Торгово-выставочный павильон для легковых автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Архитектурно-строительный раздел

1.1 Характеристика района строительства

1.2 Требуемые параметры проектируемого здания

1.3 Характеристика функционального процесса здания

1.4 Объемно-планировочная структура здания

1.5 Конструктивное решение здания

1.5.1 Фундаменты и фундаментные балки

1.5.2 Колонны

1.5.3 Стены и перегородки

1.5.4 Перекрытия и полы

1.5.5 Покрытие и кровля

1.5.6 Лестницы и эскалаторы

1.5.7 Окна, двери и ворота

1.5.8 Пешеходная галерея и эстакады

1.6 Архитектурно-художественное решение здания

1.7 Генеральный план

1.8 Санитарно-техническое и инженерное оборудование

1.9 Обоснование выбора ограждающих конструкций

2. Расчетно-конструктивный раздел: строительные конструкции

2.1 Технико-экономические сравнения вариантов покрытий

2.2 Расчет оболочки

2.2.1 Сбор нагрузок на оболочку

2.2.2 Проверка оболочки на устойчивость

2.2.3 Расчет оболочки на равномерно распределенную симметричную нагрузку

2.2.4 Расчет оболочки при односторонней распределенной снеговой нагрузке

2.2.5 Расчет приконтурной зоны оболочки

2.2.6 Расчет плиты оболочки

2.2.7 Расчет опорного контура оболочки

2.3 Расчет сборного безбалочного перекрытия

2.3.1 Данные для проектирования

2.3.2 Определение усилий в элементах перекрытия

2.3.3 Расчет капители по прочности

2.3.4 Расчет межколонной плиты по прочности

2.3.5 Расчет пролетной плиты по прочности

2.3.6 Расчет перекрытия на полосовое разрушение

2.3.7 Расчет перекрытия по трещиностойкости

2.3.8 Определение прогиба перекрытия

2.3.9 Расчет сопряжения капители с колонной

2.4 Расчет средних колонн первого этажа

3. Расчетно-конструктивный раздел: основания и фундаменты

3.1 Определение физико-механических характеристик грунта основания

3.2 Сбор нагрузок на фундамент

3.3 Определение ширины подошвы фундамента

3.4 Проверка давления под подошвой фундамента

3.5 Расчет осадки фундамента

3.6 расчет фундамента по материалу

4.Технология ведения строительства

4.1 Определение объемов работ

4.2 Выбор метода возведения здания

4.3 Определение трудоемкости и стоимости трудозатрат

4.4 Расчет требуемых параметров монтажных кранов

4.5 Технико-экономическая оценка вариантов механизации строительно-монтажных работ

4.6 Разработка технологической карты

5. Организация строительного производства

5.1 Общие сведения

5.2 Организационно-техническая подготовка строительства объекта

5.2.1 Выбор и описание метода производства работ

5.2.2 Технико-экономический выбор грузоподъемных механизмов

5.3 Определение номенклатуры и объемов работ

5.4 Определение продолжительности выполнения работ по карточке-определителю

5.5 Проектирование и расчет сетевой модели

5.5.1 Расчет параметров и показателей сетевого графика

5.5.2 Построение сетевого графика в масштабе времени

5.6 Определение потребности в трудовых затратах

5.7 Определение потребности в материально-технических ресурсах

5.8 Проектирование и расчет стройгенплана

5.8.1 Расчет складских помещений и площадок

5.8.2 Расчет потребности во временных зданиях и сооружениях

5.8.3 Расчет потребности строительства в воде

5.8.4 Расчет потребности строительства в электроэнергии

5.8.5 Расчет потребности строительства в тепле

5.6Технико-экономические показатели стройгенплана

6.Экономика строительства

6.1 Определение номенклатуры и подсчет объемов работ

6.2 Составление спецификации строительных элементов

6.3 Локальная смета на общестроительные работы

6.4 Объектная смета

7. Охрана труда

7.1 Общие сведения

7.2 Устройство откосов котлованов

7.3 Расчет времени эвакуации людей из здания торгово-выставочного павильона

7.4 Расчет нулевого заземления электрооборудования

Заключение

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Введение

Быстро развивающиеся темпы строительства в городе Курске, сложность и архитектурная выразительность возводимых зданий говорят о новой ступени развития нашего города.

Торгово - ярморочные комплексы, выставочные салоны, развлекательные центры - все это перечень сооружений, которые должны быть в городе, тем более такого масштаба как Курск.

Растущие требования населения к сфере торговли и обслуживания способствуют развитию торгово - выстовочных павильонов, где покупатель смог бы посмотреть и оценить, а также оформить покупку за чашечкой кофе, не выходя за пределы здания.

В центре нашего города располагается большое количество как существующих, так и строящихся общественных зданий, в отличие от его окраин, где основной акцент все таки делается на строительство жилых домов.

Улица Магистральная не относится к числу наиболее репрезентативных улиц города, но формирует пространственную среду обширно развивающегося жилого района. В следствии этого предложенный проект здания торгово-выставочного автомобильного павильона я предлагаю расположить именно в этой части города, для того, чтобы оно стало не только архитектурной доминантой в привычном пейзаже тамбовской окраины, но и ее неотъемлемой частью.

Пространственные резервы выбранного участка для строительства будут максимально использоваться без ущерба для инсоляции окружающих домов, насаждений и асфальтированных проездов прилегающей территории.

1.Архитектурно-строительный раздел

1.1 Характеристика района строительства

Район строительства торгово-выставочного павильона - г. Курск. Проектируемое здание будет возводиться на окраине города на пересечении улиц Магистральной и Мичуринской.

Тамбов и его окрестности обладают достаточной промышленной индустрией строительного направления, способных частично обеспечить необходимую конструктивную часть проекта. Не имеющийся перечень строительных материалов и конструкций будет поставляться фирмами и организациями других близлежащих городов.

Рядом с площадкой строительства проходят существующие городские сети газо-, электро-, тепло-, водоснабжение, что позволяет с наименьшими затратами подключить строящееся здание к городским коммуникациям.

Природно-климатические характеристики района строительства приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Природно-климатические характеристики района строительства

№	Наименование характеристики	Характеристика	Источник
1	2	3	4
1	Район строительства	Курск	По заданию
2	Климатический район и подрайон	II В	[1 ,прил.1, рис.9]
3	Зона влажности	Сухая	[1 ,прил.1]
4	Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, С	-28	[1,табл.п.21]
5	Средняя температура отопительного периода, C	-4,2	[1,п.23]
6	Продолжительность отопительного периода суток	202	[1,п.22]
7	Распределение температуры наружного воздуха по месяцам I II III IV V VI -10.8 -10.2 -5.1 5.1 13.9 18 VII VIII IX X XI XII 20.2 18.5 12.2 5.3 -2 -7.7	[1,прил.4]
8	Максимальная амплитуда колебания температуры,С	20,4	[1,прил.4]
9	Повторяемость ветра, %: в январе: С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 10 5 8 21 20 15 10 11 в июле: С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 16 9 9 13 9 12 15 17	[1,прил.4]
10	Скорость ветра, м/с: в январе: С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 4.3 3.2 2.4 4.7 4.7 4.7 3.9 4 в июле: С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 3.7 3.4 2.6 2.8 2.7 3.1 3.6 3.9	[1,прил.4]
12	Устойчивый снеговой покров	Отсутствует
13	Максимальная глубина промерзание грунта	1.1	[1,рис. 3]
14	Грунты основания	Суглинки	По заданию

Грунтовые условия строительства представлены на рис.1.1. Физико-механические характеристики грунтов представлены в таб.1.2.

В геологическом отношении грунты района объекта имеют в своем составе верхнечетвертичные делювиальные и аллювиальные отложения древней овражно-балочной сети, покровные суглинки, водно-ледниковые образования днепровского горизонта и пески неогеновой системы.

