Расчетно - конструктивная часть

Теплотехнический расчет

Выполняется в зависимости от района строительства, включающий определение общего и требуемого сопротивления стены теплопередаче, применение поправочного коэффициента, определение толщины стены, руководствуясь материалом стены, с учетом сопротивления наружной и внутренней поверхности стены теплопередаче. (Приложение методическое пособие по «Теплотехническому расчету ограждающих конструкций гражданских зданий»).

Расчет конструкций

Выполняется согласно спецвопроса, определяемого заданием на проекти­рование:

1) Основания и фундаменты(Пример)

Фундамент ленточный сборный из фундаментных блоков.

Определяем глубину промерзания грунта:

, (9)

где коэффициент состояния грунта;

среднемесячная температура в зимний период;

для песчаного основания (суглинок) = 0,23.

=0,28

Определяем расчетную глубину промерзания:

, (10)

где коэффициент, зависящий и учитывающий влияние теплового режима здания; 0,8-0,9

Определяем окончательную глубину заложения фундамента:

, (11)

Определим нагрузки на фундаменты по таблице 4:

Таблица 4 – Подсчет нагрузок

Нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка,
Постоянная:
Кирпичная стена	35,4816	1,2	42,57792
Железобетонная плита перекрытия	3,2	1,2	3,84
Бетонная плитка	2,646	1,2	3,1752
Цементно-песчанный раствор	1,701	1,1	1,8711
Кирпичная стена	35,4816	1,2	42,57792
Железобетонная плита перекрытия	3,2	1,2	3,84
Бетонная плитка	2,646	1,2	3,1752
Цементно-песчанный раствор	1,701	1,1	1,8711
Железобетонная плита перекрытия	3,2	1,2	3,84
Утеплитель	4,725	1,1	5,1975
Бикрост	0,03	1,1	0,033
Обрешётка 6∙0,025∙3,15	0,4725	1,1	0,51975
Итого	94,4847	−	112,51869
Временная		1,4	1,4
Всего	94,4847	-	157,53

Определим ширину подошвы фундамента по формуле:

, (12)

где – действительная нагрузка на фундамент от вышележащих конструкций;

– глубина заложения фундамента;

– расчетное сопротивление грунта, ;

– объёмный вес грунта, .

Принимаем ширину подошвы фундамента 460 мм.

Вычислим среднее давление по подошве фундамента от действующих нагрузок:

(13)

где расчетная нагрузка;

нагрузка под подошвой фундамента;

ширина подошвы фундамента;

– объёмный вес грунта, ;

– глубина заложения фундамента.

Выполняется условие:

159,5кПа ≤ 250кПа

Конструируется сборный ленточный фундамент из блоков: глубиной заложения d =1,7м; блоки марки ФБС 12.6.6-т; ФБС 24.6.6-т.

Стены

При расчете стены определяют необходимые размеры поперечных сече­ний и подбирают марки кирпича и раствора, соответствующие возникающим в сечениях напряжениям. При расчете наружной стены здания выделяют отрезок стены здания, равный расстоянию между осями окон, распределяют нагрузки Nj, приходящиеся на сечения простенка. Кроме усилия Nj в простенке возникает момент Mj=Pj-lj от веса перекрытия P_i5 расположенным над рассматриваемым эта­жом с эксцентриситетом ej до оси простенка. Толщину стены принимаем соглас­но теплотехнического расчета, выполненного в первой части проекта.

Пример расчета.

Расчетная схема стены:

Выполняется в зависимости от этажности здания.

Подсчет нагрузок производим, определяя вес одного этажа стены толщиной 64 см согласно теплотехнического расчета и длиной 1_ст равной расстоянию между центрами оконных проемов, 1,5 м. Объемный вес каменной кладки р=1700кг/м³. Коэффициент перегрузкиn=1,1.

Вес карниза определяется:

(13)

где z, δ₁,δ₂- размеры карниза, принимаем соответственно 0,4м; 0,2м; 0,8м;

g- ускорение свободного падения, м/с².

Н

Вес стены выше чердачного перекрытия или одного этажа определяется

,

где δ – толщина стены, м

h- высота стены,м.

