Пятиэтажный жилой дом в городе Комсомольске-на-Амуре

     1.1 Краткое описание места строительства
     
     Местом строительства проектируемого здания является город  Комсомольск-на-Амуре. Для него был разработан генеральный план в соответствии с планируемой застройкой. В генплане предусмотрено:
     - функциональное зонирование территории с учётом санитарно-гигиенических и противопожарных требований;
     - экономическое использование территории;
     - закрытая сеть дождевой канализации;
     - внутри построечные дороги;
     - озеленение.
     Перед началом проектирования были произведены инженерно-геологические исследования места строительства. Было установлено, что рельеф участка – спокойный с перепадом высотных отметок от 116.5 до115.1. Но несмотря на это в состав земельных работ была включена вертикальная планировка участка строительства по заданной (+ 116.50) отметке и уклоном вдоль основания – 0.008. За нулевую отметку здания (верх пола I этажа) принята отметка (+ 116.5). Будущая строительная площадка ограничена с двух сторон существующими дорогами. В зоне строительства отсутствуют надземные коммуникации.
     Нормативная глубина промерзания грунта dfn = 2,99 м. Рассматриваемый строительный район входит в область муссонного климата умеренных широт. Ветровой режим характеризуется ярко выраженной периодичностью, Господствующими направлениями ветра в году является южный (53 % - зимой; 35 % - летом) и северный (26 % - зимой; 31 % - летом).
     Источником водоснабжения объекта – является централизованная водопроводная сеть города Комсомольск-на-Амуре.
     
     
     
     		

     1.2 Генеральный план
     
     а) Общая площадь территории строительства По = 16226 м2;
     б) Площадь застройки здания Пз = 1392 м2;
     в) Площадь дорог Пд = 3720 м2;
     г) Площадь элементов благоустройства Пб = 506.25 м2;
     д) Площадь озеленения Позл = 4820 м2.
     1) Коэффициент использования территории:
     К1 = ;
     I2) Коэффициент плотности застройки:
     К2 = ;
     3) Коэффициент озеленения:
     К3 = .
     
1.3 Объёмно-планировочное решение
     
     Проектируемое здание – 5и этажный 100 квартирный жилой дом. Вход в здание осуществляется через подъезды. Планировка комнат, их функциональное назначение, состав и количество были проработаны, в процессе проектирования, полученные решения удовлетворяют архитектурно-художественным, функциональным, эстетическим, комфортным и другим требованиям, предъявляемым к детским дошкольным учреждениям. В проектируемом здании предусмотрены: централизованное холодное и горячее водоснабжение, канализация, центральное отопление от поселковой тепловой сети, элетроснабжение, проложены слаботочные линии: телефон, радио, телевизионная сеть. В здании разработаны эвакуационные мероприятия на случай пожара. Выход на чердак предусмотрен на каждой лестничной клетке. В здании предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция через вентиляционные каналы. Тепловой и водомерный узлы размещены в подвале в комнате для инженерных служб. Вход в подвал осуществляется через двойной тамбур.
     1.4 Архитектурно-конструктивное решение
     