Грунтовые воды в районе объекта до глубины 15 метров не вскрыты.

Таблица 1.2

Физико-механические характеристики грунтов

№ ИГЭ	Природная влажность W, %	Пределы пластичности	Плотность, г/см3	Модуль деформации Е, 105 Па	Угол внутреннего трения,	Сила сцепления С, 105 Па
		Wp	Wl	грунта,	сухого грунта,
2	21.2	23.2	38.4	1.82	1.50	100	26	0.24
3	20.1	21.4	36.9	1.93	1.61	125	21	0.28
4	15.0	-	-	1.88	1.63	320	32	0.017

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.1. Грунтовые условия строительства.

1.2 Требуемые параметры проектируемого здания

Требования, предъявляемые к проектируемому зданию приведены в табл.1.3,1.4,1.5.

Таблица 1.3.

Требуемые характеристики здания

№	Наименование характеристики	Характеристика	Источник
1	2	3	4
1	Класс здания	II	[ 3 ]
2	Степень долговечности	II	[ 3 ]
3	Степень огнестойкости	II	[3, стр20]
4	Предел огнестойкости строительных конструкций не менее -несущие элементы здания -перекрытие междуэтажное -лестничные клетки -внутренние стены -лестничные марши и площадки -наружние ненесущие стены	R 90 REI 45 REI 90 R 60 REI 90 R 60 Е15	[2,табл.5*]
5	Класс по конструктивной пожарной опасности	С1	[2,табл.5*]
6	Требование к естественному освещению, %	1.5	[4,табл.IV]

Таблица 1.4.

Противопожарные требования к заданию и отдельным конструкциям

№	Наименование характеристики	Характеристика	Источник
1	2	3	4
1	Предельная площадь застройки, м2	2200	[ 2 ]
2	Допустимая этажность здания, этажей	5	[ 2 ]
3	Устройство противопожарных стен	не требуется	[2,табл.1]
4	Количество эвакуационных выходов	Не менее 2	[2,п.1.25]
5	Устройство дверей на путях эвакуации	Должны открываться наружу, ширина не менее 1.2 м.	[2,табл.3]
6	Минимальная ширина лестничных маршей и площадок	1.35	[2,табл.3]
7	Максимальный уклон лестниц	1 : 1.75	[2,табл.5]
8	Класс пожарной опасности строительной конструкции не ниже: стены наружние с внешней стороны; перегородки, перекрытия; стены лестничных клеток и противопожарные преграды; марши и площадки лестниц в лестничной клетке колонны перегородки	К 2 К 1 К 0 К 0 К 1 К 1	[2,табл.5]
9	Класс здания по функциональной пожарной опасности	Ф 3.1	[2,п.5.21]
10	Требуемая морозостойкость материала фундамента не менее, мрз.	25	[3,стр.14]
11	Требуемые влаго- и биостойкость материалов и конструкций	должны быть влаго- и биостойкие	[3,стр.15]

здание фундамент балка грунт

Таблица 1.5.

Санитарно-гигиенические требования

№	Наименование характеристики	Характеристика	Источник
1	2	3	4
1	Температура внутреннего воздуха,С	18	[3,прил.4]
2	Относительная влажность внутреннего воздуха, %	55	[3,прил.4]
3	Кратность воздухообмена м3/часм2 помещений кухонь и санитарных узлов	3 90	[3,прил.4]
4	Допустимая ориентация здания	свободная	По заданию

1.3 Характеристика функционального процесса здания

Главная функция выставочного автомобильного центра для населения - просмотр предполагаемой продукции, для работников центра - обслуживание и реализация продукции покупателям.

Для обеспечения удобства в здании предусмотрены следующие функциональные зоны:

входные зоны (тамбуры);

торгово-выставочная зона;

зона отдыха;

санитарно-гигиенические узлы;

вспомогательные зоны (коридоры, пешеходная галерея, эстакады).

Функциональная схема комплекса представлено на рис. 1.2, 1.3.

Такое количество входных узлов в здании - попытка пространственно «развести» людские потоки (население, обслуживающий персонал) и потоки автотранспорта.

Связь по вертикали осуществляется при помощи лестниц и эскалаторов.

Помещения администрации сгруппированы и отделены от выставочного зала. Здесь связь между помещениями осуществляется при помощи коридора. Также имеется отдельный санитарный узел и лестничная клетка.

1.4 Объемно-планировочная структура здания

Объемно-планировочная структура здания - зального типа. Она построена на подчинении относительно небольшого числа вспомогательных помещений главному зальному, которое и определяет функциональное назначение здания в целом.

Габаритные размеры здания в плане

в осях 1-12 - 48000 мм.

в осях А-М - 45900 мм.

Здание двухэтажное с высотой первого этажа 4.2 метра. Второй этаж образуется внутренним объемом пространственной конструкции (оболочкой), перекрывающей все здание. Общая высота здания от земли до верха светоаэрационного фонаря - 14.1 м.

Вход в здание осуществляется через тамбур в связи с повышенными требованиями к теплоизоляции в данном климатическом районе.

Связь между этажами осуществляется с помощью лестниц и эскалаторов. Для безопасности путей эвакуации лестницы расположены в замкнутых объемах - лестничных клетках, конструкция которых выполнена из несгораемого материала (кирпич). Лестницы имеют естественное боковое освещение.

Основные пролеты несущих конструкций - 6 м.

Технико-экономические показатели объемно-планировочного решения представлены в табл.1.6.

Объемно-планировочное решение здания представлено в графической части (лист 2).

Таблица 1.6.

Технико-экономические показатели объемно-планировочного решения здания

№	Наименование характеристики	Единица измерения	Показатель
1	2	3	4
1	Этажность		2
2	Планировочный тип		зальный
3	Общая площадь этажей	м2	3528.0
4	Строительный объем	м3	16799.6
5	Площадь выставочных залов	м2	2256.0
6	Площадь магазинов	м2	288.0
7	Площадь административных помещений	м2
8	Площадь кафе	м2	216.0
9	Площадь коммуникаций	м2
10	Площадь пешеходных галерей и эстакад	м2	558.0
11	Площадь застройки	м2	2328.0
12	Общая площадь здания	м2	2322.0
13	Периметр здания	м	168.0
14	Общая площадь этажа	м2	1764.0
15	К1=Sз./Sо К2=Vстр./Sо К3=Sо/Sз.н.		0.97 4.76 1.52

1.5 Конструктивное решение здания

Конструктивная система здания - каркасная. Конструктивная схема - безригельная.

Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечивается жестким защемлением колонн в стаканы фундаментов, соединением плит перекрытий между собой и колоннами с помощью сварки закладных деталей и их последующим замоноличиванием, сваркой и замоноличиванием стыков колонн, контурных брусьев и при контурных плит, а также жестким соединением плит покрытия между собой не менее чем по трем сторонам.

1.5.1 Фундаменты и фундаментные балки

Глубина заложения фундаментов принята в зависимости от глубины промерзания грунтов, которая в районе строительства равна 1.1 м. (см. табл.1.1. ).

В данном проекте глубина заложения фундаментов принята 1.650 м. В запроектированном здании для рядовых колонн приняты отдельно стоящие монолитные фундаменты с размерами подошв 3.000х3.000 мм., а для спаренных колонн по контуру здания фундаменты устраиваются общими с размерами подошвы 4.200х4.200 мм. Высота фундаментов - 1500 мм.

Фундаментные балки под кирпичные стены запроектированы железобетонными длиной 4.5 м. Между кирпичной стеной и фундаментной балкой предусмотрена горизонтальная гидроизоляция из двух слоев рубероида. По внешнему периметру фундаментных балок устраивается глиняный замок. Цокольная часть стены от попадания влаги защищена отмоской в виде наклонной асфальтированной полосы.

