Каменные конструкции

Учреждение образования

«Брестский государственный технический университет»

Кафедра строительных конструкций

Контрольная работа

по курсу:

«Каменные конструкции»

Выполнил студент: Лемешевский А.А.

Группы П-273

Брест 2010 г.

1. Компоновка междуэтажных перекрытий и покрытия здания из железобетонных многопустотных плит

2. Компоновка фрагмента фасада

3. Сбор постоянных и временных нагрузок на простенок

4. Определение расчетных усилий, действующих на простенок

5. Расчет простенка по прочности

6. Сбор нагрузок на стену подвала

7. Определение усилий, действующих в расчетных сечениях стены подвала

8. Расчет стены подвала по прочности как внецентренного сжатого элемента Литература

1. Компоновка междуэтажных перекрытий и покрытия здания из железобетонных многопустотных плит междуэтажный перекрытие простенок Для определения грузовой площади простенка по фасаду скомпонуем здание на основе исходных данных.

Здание имеет два пролета, расстояние в осях А-Б 4,8 м, в осях Б-В 6,0 м; толщина стен 640 мм, размер оконного проема 1,6×1,5 м, расстояние между центрами оконных проемов 2,6 м, высота этажа 3,0 м, количество этажей — 10, отметка уровня земли -1,4 м. В качестве несущих конструкций перекрытий принимаем железобетонные плиты перекрытия ПК60.15 с размерами в плане 5980×1490 мм и ПК48.15 с размерами в плане 4780×1490 мм. Длина опирания плит на кладку 220 мм.

Фрагмент плана здания с раскладкой плит и указанием грузовых площадей для сбора нагрузок с перекрытия на крайнюю и среднюю стены здания приведен на рис. 1.

2. Компоновка фрагмента фасада По исходным данным скомпонуем также фрагмент фасада здания с указанием грузовой площади, с которой собирается нагрузка от веса стены на простенок первого этажа (рис. 2).

Необходимо проверить соблюдение конструктивных требований п. 6.16 для принятой по заданию толщины стены.

где Н — высота этажа; Н=300 см

h — толщина стены; h=64 см в — величина, указанная в таблице 28. в=25, т. к. кирпич М 75, раствор М 75 ;

k — поправочный коэффициент из таблицы 29 [2];

где Аn — площадь нетто, Аb — площадь брутто определяются по горизонтальному сечению стены.

.

Условие соблюдается, стена принята достаточной ширины.

3. Сбор постоянных и временных нагрузок на простенок По исходным данным временная нормативная нагрузка на перекрытие qnпер=3,5 кПа; нормативная нагрузка на покрытие qnпокр=9,0 кПа; район по снеговой нагрузке № 4, класс ответственности здания № 1.

Расчетная постоянная нагрузка от веса стены и слоя внутренней штукатурки толщиной 20 мм, при ширине грузовой площади 2,8 м, действующая в верхнем сечении простенка:

где Нпар — отметка парапета на рис. 2;

Нэт — отметка чистого пола 2-го этажа;

0,9 м — расстояние от чистого пола 2-го этажа до верха простенка 1-го этажа;

B — ширина грузовой площади;

гп = 1 — коэффициент надежности по назначению для здания 1 класса ответственности;

гf = 1.1 — коэффициент надежности по нагрузке (табл. 1) [1];

с = 18,0 кН/м3 — удельный вес кладки из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе (табл. 5) [3];

сшт = 18,0 кН/м3 — удельный вес штукатурки п. 3.25 [3];

дшт = 20 мм толщина слоя штукатурки.

Расчетная нагрузка от собственного веса простенка первого этажа Действующие на перекрытия здания нагрузки приведены в таблице 1.

Таблица 1. Подсчет нагрузок на перекрытие, кН/м2

Расчетная нагрузка на простенок, передаваемая с перекрытия одного этажа:

где L — расстояние между осями на рис. 1;

a — привязка наружной стены к разбивочной оси;

Расчетная нагрузка на простенок, передаваемая с перекрытия 2…15 этажей:

Расчетная нагрузка на простенок, передаваемая с покрытия Расчетная снеговая нагрузка на простенок где гf = 1.4 — коэффициент надежности по снеговой нагрузке согласно п. 5.7 [1];

м = 1,0 — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие в зависимости от его профиля, определяемый согласно п.п.5.3−5.6 [1];

s0 =1,6 кПа — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района по таблице 4 [1];

.

