Железобетонные конструкции

5. Теплотехнический расчет стенового ограждения

5.1. Исходные данные

Описание климатических условий места строительства, температурно-влажностного режима помещения:

- место строительства: город Курильск;

- температура наружного воздуха t0.92V =  - 19 °C;

- температура отопительного периода tот. пер.= - 0.2°C;

- продолжительность отопительного периода Z от. пер. = 227 сут;

- температура внутреннего воздуха tв=+200.

5.2. Требуемые сопротивления теплопередаче

Градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП = (tв – tот.пер.)∙zот.пер., где

tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС;

tот.пер – средняя температура, оС;

zот.пер – продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 оС, по СНиП 23-01-99, сут.

ГСОП = (20+0.2)∙227 = 4585.4 °С·сут

Методом интерполяции определяем приведённое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций.

При ГСОП = 4000 °С·сут. R0тр = 2,8 м2°С /Вт.

при ГСОП = 5000 °С·сут. R0тр = 3,5 м2°С /Вт.

Из вышенаписанного следует, что 5000-4000=3,5-2,8=0,7 м2°С /Вт

1000 – 0,7

585,4 – х

585,4∙0,7/1000= 0,41 м2°С /Вт.

R01тр =2,8+0,41= 3,21 м2°С /Вт.

Согласно таблице 1б СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» заключаем:

, где

n – коэффициент, выбираемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по табл. 3*, СНиП II-3-79*;

tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99, оС;

∆tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по табл. 2*, СНиП II-3-79*, оС;

αв – коэффициент теплоотдачи ,внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по табл. 4*, СНиП II-3-79*, Вт/(м2∙ оС).

Так как  R0тр < R01тр , то R0 = 3,21 м2°С /Вт.

Сопротивление теплоотдаче Rо ограждающей конструкции следует определять по формуле:

Rк – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2∙ оС/Вт;

αн – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2∙ оС).

3,21 = Rк + 0,158

Rк = 3,052 м2°С /Вт

Термическое сопротивление Rк, м2°С /Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

Rк =R1+R2+…+Ri, где

             R1 и R2 термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции м2°С /Вт, определяемые по формуле:

Ri  = δi/λi, где

              δi – толщина слоя,

      λi – расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), принимаемый по СНиП  II–3–79* .

Определяем толщину стены.

                                    δ1   δ2      δ3      δ4

δ1 = 0,01 м                     цементно-перлитовый раствор                                         

λ1 = 0,93 Вт/( м ·°С)      (ГОСТ 28013)

δ2 = 0,12 м                     кирпич силикатный  (ГОСТ 379 – 79)                                         

      λ2 = 0,87 Вт/( м ·°С)      на цементно-песчаном растворе

δ3 = ? м                         пенополистирол (ГОСТ 15588 – 70*)

λ3 = 0,05 Вт/( м ·°С)     

δ4 = 0,25 м                                  кирпич силикатный  (ГОСТ 379 – 79)                                                         

λ4  = 0,87 Вт/( м ·°С)      на цементно-песчаном растворе

Толщина стены: δ =δ1 + δ2 + δ3 + δ4 = 510 см

6. Расчет лестницы

6.1. Исходные данные

Назначение лестницы – междуэтажная

Минимальная ширина марша – 0,9 м

Минимальная ширина площадки – 1,5 м

Минимальное расстояние между маршами – 0,1 м

6.2. Определение размеров лестничной клетки

Ширина лестничного марша: 0,9 м

Число ступеней марша: N=1550/155=10

Величина горизонтального проложения марша: A=300х10+1500=4500 мм

7. Расчет и конструирование многопустотной панели

7.1. Подсчет нагрузок на 1 м2 междуэтажного перекрытия

7.2 Определение нагрузок и усилий

Длина плиты – lпл = 5400 м , ширина – bпл = 1800 м. (1ПК54.18 - толщиной 220 мм с круглыми пустотами диаметром 159 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам; по ГОСТ 26434-85 «Плиты перекрытий железобетонные для жилых зданий»)

На 1м длинны панели шириной 1,8м действуют следующие нагрузки:

Кратковременная нормативная рn = 1200 1,8 = 2160 Н/м

Кратковременная расчетная р = 1560 1,8 = 2808 Н/м

Постоянная и длительная нормативная qn  = 4100 1,8 = 7380 Н/м

Постоянная и длительная расчетная  q = 5330 1,8 =9594 Н/м

Итого нормативная   qn+pn = 7380 + 2160 = 9540 Н/м

Итого расчетная q+p = 7380 + 2808 = 10148 Н/м

Расчетный изгибающий момент от полной нагрузки:

М = ((q+p) lo2 n )/8, где lo = lпл–(2/3х190)–(2/3х255)–20 = 5400 – 200=5,083 м

М =( 101485,082 0,95)/8 = 31098,64 Нм

Расчетный изгибающий момент от полной нормативной нагрузки (для расчета прогибов трещиностойкости) при  f =1:

Мn = ((qn+pn) lo2 n )/8

Мn  = (9540 5,0820,95)/8 = 29235,43 (Н•м)

то же, от нормативной постоянной и длительной временной нагрузок

М qn = (7280 5,082 0,95)/8 = 22309,63 (Н•м)

то же, от нормативной кратковременной нагрузки

М pn = (2160 5,082 0,95)/8 = 6619,34 (Н•м)

Максимальная поперечная сила на опоре от расчетной нагрузки

Q = ((q+p) lo n )/2

Q q+p = (101485,080,95)/2 = 24487,12 Н

то же, от нормативной нагрузки

Q qn+pn = (95405,080,95)/2 = 23020,02 Н

то же, от нормативной постоянной и длительной нагрузки

Q = (41005,080,95)/2 = 19786,60 Н

7.3. Подбор сечений

Для изготовления сборной панели принимаем:

Для изготовления сборной панели принимаем:

      Бетон класса В30,

      Еb=32,5 × 103 МПа,

      Rb=17 МПа,

      Rbt=1,2 МПа,

      γb2=0,9,

      продольную арматуру - из стали класса А-300, Rs=280 МПа,

      поперечную арматуру – из стали класса А-240, Rs=225 МПа и Rsw=175 МПа,

      армирование – сварными сетками и каркасами, сварные сетки в верхней и нижней полках панели – из проволоки класса В-500, Rs=360 МПа при d=5мм и Rs=365 МПа при d=4 мм.