Отметка подошвы фундамента относительно чистого пола составляет 2.100 м.

План фундаментов представлен в графической части проекта (лист 9 ).

1.5.2 Колонны

Колонны запроектированы сечением 450х450 мм. Рядовые колонны имеют высоту 5.4 м. и защемляются в стаканы фундаментов на 0.800 м.

Колонны контура здания имеют поэтажную разрезку, причем колонны второго этажа, предназначенные для опирания контурных брусьев оболочки, имеют переменную высоту от 3.0 до 4.2 м.

1.5.3 Стены и перегородки

Материалом для наружных стен принят глиняный кирпич марки М100. Ширина кладки - в два кирпича. Тип кладки - шестирядный. Прочность конструкции стен обеспечивают прочность камня и раствора, укладка камней с взаимной перевязкой вертикальных швов.

При этом перевязка швов кладки предусмотрена не только в плоскости стены, но и в плоскости примыкания к ней поперечных стен.

Наружные стены утеплены слоем минераловатных плит с =100 кг/м3, толщиной 100мм. Теплотехнический расчет стены см. в п.1.9. Конструкция стены представлена в графической части (лист 4).

Внутренние стены выполнены из кирпича толщиной 380 мм., причем в стенах кухни и санитарных помещений располагаются вентиляционные каналы сечением 140х140 мм.

Перегородки между помещениями в здании выполнены из гипсобетона толщиной 100 мм.

План расположения стен и перегородок представлен в графической части ( лист 2 ).

1.5.4 Перекрытия и полы

В качестве междуэтажного перекрытия принято без балочное сборное перекрытие. Конструкция сборного без балочного перекрытия состоит из трех основных элементов: капители, над колонной панели и пролетной панели. В целях создания жесткости над колонные панели закрепляют поверху сваркой закладных деталей. Пролетная панель опирается по четырем сторонам на над колонные панели, имеющие полки. Панели перекрытия выполнены ребристыми.

План перекрытия представлен в графической части (лист 4).

Полы на первом этаже здания выполнены непосредственно по грунту, на втором этаже настелены по перекрытию.

В соответствии с функциональным процессом, связанным с воздействием на поверхность пола большого количества людей и выставляемых машин, в выставочных залах, магазинах, кафе запроектированы мозаичные полы. В административных помещениях запроектированы полы из линолеума, а в санитарных узлах, кухне и техническом помещении - из половой плитки.

План полов и их конструкция представлены в графической части (лист 3).

1.5.5 Покрытие и кровля

Запроектированное здание перекрывается пологой оболочкой положительной гауссовой кривизны. Контур оболочки выполнен в виде полигонального пояса из сборных ригелей длиной 6 м., опирающихся на колонны переменной высоты.

Оболочка запроектирована из плит, криволинейных в направлении большей стороны и имеющих контурные и поперечные ребра. Плиты делятся на основные и доборные. Основные плиты оболочки имеют размер 3.0х6.0 м. Форма и конструкция доборных плит принята с учетом изготовления их в опалубочных формах основных плит.

В углах плит предусмотрены сверху и снизу закладные детали для соединения элементов между собой с помощью стыковых накладок в виде стержней. Плиты оболочки опираются на контурные элементы сверху. Для соединения в плитах и контурных элементах предусмотрены закладные детали.

Для устройства в центре оболочки панельного зенитного фонаря квадратной формы 6.0х6.0 м. предусмотрена специальная окаймляющая проем рама с распорками для восприятия нормальных и касательных усилий. По периметру отверстия предусмотрено утолщение из бетона класса В25 и дополнительное армирование.

Кровля здания выполнена из мягкого рулонного материала - катепала.

В здании запроектирован внутренний водосток.

План покрытия и план кровли представлены в графической части (лист 4).

1.5.6 Лестницы и эскалаторы

В здании запроектированы сборные железобетонные лестницы. Лестницы собраны из отдельных проступей, уложенных по косоурам, и площадок. Лестничные площадки опираются всей гранью на металлические столики, приваренные к закладным деталям на стенах лестничных клеток. Ширина лестничных маршей 1.35 м., ширина лестничной площадки 1.2 м. уклон лестниц 1:1.75. Высота ступени междуэтажных лестниц - 150 мм., ширина - 300 мм.

Для безопасности движения лестницы оборудованы вертикальными ограждениями.

Для сообщения между этажами, кроме лестниц, в здании предусмотрены эскалаторы, оборудованные специальными опорами, приводными и натяжными секциями.

Расположение лестниц и эскалаторов в здании представлено в графической части (лист 2).

1.5.7 Окна, двери и ворота

Для обеспечения естественной освещенности помещений и возможности визуального контакта с окружающей средой в здании запроектированы как стандартные окна марки: ОР 15-12, ОР 15- 13.5, так и витражи размерами 2.1х3.5м. При проектировании учитывались эксплуатационные требования по защите больших светопрозрачных поверхностей от конденсата и обледенения (стекольное пространство вентилируется наружным воздухом через небольшие отверстия в верхних обвязках наружного переплета), и предусмотрен обдув внутреннего остекления струей теплого воздуха.

Конструкция оконного заполнения представлена в графической части (лист 4).

Двери служат для связи помещений друг с другом и связи здания с улицей и пешеходной галереей. Марки дверей: ДН 21-12, ДГ 21-10, ДГ 21-8, ДО 21-12. Размеры въездных ворот 3.5х3.5м.

Двери на путях эвакуации открываются наружу в соответствии с требованиями, предоставленными в табл.4.

Расположение дверей, окон и ворот представлено в графической части (лист 2).

1.5.8 Пешеходная галерея и эстакады

Пешеходная галерея перекрывается железобетонными плитами с размерами сторон 3х6м. Плиты опираются на ряд консольных колонн, расположенных с шагом 6.0м.

Галерея ограждена экранами из железобетона высотой 1.2м.

Эстакады предусмотрены вследствие необходимости доставки выставляемых машин на второй этаж здания. Эстакады опираются на ряд кирпичных столбов. Эстакады также ограждены экранами из железобетона высотой 1.2м.

Расположение в плане галереи и эстакад представлены в графической части (лист 2).

1.6 Архитектурно-художественное решение здания

Необходимость индивидуализации данного здания по сравнению с другими при единстве в целом архитектуры выбранного района строительства определяет архитектурную форму торгово-выставочного павильона.

Композиция внешнего объема здания определена во многом композицией внутреннего пространства и принятого конструктивного решения.

При проектировании учитывались такие художественные средства архитектурной композиции как ритм, масштабность, пропорция.

1.7 Генеральный план

На основании функционального назначения здания на территории торгово-выставочного комплекса предусмотрены подъездные пути для возможного доступа к нему автомобильного транспорта. Также запроектировано место для автомобильной стоянки.

Рядом с комплексом предусмотрена парковая зона с размещенными в ней местами отдыха для посетителей.

Технико-экономические показатели генплана представлены в графической части (лист 1).

1.8 Санитарно-техническое и инженерное оборудование

Санитарное оснащение запроектированного здания включает в себя систему отопления, трубопроводы холодной и горячей воды, канализационные устройства и газовые приборы. В здании проложены электрические и телефонные сети. Предусмотрено подключение данных инженерно-технических систем к близлежащим сетям городских коммуникаций.

В здании предусмотрена система искусственной (в помещениях залов, магазинах, кафе, администрации) и естественной вентиляции через вентиляционные каналы в санитарных узлах.

1.9 Обоснование выбора ограждающих конструкций

На основании теплотехнического расчета, сделанного на ЭВМ по программе STEN.EXE., принята конструкция стены с эффективным утеплителем - минераловатная плита, =100кг/м3, толщиной =100мм. Конструкция стены представлена в графической части (лист 4).