Р_стен = 1,1·0,64·2,8·1,5·1700·9,8=49260,29 Н

Нагрузка от крыши со снегом, чердачного и междуэтажных перекрытий собирают с площади F, определяемую по формуле:

, ()

где l–длина плиты перекрытия, м.

м²

Нагрузку от крыши со снегом Р_крыши определяют по весу перекрытия, включая вес стропильних конструкций, плит покрытия, кровли, а так же снеговую нагрузку в качестве временной конструкции.

Нагрузка от веса крыши со снегом:

Р_снег=2200∙4,5=9900 Н/м²

Нагрузка чердачного перекрытия с временной нагрузкой:

Р_черд=1100∙4,5=4950 Н/м²

Постоянная нагрузка от веса одного междуэтажного перекрытия:

G=2760∙4,5=12420 Н/м²

Временная нагрузка в междуэтажном перекрытии:

P_вр=300H∙м

Найдем продольные силы в сечении по формуле

N_i=Р₁+Р₂+Р₃+Р₄+ , (16)

где Р₁ - вес карниза, Н/м²;

Р₂ – вес стены выше чердачного перекрытия, Н/м² ;

Р₃ – вес крыши со снегом, Н/м²;

Р₄ – вес чердачного перекрытия, Н/м²;

Р₅ – вес стены одного этажа, Н/м².

Полная продольная сила:

N₅=5497,8+49260,29+9900+4950+ =94238,24 Н

N₄=94238,24·1,8=169628,83 Н

N₃=169628,83·1,6=271406,13 Н

N₂=271406,13·1,4=379968,58 Н

N₁=379968,58·1,2=455962,3 Н

Полная продольная сила N(вес стены G_c,перекрытия Р_i) от одного этажа, приходящаяся в сечении простенкаi-гoэтажа, и положение этих сил относительно оси стены (эксцентриситеты е_1, е₂) помещены в таблице.

Определим эксцентриситет Р относительно оси стены:

, (17)

где h–толщина стены, см;

δ - минимальная величина оперения перекрытия на стену (100мм).

см

Эксцентриситет силы N определяется:

, ( )

где а - величина привязка стены к координационной оси, см.

см.

Находим действующие моменты от перекрытий каждого этажа:

, ( )

М₅=2760·27+94238,24·22=2147761,28 Н·см

М₄=2760·27+169628,83·22=3806354,26 Н·см

М₃=2760·27+271406,13·22=6045454,86Н·см

М₂=2760·27+379968,58·22=8433828,76 Н·см

М₁=2760·27+455962,3·22=10105690,6 Н·см

определяем общий эксцентриситет загрузки N_i относительно той же оси на каждом этаже по формуле:

, (20)

см

см

см

см

см

Вычисляются напряжения в кладке простенков по формуле:

, (21)

где φ- коэффициент продольного изгиба, определяемый по упругой характеристики кладки и гибкости простенка:

, (22)

где 1_о–высота этажа, см.

см

По таблице определяется упругая характеристика α=500.

Коэффициент продольного изгиба φ определяется по таблице.

Коэффициент продольного изгиба φ=0,96.

По найденным напряжениям подбираем марки кладки, руководствуясь таблицей.

Таблица 8 Расчет каменной кладки стены

По таблице определяется упругая характеристика α

Таблица 5 - Значения упругой характеристики α

Коэффициент продольного изгиба φ определяется по таблице

3) Перекрытия и полы

Расчет плиты перекрытия, включающий подсчет нагрузок, расчет пли­ты по нормальным сечениям, по наклонным сечениям, расчет по II группе пре­дельных состояний и расчет подъемных петель. Далее представлен пример рас­чета.

Произведем подсчет нагрузок в табличной форме

Таблица 4 – Подсчет нагрузок

Определяем расчетный изгибающий момент действия полной нагрузки при расчетной длине плиты:

м

, (9)

где q^р – временная нагрузка,Нм²;

l₀ – длина плиты, м.

Н/м.