     Здание детского сада разработано с продольными и поперечными несущими кирпичными стенами. Кирпичная кладка наружных и внутренних стен выполняется из керамического кирпича обыкновенного на цементно-известковом растворе. Кладка наружных стен по теплотехническому расчёту составляет 640 мм. 
     Фасады здания со всех сторон улиц отделываются фасадным кирпичом . В углах здания и местах пересечения наружных стен с внутренними в уровне верха панелей перекрытий на каждом этаже укладываются арматурные сетки. 
     Фундамент здания – ленточный. Сборные ленточные фундаменты состоят из плит-подушек, укладываемых в основание фундаментов и стеновых блоков, которые являются стенами подземной части здания.
     Фундаментные плиты-подушки укладываются на выровненное основание с песчаной подсыпкой толщиной 10 см. Под подошвой фундамента нельзя оставлять насыпной или разрыхленный грунт. Он удаляется и вместо него насыпается щебень или песок. Углубления в основании более 10 см заполняются бетонной смесью. Плиты-подушки укладываются с разрывами. В местах сопряжения продольных и поперечных стен плиты подушки укладываются впритык и места сопряжения между ними заделываются бетонной смесью. Поверх уложенных плит-подушек устраивается горизонтальная гидроизоляция и по ней сверху цементно-песчаная  стяжка толщиной 30 мм, в которую укладывают арматурную сетку, что ведет к более равномерному распределению нагрузки от вышележащих блоков и конструкций. По завершении устройства цементной стяжки котлован засыпается до верха смонтированных железобетонных фундаментных подушек.
     Затем укладываются бетонные фундаментные блоки с перевязкой швов в четыре ряда, поверх которых устраивается горизонтальный гидроизоляционный слой из двух слоев рубероида на мастике. Назначение гидроизоляционного слоя — исключение миграции капиллярной грунтовой и атмосферной влаги вверх по стене.
     Ширина фундаментных блоков под наружные стены равна 600 мм, под внутренние – 600 мм.
     Вертикальная гидроизоляция осуществляется тщательной окраской наружных поверхностей стен фундаментов, соприкасающихся с грунтом, горячим битумом. Горизонтальная гидроизоляция выполняется из двух слоев рубероида, склеенных битумной мастикой.
     Перекрытия предусмотрены из сборных предварительно-напряжённых панелей с круглыми пустотами. Перекрытия – горизонтальные несущие и ограждающие конструкции, делящие здание на этажи и воспринимающие нагрузки от собственного веса, веса вертикальных ограждающих конструкций, лестниц, а также от веса предметов интерьера, оборудования и людей, находящихся на них. Эти нагрузки передаются от перекрытий на несущие стены здания. С наружными стенами плиты связаны Г-образными анкерными связями, на внутренних стенах между собой – скрещивающимися проволочными скрутками, диаметром 6мм. Перекрытия обеспечивают звуко- и теплоизоляцию, они также отвечают высоким требованиям жесткости и прочности на изгиб. Монолитные участки: бетон кл. В15, арматура кл. АШ.
     Внутренние перегородки из гипсобетонных плит толщиной 120  мм. В местах примыкания пола к перегородкам проложены звукоизолирующие прослойки из упругого материала, зазор между потолком и перегородкой проконопачен и заделан раствором на глубину 25мм.
     Санузлы запроектированы в каждом корпусе с встроенными душевыми кабинами. Крыша принята стропильная двухскатная с холодным чердаком и покрытием из металлочерепицы. Удаление атмосферных осадков с поверхности крыши осуществляется по водосточным трубам. Лестничные площадки и марши выполнены из сборного железобетона.
     
     1.5 Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций
     
     Исходные данные: город Комсомольск-на-Амуре, зона влажности – 2 (нормальная), условия эксплуатации Б (нормальные).
     Теплотехническим расчетом определятся толщина теплоизоляционного слоя. Требуемое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций определяется в зависимости от градусосуток отопительного периода (ГСОП), определенных по формуле
     ГСОП = ( tв – tотоп ) Zот.пер. = ( 20 + 10.8 ) 223 = 6868.4;
     где: tв = 200С – температура воздуха внутри помещения; tотоп = - 10.80С – средняя температура периода со средней температурой воздуха ниже или равной 80 С; Zот.пер. = 223 дней – продолжительность этого периода.
     Таблица 1.1 – Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций
     Здания и помещения
     ГОСП
     Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, 
     кв м 0С / ВТ
     Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты
     6000
     3.5
     
     8000
     4.2
     Покрытия и перекрытия над проездами
     6000
     3.2
     
     8000
     3.9
     Перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами
     6000
     2.8
     
     8000
     3.4
     
     Интерполяцией определили требуемое сопротивление теплопередачи для наружных стен R0 = 3.804 м2 0С / Вт; для покрытий и перекрытий над проездами R0 = 3.513 м2 0С / Вт; для перекрытий чердачных и над холодными подпольями и подвалами R0 = 3.069 м2 0С / Вт.
     Основное условие теплотехнического расчета: , где величину фактического сопротивления теплопередачи определяем по формуле
     ,   ,
     где:  - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций:  - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающих конструкций;  - толщина i-го слоя;  - коэффициент теплопроводности i-го материала.
     
     
     1.6 Теплотехнический расчёт наружной стены
      
     Определим толщину наружной стены. Конструкция стены приведена на рисунке 1.1: 
     1) Кирпич керамический:
     ? = 0.81 Вт/(м2*0С); ? = 0.12 м.
     2) Пенополиуретан (ТУ 67-87-75):
     ? = 0.04 Вт/(м2*0С); ? = Х м.		
     3) Кирпич керамический:
     ? = 0.81 Вт/(м2*0С); ? = 0.38 м.
     4) Известково-песчаная штукатурка:
     ? = 0.81 Вт/(м2*0С); ? = 0.025 м.
     Определяем толщину слоя пенополиуретана:
      м.
     Принимаем толщину пенополиуретана равной 0.12 м. Отсюда толщина стены будет равна:
     ? = ?1 + ?2 + ?3 + ?4 = 120 + 120 + 380 + 25 = 645 мм.
     Окончательно принимаем толщину стены 640 мм. Тогда толщина утеплителя будет равна 115 мм.
     