Для покрытия проводились расчеты на ЭВМ по программе STEN.EXE. Запроектированная конструкция покрытия представлена в графической части (лист 3). В качестве утеплителя принята минераловатная плита, = 200 кг/м3, = 200 мм.

На основании светотехнического расчета, сделанного на ЭВМ по программе SWET.EXE.,в залах торгово-выставочного комплекса необходимо искусственное освещение.

Теплотехнические расчеты стены и перекрытия, а также светотехнический расчет представлены в прил.1,2,3 соответственно.

2. Рас четно конструктивный раздел: строительные конструкции

2.1 Технико-экономические сравнения вариантов покрытий

В разделе рассматриваем сравнение трех вариантов покрытия: 1 - сборная пологая оболочка положительной гауссовой кривизны;2 - плоские панели 3х12 и 3х6 по сегментным фермам; 3 цилиндрическая многоволновая сборная оболочка.

Сравнение вариантов производим с учетом табличных данных по [9]. Сравнение производилось по расходу бетона, расходу стали, стоимости и трудоемкости возведения. Сравнение показало, что сборная оболочка - самый приемлемый вариант. Варианты покрытия представлены в графической части (лист 8).

2.2 Расчет оболочки

2.2.1 Сборная нагрузок на оболочку

Оболочка положительной гауссовой кривизны. Оболочка квадратная в плане с размерами сторон l=42 м. (рис.2.1). Сферическая поверхность ее имеет радиус Rоб=53,5 м|. Собирается из ребристых плит номинальными размерами в плане 3x6 м.

Рис.2.1

Определяем геометрические параметры оболочки. Подъем оболочки fоб=fср+fк, где

Радиус контура оболочки Rк=Rоб-fср=53,5--4,294=49,206 м. Подъем оболочки на контуре

Общий подъем оболочки fоб=fср+fк =4,294+4,706=9 м.

Определяем геометрические характеристики плиты (рис.2.2).

Бетон класса В30,Rb=17,0 МПа, Rbt=1,2МПа, Eb=32,5103МПа.

Рис.2.2

Площадь сечения плиты: А=2bрhр+п(lпл -2bp)=21030+3,5280=1580 см2.

Статический момент инерции относительно верхней грани полки (ось ~у0) :

Определяем положение центра тяжести сечения:x=Sy0/A=10715/1580=6,8 см. Момент инерции относительно оси yц.т.:



Определяем приведенную фиктивную толщину оболочки:

-по площади: 1=А/lпл+1 см=1580/300+1=6,3 см (1 см берется

на замоноличивание швов);

-по моменту инерции:

по радиусу инерции

Сбор нагрузок на оболочку приведен в табл. 2.1

Таблица 2.1.

Нагрузки на покрытие

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, МПа	Коэффициент перегрузки	Расчетная нагрузка, Па
От собственного веса плит оболочки с замоноличенными швами (при плотности = 2500 кг/м3 и 1=6.3 см.); 1=0.0632500	1575	1.1	1730
От веса утеплителя (при плотности =500 кг/м3 и толщине =20 см.); =0.2500	1000	1.3	1300
От веса цементной стяжки (при плотности =2000 кг/м3 и толщине =3.6 см.); =0.0362000	720	1.3	930
От веса гидроизоляционного ковра и пароизоляции	200	1.3	260
От снега (III климатический район)	1000	1.4	1400
Итого:	4495	-	5620

2.2.2 Проверка оболочки на устойчивость

Расчет выполняем согласно [14].

Фактический модуль упругости

Еф.б.=ЕbA/(b3)=32,5 103х1580/(300-29.1)=0,6104 МПа,

где b=3.0 м -- расстояние между ребрами плит.

Модуль деформации бетона принят при средней относительной влажности воздуха более 40%: Eд.б.=0.319Еф.б.=0.31906104=0.19104 МПа.

Интенсивность допустимой нагрузки [q] не должна превышать интенсивности полной расчетной нагрузки q :

[q]=0,2Ед.б.(3Rоб)2k=0.20.19104(29.1/5350)21=0.01124МПа=11240 Па,

где k=l, так как R1/R2=53.5/53.5=1 < 1.5.

Устойчивость оболочки обеспечена, так как [q]=11240 Па>q=5620 Па.

2.2.3 Расчет оболочки на равномерно распределенную симметричную нагрузку.

Исходные данные: пологая оболочка (рис. 2.3). Равномерно pacпределенная нагрузка q=5620 Па. Пролет оболочки l=42 м. Приведенная толщина оболочки по площади 1=6.3 см, по моменту инерции 2=16.45 см, по радиусу инерции 3=29.1 см.

Рис. 2.3

Расчет выполняется по [14].

Определяем параметр по табл. 6.3 ...6.8

Проверяем принятую толщину полки плиты оболочки (в центре). Определим нормальные усилия на 1 м длины: Nxx=Nyy=-ql2/(8fоб)=-5620422/(89)=-1380 Н/м.

Напряжения в полке плиты:

ср=N/п=-1380/3.5=-394 Н/см2=-3.94 МПа<Rb=17.0 МПа.--принятая толщина полки п =35 мм достаточна.

При равномерно распределенной нагрузке значительные моменты возникают только на приопорных участках оболочки.

Определяем наибольшие изгибающие моменты, действующие в направлении оси х при y=0:

М1=ql2kм=5.62422kм=99.1kм/100, где коэффициенты kм находим по табл. 6.5 при 2=8.65 по интерполяции: при x/l = 0.05.

Определяем наибольшие значения нормальных сил n1 и N2, действующих в поле оболочки:

в направлении оси х по линии y=0

где коэффициенты находим по табл. 6.3 при 1=14:

x/l = 0, N1 =- 1573.60 = 0;

x/l = 0.05, N1 = - 1573.60.0146 = -23.0 кН/м;

x/l = 0.1, N1 = - 1573.60.0287 = -45.2 кН/м;

x/l = 0.15, N1 = - 1573.60.0419 = -65.9 кН/м;

x/l = 0.2, N1 = - 1573.60.0539 = -84.8 кН/м;

x/l = 0.3, N1 =- 1573.60.0733 = -115.3 кН/м;

x/l = 0.4, N1 = - 1573.60.0848 = -133.4 кН/м;

x/l = 0.5, N1 = - 1573.60.0884 = -139.0 кН/м;

в направлении оси у по линии у=0

где коэффициенты kN2, определяем по табл. 6.4 [14] при =14:

x/l = 0, N2 = 0;

x/l = 0.02, N2= - 1573.60.0941 = -148.1 кН/м;

x/l = 0.05, N2 = - 1573.60.1518 = -254.5 кН/м;

x/l = 0.07, N2 = - 1573.60.168 = -264 кН/м;

x/l = 0.1, N2 = - 1573.60.156 = -245.5 кН/м;

x/l = 0.15, N2 = - 1573.60.1352 = -212.8 кН/м;

x/l = 0.2, N2 = - 1573.60.1229 = -193.4 кН/м;

x/l = 0.3, N2 =- 1573.60.1039 = -163.5 кН/м;

x/l = 0.4, N2 = - 1573.60.0924 = -145.4 кН/м;

x/l = 0.5, N2 = - 1573.60.0884 = -139.0 кН/м;

Наибольшие напряжения, действующие в поле оболочки, составляют

2max = N2 max /1= - 2640/6.3= - 419.6 Н/см2= - 4.196 МПа< Rb=17.0 Мпа.

Прочность сечения оболочки обеспечена.

