Проектирование сборного балочного междуэтажного перекрытия

Полная  высота фундамента устанавливается из условий :

1)продавливания

Н= h₀+ 0,04=0,1+0,04=0,14=14см – высота части фундамента под подколонником.

2)заделки  колонны в фундаменте 

Н=1,5 h_соl+25=1.5х30+25=70см (меньше высоты подколонника ).

3) анкеровки  сжатой арматуры

Н=16d + 25 =16х1,8+25=53,8см.

Принимаем полную высоту фундамента 100см, в том  числе высота подколонника 70см, монолитной части 30см. Если высота части фундамента под подколонником получится  больше 30см, следует ее принять раной 60см ( две ступени по 30 см).

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней части ( или нижней ступени). h₀₂= 30-4=26см  условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения (b=100см) должно выполняться условие: pl ≤ 2 h₀₂√( γ_b2 R_btp)

Поперечная  сила от давления грунта в сечении  по грани подколонника:

Q= pl=0.5(a-a_l-2 h₀₂ )p 

Где а- размер подошвы фундамента, a_l-размер подколонника, h₀ – рабочая   высота фундамента, р –давление на грунт от  расчетной нагрузки.

Q=pl=0.5(1,9-0,9-2x0.26)x383,9=92,13кн.

Поперечная  сила, воспринимаемая нижней ступенью фундамента без поперечного армирования:

Q=2 h₀₂√( γ_b2 R_btp)=2x0.26√(0.9x750x346,5)=251,8кн.

92,1кн < 251,8кн – условие прочности  удовлетворяется.

1.6.4. Расчет на продавливание.

Проверяем монолитную часть или нижнюю ступень монолитной части на прочность против продавливания.

Р ≤ γ_b2 R_bt h₀₂u_m

Где u_m – среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах полезной высоты.

u_m = 2(0,9+0,9+2х0,26)=4,64м.

h₀₂- рабочая высота нижней ступени фундамента или нижней части, если он состоит из одной ступени.

Продавливающая  сила Р=N-A₁р

Где N-расчетное усилие, передающее с колонны.

 A₁- площадь нижнего основании пирамиды продавливания

A₁=(0,9+2х0,26)х(0,9+2х0,26)=2,0,1м².

Р –давление  грунта.

Продавливающая  сила  Р=1385,9 – 2,01х383.9=611,8кн.

γ_b2 R_bt h₀₂u_m=0,9х750х0,26х4,64=1024,9кн.

Р=611,8кн < 814,32кн, следовательно, прочность монолитной  части или нижней ступени против продавливания обеспечена.

1.6.5. Определение площади  арматуры фундамента.

Расчетная схема  нижней части фундамента принимается  в виде равномерно распределенной нагрузкой, равной давлению на грунт.

Расчетный изгибающий момент по грани подколонника определяется по формуле:

М₁=0,125р(a-a₁)²=0,125х383.9(1.9-0,9) ²х2=95,9 кнхм.

Если нижняя часть фундамента имеет две ступени, то следует еще определить

М₁₁= 0,125р(a-a₂)²а, где a₂- размер верхней ступени.

Площадь сечения  арматуры определяется по формуле:

A_s= М₁/(0.9 h₀₂R_s)=95,9x10⁵/(0,9х26х365х100)=11,2см²

Принимаем нестандартную  сварную сетку с одинаковой в  обоих направлениях рабочей арматурой  из стержней d-12 A-III с шагом   S=150мм, а_s=50мм.

Имеем 13d-12A-III c A_s=14.703см²

  μ = A_s х 100/(190х26)=14.703х100/(190х26)=0,274% что больше чем μ_min = 0,05%.

Если нижняя часть имеет две ступени, то следует  определить A_s  еще в месте изменения сечения фундамента, приняв h₀₂=26см и расчетный изгибающий момент М₁₁, а в сечении I h₀₁=56см. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Монолитная  плита перекрытия сплошного сечения.

2.1.Исходные  данные.

Монолитная  плита перекрытия является элементом  перекрытия каркасного монолитного  здания с объемно- планировочным  решением аналогично решению, выполненному в сборном железобетоне.

Плита перекрытия толщиной 160мм в конструктивной ячейке 6,1х5,5 м, расположение балок вдоль  буквенных и цифренных  осей. По контуру здания использованы навесные фасадные стеновые панели.

Расчетная схема  плиты – плита по трем сторонам и на имеет опоры по четвертой стороне. Расчетные пролеты : l₁=5500-200=5300мм, l₂=6250-200/2=6150мм, где 200мм – ширина балки.

Соотношение сторон плиты λ= l₂/ l₁=6150/5300=1,16  < 1,5 – плита работает на изгиб в двух направлениях.

Материал для  плиты:

Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В15:  R_bn= R_b.scr=11 МПА, R_btn= R_b.scr=1,15МПА, R_bn=8,5мпа, R_b=8.5мпа, R_btr=0,75мпа, коэффициент условия работы  γ_b2 =0,9.

