01 18 цем.-песч. р-ра М150 перекрытия Ж/б плита 2500 0,2 500 Итого: 620,2 Итого: (без собственного веса 120,2 плиты) Облицовочный керамический 1300 0,08 104 кирпич ТЕХНОНИКОЛЬ ТЕХНОБЛОК 90 0,15 13,5 Нагрузка от СТАНДАРТ ограждающих Ж/Б стена 2500 0,25 625 наружных стен Штукатурка цементно-песчаная 1800 0,02 36 Итого: 778,5 Итого: (без собственного веса стены) 153,5 Нагрузка от Перегородки из 1600 0,25 400 ограждающих керамзитобетона Врем енна я 1 Временны е 2 Временны Постоянн е ые 1 2 Постоянная 1 Нормативная γf Расчетная Вид нагрузки Наименование γ,кг/м3 δ,м(м2) 2 2 кг/м кг/м 3 4 5 6 7 8 9 10 Таблица нагрузок на 1 м2 перекрытие подземной части 260 1,2 600 1,3 1,1 260 2200 2460 260 1,2 600 1,3 1,3 1,3 39 93,6 0,26 1,3 23,4 1,1 550 706,26 156,26 1,3 135,2 1,3 17,55 1,3 1,3 812,5 46,8 1012,05 199,55 1,1 440 2 Временная 1 Постоянная 32 ывнутренних стен Кирпичные перегородки 1200 0,08 Итого: Нагрузка на перекрытие в Полезная нагрузка общественных помещениях Таблица нагрузок на 1 м2 покрытия Гидроизоляционный ковер 1000 0,008 Техноэласт ЭКП 2 слоя Ц/п стяжка М150 армированная 2000 0,04 сеткой Керамзитовый гравий пролитный цементным 600 0,08 Нагрузка от молочком по уклону покрытия ЭПП утеплитель XPS Carbon 120 0,13 Prof Ж/б плита 2500 0,2 Итого: Итого: (без собственного веса плиты) Снеговая нагрузка в III Снеговая нагрузка снеговом районе Ветровая нагрузка в I ветровом Ветровая нагрузка районе 2.5 Исходные данные и результаты расчёта модуля ПК 2.5.1 Описание расчетной схемы Рисунок 2.5.1. – Расчетная схема здания. 96 496 1,1 105,6 545,6 150 1,3 195 8 1,3 10,4 80 1,3 104 48 1,3 62,4 15,6 1,3 20,28 500 1,1 550 651,6 747,08 151,6 197,08 150 1,4 210 23 1,4 32,2 33 Рисунок 2.5.2. – 3Д вид здания. Таблица 2.5.1. Дополнительные характеристики для расчета железобетонных конструкций. Тип конструкции Характеристики типа армирования Стена (200 мм) Тип: стена; Привязка ц.т. арматуры: а1=3,5 см а2=3,5 см; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет; d арматуры = 10 мм; Min процент армирования = 0,15%; Max процент армирования = 5%; Ширина трещин: Трещина продолжительного раскрытия = 0,3 мм; Трещина непродолжительного раскрытия = 0,4 мм; Учитывается расчетная высота стен. Характеристики бетона Бетон B30, тяжелый; γ2 =1 γ3 =0,85 γ5 =1 Eb=30000 Rbn=18,5 Относительная влажность воздуха – 80% Характеристики арматуры Класс продольной арматуры А500С Класс поперечной арматуры А240 34 Стена (250 мм) Плита перекрытия Плита фундамента Тип: стена; Привязка ц.т. арматуры: а1=3,5 см а2=3,5 см; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет; d арматуры = 10 мм; Min процент армирования = 0,15%; Max процент армирования = 5%; Ширина трещин: Трещина продолжительного раскрытия = 0,3 мм; Трещина непродолжительного раскрытия = 0,4 мм; Учитывается расчетная высота стен. Тип: плита; Привязка ц.т. арматуры: а1=5 см а2=3 см; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет; d арматуры = 10 мм; Min процент армирования = 0,1%; Max процент армирования = 5%; Ширина трещин: Трещина продолжительного раскрытия = 0,3 мм; Трещина непродолжительного раскрытия = 0,4 мм; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет; Тип: плита; Привязка ц.