Проектирование здания детского сада на 320 мест (стр. 4 из 16)
Решение. Определим дополнительное вертикальное давление
Р0 = Рm – γ0.d =354 – 19,5.0.5=344 кН/м2 (29)
Вычислим ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры. На поверхности пола подвала (глубина 1,2 м).
σzq=0; 0,2.σzq=0
В первом слое на уровне грунтовых вод (глубина 3 м).
σzq= 1,8*19,5 =35,1 кПа;
σzq.0,2 =7 кПа.
На контакте 1 и 2 слоев (глубина 3,5):
σzq2= 35,1+[(22.5–10)/(1+0.42)].0.9 = 39,5 кПа;
0,2.σzq2 = 7,9 кПа.
На контакте 2 и 3 слоев глубина 6 м
σzq2= 39,5+[(26.1–10)/(1+0.72)].2.5 = 63,3 кПа;
0,2.σzq2 = 12,7 кПа.
В 3 слое на глубине 10 м.
σzq3=63,3+[(27–10)/(1+1)].4=97,3 кПа;
0,2.σzq3= 19,5 кПа.
Полученные значения ординат наносим на геологический разрез. Ординаты эпюры дополнительного давления определяются по формуле
σzq = a p0;
где р0 - давление по подошве фундамента;
a – коэффициент рассеивания напряжений с глубиной.
Глубину сжимаемой толщи определяем из условия σzp < 0,2.σzq;
13,8<16,7кПа; что соответствует Z=6,4 м. Вычислим осадку основания по формуле
S=(β∑σzqi+σzq(i-1)/2).hi/Еi (30)
Осадка первого слоя
S1=(344+275/2.0,8+275+138/2,1).0,8/32000=0,011 м
Осадка второго слоя
S2=(89,5+55/2.0,8+55+31/.1,1+138+89,5/2.0,6) 0,8/18000=0,007 м
Осадка третьего слоя
S3=(27,5+20/2.0,8+31+27,5/2.1, l+20,6+13,8/2.0,8+
+13+10/2.1,6).0,8/9000=0,0074 м
Полная осадка равна S1+S2+S3=0,011+0,007+0,0074=0,026 м=2,6 см<10 см (Su)
Рисунок 4 – Расчетная схема для определения осадки основания фундамента
Таблица 4 – Ординаты эпюры напряжений
| Слой | z, м | ξ=2z/b | α | σzqi | Еоi |
| Первый-супесь | 0,0 0,8 1,8 | 0 0,57 1,29 | 1 0,8 0,4 | 344 275 139 | 32 |
| Второй-песок | 2,4 3,2 4,3 | 1,7 2,3 3,1 | 0,26 0,16 0,09 | 89,5 55,31 | 18 |
| Третий-глина | 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0 | 3,4 4,0 4,6 5,1 5,7 | 0,08 0,06 0,04 0,03 0,03 | 27,5 20,6 13,2 10,1 | 9 |
3. Расчетно-конструктивная часть
3.1 Расчет и конструирование многопустотной предварительно напряженной плиты перекрытия при временной нагрузке 1500 Н/м2
Ширина полки принимается равной полной ширине панели, а ширина ребра – суммарной толщине ребер. Продольные ребра панели армируются вертикальными каркасами, а полки – плоскими сварными сетками с поперечной рабочей арматурой. Рабочая арматура (напрягаемая) продольных ребер (крайних и промежуточных) – из стали классов А–IV, A–V, A-VI, Aт-IV, Aт-V, Aт-VI, а в сетках полок – A-III, Bр-I.
Монтажная арматура и поперечные стержни из стали классов А-I, А-II, Bр-I. Продольные стержни арматуры в сетке нижней полки участвуют в восприятии усилий от изгиба панели и поэтому учитываются при подборе продольной арматуры ребер. При определении прогибов сечение пустотной панели приводится к эквивалентному двутавровому той же высоты и ширины.
Определение количества пустот для многопустотной панели шириной 1200 мм, длиной 6000 мм, высотой сечения 220 мм и с диаметром пустот 159 мм.
1) Конструктивная ширина панели:
в= вn −10 = 1200 −10 = 1190 (31)
2) Требуемое число отверстий при толщине промежуточных ребер – 30 мм:
n = 1190: (159 + 30) = 6,2 (32)
Принимаем 6 пустот, тогда число промежуточных ребер – 5.
3) Ширина крайних ребер:
(33)Минимальная толщина крайних ребер при боковых срезах 15 мм: 43–15=28,0 мм.
4) Толщина полок (верхней и нижней) при высоте сечения панели 220 мм и диаметре пустот 159 мм.