     1.7 Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия
     Определим толщину слоя утеплителя на чердачном перекрытии. Конструкция перекрытия: железобетонная плита толщиной ?1 = 22 см и ; слой пароизоляции – пергамина кровельного толщиной ?2 = 0,5 см и ; слой утеплителя – плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем объемным весом 16 кН/м3 и ; цементная стяжка – цементно – песчаный раствор объемным весом 18 кН/м3 толщиной ?4 = 2 см и . Определим толщину слоя утеплителя.
     
     
     Принимаем толщину расчетного слоя ( 0,1 + 0,1 м ).
     
     1.8 Холодное водоснабжение
     
     Снабжение здания от существующего городского водопровода ?100 одним вводом ?50 с установкой водомерного узла со счетчиком МТК-20. На вводе водопровода перед типовой водомерной вставкой установить задвижку МЗВ 50.
           Внутренняя сеть холодного водоснабжения принята объединенная хозяйственно-противопожарная.
     Расчетный расход холодной воды на хозяйственный нужды:
     Q=6.66 м3сут.; 1,12 м3/ч;   0,69 л/сек.
     Расход воды на внутреннее пожаротушение 2,5 л/сек. - 1 струя. Открытие электровентиля на обводной линии водомерного узла от кнопок у пожарных кранов.
     Гарантированный напор в сети - 25м.
     Требуемый напор на вводе в здание - 21м на хозяйственно-питьевые нужды; 25м - при пожаротушении.
     Внутренняя сеть выполняется из стальных водогазопроводных оцинкованных труб ?15. ..?50мм по ГОСТ 3262-75. Подводки к приборам выполняются из металлопластиковых труб.
     Трубопроводы, проложенные под потолком подвального этажа, выполнить в изоляции.
     Для спуска воды из системы предусматривается установка спускных кранов.
     
     1.9 Горячее водоснабжение
     
     Снабжение горячей водой от узла управления по открытой схеме.
     Схема горячего водоснабжения принята с нижней разводкой с циркуляцией по магистрали и стоякам.
     Для стабилизации температуры и минимизации расхода на циркуляционных стояках системы горячего водоснабжения установить регуляторы температуры прямого действия типа МТСV.
     Расчетный расход горячей воды:
     QrоР=4,44 м3сут.; 1,00 м3/ч;   0,63 л/сек.
     Внутренняя сеть горячего водоснабжения принята из стальных водогазопроводных оцинкованных труб ?15... 32мм.
     Трубопроводы, проложенные под потолком подвального этажа, выполнить в изоляции.
     
     1.10 Канализация
     
     Система канализации принята бытовая самотечная с подключением в существующую канализацию.
     Расчетный расход сточных вод: 
     Qкан = 11,10 м3сут.;   1,89 м3/ч;    2,74 л/ сек.
     Внутренняя сеть канализации, проложенная в подвальном этаже, и стояки выполнены из чугунных канализационных труб d50... d100.
     Отводные трубопроводы - из полипропиленовых труб.
     Случайные воды с пола подвала отводятся через трапы в бытовую канализацию, с установкой автоматического клапана.
     
     1.11 Электрооборудование
      
     Характеристики защитных аппаратов и характеристики проводников выбраны так, что время автоматического отключения питания в групповых цепях напряжением 220В не превышает 0,4секунды, в групповых цепях напряжением 380 В -0.2 секунды, в распределительных цепях - 5 секунд.
     Для подключения сетей электроосвещения, технологической нагрузки вентиляционных систем проектом предусмотрена установка щитков, питание которых запроектировано от ВРУ, установленного в злектрощитовой.
     
     1.12 Устройства связи
     
     Проектом предусматриваются работы по устройству сетей:
     телевидения:
     радиофикации;
     телефон.
     
      1.13 Использование инженерных сетей 
     
     Сети водоснабжения, водоотведения, отопления, газоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха относятся к инженерным сетям и оборудованию зданий и сооружений.
     При проектировании и строительстве инженерных систем зданий и сооружений уделяется большое внимание снижению стоимости строительно-монтажных работ, экономии металла, дефицитных материалов при улучшении качества строительства и повышении надежности работы оборудования в процессе его эксплуатации.
     Качественная очистка сточных вод имеет важное санитарно-гигиеническое, экологическое значение, сохраняя окружающую среду и предотвращая возникновение эпидемиологических заболеваний населения.
     