т. арматуры: а1=5 см а2=5 см; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет; d арматуры = 10 мм; Min процент армирования = 0,1%; Max процент армирования = 5%; Ширина трещин: Трещина продолжительного раскрытия = 0,3 мм; Трещина непродолжительного раскрытия = 0,4 мм; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет Бетон B30, тяжелый; γ2 =1 γ3 =0,85 γ5 =1 Eb=30000 Rbn=18,5 Относительная влажность воздуха – 80% Бетон B30, тяжелый; γ2 =1 γ3 =0,85 γ5 =1 Eb=30000 Rbn=18,5 Относительная влажность воздуха – 80% Бетон B40, тяжелый; γ2 =1 γ3 =0,85 γ5 =1 Eb=32500 Rbn=22 Относительная влажность воздуха – 80% Класс продольной арматуры А500С Класс поперечной арматуры А240 Класс продольной арматуры А500С Класс поперечной арматуры А240 Класс продольной арматуры А500С Класс поперечной арматуры А240 35 Пилон Тип: стена; Привязка ц.т. арматуры: а1=3,5 см а2=3,5 см; Расчет по II группе предельных состояний – выполнить расчет; d арматуры = 10 мм; Min процент армирования = 0,15%; Max процент армирования = 5%; Ширина трещин: Трещина продолжительного раскрытия = 0,3 мм; Трещина непродолжительного раскрытия = 0,4 мм; Учитывается расчетная высота стен. Бетон B30, тяжелый; γ2 =1 γ3 =0,85 γ5 =1 Eb=30000 Rbn=18,5 Относительная влажность воздуха – 80% Класс продольной арматуры А500С Класс поперечной арматуры А240 Таблица 2.5.2. Характеристики конечных элементов расчетной схемы. Тип жесткости 1 Имя Параметры Пилон 25х90 2 Пластина H 20 (стена) 3 Пластина H 25 (стена) E=1,8005е+007 B=25 H=90 R0=24,5166 E=1,8005е+007 V=0,2 H=20 R0=24,5166 E=1,8005е+007 V=0,2 H=25 R0=24,5166 4 Пластина H 20 (перекрытие) E=0,09049е+006 V=0.2 H=20 R0=24,5166 5 Пластина H 80 (фундамент) E=0,09049е+006 V=0.2 H=80 R0=24,5166 2.5.2 Результаты расчета усилий и деформаций Анализ результатов расчета показал следующее: Максимальная осадка фундаментной (таблице Д1 СП 22.133300.2016 «Основания зданий и сооружений» [6]): Smax = 60,2 мм < Sпр = 150 мм. 36 Максимальные по абсолютной величине изгибающие моменты в фундаментной плите: Мх+ =692,4 (кН.м)/м Мх- =608,3 (кН.м)/м Му+ =765,2 (кН.м)/м Му- =597,5 (кН.м)/м Максимальные по абсолютной величине изгибающие моменты в плите перекрытия: Мх+ =45,9 (кН.м)/м Мх- =89,1 (кН.м)/м Му+ =61,2 (кН.м)/м Му- =151,8 (кН.м)/м Максимальные по абсолютной величине изгибающие моменты в плите покрытия: Мх+ =71,4 (кН.м)/м Мх- =65,6 (кН.м)/м Му+ =64,1 (кН.м)/м Му- =90,3 (кН.м)/м Для зданий, рассчитываемых на совместное воздействие вертикальных и горизонтальных нагрузок деформации верха здания рекомендуется допускать не более 0,001 высоты здания. В данном случае 5,1 см<55,15 см по п.4.6 СП 52 103 2007 [7]. Результаты расчетов в графическом виде представлены ниже. 37 Рисунок 2.5.6. – Изгибающие моменты Мх в фундаментной плите. Рисунок 2.5.7. – Изгибающие моменты Му в фундаментной плите. 38 Рисунок 2.5.8. – Осадки фундаментной плиты. Рисунок 2.5.9. – Изгибающие моменты Мх в плите перекрытия. 39 Рисунок 2.5.10. – Изгибающие моменты Му в плите перекрытия. 40 2.6 Результаты расчета армирования несущих конструкций Рисунок 2.6.1. – Верхнее армирование фундаментной плиты по оси Х. Рисунок 2.6.2. – Верхнее армирование фундаментной плиты по оси У. 41 Рисунок 2.6.3. – Нижнее армирование фундаментной плиты по оси Х. Рисунок 2.6.4. – Нижнее армирование фундаментной плиты по оси У. 42 Рисунок 2.6.5. – Верхнее армирование плиты перекрытия по оси Х. Рисунок 2.6.6. – Верхнее армирование плиты перекрытия по оси У. 43 Рисунок 2.6.7. – Нижнее армирование плиты перекрытия по оси Х. Рисунок 2.6.8. – Нижнее армирование плиты перекрытия по оси У. 44 2.7 Конструирование 2.7.1 Расчет армирования