Определяем расчетный изгибающий момент от полной нормативной нагрузки:

, (10)

где q^н – нормативная нагрузка, Нм²

Нм

Определяем расчетный изгибающий момент от постоянной нормативной нагрузки:

, (11)

где q^пост – постоянная нагрузка, Нм²

Нм

Определяем расчетный изгибающий момент от временной нормативной нагрузки:

, (12)

Нм

Определяем максимальную поперечную силу на опору от полной расчетной нагрузки:

, (13)

Н

Определяем максимальную поперечную силу на опору от полной нормативной нагрузки:

, (14)

Н

Определяем максимальную поперечную силу на опору от постоянной нормативной нагрузки:

, (15)

Н

Расчетные данные для подбора сечений. Для изготовления сборной панели задан бетон марки М200, с характеристиками R_bt=1 МПа, с коэффициентом условия работы γ_с=0,85.

Продольная арматура класса АIII с R_S=365, поперечная арматура класса ВI с расчетным сопротивлением R_S=290 МПа. Армирование производим сварными сетками и каркасами, сетки изготовляют из проволоки класса ВI с расчетным сопротивлением R_S=315 МПа. Панель рассчитываем как балку прямоугольного сечения с размерами b×h=299×16. Проектируем панель шестипустотной, в расчете поперечное сечение приводим к эквивалентному двутавровому сечению, заменяя площадь пустот прямоугольниками той же площади и того же момента инерции.

Вычисляем диаметр отверстия пустот:

, (16)

см.

Тогда высота полки двутавра:

, (17)

где h – толщина плиты, см

см

Определяем приведенную толщину ребер:

см

Определяем расчетную ширину сжатой полки:

см

Расчет по прочности нормальных сечений

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

, (18)

где C – коэффициент для пустотных панелей,

R_s – расчетное сопротивление стали, Н/см²;

Е_s – модуль упругости стали, Н/см²;

Q – коэффициент увеличения прогибов;

qⁿ - вес плиты, Н;

рⁿ,qⁿ – временная и постоянная нормативная нагрузки.

см

Принятая высота h=16 см достаточна.

Определяем коэффициент статического момента относительно сжатой зоны:

, (19)

где М – максимальный изгибающий момент, Н/см²;

R_b – расчетное сопротивление бетона на сжатие, Н/см²;

γ_с – коэффициент условия работы;

b_f – ширина полки, см;

h₀ – рабочая высота сечения, определяемая по формуле:

см, (20)

По таблице находим граничную высоту сжатой зоны ξ= 0,13 и коэффициент статического момента относительно растянутой зоны η= 0,935.

Высота сжатой зоны:

(21)

Следовательно, нейтральная ось проходит в полке.

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

м², (22)

см².

По сортаменту подбираем стержни 9Ø6, АIII F_s=3,82 см², а так же учитываем сетку 200/250/5/4.

см²

Всего площадь сечения арматуры составит:

см².

Расчет по прочности наклонных сечений.

Проверяем условия необходимости постановки поперечной арматуры для многопустотных панелей:

, (23)

где k₁ – коэффициент для тяжелых бетонов.

Н,

Условие выполняется, следовательно, наклонное сечение на прочность не рассчитываем.

Поперечную арматуру выбираем из конструктивных условий, располагая ее с шагом 13 см, назначаем поперечные стержни диаметром 3Ø6 ВРI. Проверка панели на монтажные нагрузки.

Панель имеет четыре монтажных петли из стали класса АI, расположенные на расстоянии 70 см от концов панели с учетом коэффициента динамичности К_g=1,5.

Расчет подъемных петель. При подъеме панели вес ее может быть передан на две панели. Тогда усилие на одну петлю составляет:

, (24)

Н

Определяем площадь сечения арматуры петли:

, (25)

см²

Принимаем 4Ø8 А_S=0,583 см²

Покрытия и кровля

Для данного спецвопроса выполняется расчет плиты покрытия либо рас­чет плиты чердачного перекрытия. Его выполнение аналогично расчету плиты перекрытия. В составе постоянной нагрузки подсчитывается вес конструкций, составляющих покрытие согласно указанных на разрезе. Отличие заключается в учитываемой временной нагрузке:

- для плиты покрытия необходимо учесть снеговую нагрузку, характер­ную для заданного района строительства;

- для плиты чердачного перекрытия достаточно учесть нагрузку от веса одного человека.