Строительство спортивного объекта

Вычисляем параметры, необходимые для определения прогиба плиты. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной нагрузки   М=28,87 кН*м. Суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия с учетом всех потерь и при gsp=1: Ntot=P2=97,32 кН.

эксцентриситет  etot=M/Ntot=2887000/97320=29,67 см,

коэффициент φℓ=0,8 – при длительном действии нагрузки.

 

По формуле (7.75) /17/:

 

,

 

следовательно, принимаем φm=1.

 

Коэффициент, характеризующий неравномерности деформаций растянутой арматуры, определяем по формуле (7.74) /17/:

 

ψs=1,25 – φℓ=1,25 – 0,8=0,45<1.

 

 

 

 

Вычисляем кривизну оси при изгибе по формуле (7.125) /17/:

 

  

 Здесь ψb=0,9; ν=0,15 – при длительном действии нагрузок;

 z1 h0 – 0,5*h′s=190 – 0,5*38,5 = 17,075см.

Аb=(φf+ξ)*b*ho=bf’*hf’=146*3,85=562,1 см2   в соответствии с формулой (7.87) /17/ при Аs’=0 b допущением, что  ξ=ξf’/ho.

 

Вычисляем прогиб по формуле (7.131) /17/:

 

f=(5/48)*ℓo2*(1/r)=(5/48)*5902*9,79*10-5=2,86 см < 2,95 см,

условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.7. Армирование многопустотной плиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 5. Основания и фундаменты

 

5.1. Материалы инженерно-строительных  изысканий

 

 

 

 

 

 

5.2. Оценка инженерно – геологических условий

 

Проектирование оснований и фундаментов начинается с изучения и общей оценки всей толщи и отдельных входящих в нее слоев. Оценка производиться по геологическим картам, разрезам, колонкам, которые приводятся в отчетах по инженерно- геологическим изысканиям.

По данным инженерно-геологического разреза, здание расположено на площадке которая имеет спокойный рельеф.

Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Верхний растительный слой покрывает площадку слоем мощностью до 0,5м.

Ниже в интервале от 0,5 до 2м залегает песок пылеватый.

С глубины 2м залегает галечниковый грунт с песчаным заполнителем.

Галечниковый грунт является несущим слоем.

Подземные воды встречены на глубине 3м.

Нормативная глубина сезонного промерзания для г. Абакана составляет 2,9м.

Категория грунтов по сейсмическим воздействиям  - II.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Обоснование возможных вариантов фундамента и их анализ, выбор наиболее рационального решения

 

При выборе типа фундаментов рассматривались следующие возможные варианты:

ленточный фундамент – из сборных железобетонных подушек и бетонных стеновых блоков;

свайный фундамент – из железобетонных свай с обвязкой их монолитным железобетонным ростверком;

монолитная плита – сплошной монолитный железобетонный фундамент, соответствующий размерам здания в плане.

Ленточный фундамент – наименее трудоемкий, при этом, наиболее простой и экономичный вид конструктива. Однако данный тип фундамента не приемлем для слабых грунтов.

Свайный фундамент – применяется при возведении зданий на слабых грунтах. Довольно трудоемкий и дорогой тип фундаментов.

Монолитная плита – трудоемкий, дорогой фундамент, требующий сложного расчета. Применяется на грунтах слабой и средней несущей способности, с целью равномерного распределения усилий.

Согласно инженерно-геологическим изысканиям основанием под фундаменты служат плотные галечниковые грунты. Следовательно выполнение свайного фундамента технически не возможно. Из двух оставшихся видов фундаментов вариант монолитной плиты является более трудоемким и требует необоснованного превышения затрат на строительство. Таким образом, окончательно к расчету принимаем вариант ленточного фундамента, как самый экономичный и наименее трудоемкий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4. Расчет фундаментов под наружную стену

 

Проектирование фундаментов с учетом сейсмических воздействий должно выполнятся на основе расчете по несущей способности на особое сочетание нагрузок, определяемых в соответствие с требованиями СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия [14], а также СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах [2]. Предварительные размеры фундаментов допускаются определять расчетом основания по деформациям на основное сочетание нагрузок (без учета сейсмических воздействий), согласно требованиям раздела 2 [15].

Здание – с подвалом, поэтому глубина заложения фундамента принята из конструктивных соображений, отметка подошвы фундамента – 2,70.

 

5.4.1. Сбор нагрузок под наружную стену

 

Делаем сбор нагрузок на фундамент под наружную стену в табличной форме.