     1.14 Устройство ввода водопровода
     
     Ввод водопровода проектируется по кратчайшему расстоянию. Он состоит из узла присоединения к наружной городской сети, подземного трубопровода и водомерного узла. Узел присоединения (врезки) ввода, состоящий из тройника и задвижки, размещается в колодце (диаметром не менее 700 мм) в месте его присоединения к наружному водопроводу. Подземный трубопровод прокладывается с уклоном 0.003 в сторону наружной сети. Водомерный узел располагается внутри здания. Он установлен на расстоянии 1 м от наружной стены подвального этажа здания. Водомерный узел жестко крепится к стене на кронштейнах. Ось водосчетчика расположена на 1.34 м от пола. Так как запроектирована тупиковая схема внутреннего водопровода, из-за допустимых перерывов в подаче воды, в водомерном узле предусматриваем обводную линию, на которой устанавливается опломбированная задвижка. В здании устанавливаем водомерный узел унифицированной конструкции с крыльчатым водомером (рис. 1.2).

     Рисунок 1.2 – Схема водомерного узла с обводной линией
     
     При диаметре труб 50 мм ввод проектируем из стальных водогазопроводных труб, соединяемых на сварке с обязательной противокоррозионной гидроизоляцией, с применением рулонных гидроизоляционных материалов по ГОСТ 30547 – 97.
     Глубину заложения ввода принимаем на отметке -3.700 от уровня чистого пола, что обеспечит ровные термические условия для трубопровода. 
     Принимаем нижнюю разводку и прокладываем трубопровод под потолком подвального этажа (на 0.6 м от него). В качестве средств крепления магистрального трубопровода к строительным конструкциям используем кронштейны.
     Уклон магистрали принимаем 0.003 в сторону ввода. При прокладке магистрального трубопровода, стояков, подводок к поливочным кранам предусматриваем их тепловую изоляцию – пенофольгированный утеплитель.
     Стояки и подводки к водоразборным устройствам прокладывают скрытой прокладкой – в каналах. Каналы выполняются при производстве строительных работ. Они заделываются штукатуркой по сетке, а в местах установки арматуры предусматривают дверки. В местах пересечения вертикальных трубопроводов с перекрытиями на трубы надевают гильзы из листовой стали.
     На сети внутреннего водопровода устанавливается запорная арматура – задвижки и вентили. Запорная арматура устанавливается у основания стояков, у клапанов смывных бочков унитазов, в водомерном узле, у поливочных кранов, на разветвлениях магистрали.
     Устанавливаем 2 поливочных крана на два фасада и располагаем их в нишах наружных стен зданий на высоте 0.35 м от отмостки. На подводке к поливочному крану от сети внутреннего водопровода устанавливаем вентиль и спускной кран (пробку) для опорожнения кранов в зимний период.
     
     1.15 Конструирование дворовой системы канализации
     
     Дворовая канализация проектируется в пределах границы канализования здания – красной линии и служит для транспортировки сточных вод самотеком от канализационного выпуска здания в контрольный колодец, а затем в колодец уличной канализационной сети. 
     Выпуск проектируется в сторону бокового фасада. Колодец КК1-1 расположен в месте присоединения выпуска канализации. Колодец КК является контрольным. Колодцы КК1-1 и КК расположены на расстоянии 
18.25 м, а колодца КК и ГКК на расстоянии 8 м. Канализационные трубы дворовой канализации прокладываем с уклоном 0.035 для обеспечения прохождения воды самотеком. Колодцы дворовой канализации выполняют из сборных железобетонных элементов диаметром 1 м. Расстояние от отмостки здания до оси смотрового колодца дворовой сети принимаем 3.5 м.
     Дворовую систему канализации проектируем из керамических раструбных труб. Трубы разного диаметра в колодцах соединяются способом «шелыга в шелыгу». При таком способе соединения труб в колодцах их верхние образующие имеют одну отметку, а отметки лотков различаются на разность диаметров этих труб. Поскольку в городском колодце уличного коллектора КК дворовая канализация присоединяется к уличной сети (которая значительно заглублена по сравнению  с дворовой) , чтобы не заглублять дворовую канализацию, в контрольном колодце КК запроектирован перепад  2 м. Перепад устраивают по бетонному водосливу в виде открытого лотка. Трубы между колодцами должны иметь один общий уклон без перегибов и быть одного диаметра.
     Рассчитаем отметки лотков труб дворовой канализации с использованием программы EXCEL.