фундаментной плиты Произведем проверочный расчет подобранного в программном комплексе “ЛИРА-САПР 2021” продольного армирования фундаментной плиты в зоне возникновения наибольшего изгибающего момента в соответствии с [8]. По результатам расчета наибольший изгибающий момент на погонный метр ширины фундаментной плиты возникает под наиболее нагруженным пилоном автостоянки и составляет Mmax=692,4 кНм. В этой зоне подобрано армирование 5ø32А500С. As,ef=40,2 см2 В этом случае высота сжатой зоны x будет равна: x= Rs ×As 43,5×40,2 = =12,858 см γb1 ×Rb ×b 0,9×1,7×80 (2.13) где Rs – расчётное сопротивление арматуры; As – площадь арматуры в сечении фундаментной плиты; b – толщина фундаментной плиты. Граничное значение высоты сжатой зоны xr равно: x=ξr ×h0 = 0,8 0,8 ×h0 = ×74=36,511 см 1+εs,el 1+0,002175 0,0035 εb,u (2.14) x=12,858 см<xr =36,511 Так как x < xr, то фундаментная плита не является переармированной. В расчетах можем учитывать всю расчетную высоту сжатой зоны x. Тогда несущая способность погонного метра фундаментной плиты: 45 x 12,858 Mult =γb1 ×Rb ×b×x×(h0 - )=0,9×1,7×80×12,858×(74)= 2 2 (2.15) =106345,2 кНсм=1063,45 кНм Mult =1063,45 кНм≥Mmax =692,4 кНм Условие прочности выполняется, следовательно, несущая способность обеспечена. 2.7.2 Расчет фундаментной плиты на продавливание В вертикальных несущих конструкциях подвального этажа действуют продольная сила N и изгибающие моменты My и Mx. Условие прочности при расчете на продавливание имеет следующий вид: My F Mx + + ≤γ R h , u Wb,x Wb,y b1 bt 0 (2.16) где F=N=4562 кН – сосредоточенная продавливающая сила; Mx=Mz/2=86,2/2=43,1 кН⋅м – изгибающий момент в направлении оси OX при расчете на продавливание; My=My/2=13,9/2=6,95 кН⋅м – изгибающий момент в направлении оси OY при расчете на продавливание; u – периметр расчетного контура продавливания; Wb,x – момент сопротивления сечения в направлении момента Mx; Wb,y – момент сопротивления сечения в направлении момента My. u=2·hpil +2·bpil +4·h0 =2⋅900+2⋅250+4⋅740=5260 мм=5,26 м. где hpil =900 мм, bpil =250 мм – размеры поперечного сечения пилона. h0 =800-60=740 мм - рабочая высота сечения фундаментной плиты. (2.17) 46 hpil +h0 +bpil +h0 = 3 Wb,x = hpil +h0 =(0,9+0,74) 0,9+0,74 3 Wb,y = bpil +h0 =(0,25+0,74) +0,25+0,74 =2,037 м2, bpil +h0 +hpil +h0 = 3 0,25+0,74 3 (2.18) (2.19) +0,9+0,74 =1,708 м2 . Вычислим характеристики сечения, подставляя параметры в метрах: Проверяем условие: My Mx F + ≤0,5× Wb,x Wb,y u (2.20) My 43,1 6,95 Mx кН + = + =25,227 Wb,x Wb,y 2,037 1,708 м (2.21) F 4562 кН 0,5 =0,5× =433,65 u 5,26 м (2.22) 25,227 кН кН <433,65 м м (2.23) Условие выполняется, следовательно, момент не корректируем. My F Mx кН + + =433,65+25,227=458,877 u Wb,x Wb,y м γb1 R h0 =0,9×1,15×740=765,9 bt кН м (2.24) (2.25) 47 765,9 кН кН > 458,877 м м (2.26) Условие прочности выполняется. 2.7.3 Расчет армирования плиты перекрытия типового этажа Материалы и исходные данные плиты: Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В30, расчетные сопротивления: Rb = 17 МПа; Rbt = 1,15 МПа; модуль упругости Eb = 30х10-3 Мпа; γb1 = 0,9. Арматура класса А500С: расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs = 435 МПа, модуль упругости Es = 200000 МПа. Размеры сечения: 1000х200 мм. Рабочая высота сечения плиты h0 = 155 мм. (Mx,ult -Mx )(My,ult -My )-M2xy ≥0 (2.27) Mx,ult ≥ Mx (2.28) My,ult ≥ My (2.29) Mxy,ult ≥ Mxy (2.30) где Mx, My, Mxy – изгибающие и