 

Вид нагрузки	Нормативные нагрузки		Коэффициент надежности по нагрузке, gf , /7/	Расчетные нагрузки, кН
	на единицу площади, кН/м2	от грузовой площади, кН
Постоянные нагрузки
Керамзит	0.119	1,071	1.2	1,28
Цементно-песчаная стяжка	0,045	0,4	1.1	0,44
Ж/Б ферма	7,2	7,2	1.1	7,92
Кирпичная стена 640мм	12,6	12,6	1.1	13,86
Плиты перекрытия	3	18	1.1	19,8
От бетонного пола по перекрытию	3,75	33,75	1,3	43,87
Фундаментные блоки	4,95	4,95	1.1	5,44
Итого	–	77,97	–	92,61
Временные нагрузки
На 1 м2 проекции кровли от снега (для 3го снегового района (прил.5/7/) s0=1кН/м2, табл.4 /7/, m=1,25∙0,857=1,07 (прил.5 /7/))	1.070	9,63	1.6	15,4
в т. ч. длительнодействующая (с понижающим коэффициентом 0,3)	0.321	2,9	1.6	4,6
Кратковременная на 1 м2 перекрытия (табл.3 /7/)	0.7	6,3	1.3	8,2
Итого	–	18,83	–	28,2
Полная нагрузка		96,8		120,8

 

5.4.2. Расчет фундаментов

 

Глубина заложения фундамента h=2,7 м, высота фундамента hф=1,5 м, нагрузка в уровне верха фундамента Nо=120,8 кН/м. Расчетное сопротивление грунта основания  по табл. 45 /16/ RО=600 кПа –галечниковый грунт с песчаным заполнителем.

Ориентировочные размеры фундамента найдем в

предположении, что он является центрально-сжатым.

Ширина подошвы фундамента по формуле (41)/16/, приняв γmt=20 кН/м2.

F=b·1=Nо/(R0 –γmth)=120,8/(600-20·1,5)=0,21 м.

Учитываем влияние глубины заложения фундамента и его ширины на величину расчетного давления по прил. 3/21/.

Для оснований, сложенных крупнообломочными грунтами k1=0,125; k2=0,25.

R=Ro[1+k1(b-b1)/b1]·((h+h1)/2h1)=600[1+0,125(0,23-1)/1]·((1,3+1,5)/2·1,5)=506,1 кПа.

По расчетному давлению снова определяем ширину фундамента:

F=120,8/(506,1-20·1,5)=0,27 кПа.

Выберем фундаментные блоки ФБС 24.6.6 шириной b=0,6 м по конструктивным соображениям.

По табл. 26 /16/ для гравелистых грунтов находим jn=43° и сn=0,002 МПа. Затем по табл. 44 /16/ для jII=43° находим безразмерные коэффициенты Мg=3,12; Мq=13,46 и Mc=13,37.

Определим соотношение L/H=36/9=4 и по табл. 43 /16/ найдем значение коэффициентов условий работы gC1 =l,4 и gC2 = 1,2. Так как расчетные характеристики jII и cII получены по табличным данным, т. е. косвенно, принимаем значение коэффициента k=1,1.

Определим удельный вес грунта несущего слоя gII = 10´1810=0,0181 МН/м3 и грунта, залегающего выше подошвы фундамента,

Найдем расчетное сопротивление  грунта основания по формуле (33) /16/:

 

Так как R=594 кПа, найденное по заданным характеристикам грунта, оказалось больше R=506,1 кПа, найденного по Rо, то ширину фундамента можно уменьшить. Но т.к. ширина стен 640 мм, то по конструктивным соображениям этого не следует делать.

Рср=(120,8+20·2·0,8)/0,8=191 кПа.

Условие Рср≤R выполнено, так как 191<594.

По формуле:

определим равнодействующую активного давления грунта на 1 м стены фундамента: Т= 0,02

Найдем приведенную высоту слоя грунта и расстояние от подошвы фундамента до точки приложения равнодействующей активного давления грунта:

hпр= 0,01/0,0181=0,552м               

 

     Момент относительно  центра тяжести подошвы фундамента  от равнодействующей активного давления грунта:

Мт= 0,02·1,1 =0,022 МН·м.

     Вес 1 м стены фундамента  найдем, используя данные таб.II.2 /17/

    Вес грунта на обрезе  фундамента:

Gгр =0,0181·0,05·1,0·1,0·2=0,00181 МН.

  Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента от веса грунта на его обрезе:

Мгр =0,00181(0,3/2+0,3)=0,0008 МН·м.

    Определим краевые напряжения  под подтипом фундамента:

Условие   Pmax = 0.44 МПа < 1.2·0,795 = 0,95

 

Pmin >  0  выполняется, поэтому принимаем фундаментные блоки ФБС 24.6.6 b = 0,6 м l = 2,4 м h = 0,6 м.

Напряжения в грунте под подошвой фундамента у грани стены от нормативных нагрузок:     

Изгибающий момент у грани стены от нормативных нагрузок:

n = = 210000/27000 = 7.78

m =

m= 0.57 / 100·30 = 0.00019 = 0.019 %

Wpl= =

[0.292+0.75(0+2·0.00019·7.78)]0.6·0.3 = 0.05 м3

По табл. V.2./17/ найдем значение расчетного сопротивления бетона растяжению при расчете по второй группе предельных состоянии Rbtn = l,6 МПа и определим момент трещинообразования сечения фундамента:

= = 1,6·0,05 = 0,08 МН м.