 Таблица 1.2 – Расчет отметок лотков труб
лотки
d,м
Уклон
длин. Уч
начало лотка
конец лотка
глубина колодца
к1.к2
0,15
0,005
21,46
1,93
2,0373
-1,93
к2.к3
0,15
0,005
22,13
2,0373
2,14795
-2,0373
к3.к4
0,15
0,005
22,03
2,14795
2,2581
-2,14795
к4.к5
0,15
0,005
22,03
2,2581
2,36825
-2,2581
к5.к6
0,15
0,005
28
2,36825
2,50825
-2,36825
к6.к7
0,15
0,005
28
2,50825
2,64825
-2,50825
к7.кк
0,15
0,005
9
2,64825
2,69325
-2,64825
кк.кус
0,15




-2,69325







     По полученным в результате расчета данным строим профиль дворовой канализации (рисунок 1.3).
     
     Рисунок 1.3 – Профиль дворовой канализации
     
     На канализационных сетях устраивают колодцы и камеры. На рисунке 1.4 представлен канализационный колодец городской канализационной сети.
     
Рисунок 1.4 – Канализационный колодец городской сети
     Трубы внутри колодцев и камер заменяют открытыми лотками с бермой с небольшим уклоном от стенок колодца к лотку. Поворотный колодец отличается от линейного формой лотка, который имеет криволинейное очертание в виде плавной кривой с минимальным радиусом искривления, равным двум-трем диаметрам труб.
     При устройстве колодцев в слабых грунтах в районах вечной мерзлоты и в сейсмических районах под колодцы предусматривается специальное основание. Стенки внутри колодцев рекомендуется герметизировать.  
        2.1 Определение нагрузки на 1 м2 перекрытия
     
     Требуется запроектировать пустотную панель перекрытия с номинальной шириной bpan = 1,5 м, номинальной длиной lpan = 6,3 м, при ее опирании  на внутреннюю и наружную  кирпичные стены
     Панель (плита) рассматривается как однопролетная свободно лежащая балка, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой по всему пролету. Расчётный пролет принимается равным расстоянию между центрами площадок опирания плиты на  стену (рисунок 2.1).
    При опирании на внешнюю и внутреннюю стену расчетный пролет находим по формуле  
    ,
где l0 – расчетный пролет, м;
      lpan – номинальная длина плиты, м;
     bb – ширина поперечного сечения стены, м.

           а)
           




	


    б)    Полная расчетная нагрузка на 1 м плиты: q = 5.6*1.5 = 8.4 кН/м


                         
Рисунок 2.1 – Расчетная схема:
а – расчетный пролет; б – эпюра усилий
     
     2.2 Нагрузки
     
     Постоянная нагрузка, действующая на плиту, складывается из нагрузки от веса пола и нагрузки от собственного веса плиты. Нормативные значения нагрузки от веса отдельных элементов пола на 1 м2 площади плиты определяются как произведение толщины слоя материала на объёмный вес этого материала. Нормативные значения временных нагрузок указываются в задании на проектирование: полная ?n и её кратковременная часть ?n,sh. Подсчёт значений нагрузок на 1 м2 перекрытия приведён в таблице 2.1. 
     Ширина плиты bpan = 1,5 м и коэффициент надежности по назначению здания ?n = 0,95. 
     
     
     
     
     
Таблица 2.1 – Нормативные и расчетные нагрузки на 1м2 перекрытия
   Вид и расчет нагрузки
Нормативная,
кН/м2
??
Расчетная,
кН/м2
   1. Постоянная
  Паркет штучный – 15, ?=500 кг/м3
   0,015?5
  Прослойка из клеящей мастики – 1, ?=1400 кг/м3
   0,001?14
  Армированная стяжка из цементно-песчаного раствора М100 – 30, ?=2000 кг/м3
   0,03?20
  Тепло-, звукоизоляция – плиты «Stroprock» –
30 мм, ?=110 кг/м3
   0,03?1,1
   Железобетонная плита перекрытия приведенной 
толщины – 110, ?=2500 кг/м3                                    
   0,11?25
  Итого:

0,075

0,014


0,6


0,03


2,75

3,235

1,1

1,3


1,3


1,2


1,1


0,0825

0,065


0,78


0,04


3,03

3,646
   2. Временная
  По  СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
  Полная:

1,5

4,74

1,3


1,95

5,6
     
     2.3 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок
     
     Расчетная схема панели показана на рисунке 2.1. Для такой балки наибольший изгибающий момент в середине пролета равен , а наибольшая поперечная сила на опоре равна . Тогда усилия:
     – от расчетной полной нагрузки
,
,
где М – момент от расчетной нагрузки, кН·м;
    Q – поперечная сила от расчетной нагрузки, кН·м;
    q – расчетная полная нагрузка, кН/м;
    l0 – расчетный пролет, м.
     Определим максимальное расчетное усилие:
     Mmax = ;
     Mmax =  кН*м;
     Qmax = ;
Qmax =  кН.
     – от нормативной полной нагрузки
где Мn – момент от нормативной полной нагрузки, кН·м;
    Qn – поперечная сила от нормативной полной нагрузки, кН·м;
    qn – нормативная полная нагрузка, кН/м;
    l0 – расчетный пролет, м.
     – от нормативной постоянной и длительной нагрузки
,
,
где Мn,l – момент от нормативной постоянной и длительной нагрузки, кН·м;
      Qn,l – поперечная сила от нормативной постоянной и длительной нагрузки, кН·м;
      qn,l – нормативная постоянная и длительная нагрузка, кН/м;
      l0 – расчетный пролет, м.
 кН·м,
 кН.

 2.4 Компоновка поперечного сечения плиты
 
     Принимается панель со следующими параметрами (рис 2.2):
     – ширина панели по низу 150 - 1 = 149 см;
     – ширина панели по верху,  = 150 - 2?2 = 146 см;
     – высота поперечного сечения пустотной предварительно напряженной плиты:
     , 
где  h – высота поперечного сечения пустотной плиты, см;
    l0 – расчетный пролет, см.
      см, принимаем h = 21 см;
– толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры –  см;
– рабочая высота сечения  см.
     Диаметр пустот подбирается по формуле:
? = h - 2·a,
где ? - диаметр пустот, см;
    h – высота поперечного сечения пустотной плиты, см;
    а – расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до внешнего растянутого края сечения, см.
? = 21 - 2·1,5 = 18 см.
     Принимаем диаметр пустот 15 см.
     Количество пустот можно определить следующим способом:
     Так как  
     Отсюда  
     
     Принимаем 8 пустот.
     Толщина ребра b = 26 см.
     
     
     
     
     
 Рисунок 2.2 – Компоновка поперечного сечения пустотной 
 плиты перекрытия:
а – поперечное сечение; б – приведенное сечение

     2.5 Материал для панели
     
     Пустотная панель перекрытия проектируется предварительно напряженной с электротермическим натяжением арматуры на упоры форм. Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.
     Класс рабочей предварительно напряженной арматуры продольных ребер – А-Vт:
     – нормативное сопротивление                       Rsn = 785 МПа;
     – расчетное сопротивление                            Rs = 680 МПа;
     – модуль упругости 	           Es = 1,9?105 МПа.
     В качестве ненапрягаемой арматуры плиты будем использовать стержневую арматуру класса A-400 и обыкновенную арматурную проволоку периодического профиля класса B-500.
     Класс бетона для изготовления плиты В-35:
     – нормативная призменная прочность	           Rbn = Rb,se r= 25,5 МПа;
     – расчетная призменная прочность                      Rb = 19,5 МПа;
     – нормативное сопротивление при растяжении Rbtn= Rbt,ser = 1,95 МПа;
     – расчетное сопротивление при растяжении       Rbt = 1,3 МПа;
     – коэффициент условий работы бетона               ?b2 = 0,9;
     – начальный модуль упругости бетона	          Eb = 3,1?104 МПа.
     Предварительное напряжение в напрягаемой арматуре должно удовлетворять условиям:
?sp + p ? Rsn и ?sp – p ? 0,3?Rsn.
     При электротермическом натяжении арматуры на упоры форм допустимое отклонение значения предварительного напряжения равно:
,
где р – допустимое отклонение значения предварительного напряжения;
   l – длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.
 МПа.
     Тогда МПа. Принимаем ?sp = 690 МПа. При этом неравенство 690 – 88,1 > 0,3 ? 785 выполняется. Значение предварительного напряжения в арматуре ?sp вводится в расчет с коэффициентом ?sp, определяемым по формуле (при электротермическом способе натяжения):
,
где ?sp – коэффициент;
    р – допустимое отклонение значения предварительного напряжения;
    ?sp – предварительное напряжение в напрягаемой арматуре, МПа;
    np – число стержней напрягаемой арматуры. 
    Параметр ??sp – принимается по расчету, но не менее 0.1.
,
     Вычислим граничную относительную высоту сжатой зоны по формуле:
,
где ?R – относительная высота сжатой зоны;
      ? – характеристика сжатой зоны бетона, равная ;                   
   ;
   ?sR – напряжение в арматуре, МПа, принимаемое равным
  ;  МПа;
   ?sc,u – предварительное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое равным 500 МПа, так как ?b2 < 1.
   