Определяем сдвигающие усилия S по граням оболочки:

где коэффициент ks определяем по табл. 6.6 при л1 = 14

x/l = 0, S = 1573.60.3439 = 541 кН/м;

x/l = 0.05, S = 1573.60.2749 = 433 кН/м;

x/l = 0.1, S = 1573.60.1927 = 303 кН/м;

x/l = 0.15, S = 1573.60.1441 = 227 кН/м;

x/l = 0.2, S = 1573.60.1114 = 175 кН/м;

x/l = 0.3, S = 1573.60.065 = 102 кН/м;

x/l = 0.4, S = 1573.60.0301 = 47 кН/м;

x/l = 0.5, S = 1573.60 = 0.

Определяем поперечные силы Q, действующие по граням оболочки:

Q= qlkQ = 5.6242kQ = 236kQ кН/м, где коэффициент kQ находим по табл. 6.8[14] при л1 = 14 (так как в таблице нет значений kQ при л1= 14, берем значения коэффициента kQ при л=11):

x/l = 0, Q = 2360=0;

x/l = 0.02, Q= 2360.0941 = 4.8 кН/м;

x/l = 0.04, Q= 2360.0941 = 5.3 кН/м;

x/l = 0.05, Q = 2360.1518 = 5.5 кН/м;

x/l = 0.07, Q = 2360.168 = 5.4 кН/м;

x/l = 0.1, Q = 2360.156 = 5.1 кН/м;

x/l = 0.15, Q = 2360.1352 = 4.9 кН/м;

x/l = 0.2, Q = 2360.1229 = 4.8 кН/м;

x/l = 0.25, Q = 2360.1229 = 4.8 кН/м;

x/l = 0.3, Q =2360.1039 = 4.9 кН/м;

x/l = 0.4, Q = 2360.0924 = 4.8 кН/м;

x/l = 0.5, Q = 2360.0884 = 4.9 кН/м;

Вычисляем главные усилия NГЛI и NГЛII, действующие в оболочке в направлении диагонали и перпендикулярно, по формуле:

находим по табл. 6.7 [14] при л1 =14:

в направлении диагонали:

x/l = 0, y/l=0.5 NглI = - 1573.60.3439 = - 541 кН/м;

x/l = 0.1, y/l=0.4 NглI = - 1573.60.2492 = - 392 кН/м;

x/l = 0.2, y/l=0.3 NглI = - 1573.60.1618 = - 255 кН/м;

x/l = 0.3, y/l=0.2 NглI = - 1573.60.1197 = - 188 кН/м;

x/l = 0.5, y/l=0 NглI = - 1573.60.0884 = - 139 кН/м;

*.- перпендикулярно диагонали

x/l = 0, y/l=0.5 NглI = 1573.60.3439 = 541 кН/м;

x/l = 0.1, y/l=0.4 NглI = 1573.60.0547 = 86 кН/м;

x/l = 0.2, y/l=0.3 NглI = 1573.60.0173 = - 27 кН/м;

x/l = 0.3, y/l=0.2 NглI = 1573.60.0571 = - 90 кН/м;

x/l = 0.5, y/l=0 NглI = 1573.60.0884 = - 139 кН/м;

Эпюры усилий приведены на рис. 2.4.

2.2.4 Расчет оболочки при односторонней распределенной снеговой нагрузке

Полная расчетная нагрузка с учетом снега на правой половине покрытия (рис. 2.5) составляет <72=5620 Па. Нагрузка на левой половине покрытия без учета снега 91=5620--1400=4220 Па.

Нагрузки q1 и q2 приводим к симметричной и кососимметричной нагрузкам q3 и q4:

q3= (q2--q1)/2= (5620--4220)/2=700 Па;

Рис. 2.4

q4= q1+(q2-q1)/2=4220+ (5620--4220)/2=4920 Па.

Находим коэффициенты 1' и 2' для кососимметричной нагрузки по табл.6.9...6.12[14]:

Для симметричной нагрузки 1= 14 и 2= 8.65.

Рис. 2.5

Определяем наибольшие значения изгибающих моментов, действующих в направлении оси х при y=0:

M1 = q4l2kм + q3l2k'м = 4.92 422 kм + 0.70 422 k'м = 86.79(kм/100) + +12.35(k'м/100),

где коэффициент kм находим по табл. 6.5 [14] при 2= 8.65, a k'M - по табл. 6.11 [14] при '2=4.3.

kм/100=0.039;

k'м/100=0.0429.

Наибольшие значения изгибающих моментов получаются при x/l=0.05 и составляют: M1max= 86.79 0.039+12.35 0.0429=3.9 кН/м.

Определяем наибольшие значения нормальных сил N1, действующих в направлении оси х по линии у=0:

где коэффициенты kN находим по табл. 6.3 [14] при 1= 14,а k'N - по табл. 6.9 [14] при '1= 7.

kN /100 = 0.0885;

k'N /100 = 0.

Наибольшие значения N1 получаются при x/l=0,5.

N1max= - 280(4.92 0.0884+0.7 0) = - 121.78 кН/м.

Определяем нормальные силы N2 в направлении оси у по линии y=0:

где коэффициенты kN находим по табл._6.4 [14] при 1= 14,а k'N - по табл. 6.9 [14] при '1= 7.

kN /100 = 0.168;

k'N /100 = 0.0084.

Наибольшие значения N2 получаются при x/l = 0.07.

N2max = - 280(4.92 0.168 + 0.7 0.0084)= - 233.08 кН/м.

Наибольшие напряжения, действующие в поле оболочки при несимметричной нагрузке, составляют:

что меньше, чем при симметричной нагрузке.

Сдвигающие усилия по граням оболочки:

где коэффициенты ks определяем по табл. 6.6 [14] при 1=14, а ks - по табл. 6.12 [14] при 1=7.

По граням у= ± l/2:

x/l = 0, S = 280(4.92 0.3439 + 0.7 0.2829) = 529.2 кН/м;

x/l = 0.05, S = 280(4.92 0.2749 + 0.7 0.2135) = 420.5 кН/м;

x/l = 0.1, S = 280(4.92 0.1927 + 0.7 0.1291) = 290.8 кН/м;

x/l = 0.15, S = 280(4.92 0.1441 + 0.7 0.0751) = 213.2 кН/м;

x/l = 0.2, S = 280(4.92 0.1114 + 0.7 0.0354) =160.4 кН/м;

x/l = 0.3, S = 280(4.92 0.065 + 0.7 0.0354) = 82.6 кН/м;

x/l = 0.4, S = 280(4.92 0.0301 + 0.7 0.1291) = 16.2 кН/м;

x/l = 0.5, S = 280(4.92 0 - 0.7 0.2829) = - 55.4 кН/м.

По граням x=0, х=1:

y/l = 0.5, S = 280(4.92 0.3439 + 0.7 0.2829) = 529.2 кН/м;

y/l = 0.45, S = 280(4.92 0.2749 + 0.7 0.2135) = 420.5 кН/м;

y/l = 0.4, S = 280(4.92 0.1927 + 0.7 0.1361) = 292.1 кН/м;

y/l = 0.3, S = 280(4.92 0.1114 + 0.7 0.0645) = 166.1 кН/м;

y/l = 0.2, S = 280(4.92 0.065 + 0.7 0.0318) = 95.8 кН/м;

y/l = 0.1, S = 280(4.92 0.0301 + 0.7 0.0133) = 44.1 кН/м;

y/l = 0, S = 0.

Усилия от равномерно распределенной симметричной нагрузки превышают значения усилий, полученных при односторонней снеговой нагрузке. Поэтому расчет прочности в дальнейшем производим по усилиям, полученным от симметричной нагрузки.

Эпюры сдвигающих усилий приведены на рис. 2.6.

2.2.5 Расчет приконтурной -зоны оболочки

Для восприятия главных растягивающих усилий NглII в углах пологой оболочки необходимо установить дополнительную арматуру, а для восприятия усилий NглI - выполнить набетонку.