Арматура - стержни  периодического профиля класса A-III d= 6…8мм: R_s=365мпа, , R_sn= R_s.scr=390МПА,проволочноая арматура класса Bo-I d=4мм. R_s=365мпа ,R_s= R_s.scr=405МПА; d=5мм.: R_s=360мпа ,R_s= R_s.scr=395МПА.

2.2. Определение нагрузок  и усилий в плите.

Нагрузка на 1 м² перекрытие в кн.

Расчетная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению γ_n =0,95;

q= 0.95x12.14=11.53кн/м²

q_n=0.95x10.07=9.56 кн/м²

α⁰₁=   0.95x(5.25+0.39)=5.358

Нагрузка образования  трещин в опорных и пролетных  сечениях плиты.

По прил.18 при  λ=1,048 , α⁰₁= 3,3,  α⁰₂=4,2, α⁰₃=4,8    

q_crc1= α⁰₁h² R_bn /l_i²=3,3x(16x16x115)/(530x530)=0,345н/см²=3,45кн/м² < q_n=9.56 кн/м²

q_crc2=4,2x(16х16х115)/(530х530)= 4,4кн/м² < q_n=9.56 кн/м²

q_crc3= 4,8х(16х16х115)/(530х530)=0,503 н/см²=5,03 кн/м² < q_n=9.56 кн/м²

Следовательно, на опорах и в пролете плиты  образуются трещины. Момент, воспринимаемый сечением плиты при образовании трещин на длину b= 1м.

  m_crc= b h² R_bt3ser /3.5=100х16² х115/3,5=841143н/см=8,41 кн/м

вычисляем :

α_ь= m_crc/(γ_иR_и b h²₀)=8410000/(0,9х8,5х100х100х14х14)=0,0567

ξ=1 - √( 1-2 α_ь)=0,0585

ζ=1-0,5 ξ=1-0,5х0,0585=0,9707

α_s,crc= m_crc/( ζR_s h₀)=8410000/(355х100х0,9707х14)=1,74 см²

2.3. Расчет несущей  способности плиты.

Несущая способность  плиты определяется по формуле:

При защемлении пролета по трем сторонам и одном  свободном крае вдоль пролета  l₁

      q  = 24(2M₁+M₂+ M₁+ M₁ⁱ+ M₁₁)/( l₁²(6 l₂- l₁);

По прил.19 задаем коэффициенты ортотропии армирования, которые характеризуют соотношение  изгибающих моментов в пролетных  и опорных сечениях плиты, приходящиеся на единицу длины сечения.

Ψ₁=m₂/m₁=0.205, Ψ_I =m_I/m₁=1,53, Ψ_II =m_II/m₂=1,53

11.53=(24(1,53 m₁x6,15+0.0,205 m₁ x5.3+1,53 m₁x6,15x2+0,313 m₁x5.3)/(5.3x5.3(6x6,15-5.3))

откуда m₁=10,33кнхм, тогда требуемое армирование плиты.

α_ь=1033000/(0,9х8,5х100х14х14х100)=0,0688

ζ=1-0,5(1-√(1- α_ь))=0,982; а_s1=1033000/(355х100х0,982х14)=2,1 см²

Используя принятые соотношения  Ψ_i вычисляем:

а _s2=0,205х2,1=0.43 см² а _s1=1,53х2,1=3.21 см² а _s11=1,53x0.205х2,1=0.658 см²

Окончательно  принимаем армирование  плиты:

 В пролете  вдоль l₁ по прил.12  принимаем d-8 A-III с шагом 200мм (а_s1=2,51 см² ); в пролете вдоль l₂ по прил.12 – d-6 A-III с шагом 200мм (а _s2=1,42 см² ). Условие 0,5(а_s1+ а _s2)> а _sскс

0,5(2..51+1.42)=1.965>1.74 см²

На опорах по прил.12 вдоль l₁ принимаем 8-10 A-III с шагом 150мм (а _s1=3,36 см² ).вдоль l₂ по прил.12 принимаем d-5 Вр-1 с шагом 100мм (а _s1I=1.96 см² ).

Проверка несущей  способности по формуле:

   m₁= R _si а _si ( h _0i- 0.5 R _si а _si /( R _b l_i). Вычисляем

m₁=355х2,51х100х(14,0-0,5х355х2,51/(7,65х100))=1195576 нхсм=11,96 кнхсм

m₁=355х1,42х100х(14,0-0,5х355х1,98/(7,65х100))=9517679 нхсм=9,51кнхсм

m_I = m_II=355х3,36х100х(14-0,5х355х3,36/(7,65х100))=1575068нхсм=15,75кнхсм

m_II=355х1,96х100(14-0,5х355х1,96х/(7,65х100))=92100нхсм6=9,21кнхсм

      q  = 24(2х11,96х6,15+9,51х5,3+2х15,75х6,15+15,75х5,3)/(5,3 ²х(6х6,15-5,3))=13,47кн/м² > 11.53 кн/м²

Прочность плиты  обеспечена.