крутящие моменты, действующие на выделенный плоский элемент; Mx,ult, My,ult – предельные изгибающие моменты, воспринимаемые плоским выделенным элементом. По результатам расчета в ячейке с наибольшем изгибающим моментом возникает следующая комбинация усилий (на метр ширины): Mx = 37,2 кНм; My = 44,3 кНм; Mxy = 6,5 кНм. 48 В этой зоне подобрано армирование: - в направлении оси OX 5ø10А500С+5ø12А500С. As,ef=9,58 см2 ; - в направлении оси OY 5ø10А500С+5ø12А500С. As,ef=9,58 см2 . В этом случае Mx,ult = My,ult = Mult (принимая в обоих направлениях среднюю рабочую высоту: h0x ×h0y =15,5 см 2 (2.31) xx = Rs ×As 43,5×9,58 = =2,724 см γb1 ×Rb ×b 0,9×1,7×100 (2.32) xy = Rs ×As 43,5×9,58 = =2,724 см γb1 ×Rb ×b 0,9×1,7×100 (2.33) h0 = Граничное значение высоты сжатой зоны xr равно: x=ξr ×h0 = 0,8 0,8 ×h0 = ×15,5=7,648 см 1+εs,el 1+0,002175 0,0035 εb,u (2.34) x=2,724 см<xr =7,648 Так как x<xr, то плита перекрытия не является переармированной. В расчетах можем учитывать всю расчетную высоту сжатой зоны x. Тогда несущая способность погонного метра плиты перекрытия: x 15,5-2,724 Mx,ult =γb1 ×Rb ×b×x×(h0 - )=0,9×1,7×100×2,724×( )= 2 2 =5891,79 кНсм=58,92 кНм (2.35) 49 Mult =58,92 кНм≥Mmax =37,2 кНм x 15,5-2,724 My,ult =γb1 ×Rb ×b×x×(h0 - )=0,9×1,7×100×2,724×( )= 2 2 (2.36) =5891,79 кНсм=58,92 кНм Mult =58,92 кНм≥Mmax =44,3 кНм Mbxy,ult =0,1×γb1 ×Rb ×b2 ×h=0,1×0,9×1,7×1002 ×20= =30600 кНсм=306 кНм Msxy,ult =0,5×Rs ×(Asx +Asy )×h0 =0,5×43,5×(9,58+9,58)×15,5= =6459,315 кНсм=64,59 кНм (2.37) (2.38) Msxy,ult =64,59 кНм≥Mxy =6,5 кНм (Mx,ult -Mx )(My,ult -My )-M2xy =(58,92-37,2)(58,92-44,3)-6,52 ≥0 =275,22 кНм (2.39) Условие прочности выполняется, следовательно, несущая способность обеспечена. 50 2.7.4 Расчет плиты перекрытия на продавливание В вертикальных несущих конструкциях типового этажа действуют продольная сила N и изгибающие моменты My и Mx. Условие прочности при расчете на продавливание имеет следующий вид: My F Mx + + ≤γ R h , u Wb,x Wb,y b1 bt 0 (2.40) где F=N=378,9 кН – сосредоточенная продавливающая сила; Mx=Mz/2=37,2/2=18,6 кН⋅м – изгибающий момент в направлении оси OX при расчете на продавливание; My=My/2=6,5/2=3,25 кН⋅м – изгибающий момент в направлении оси OY при расчете на продавливание; u – периметр расчетного контура продавливания; Wb,x – момент сопротивления сечения в направлении момента Mx; Wb,y – момент сопротивления сечения в направлении момента My. u=2·hpil +2·bpil +4·h0 =2⋅900+2⋅250+4⋅155=2920 мм=2,92 м. (2.41) где hpil =900 мм, bpil =250 мм – размеры поперечного сечения пилона. h0 =200-45=155 мм - рабочая высота сечения плиты перекрытия. hpil +h0 +bpil +h0 = 3 Wb,x = hpil +h0 =(0,9+0,155) 0,9+0,155 Wb,y = bpil +h0 3 (2.42) +0,25+0,155 =1,017 м2, bpil +h0 +hpil +h0 = 3 (2.43) 51 =(0,25+0,155) 0,25+0,155 3 +0,9+0,155 =0,434 м2. Вычислим характеристики сечения, подставляя параметры в метрах: Проверяем условие: My Mx F + ≤0,5× Wb,x Wb,y u (2.44) My 18,6 3,25 Mx кН + = + =25,765 Wb,x Wb,y 1,017 0,434 м (2.45) F 378,9 кН 0,5 =0,5× =64,88 u 2,92 м (2.46) 25,765 кН кН <64,88 м м (2.47) Условие выполняется, следовательно, момент не корректируем. My F Mx кН + + =64,88+25,765=90,645 u Wb,x Wb,y м γb1 R h0 =0,9×1,05×155=146,475 bt 146,475 кН кН >90,645 м м Условие прочности выполняется. кН м (2.48) (2.49) (2.50) 52 2.7.5 Расчет длин нахлеста и анкеровки Максимальная длина арматурных стержней, выпускаемых для массового строительства, составляет 