Для армированной набетонки принимаем арматуру класса A-III (Rs = 365 МПа) и бетон класса В25 (Rb = 14.5МПа). Эпюру главных растягивающих сил NглII разбиваем на участки, на границах которых определяем величины усилий по диагонали (рис. 2.7). На участке с NглII = 541 кН/м требуемое количество арматуры:

As= NглII / Rs =541000/36500= 14.82 см2.

На участке с NглII =86 кН/м требуемое количество арматуры:

As = 86000/36500=2.36 см2.

Принимаем на первом участке 10 14А-Ш с шагом 0.6 м, а на втором участке

3 10A-III с шагом 0.6 м.

Определяем толщину набетонки по усилиям NглI (рис. 2.8).

Рис.2.6.

Рис. 2.7.

Толщину набетонки определяем из условия Nсжим < Rb Ab [17], где Ab=hb площадь сжатой зоны бетона. Принимаем b=1 п.м. Тогда толщина набетонки h = N/Rb

На первом участке h1 = 5410/1450 = 3.7 см; на втором участке h2=3920/1450=2.7 см. Учитывая, что толщина полки плиты 35 мм, на других участках набетонку не делают.

2.2.6 Расчет плиты оболочки

Плита (рис. 2.9) работает на собственный вес. Наибольшие усилия в ней возникают в монтажной стадии.

Рис. 2.9

Нагрузка от собственного веса плиты g=1730 Па. На два ребра приходится нагрузка q=gl2= 1730 3 = 5190 Н/м.

Определяем моменты в ребрах (рис. 2.10):

Мmax=gl12/8 = 5.12 62 / 8 = 23 кН м.

Рис. 2. 10

Рис. 2. 11

Рис. 2.12

Расчет арматуры производим по [17] (рис. 2.10) M=A0bh02Rb.

Вычисляем Ао= M /(bh02Rb)=2300000/(20 262 1700)=0.098, где Rb=l7.0 МПа (для бетона ВЗО); h0=h - а=30 - 4=26 см.

Из табл. III.1 [17] =0.1 и = 0.95.

Площадь сечения продольной арматуры:

As=M/( h0Rs )=2300000/(0.95 26 36500) =2.55 см2,

где Rs=365МПа (apматура класса А-III).

2.2.7 Расчет-опорного контура оболочки

Расчет опорного контура производится на действие краевых нагрузок от оболочки -- сдвигающих сил S и поперечных сил Q и от силы тяжести контура. Значения Q и S принимаются в предположении что оболочка шарнирно закреплена на «идеальном» (абсолютно жестком в плоскости и гибком из плоскости) контуре. Упругая податливость контура вдоль оси в расчете не учитывается. Контурный пояс расчитывается как многократно статически неопределимая криволинейная многопролетная балка. Силы Q и S считаются приложенными в центре тяжести пояса. Эпюры приняты по рис. 2.4 при расчете оболочки на равномерно распределенную симметричную нагрузку. На рис. 2.12 эти эпюры приведены как исходные данные для расчета контура, на этом же рисунке показана геометрическая схема контура.

Определяем нагрузки на опорный контур (контурный ригель). Для этого контур разбиваем на равные участки 1...12 (рис. 2.13),на границах которых находим сосредоточенные силы S и Q, направленные по горизонтали и вертикали.

Определяем сосредоточенные сдвигающие силы S в точках 1...12 (см. рис. 2.12).

Вычисляем сосредоточенные поперечные силы Q в точках 1...12:



Q1= 0;

Q2...4=5.5 2=11 кН;

Q5...11=4.9 2=9.8 кН;

Q12=4.9 1 =4.9 кН.

Рис. 2.13

Рис. 2.14

На рис. 2.14 приведены расчетные параметры контура. Радиус контура Rk== 49.206 м, подъем на контуре fK=4.706 м.

Определяем вертикальные и горизонтальные составляющие сил Q и S:

Qxi= Qi sini;

Qyi=Qi'cosi;

Sxi=Si cosi;

Syi= Si sini,

где sini = li/Rk;

Высоты подъема точек 1...12 на контуре:

Результирующие вертикальные и горизонтальные силы, действующие на контур,

Px i = Qxi +Sxi;

Py i = Qyi +Syi;

Результаты расчета приведены в табл.2.2.

Определяем нормальные усилия в контурном ригеле в сечениях 1...12.

Наибольшее растягивающее усилие получается в центре ригеля N=3579 кН.



Используем в качестве предварительно напряженной арматуры стержни из горячекатаной стали переодического профиля класса А-IIIв, упрочненные вытяжкой с Rs=450МПа. Стыки контурного бруса осуществляются сваркой концов с помощью накладок из арматуры класса А-III. Бетонирование стыка целесообразно выполнить после сборки оболочки, т.е. когда арматура, находящаяся непосредственно в стыке, будет напряжена от собственного веса оболочки.

As1=N1/Rs=3579103/450106=79.53 см2, 1032(Fтаблs=80.42 см2)

As2=N2/Rs=3090103/450106=68.67 см2, 932(Fтаблs=72.38 см2)

As3=N3/Rs=2286103/450106=50.80 см2, 732(Fтаблs=56.3 см2)

As4=N4/Rs=1673103/450106=37.18 см2, 825(Fтаблs=39.27 см2)

As5=N5/Rs=1223103/450106=27.18 см2, 625(Fтаблs=29.45 см2)

As6=N6/Rs=869103/450106=19.31 см2, 425(Fтаблs=19.63 см2)

As7=N7/Rs=584103/450106=12.98 см2, 618(Fтаблs=15.27 см2)

As8=N8/Rs=365103/450106=8.11 см2, 418(Fтаблs=10.18 см2)

As9=N9/Rs=201103/450106=4.47 см2, 218(Fтаблs=5.09 см2)

As10=N10/Rs=88103/450106=1.96 см2,

As11=N11/Rs=22103/450106=0.49 см2, 212(Fтаблs=2.26 см2)

Схема армирования контурных брусьев представлена в графической части (лист 5).

2.3 Расчет сборного безбалочного перекрытия

2.3.1 Данные для проектирования

Требуется выполнить расчет и конструирование основных элементов среднего участка безбалочного перекрытия здания с сеткой колонн 6х6 м. Среда в здании неагрессивная, температурно-влажностной режим нормальный. По степени ответственности здание относится к классу II. Нормативное значение временной нагрузки на перекрытие 15 кПа.

В состав перекрытия входят капители, межколонные и пролетные плиты. Для сборных элементов предусмотрен бетон класса ВЗО и арматура класса A-III.

Поскольку нагрузки малой суммарной длительности отсутствуют, для изгибаемых эле-метов коэффициент условий работы бетона b2= 0.9.

Расчетные характеристики бетона класса ВЗО:

Rb=0.9 17.0=15.3 МПа;

Rbt=0.9 1.2=1.08 МПа;

Rb,ser=22.0 МПа;

Rbt,ser=1.80 МПа;

Eb=33500 МПа.

Расчетные характеристики арматуры класса A-III:

Rs=Rsc=365 МПа;

Rsw=295 МПа;

Rs,ser=390 МПа;

Es=200000 МПа;

s=5.97.

Нагрузки на 1 м2 перекрытия приведены в табл. 2.3.

2.3.2 Определение усилий в элементах перекрытия

Соединение капителей с колоннами и с межколонными плитами жесткое. Пролетные плиты соединены с межколонными шарнирно. В этих условиях колонны с капителями и межколонными плитами образуют пространственную раму, ригели которой расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Статический расчет такой рамы сложен и может быть реализован лишь с помощью ЭВМ, особенно при необходимости учитывать переменную жесткость ригеля и стоек. Однако без существенных погрешностей можно учитывать работу продольных и поперечных рам независимо друг от друга. Поэтому рассматриваем только ригель поперечной рамы и выполняем статический расчет этого ригеля как многопролетной неразрезной балки переменной жесткости (рис.2.13). Поскольку сетка колонн квадратная, нагрузки в каждом пролете принимаем распределенными по треугольнику с максимальными ординатами:

От постоянных нагрузок при f=1...g=6.65 6=39.9 кН/м.