.

2.6 Расчет пустотной плиты по предельным состояниям первой группы

     2.6.1 Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси 
     
     Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси выполняем как балки таврового сечения при максимальном изгибающем моменте в середине пролета М = 73,31 кН?м.

Рисунок 2.3 – К расчету прочности нормальных сечений
изгибаемых элементов

     Для определения площади арматуры Аsp вначале вычисляем ?m, затем по таблице принимаются ?  и  ?, и из условия равновесия по ? находим Аsp.
     Вычисляем
,
где  М – момент от расчетной нагрузки, кН·м;
    Rb – расчетная призменная прочность бетона, МПа;
    – ширина панели по верху, см;
    h0 – рабочая высота сечения пустотной плиты, см.
,
где 103 – множитель для приведения числителя и знаменателя к одним единицам.
     По значению ?m находим ? = 0,077 < ?R = 0,41 и ? = 0,9615. Так как 
  см  < 3  см, то нейтральная ось сечения проходит в пределах полки и площадь сечения растянутой арматуры вычисляем по формуле:
 ,
где  Аsp –площадь арматуры, см2;
    М – момент от расчетной нагрузки, кН·м;
    Rs – расчетное сопротивление арматуры, МПа;
    h0 – рабочая высота сечения пустотной плиты, см;
    ?s6 – коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести и равный:
,
.
     Коэффициент ?s6 не должен превышать значения ?, поэтому принимаем ?s6 равным 1,15.
     Определим Asp:см.
     По сортаменту принимаем 7 ? 10 А-Vт с площадью Asp = 5,5 см2, что превышает требуемую расчетную площадь на  .

Рисунок 2.4 – Армирование пустотной плиты



2.6.2 Расчет прочности наклонных сечений пустотной предварительно напряженной плиты
     
     Для расчета прочности наклонных сечений пустотной предварительно напряженной плиты используем следующие данные:
     Rbt = 1,3 МПа; h = 21 см; h0 = 19,5 см; b = 26 см; b'f  = 146 см;
 кН; Qmax = 47,76 кН;
 кН/м;  кН/м.
     1) На приопорном участке длиной 1/4 по конструктивным соображениям устанавливаем поперечные стержни с шагом  см; принимаем 10 см; в средней части пролета поперечная арматура не применяется. Выбираем поперечную арматуру ? 5 В - 500 с  см2  и  Rsw= 290 МПа.
     2) Проверяем необходимость учета этой арматуры при проверке прочности наклонного сечения на действие поперечной силы по выражениям 
. Первое условие

выполняется.
    Для проверки второго условия 

предварительно вычислим  ?n  и  с.
,
где N – продольная сжимающая сила, кН;
      Rbt – расчетное сопротивление бетона при растяжении,  МПа;
      b – толщина ребра, см;
      h0 – рабочая высота сечения пустотной плиты, см.
,
принимаем .
     Значение с зависит от величины 
 Н/см.
Так как ,  то
есть условие выполняется, то значение    см. 
     При этом второе условие

условие не соблюдается, то есть  и, следовательно, установка хомутов   
необходима по расчету.
	Вычисляем: 
,
где qsw – интенсивность усилия в поперечной арматуре на единицу длины элемента, 
   Asw – площадь отдельных поперечных стержнях, см2;
   s – шаг поперечных стержней, см.
 Н/см.
,
где  b – толщина ребра, см;
    h0 – рабочая высота сечения ребристой плиты, см;
     – толщина полки, см.
    .
    Проверяем условие 
    ,
где qsw – интенсивность усилия в поперечной арматуре на единицу длины элемента, Н/см;
   Rbt – расчетное сопротивление бетона при растяжении, МПа;
   