11,7 м. Так как габариты плиты перекрытия превышают это значение, то необходима стыковка стержней фонового армирования. Стыковку стержней будем производить внахлестку. Длина нахлестки принимается не менее значения ll, определяемого по формуле (2.50): ll=a×l0,an × Α – коэффициент, As,cal As,ef учитывающий (2.51) влияние напряженного состояния арматуры (для растянутой арматуры принимают равным 1,2, а для сжатой арматуры - 0,9); As,cal – площадь поперечного арматуры, требуемая по расчету; As,ef – площадь поперечного фактически установленного армирования; l0,аn – базовая длина анкеровки, вычисляемая по формуле: l0,an = Rs ×As Rbond ×us (2.52) где As – площадь поперечного сечения одного анкеруемого стержня, определяемая по номинальному диаметру; us – периметр сечения одного стержня, определяемый по номинальному диаметру; Rbond – расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном вычисляется по формуле: Rbond =η1 ×η2 ×Rbt (2.53) 53 где η1 – коэффициент, поверхности арматуры, учитывающий принимаемый для влияние вида ненапрягаемой горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры класса А равным 2,5; η2 – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным: для ненапрягаемой арматуры: η2 = 1,0 - при диаметре арматуры ds ≤ 32 мм; η2 = 0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм; Чтобы обеспечить включение в работу дополнительного армирования необходимо укладывать арматурные стержни таким образом, чтобы они перекрывали зону, в которой возникают пиковые значения изгибающих моментов и заходили за ее границы не менее, чем на длину анкеровки. Требуемая расчетная длина анкеровки вычисляется по формуле (2.53): lan =a×l0,an × As,cal As,ef (2.54) где l0, As,cal, As,ef – то же что и в формуле для длины нахлестки; α – коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки (для растянутых стержней принимают α = 1,0, а для сжатых - α = 0,75). Так как все подобранные арматурные стержни имеют диаметр менее 36 мм, то для принятого класса арматуры А500С в бетоне класса B30 расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном по формуле (2.54): Rbond =η1 ×η2 ×Rbt =2,5×1×1,15=2,875 МПа, (2.55) 54 Вычислим базовую длину анкеровки для принятых диаметров арматуры по формуле (2.41): D10A500C: l0,an = D12A500C: l0,an = Rs ×As 435×78,5 = =375,85≈380 мм Rbond ×us 2,875×31,4 Rs ×As 435×113,1 = =454,154≈460 мм Rbond ×us 2,875×37,68 D16A500C: l0,an = Rs ×As 435×200,96 = =605,22≈610 мм Rbond ×us 2,875×50,24 D18A500C: l0,an = Rs ×As 435×255 = =682,6≈690 мм Rbond ×us 2,875×56,52 D20A500C: l0,an = Rs ×As 435×314 = =756,52≈760 мм Rbond ×us 2,875×62,8 D22A500C: l0,an = Rs ×As 435×380,1 = =832,524≈840 мм Rbond ×us 2,875×69,08 D25A500C: l0,an = Rs ×As 435×490,625 = =945,65≈950 мм Rbond ×us 2,875×78,2 D28A500C: l0,an = D32A500C: l0,an = Rs ×As 435×615,8 = =1059,75≈1060 мм Rbond ×us 2,875×87,92 Rs ×As 435×804,3 = =1241,24≈1250 мм Rbond ×us 2,875×100,48 D36A500C: l0,an = Rs ×As 435×1018 = =1362,6≈1370 мм Rbond ×us 2,875×113,04 55 В запас несущей способности принимаем As,cal As,ef =1. Тогда необходимые по расчету длина анкеровки, длина нахлестки и разбежка стыкуемых стержней представлены в таблице 2.7.1. Арматурные стержни для массового строительства поставляются длиной 11,7 м. Ввиду этого для удобства укладки и минимизации числа арматурных обрезков длина стержней дополнительного армирования рекомендуется принимать деление исходного стержня