Панель рассчитываем как балку прямоугольного сечения с заданными размерами

bпл · hпл = 1800 · 22 см ( где bпл - номинальная ширина ; hпл -высота панели). Проектируем панель девятипустотной. В расчете поперечное сечение пустотной панели приводим к эквивалентному двутавровому сечению. Заменяем площадь круглых пустот диаметром d квадратами со стороной h1 той же площади и того же момента инерции:

Вычисляем:

h1 = 0,9∙d, где d=15,9 см

h1 = 0,9∙15,9 = 14,3 см

hf = hf′ = (h - h1)/2

hf = hf′ = (22 – 14,3)/2 = 3,8 см

Приведенная толщина ребер b = (180 – 3) – (9∙14,3) = 48,3 см

Расчетная ширина сжатой полки bf′ = 177 см.

7.4. Расчет по прочности нормальных сечений

Предварительно проверяем высоту сечения панели перекрытия из условия обеспечения прочности при соблюдении необходимой жесткости по формуле:

где с – коэффициент, равный 18-20;

Θ – коэффициент увеличения прогибов при длительном действии нагрузки. Для пустотелых панелей Θ = 2;

Еs – модуль упругости арматуры;

qn - длительно действующая нормативная нагрузка на 1 м2 перекрытия.

см.

Принятая высота сечения h=22 см достаточна. Отношение hf′ / hf = 3,8 / 22 = 0,173 > 0,1; в расчете вводим всю ширину полки  bf′ =177 см. Вычисляем по формуле параметр Ао:

где h0 = h – a = 22 – 3 =19,

см

По таблице [6] 2.11 находим: ξ = 0,031 и η = 0,984.

Высота сжатой зоны х = ξ∙hо = 0,031∙19 = 0,589 см < hf′ = 3,8 см, т.е. нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.

Площадь сечения продольной арматуры:

см2

Предварительно принимаем 7Ø8, As=3,52 см2, а также учитываем сетку:

С- I 5В-500 – 250/4B-500 – 250  ·  5300  ·  1740  ·  40/20 (ГОСТ 8478-81),

Аs = 7 · 0,196 = 1,372 cм2,

∑ Аs=1,372 + 3,52 = 4,892 см2.

Стержни диаметром 8мм распределяем по 3 в крайних ребрах и 1 в одном среднем ребре.

7.5. Расчет по прочности наклонных сечений

Проверяем условие необходимости постановки поперечной арматуры для многопустотных панелей, Qmax=24487,12 Н.

Вычисляем проекцию с наклонного сечения по формуле:

с=φb2(1 + φ f+ φn) · Rbt · b · h · ℓ0/Q b= Bb /Qb ,

где φb2 = 2 (для тяжелых бетонов);

φf - коэффициент, учитывающий влияние свесов сжатых полок.

= 0 ввиду отсутствия усилий обжатия.

Определяем значение:

Вb= φb2 · (1+ φf+φn) · γb2 · Rbt · b · h0 2

Н/см

В расчетном наклонном сечении Qb=Qsw=Q/2, следовательно с=Bb/(0,5∙Q)

см> см

Принимаем с=38 см, тогда

Qb = Bb/c = 50,84∙105/38 = 1,34∙105 Н > Q=0,24487∙105 Н

Следовательно, поперечная арматура по расчету не требуется.

Однако поперечную арматуру предусматриваем из конструктивных условий, располагая ее с шагом

S ≤ h/2 = 22/2 = 11 см.

Назначаем поперечные стержни диаметром 6 мм класса А-240 через 10см у опор на участках длиной 1/4 пролета. В средней ½ части панели для связи продольных стержней каркаса по конструктивным соображениям ставим поперечные стержни через 0,5 м.

7.6. Определение прогибов

Определяем прогиб панели приближенным методом, используя значение λlim. Для этого предварительно вычисляем:

По таблице находим λlim=26,5 при μα=0,03 и арматуре класса А-300.

Общая оценка деформативности панели определяется по условию lo/ho≤ λlim.

lo/ho=520/19=27,36> λlim=31

Условие не выполняется. Требуется расчет прогибов.

где 1/rc – кривизна в середине пролета панели, определяемая по формуле:

см-1

где k1ld=0,41, k2ld=0,2

Вычисляем прогиб f: см, что меньше flim=3см для элементов перекрытий с плоским потолком при l<6 м.

8. Список литературы.

1.      СНиП 2.08.01-89. Жилые здания. / Госстрой СССР – М.: Стройиздат, 1989.

2.      СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника. / Госстрой СССР – М.: Стройиздат, 1998.

3.      СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. / Госстрой СССР – М.: Стройиздат, 1989.

4.      СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. / Госстрой СССР – М.: Стройиздат, 1993.

5.      Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. М.: Стройиздат, 1991, 767 с.

6.      Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций.: Учебное пособие для техникумов. Часть 1. – 2-е издание., перераб. и доп. – М.: Техиздат, 2006. – 272 с.

7.      Типовые конструкции, изделия и узлы. Серия 1.141 – 1. Панели перекрытий железобетонные многопустотные. Выпуск 63. Рабочие чертежи.