То же, при f>1...g=7.55 6=45.3 кН/м.

От временной нагрузки при f=1...p=14.25 6=85.5 кН/м.

То же, при f>1...p=17.10 6=102.6 кН/м

Моменты инерции ригеля:

В сечении I-I...I1=0.001024 м.4

То же, II-II...I2=0.001458=1.424 I1 м.4

III-III...I3=0.005208=5.086 I2 м.4

IV-IV...I4=0.028188=27.527 I3 м.4

Усилия в ригеле находим методом сил, принимая обычную при этом основную систему в виде шарнирно закрепленных простых балок, а за неизвестные -- величины опорных моментов. Перемещения в основной системе вычисляем с помощью интегралов Мора, используя правило Верещагина и способ Корноухова, а также учитывая переменную жесткость ригеля по длине. Затем составляем систему трехчленных уравнений и решаем ее для следующих нагружений: П -- постоянная нагрузка во всех пролетах; B1 -- временная в нечетных пролетах;

Таблица 2.3.

Нагрузки на перекрытие

Вид нагрузки	Норма-тивная нагрузка кПа	Коэффициент надежности по назначению n	Расчетная нагрузка при f=1, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке f	Расчетная нагрузка при f>1, кПа
Постоянная: В том числе вес конструкций перекрытия Вес конструкций пола	7.0 4.5 2.5	- 0.95 0.95	6.65 4.275 2.375	- 1.1 1.2	7.55 4.7 2.85
Временная (она же длительная)	15.0	0.95	14.25	1.2	17.10
Полная	22.0	-	20.90	-	24.65

В2 -- то же, в четных; В3 -- то же, в 1-, 2- и 4-м пролетах; В4 -- то же, в 1-, 3- и 4-м пролетах; В5 -- то же, во 2-м и 3-м пролетах. Принятые варианты положения временной нагрузки позволяют определить наибольшие значения как пролетных моментов (варианты bi' и В2), так и опорных (варианты В3, В4 и В5). Усилия, полученные из статического расчета ригеля в предположении упругой работы элементов (капителей и надколонных плит), перераспределены так, чтобы величины опорных и пролетных моментов снижались не более, чем необходимо для обеспечения требуемой ширины раскрытия трещин. Пределы уменьшения моментов определены по формуле (7.13) [16].

Так, при acrc,2 = 0.3 мм; l= 1.5; = 1;= 1; d =* 20 мм; s = 0.02 для опоры В

Тем же путем для сечения в середине пролета ВС М2 = 123.7 кН м. Для сечения на опоре С Мс = - 301.5 кН м. Результаты статического расчета ригеля при f> 1 приведены в табл. 2.4, огибающая эпюра изгибающих моментов после перераспределения -- на рис. 2.14. Изгибающие моменты в ригеле при f = 1 представлены в табл. 2.5. Из условия симметрии приведены результаты расчета для левой половины ригеля.

Рис. 2.13.Расчетная схема поперечной рамы безбалочного перекрытия и размеры поперечных сечений.

Рис. 2.14.Эпюры изгибающих моментов, кН м, в ригеле поперечной рамы каркаса:

а - от расчетных нагрузок при f> 1 после перераспределения;

б - от сочетания П+В1 расчетных нагрузок при f = 1.

Таблица 2.4.

Усилия в сечениях ригеля от расчетных нагрузок при f>1 (g=45.3 кН/м;

p=102.6 кН/м.)

Вид расчета	Сочетание нагрузок	Изгибающие моменты, кН м.	Поперечные силы, кН, у опор
		MA	M1	MB	M2	MC	QA Спра-ва	QB слева	QB Спра-ва	Qc слева
По упругой стадии	П+В1 П+В2 П+В3 П+В4 П+В5	-55.5 -17 -55.5 -55.5 -17	254.3 -24.8 145.9 237.8 21.4	-334.9 349.2 595.1 374.5 238.2	-111.8 188.9 119.2 -78.3 95.4	-160.4 -160.4 -53.9 -53.9 -458.4	175.3 12.6 131.9 168.7 31.1	-268.4 -123.3 -311.8 275.0 -104.8	97 253.3 312.1 121.4 185.1	-38.9 -190.4 -131.6 -14.5 -258.6
С учетом пере-распре-деления усилий	П+В1 П+В2 П+В3 П+В4 П+В5	-55.5 -17 -55.5 -55.5 -17	229.7 -43.5 229.7 229.7 -43.5	-394.0 -394.0 -394.0 -394.0 -394.0	-183.7 124.1 124.1 -183.7 95.7	-245.2 -245.2 -245.2 -245.2 -302.0	165.4 5.1 165.4 165.4 5.1	-278.3 -130.8 -178.3 -278.3 -130.8	92.8 246.7 246.7 92.8 237.2	-43.1 -197 -197 -43.1 -206.5

Примечание. Значения изгибающих моментов М1 определены для сечений ригеля на расстоянии 2.5 м от опоры А, моментов М2 - в середине пролета ВС.

Пролетные плиты опираются на деформируемый контур, которым являются межколонные плиты. Работая в составе безбалочного перекрытия, пролетные плиты находятся в сложном напряженном состоянии: они испытывают влияние распора, частичного защемления на контуре, деформативности контура и т. д. Для упрощения расчета по прочности рабочую арматуру пролетной плиты допускается определять из расчета ее как опертой на жесткий контур, но без учета закрепления на контуре (свободное опирание по всему контуру) и без учета сил распора. С учетом изложенного, для квадратной в плане пролетной плиты при l1 = l3 = 3 м и при f > 1 изгибающие моменты находят по формуле:

М1=М2=24.65 3.03/24=27.7 кН м.

При расчете плиты по предельным состояниям второй группы (т. е. При f = 1) усилия вычисляем по формулам (6.121) и (6.122) [16] при 5 = 5= 0.0441 [16, табл. 6.25]:

Мх = Мy = 0.0441 20.9 З2 = 8.3 кН м/м.

Опорные моменты в пролетной плите отсутствуют.

2.3.3Расчет капители по прочности

Для определения несущей способности сечения элемента переменной ширины или для подбора арматуры растянутой зоны используют следующий прием. Действительное сечение элемента (см. рис. 2.15, а) условно расчленяют на два: с прямоугольной сжатой зоной и с треугольной (рис. 2.15, б, в). Соответственно этим сечениям распределяют внешний изгибающий момент М = m1 + M.2 и площадь арматуры растянутой зоны

As = Asl + As2. Учитывая, что

bx=(bb-bt)x/ht+bt,

получаем:

M=mRbbtho2;

Порядок расчета при подборе арматуры следующий: вычисляем величину 0, затем определяем относительную высоту сжатой зоны, потом - требуемую площадь сечения арматуры. Для определения несущей способности сечения находим относительную высоту сжатой зоны , и несущую способность элемента.

Таблица 2.5.

Изгибающие моменты в сечениях ригеля от расчетных нагрузок приf=1

(g=39.9 кН/м; p=85.5 кН/м.)