на равные части (1/2; 1/3; 1/4; 1/5; 1/6). Таблица 2.7.1. Длина нахлеста и анкеровки. Базовая Арматурный длина стержень анкеровки l0,an, мм Длина Расчетная длина Расчет длины анкеровки нахлестки ll, мм разбежки стыкуемых стержней 1,3 lan, мм ll,мм α=1,0 α=0,9 α=1,2 α=1,2×1,3=1,56 Ø10A500C 380 380 350 460 600 Ø12A500C 460 460 420 560 720 Ø16A500C 610 610 550 740 960 Ø18A500C 690 690 630 830 1080 Ø20A500C 760 760 690 920 1190 Ø22A500C 840 840 760 1010 1320 Ø25A500C 950 950 860 1140 1490 Ø28A500C 1060 1060 960 1280 1660 Ø32A500C 1250 1250 1130 1500 1950 Ø36A500C 1370 1370 1240 1650 2140 56 2.7.5 Выводы По результатам расчета программного комплекса ЛИРА САПР 2021 и проведенных расчетных проверок несущих конструкций здания установлено: 1. Несущие конструкции и фундаменты зданий обеспечивают требуемый уровень надежности по критериям I и II групп предельных состояний при действии основного сочетания нагрузок. 2. Значения деформации здания при принятых конструкциях фундамента по результатам совместного расчета всего сооружения не превышают предельно допустимых величин: 2.1 Максимальный прогиб плиты перекрытия типового этажа: smax = 12,1 мм < su = 33,6 мм (п. 2а, табл. Д.1, приложение Д [2]) 2.2 Максимальная осадка фундамента (таблица Д1 [6]): Smax = 60,2 мм < Sпр = 150 мм. Все рассчитанные вертикальные и горизонтальные конструкции соответствуют нормативным требованиям. Фоновая арматура фундаментной плиты – ø12А500С, дополнительные стержни в нижней и верхней зонах – ø25А500С, ø28А500С, ø32А500С. Фоновая арматура плиты перекрытия – ø10А500С, дополнительные стержни в нижней и верхней зонах – ø12А500С. Опалубочный чертеж фундаментной плиты М1:150 670 1200 990 1710 7860 1500 300 1800 250 1500 300 1550 250 300 250 200 200 1200 250 250 1200 2700 1800 1500 1200 3935 3935 250 1200 ∅25 A500 1500 1315 3000 250 1200 900 250 200 250 2150 300 1500 1200 250 250 5000 5610 1200 250 250 1200 250 1500 250 3935 1200 250 250 1500 1470 1465 250 1200 250 250 200 5000 1540 300 300 1500 250 1590 900 250 3600 250 900 Вс 300 300250 1200 250 2400 Гс 2100 1200 5610 -3,600 t=800 3900 Дс 250 55 250 6710 1200 1500 15600 900 900 Ес 250 250 250 Жс 55 1500 1200 1800 Б Кс Ис Схема сопряжения пилона с фундаментной плитой М1:20 Монтажный стержень -3,600 50* 2400 250 Бс 1200 3900 2700 3300 600 1с 2с 3с 4с 4200 3300 4500 3600 300 68700 6900 600 5с 6с 7с 8с 9с 10с 11с 1c 1 300 7500 3600 3900 3300 3000 600 2c 3 с 6с 7с 8с 9с 10с 300 3300 300 3300 800 3300 730 А Ас 3900 600 11с 12c -4,400 13с 14с 15с 16с 17с 18с 3 3 Армирование фунд . плиты показано условно Верхнее армирование фундаментной плиты М1:150 Схема расположения фиксаторов 3900 Жс 2 ∅25 А500 Шаг 200 -3,600 t=800 -3,600 t=800 3000 Ис 2 ∅25 А500 Шаг 200 2400 1200 1800 Б Кс 3000 А 0 120 3600 2000 2400 2000 2 ∅25 А500 Шаг 200 2000 2000 2 ∅25 А500 Шаг 200 2400 Бс 1200 2 ∅25 А500 Шаг 200 2400 1200 900 Вс 3 ∅25 А500 Шаг 200 Монтажный стержень поз. 1, ш. 1200 4 ∅28 А500 Шаг 200 3 ∅25 А500 Шаг 200 3000 1 ∅12 А500 Шаг 200 1200 Гс 4 ∅28 А500 Шаг 200 1200 4 ∅28 А500 Шаг 200 1200 Дс 2000 Ес 15600 900 900 2400 Основное армирование плиты 120 0 А 1 ш. 1200х1200 2400 3000 3000 А-А А Ас 3900 2700 3300 600 1с 2с 3с 4с 4200 3300 4500 3600 6900 600 5с 6с 7с 8с 9с 10с 11с 1c 300 7500 3600 3900 3300 3000 600 2c 3 с 6с 7с 8с 9с 10с 300 3300 300 3300 Монтажный стержень поз. 1, ш. 1200 3900 600 11с 12c 13с 14с 15с 16с 17с 3 Нижнее армирование фундаментной плиты М1:150 2000 4000 4000 2400 2400 1200 6 ∅25 А500 Шаг 200 3 ∅25 А500 Шаг 200 Марка, поз. Обозначение Наименование Кол. Масса, ед.