   ?f – коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах;
   ?n – коэффициент, учитывающий влияние продольных сил;
   ?b3 – коэффициент, принимается равным 0,6 для тяжелого бетона;
   b – толщина ребра, см.
     Так как  сумма  учитывается в расчетах равной 1,5.
 Н/см, 
условие удовлетворяется.
     Условие
     ,
      см
также соблюдается.
	Вычисляем
,
 Н?см.
	Поскольку  Н/см, значение с определяем по формуле
,
где с – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента, см;
    Mb – момент, воспринимаемый бетоном, Н?см;
    q1 – нагрузка, включающая в себя равномерно распределенную постоянную нагрузку и половину временной нагрузки, Н/см.
 см.
     Длина с не должна превышать . В данном случае , поэтому принимаем с = 64,94 см. 
     Тогда поперечная сила, воспринимаемая бетоном,
      Н,
     
что больше минимального значения  Н.
	Находим длину проекции наклонного сечения, на которой учитывается работа хомутов 
 см.
	Так как , то принимаем с0 = 39 см. Тогда поперечная сила, воспринимаемая хомутами,  Н.
	Проверяем условие прочности
.
 Н.
 Н.
	При этом , то есть прочность наклонного сечения по поперечной силе обеспечена.
	Проверяем прочность наклонной бетонной полосы от действия главных сжимающих напряжений.
	Вычисляем ; .
,

Условие прочности 
,
где  – коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента.
 Н
выполняется, то есть прочность бетона ребра плиты обеспечена.

2.7 Расчет пустотной плиты по предельным состояниям второй группы

     2.7.1 Определение геометрических характеристик приведенного сечения 
     
     Приведенное сечение включает в себя сечение бетона, а также сечение продольной арматуры, умноженное на отношение модулей упругости арматуры и бетона.
     Отношение модулей упругости:
,
где ? – отношение модулей упругости;
     Еs – модуль упругости арматуры, МПа;

    Еb – начальный модуль упругости бетона, МПа.

     Площадь приведенного сечения:
,
где Аred – площадь приведенного сечения, см2 (рисунок 2.5);
    Аb – площадь бетона, см2;
    Ап – площадь пустот, см2.
,
где hn – высота эквивалентного очертания пустот, см;
       d – диаметр пустот, см.
 см.
     Толщина полок эквивалентного сечения:
,
где hf – толщина полок эквивалентного сечения, см;
       h – высота сечения пустотной плиты, см;
       hn – высота эквивалентного очертания пустот, см.
см.
     Ширина ребра:  146 – 8·13,5 = 38 cм. 
     Ширина пустот:  146 – 38 = 108 см.
 см2.

Рисунок 2.5 – К определению геометрических характеристик приведенного 
сечения
    Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения: 
,
где у0 – расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения, см;
    h – высота сечения пустотной плиты, см.
    .
     Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести приведенного сечения:
     ,
где Ired – момент инерции приведенного сечения, см4;
       – ширина панели по верху, см;
        h – высота сечения пустотной плиты, см;
        bn – ширина пустот, см;
        hn – высота эквивалентного очертания пустот, см;
        ? – отношение модулей упругости;
        Аsp – площадь арматуры, см2;
        у0 – расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения, см;
    а – расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до внешнего растянутого края сечения, см.
 см4. 
     Момент сопротивления приведенного сечения относительно нижней грани:
,
где Wred – момент сопротивления приведенного сечения, см3;
    Ired – момент инерции приведенного сечения, см4;
    у0 – расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения, см.
см3.
     Момент сопротивления приведенного сечения относительно верхней грани:
 см3.
     Упругопластический момент сопротивления (с учетом неупругих деформаций растянутого бетона) относительно нижней и верхней граней, растянутых от действия внешней нагрузки:
     ,
где ,  – упругопластический момент сопротивления относительно нижней и верхней граней, соответственно, см3;
    ?’ = 1,5, так как сечение двутавровое. 
      см3.
     Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, растянутой при действии внешней нагрузки:
     ,
где r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, растянутой при действии внешней нагрузки, см;
   r’ – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, растянутой в стадии изготовления от усилия предварительного обжатия, см;
   ? – коэффициент, учитывающий неблагоприятное влияние неупругих деформаций бетона сжатой зоны на трещинообразование;
   Wred – момент сопротивления приведенного сечения, см3;
   Аred – площадь приведенного сечения, см2.
      см.
     
     2.7.2 Определение потерь предварительного напряжения арматуры
     
     Начальные предварительные напряжения в арматуре ?sp не остаются постоянными, с течением вре.......................