(34)5) Исходные данные: Рассчитывается сборная железобетонная многопустотная панель перекрытия. Марка панели ПК-60.12 (серия 1.141–1, в. 58), бетон марки В 15, предварительно напрягаемая арматура класса Ат-V, способ предварительного напряжения – электротермический, расход бетона 1,18 м3 расход стали 44,96 кг, масса панели 2,95 т, номинальная длина 5,98 м, ширина 1,19 м, высота 0,22 м. Определение нагрузок:
Таблица 5 – Нагрузки на 1 м2 перекрытия
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, Н/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке  | Расчетная нагрузка, Н/м2 |
| – линолеум, 14 кг/м2 – Цементно-песчаная стяжка d=20 мм, r=1800 кг/м3 – Шлакобетон d=20 мм, r=1800 кг/м3 – Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов d=220 мм | 110 360 960 2960 | 1,1 1,3 1,3 1,1 | 121 468 1248 3256 |
| Постоянная нагрузка g | 4 390 | - | 5093 |
Временная нагрузка  , в том числе: кратковременная  длительная  | 1500 500 1000 | - 1,3 1,3 | 1950 650 1300 |
Полная нагрузка  | 5890 | - | 7043 |
6) Определение расчетного пролета панели: Расчетный пролет панели l0 – принимаем равным расстоянию между осями ее опор. l0 = 5980–120 = 5860 (мм).
Расчетный изгибающий момент от полной нагрузки:
(35)где l0 – расчетный пролет плиты.
Расчетный изгибающий момент от полной нормативной нагрузки (для расчета прогибов и трещиностойкости) при γf =1:
(36)Расчетный изгибающий момент от нормативной постоянной и длительной временной нагрузок:
(37)Расчетный изгибающий момент от нормативной кратковременной нагрузки:
(38)Максимальная поперечная сила на опоре от расчетной нагрузки:
(39)Максимальная поперечная сила на опоре от нормативной нагрузки:
(40) 
(41)7) Подбор сечения панели: Для изготовления панели приняты: бетон класса В15, Еb=20,5·103 (МПа), Rb=8,5 (МПа), Rbr=0,75 (МПа), γb2=0.9; продольную арматуру из стали класса Ат-V, Rs=680 (МПа), Еs=190000 (МПа); поперечную арматуру из стали класса Вр-1 диаметром ∅5 мм; Rs = 410 (МПа), RSW= 260 (МПа); армирование – сварными сетками и каркасами; сварные сетки – из стали класса Вр-I диаметром ∅4 мм; RS =410 (МПа). Проектируем панель шести-пустотной. В расчете поперечное сечение пустотной панели приводим к эквивалентному сечению. Вычисляем:
(42)Приведенная толщина ребер b =116–6х14,3=30,2 (см).
Расчетная ширина сжатой полки b’f = 116 (см).
8) Характеристики прочности арматуры: Предварительное напряжение σSP – арматуры, принимается не более σSP=RSn-р, где RSn – нормативное сопротивление арматуры, RSn = 785 (МПа); р – допускаемое отклонение значения предварительного напряжения:
(43)Согласно «Руководству по технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций», значение σSP принимается для термически упрочненных сталей не более 550 МПа. Принимаем σSP=550 (МПа). Проверяем выполнение условий:
σSP+р≤ RSn; σSP-р≥0,3 RSn
550+90=640≤785 (МПа); 550–90=460≥0,3.785=236 (МПа)
Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения при числе напрягаемых стержней np = 4:
(44)ΔγSP ≥ 0.1⇒ принимаем ΔγSP = 0,12. Коэффициент точности натяжения γSP =1−ΔγSP = 1− 0,12 = 0,88. При проверке по образованию трещин в верхней зоне панели при обжатии принимаем γSP=1+0,12=1,12. Предварительное напряжение с учетом точности натяжения σSP=0,88х550 = 485 (МПа). Расчет прочности панели по сечению, нормальному к продольной оси. Расчетное сечение – тавровое с полкой в сжатой зоне. Вычисляем:
(45)где h0 = h – а = 22 – 3 = 19 (см) защитный слой бетона.
Находим ξ=0,12, η=0,94. Высота сжатой зоны х=ξ·h0=0,12·19 = 2,28 (см) πh’f= 3,8 (см) – нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.
9) Сечение плиты при расчете прочности:
Граничная высота сжатой зоны:
(46)где ω – характеристика сжатой зоны бетона:
ω=0,85–0,008·Rb=0,85–0,008·0,9·8,5 =0,78
σSC, U – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны; σSC, U =500 (МПа),
σSR – напряжение в арматуре:
σSR = RS + 400 – σSP – ΔσSP = 680 + 400 – 485 = 595 (МПа);
ΔσSP = 0 (при электротермическом способе натяжения)
Расчетное сопротивление арматуры RS должно быть умножено на коэффициент:
(47)где η=1,15 – для арматуры класса АТ – V.