кг. Общая масса, кг. 1 ГОСТ 34028-2016 ∅12 A500 L=11500 - 10,21 14967,86 2 ГОСТ 34028-2016 ∅25 A500 L=3000 60 11,55 693,00 3 ГОСТ 34028-2016 ∅25 A500 L=2000 84 7,70 646,80 4 ГОСТ 34028-2016 ∅28 A500 L=2000 42 9,66 405,72 5 ГОСТ 34028-2016 ∅32 A500 L=2400 72 15,14 1090,08 6 ГОСТ 34028-2016 ∅25 A500 L=4000 30 15,40 462,00 1200 2400 4 ∅28 А500 Шаг 200 Спецификация армирования фундаментной плиты 3 ∅25 А500 Шаг 200 2000 2000 6 ∅25 А500 Шаг 200 5 ∅32 А500 Шаг 200 6 ∅25 А500 Шаг 200 4000 2000 1200 2000 1200 2000 4000 2000 2000 900 -3,600 t=800 1200 6 ∅25 А500 Шаг 200 3600 3 ∅25 А500 Шаг 200 1200 1200 Бс 3 ∅25 А500 Шаг 200 1200 5 ∅32 А500 Шаг 200 поз. 2,3 ш.300 2000 1200 1200 3 ∅25 А500 Шаг 200 5 ∅32 А500 Шаг 200 4000 3600 3600 2000 3 ∅25 А500 Шаг 200 3600 6 ∅25 А500 Шаг 200 1 ∅12 А500 Шаг 200 1 ш. 1200х1200 1200 3 ∅25 А500 3 ∅25 А500 1200 Шаг 200 1200 Шаг 200 2400 5 ∅32 А500 Шаг 200 отм. низа фунд. плиты 4 ∅28 А500 Шаг 200 2000 3 ∅25 А500 Шаг 200 3600 2400 1200 2000 Гс Вс 2000 3900 Дс 3 ∅25 А500 Шаг 200 15600 900 900 Ес 1200 3 ∅25 А500 3 ∅25 А500 1200 Шаг 200 1200 Шаг 200 2000 Жс 2000 2000 Ис 1200 1200 1200 1800 Б Кс 4 ∅28 А500 Шаг 200 отм. верха фунд. плиты 18с 3 4 ∅28 А500 Шаг 200 1200 60 1 300 68700 800 1200 55 3300 Монтажный стержень поз. 1, ш. 1200 А Ас НИУ МГСУ 08.03.01 - ВКР - 2024 3300 1200 3900 2700 3300 600 1с 1 2с 3с 4с 5с 4200 3300 4500 3600 6900 600 6с 7с 8с 9с 10с 11с 1c 3 300 68700 2c 3 с 7500 300 3600 3900 3300 3000 3300 600 6с 7с 8с 9с 10с 11с 300 3300 300 3900 600 12c 13с 14с 15с 16с 17с 18с Изм. Кол .уч. Лист №док. Разработал Олейник Е.В. Консультант Подп. Дата Тема: "Проектирование 14-этажного монолитного жилого здания в г. Лобня Московской обл." Расчетно-конструктивный раздел 3 Норм. контр. Рук. проекта Болотова А.С. Зав.каф/РСП Опалубочный чертеж фундаментой плиты М1:150 Верхнее армирование фундаментной плиты М1:150 Нижнее армирование фундаментной плиты М1:150 Стадия Лист Листов ВКР 5 9 Кафедра ТОСП ИПГС 4-16 240 640 250 220 2200 1500 3900 3000 1500 15600 900 900 1500 250 250 Дс а 3600 1200 1500 Вс Бс 2100 2320 2100 1200 1500 220 а 220 220 1200 1200 220 1500 1200 1200 Ес Гс 250 220 1500 3520 220 220 520 250 Жс 220 1200 1200 1800 Ис 220 250 1500 3000 300 3020 250 1500 250 520 250 2700 1750 250 250 1000 1950 1200 6960 2650 250 250 1200 1200 1800 220 2020 1500 450 1500 1200 Кс Б 1750 100 250 250 1200 1500 3300 5660 6960 1500 520 3520 3300 1485 1200 1200 250 1500 1200 1500 220 3220 3000 3000 1500 1200 250 1200 +7,800 t=200 Узел обрамления отверстий 220 220 1200 1200 1200 220 1500 220 1500 300 520 250 250 250 220 1200 250 220 Бс 2400 2620 3000 3000 1200 520 250 250 1200 250 250 1590 220 520 200 250 3650 3250 1750 220 1500 1200 6960 2650 1000 1950 1750 250 520 220 250 220 1500 900 250 3220 2000 1200 220 2400 5660 6975 100 220 3600 220 1050 2450 1500 Вс 2450 100 2400 Гс 1200 900 15600 Дс 250 200 2100 250 900 1200 1500 250 Ес 220 2400 220 220 1200 220 Жс 3900 1200 1500 3000 1500 Б Ис 1485 1500 220 220 220 1200 220 1050 240 Опалубочный чертеж плиты перекрытия М1:150 2 шаг 200 по контуру проема Ас А А Ас 220 600 1200 3300 2700 3900 220 600 3300 4200 31200 3300 4500 3600 3300 300 220 300 4200 3000 2с 3с 4с 5с 6с 7с 3600 3900 600 3300 3000 600 3300 300 3300 300 3900 37500 4с 1с 300 8с 9с 10с 5с 6с 7с 8с 9с 10с 11с 1с 11с 1 2 2с 12с 13с 14с 15с 16с 17с 18с а-а М1:10 3 3с Г3 шаг 200 по контуру проема 200 Верхнее армирование плиты перекрытия М1:150 2 ∅12 А500 Шаг 200 2с 3с 1200 3300 4200 31200 3300 2 ∅12 А500 Шаг 200 1200 4500 3600 3300 300 4200 300 3000 4с 5с 6с 7с 1200 300 2 ∅12 А500 Шаг 200 1200 3600 3900 600 Узел сопряжения плиты перекрытия с шахтой лифта М1:10 Ес Дс 1200 1800 3600 2 ∅12 А500 Шаг 200 3300 Жс 1200 3000 600 Шов бетонирования 1200 Вс Г2 ш. 200 1/300/п.