Проверяем выполнение условия:

0,008= 0,08 МН м.

Условие выполняется, следовательно, трещины в теле фундамента не возникают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5. Расчет фундаментов под колонну

 

5.5.1. Сбор нагрузок под колонну

 

 

Делаем сбор нагрузок на фундамент под колонну в табличной форме.

 

Вид нагрузки	Нормативные нагрузки		Коэффициент надежности по нагрузке, gf , /7/	Расчетные нагрузки, кН
	на единицу площади, кН/м2	от грузовой площади, кН
Постоянные нагрузки
Цементно-песчаная стяжка	0,045	1,62	1.1	1,78
Ж/Б колонна	1,4	1,4	1.1	1,54
Плиты перекрытия	3	108	1.1	118,8
От бетонного пола по перекрытию	1,25	45	1,3	58,5
Ж/Б ригель	4,95	4,95	1.1	5,44
Итого	–	160,97	–	186,06
Временные нагрузки
Кратковременная на 1 м2 перекрытия (табл.3 /7/)	1,4	50,4	1.3	65,52
Итого	–	50,4	–	65,52
Полная нагрузка		211,37		251,58

 

5.5.2. Расчет фундаментов

 

Вертикальная нагрузка на уровне спланированной отметки земли  N=251,58 кН, Nn=211,37 кН.

Условное расчетное сопротивление основания, сложенного гравийно-галечниковым грунтом, определяем по табл. 45/16/ Ro = 0.6 МПа.

 

Вес единицы объема фундамента на его обрезах γmt=20 кН/м3.

Бетон тяжелый класса В 20; Rbt=0,9МП; Rb=11,5 МПа; γb2=1;

арматура класса А-II; Rs=280 МПа.

Высоту фундамента предварительно принимаем равной 40 см, глубину заложения фундамента 40 см.

Площадь подошвы фундамента определяем по формуле 2.6[13]:

А=N/(R0 –γmth)=251,58/(0,6·103-20·0,9) = 1,34 м2.

Размер стороны квадратной подошвы  а=√1,34=1,15м.

Фундаментную плиту принимаем из монолитного железобетона площадью А=1,2´1,2=1,44 м2.

Вес фундаментной плиты:

Gф=Аф·h·g=1,44·0,4·25=14,4 кН.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Gгр=(1,2·1,2-0,4·0,4)·0,5·21=23,1кН.

Среднее давление под подошвой фундамента определяем по формуле 2.24[13]:

Рср=N+ Gф+ Gгр/Аф=211,37+14,4+23,1/2,56=98,97 кН/м2.

Определяем расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:

Gфр=gсGф=1,1·14,4=15,84 кН.

Gгрр=1,2·23,1=27,72 кН.

Среднее расчетное давление под подошвой фундамента определяем по формуле 2.24[13]:

рсрp=Nр+ Gфр+ Gпр+ Gгрр/Аф=251,58+15,84+27,72/1,44=204,9 кН/м2.

Поперечная сила у грани колонны определяем по формуле 2.25[13]:

QI= рсрp·b·(l-lк/2)=204,9·1,2· (1,2-0,4/2)=245,88 кН;

Расчет на действие поперечной силы можно не производить если выполняются условия 2.26[13]:

QI£ jb3·Rbt·b·ho, где

jb3=0,6 – коэффициент для тяжелого бетона;

 

Rbt=0,9 МПа (см п. 2.2.);

ho=0,4 м ,

QI=245,88 кН < 0,6·0,9·103·1,2·0,4=259,2 кН.

 

Принимаем окончательно фундамент высотой 40 см,

При увеличении толщины плиты условие выполняется, следовательно, установка рабочей арматуры не требуется, и расчет на поперечную силу не производится.

При проверке условия 2.27[13]:

Q= рсрp[0,5(l-lк)-c]·b £1,5·Rbt·b·ho¢2/c, где

с=0,5(l-lk-2ho)=0,5(1,6-0,4-2·0,86)=-0,26– длина проекции рассматриваемого наклонного сечения.

Получили  что с<0, следовательно, фундаментной плите наклонные трещины не образуются.

Расчет на продавливание выполняем по формуле 2.28[13]:

F£ jbRbt·houm, где

F=Nр- рсрp·A= 251,58-245,88·1,44 < 0

А=(lк+2ho)(bк+2ho)=(0,4+2·0,4)(0,4+2·0,4)=1,44 м2 – площадь основания пирамиды продавливания.

Так как продавливающая сила F< 0, это означает, что размер пирамиды продавливания больше размеров фундамента, то есть прочность фундамента на продавливание обеспечена.

Определяем расчетные изгибающие моменты в сечениях по формуле 2.31[13]:

MI=0,125 рсрp (l- lк)2b=0,125·245,88(1,2-0,4)2·1,2=23,6 кН·м;

Площадь сечения арматуры

ASI=MI/0,9h0RS=23,6·105/0,9·40·280(100)=7,33 см2;

 

Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из 8 стержней Æ12 A-II с шагом s=15 см (AS=9,05 см2).