Сочета- ние нагрузок	Значение моментов, кН м, в сечениях
	А	1	В	2	С
П+В1 П+В2 П+В3 П+В4 П+В5	-47.1 -15.0 -47.1 -47.1 -15.0	214.5 -18.2 124.1 200.7 20.4	-286.7 -286.7 -503.6 -319.8 -206.1	-92.3 158.2 100.2 -64.5 80.4	-137.2 -137.2 -48.5 -48.5 -385.5

По формулам (3.18), (3.17) и (3.25) [16] для бетона класса В30 и арматуры класса A-III

В капителях действуют в основном отрицательные изгибающие моменты (см. рис. 2.14), поэтому прочность нормальных сечений рассчитываем как для элементов с одиночной арматурой. Поскольку в сжатой зоне капители ширина сечения переменна, для определения площади сечения арматуры используем формулы предыдущего расчета.

Для сечения I--I: h = 0.3 м; h0 = 0.25 м; bt = 1.23 м; bь = 2.98 м; hf = 0.12 м;

М = 0.3375 МН м (см. рис. 2.14 и 2.16, а).

Положение нулевой линии:



Рис. 2.15. К расчету прочности элементов трапецеидального сечения:

а - расчетное сечение; б - прямоугольная часть сечения; в - треугольная часть.

Рис. 2.17. Схема образования пирамиды продавливания в капители.

Площадь сечения арматуры растянутой зоны:

Для сечения II--II (см. рис. 2.14 и 2.16, б):

h= 0.24 м; h0= 0.19 м; bt=2.11 м; Ьb = 2.98 м; hf = 0.06 м;

М = 0.2991 МН м; B0 = 0.257; = 0,653; = 0.254; As = 49.76 см2.

Для сечения III--III (см. рис. 2 и 4, в):

h= 0.18 м; h0 = 0.13 м; bt = bb = b = 2.98 м; М = 0.2634 МН м;

В0 = 0.342; = 0; = 0.438; As= 71.13 см2.

Принимаем 2420 А-Ш, As = 75,4 см2,

Прочность капители на продавливание проверяем в сечении, где очертания капители образуют входящие углы (рис. 2.17).

При коэффициенте надежности по нагрузке f> 1 полная расчетная нагрузка на перекрытие q = 24.65 кПа. Поперечная арматура в капители отсутствует. Высота сечения h = 0.3 м; h0x = 0.25 м; h0y = 0.27 м; средняя рабочая высота сечения h0 = 0.26 м. Площадь перекрытия, с которой нагрузка передается на колонну, A=6х6=36 м;площадь большего основания пирамиды продавливания (см. рис. 2.17.):

А1=1.75 X 1.75 = 3.06 м2.

Расчетная продавливающая сила:

F = q (А -- А1) = 24.65 (36 -- 3.06) =812 кН.

Среднее арифметическое величин периметров верхнего и нижнего основания пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения:

иm = 0.5 (1.23 + 1.75) 4 = 5.96 м.

Проверка условия (3.391) [16]:

F = 0.812 МН < 1 X 1.08 X 5.96 X 0.26 = 1.67 МН.

Так как это условие выполняется, прочность капители на продавливание в рассматриваемом сечении обеспечена. Другие сечения капители также обладают достаточной прочностью на продавливание.

Прочность капители на действие поперечной силы проверяют по наклонному сечению в месте, где очертание капители образует входящий угол (см. рис. 2.17.).

Расчетная поперечная сила Q = 278.3 кН (см. табл. 2.4.). Размеры сечения:

h1= 0.3 м; h01= 0.25 м; h2 = 0.24 м; h02 = 0.19 м;

h0 = 0.5 (0.25 + 0.19) = 0.22 м;

b = 0.5 (2.98 + 1.23)= 2.11 м.

Проверка условия (3.259) [16]. При отсутствии поперечной арматуры (w1 = 1) и при

b1= 1 -- 0.01 X 15.3 = 0.847

из условия (3.259) [16] следует, что:

Q = 0.2783 МН < 0.3 X 1 X 0.847 X 15.3 X 2.11 X 0.22=1.805 МН,

т. е. прочность бетона по сжатой полосе между наклонными трещинами обеспечена.

Проверка условия (3.276) [16] при минимальном значении в нем правой части:

Q = 0.2783 МН < 0.6 (1 + 0.0) 1.08 X 2.11 X 0.22 = = 0.3008 МН.

Поскольку и это условие выполняется, прочность элемента обеспечена и поперечная арматура не требуется. Проверка прочности капители по наклонным сечениям в других местах дает аналогичные результаты.

2.3.4 Расчет межколонной плиты по прочности

Сначала определяют сечение продольной арматуры, расположенной параллельно оси рамы. Как показано на рис. 2.14, а, в межколонной плите, являющейся элементом ригеля рамы, могут действовать как положительные, так и отрицательные изгибающие моменты. Следовательно, для их восприятия в межколонной плите необходимо предусмотреть как верхнюю, так и нижнюю продольную арматуру. Поскольку, в соответствии с величинами изгибающих моментов, количество верхней арматуры больше, чем нижней, сначала подбирают нижнюю арматуру, а затем -- верхнюю.

Продольную арматуру межколонной плиты средних пролетов для восприятия положительных изгибающих моментов определяют с учетом наличия верхней арматуры.

Так как b = 2.98 м; h =0.16 м; а = а' = 0.03 м; h0=0.13 м; М = 0.1241 МН м, то

Принимаем 31 12А-III, As = 35.06 см2.

В опорном сечении М = - 0.2634 МН м.

При учете нижней арматуры:

По табл. 3.5 [16] =0.195. По формуле (3.46) [16]:

Аs= 0.195 2.98 0.13 15.3 / 365 + 0.003506 = 0.006673 м2 = 66.73 см2.

Принимаем 22 20А-III, As=69.12 см2.

Для межколонной плиты крайнего пролета М = 0.2297 МН м (см. рис. 2.14, а). Поэтому

Принимаем 22 20А-III, As = 69.12 см2. Для восприятия отрицательного момента М = - 0.2063 МН м

Назначаем 22 18A-III, As = 56 см2.

Поскольку опорный контур для пролетной плиты -- межколонные плиты, в последних возникают изгибающие моменты в направлении, перпендикулярном оси ригеля рамы. Для их определения принимаем расчетную схему межколонной плиты в виде прямоугольной пластины, защемленной по двум противоположным сторонам (у капителей) и с двумя свободными сторонами. Нагрузка с пролетной плиты передается на свободный край межколонной плиты как полосовая распределенная по треугольнику. Максимальная ордината полосовой нагрузки на один край q = 24.65 3 = 74 кН/м.

Распределенную по треугольнику нагрузку приводим к эквивалентной равномерно распределенной нагрузке из условия равенства прогибов свободно опертой балки пролетом lХ:

откуда F=0.64 q=0.64 74=47.36 кН/м.

Используя таблицы [16] определяем изгибающие моменты в межколонной плите, действующие перпендикулярно оси рамы. В соответствии с [16, табл. 42] при lУ/lХ = 1 в центре надколенной плиты изгибающий момент

М = - _0.01 3.47 47.36 2 = --2.84 кН м.

Определяем площадь сечения верхней арматуры, расположенной перпендикулярно оси рамы. Расчетный изгибающий момент на 1 м длины межколонной плиты

М = - 2.84 1 = - 2.84 кН м.

При b = 1 м; h = 0.16 м; а = 0.045 м; h0 = 0.115 м:

Так как требуемая площадь сечения арматуры мала, предусматриваем ее из холоднотянутой проволоки класса Вр-I диаметром 5 мм (Rs = 360 МПа). Тогда:

Коэффициент армирования сечения:



Рис.2.18. Схема полосового излома перекрытия (в сечениях заштрихованы сжатые зоны бетона).

Находим момент образования трещин, увеличив Rbt ser на 20 %, а параметр Wpl определяя как для бетонного сечения. Тогда по формуле (4.19) [16]:

при Nsh = 0, Мcrc = 1.2 1.80 1 0.162 / 3.5 = 0.0158 МН м > М = 0.00284 МН м.