м Бс 2100 2 ∅12 А500 Шаг 200 2000 2000 2 ∅12 А500 Шаг 200 1 ∅10 А500 Шаг 200 2000 1200 арматуру плиты см. планы армирования Гс 3 ∅12 А500 Шаг 200 1200 2000 2000 1200 2 ∅12 А500 Шаг 200 Ис 15600 900 900 2000 2000 2000 1200 4000 4000 3 ∅12 А500 Шаг 200 2000 1200 2000 1200 1200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2000 2 ∅12 А500 Шаг 200 2000 2 ∅12 А500 Шаг 200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2 ∅12 А500 Шаг 200 3300 300 А Ас 3300 300 3900 37500 4с 1с 2650 1950 1950 3 ∅12 А500 Шаг 200 600 2700 3900 1750 30 200 1200 1200 600 1200 3300 5660 5660 2000 2000 2400 А Ас 1200 2 ∅12 А500 Шаг 200 +7,800 t=200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2 ∅12 А500 Шаг 200 3 ∅12 А500 Шаг 200 4000 Бс 3 ∅12 А500 Шаг 200 4000 2000 900 1200 3 ∅12 А500 Шаг 200 1200 1200 2000 4000 3600 1200 1750 1200 4000 900 3 ∅12 А500 Шаг 200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2/4шт/п.м. 80 Б Кс 1200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2000 900 15600 2450 Ес Гс 2650 1200 3900 1750 2000 1200 Вс 1200 1200 1200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2 ∅12 А500 Шаг 200 3900 1750 Жс Дс 2000 3000 Б Ис 2000 2450 8с 9с 10с 5с 6с 7с 8с 9с 10с 11с 1с 11с 1 2 2с 12с 13с 14с 15с 16с 17с Арматура 18с 3 3с стены 1/200/п.м Нижнее армирование плиты перекрытия М1:150 2450 Б Ис 1200 1800 3000 Кс 2650 Основное армирование плиты перекрытия М1:10 Ис Жс 1750 2000 3600 Гс +7,800 t=200 А Ас 600 1200 600 2700 3900 3300 31200 4200 3300 4500 3600 3300 300 4200 300 3000 1 2с 3с 4с 5с 6с 7с 8с 3600 3900 3300 600 3000 600 3300 300 3300 300 3900 37500 4с 1с 300 9с 10с 11с 1с 2 2с 3с 5с 6с 7с 8с 9с 10с 11с 12с 13с 14с 15с 16с 17с 18с з.с.20 з.с.10 Вс Бс Ас 1200 3300 Нижняя арматура плиты перекрытия 2100 1200 1 ∅10 А500 Шаг 200 2 ∅12 А500 Шаг 200 2000 2400 Бс Дс Гс 900 Вс Ес 3600 2000 Г1 ш.500x500 200 1750 2 ∅12 А500 Шаг 200 15600 900 900 1200 900 2 ∅12 А500 Шаг 200 1200 900 15600 2450 1950 1950 1750 Ес Дс 3900 3900 Верхняя арматура отм.верха перекр. з.с.30 5660 Жс 2650 5660 1750 Б Спецификация армирования плиты перекрытия А Марка, поз. Обозначение Наименование Кол. Масса, ед.кг. Общая масса, кг. 1 ГОСТ 34028-2016 ∅10 A500 L=11500 - 7,10 10408,60 2 ГОСТ 34028-2016 ∅12 A500 L=2000 132 1,78 234,96 3 ГОСТ 34028-2016 ∅12 A500 L=4000 48 3,55 170,40 Г1 ГОСТ 34028-2016 ∅12 A500 L=1300 250 1,154 288,50 Г2 ГОСТ 34028-2016 ∅12 A500 L=900 351 0,7990 280,45 Г3 ГОСТ 34028-2016 ∅12 A500 L=1700 412 1,5090 621,71 3 НИУ МГСУ 08.03.01 - ВКР - 2024 Изм. Кол .уч. Лист №док. Разработал Олейник Е.В. Консультант Норм. контр. Рук. проекта Болотова А.С. Зав.каф/РСП Подп. Дата Тема: "Проектирование 14-этажного монолитного жилого здания в г. Лобня Московской обл." Расчетно-конструктивный раздел Опалубочный чертеж плиты перекрытия М1:150 Верхнее армирование плиты перекрытия М1:150 Нижнее армирование плиты перекрытия М1:150 Стадия Лист Листов ВКР 6 9 Кафедра ТОСП ИПГС 4-16