4. Определение расчетных усилий, действующих на простенок Рассматриваем наше здание как здание с жесткой конструктивной схемой. В соответствии с требованиями п. 6.7б необходимо, чтобы расстояния между поперечными жесткими конструкциями (поперечными стенами) не превышали указанных в таблице 27 величин. Согласно данной таблице в здании высотой 33−48 м, при группе кладки 1 и перекрытиях из сборных железобетонных настилов С тщательным заполнением швов раствором не ниже М50, расстояние между поперечными жесткими конструкциями не должно быть больше 42•0,8=33,6 м. Будем считать, что это условие выполняется.

Стену рассматриваем расчлененной по высоте на однопролетные вертикальные балки с расположением шарниров в плоскостях перекрытий и покрытия.

Нагрузки с верхних этажей (с покрытия и перекрытий 2−15 этажей) передаются в центре тяжести сечения стены второго этажа, а нагрузка с перекрытия 1-го этажа передается с фактическим эксцентриситетом.

Расчетная схема стены 1-го этажа приведена на рис. 3.

Нагрузка от перекрытия первого этажа на расстоянии от внутренней поверхности стены, равном одной трети опирания плиты перекрытия на стену (ар/3=220/3=73 мм >70 мм). Согласно п. 6.10 принимаем ар/3=70 мм.

Расчетный изгибающий момент от внецентренного приложения нагрузки с перекрытия 1-го этажа Расчетные изгибающие моменты, действующие в верхнем и нижнем сечениях простенка первого этажа:

Расчетные продольные силы, действующие в верхнем и нижнем сечениях простенка:

В итоге на верхнее сечение простенка действует:

— изгибающий момент ;

— продольная сила .

на нижнее сечение:

— изгибающий момент ;

— продольная сила .

5. Расчет простенка по прочности (1 группа предельных состояний) Расчет простенка произведем как внецентренно сжатого неармированного элемента на расчетные усилия, действующие в его верхнем сечении. Расчет произведем по формуле 13 [2]:

;

где — коэффициент, зависящий от толщины стены; по п. 4.7 при толщине стены h=64 см > 30 см коэффициент =1,0;

где — коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действующего изгибающего момента, определяемый по таблице 18 [2];

— коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по таблице 18. Для определения и необходимо определить гибкостьи упругую характеристику —. По таблице 15 для кладки из силикатного пустотелого кирпича марки М200 на растворе М200 =750. Гибкость всего сечения определим по формуле 12 [2]:

по таблице 18 =0,991 (методом интерполяции) Гибкость сжатой части сечения определим по формуле:

где Н = Нэт по п. 4.7 [2]; hc — высота сжатой части поперечного сечения, где e — эксцентриситет приложения продольной силы,

; тогда см.

по таблице 18 =0,989 (методом интерполяции).

R — расчетное сопротивление кладки сжатию, определяется по таблице 2.

Для кирпича марки М250 и раствора марки М200 R=3,6 МПа.

Аc — площадь сжатой части сечения, где А=Нэт•h;

см2.

w — коэффициент, зависящий от формы сечения. По таблице 19 [2]

< 1.45

.

Несущая способность простенка достаточна.

Расчет узла опирания плит перекрытия 1-го этажа на кирпичную кладку на центральное сжатие Расчет произведем по формуле 51 [2]:

где, А — суммарная площадь сечения кладки и железобетонных элементов перекрытия, А=B•h=260•64=16 640 см2;

= 0.9625, т.к. суммарная площадь опирания ж/б элементов в узле. Согласно п. 6.44 определяем методом интерполяции =0,9625

=1,0 согласно п. 6.44 [2], т.к. настил перекрытия имеет круглые пустоты.

кН > N=2491.45 кН. Условие выполняется.

Проверка несущей способности горизонтального сечения, пересекающего ребра настила Считаем, что пустоты в опорных зонах плит перекрытия 1-го этажа не заполнены бетонными вкладышами.

Проверку прочности по сечению, пересекающему ребра настила, производим по формуле 52 [2]

где = 8,5•0,9=7,65 МПа — расчетное сопротивление бетона класса В15 осевому сжатию согласно СНиП 2.03.01−84;

n = 1.25 для тяжелого бетона;

Аn = ;

Аk = ;

Прочность обеспечена.

Так как максимальный эксцентриситет продольной силы (см. рис. 3)

< 0.7•y =0.7•32=22.4 см, то согласно п. 4.8 не требуется производить расчет по второму предельному состоянию (по раскрытию трещин в швах кладки).

6. Сбор нагрузок на стену подвала Необходимо произвести расчет наружной стены подвала на основании следующих исходных данных: высота стены подвала — 2,5 м; толщина бетонного пола подвала — 0,18 м; длина площадки опирания плит перекрытия подвала — 0,19 м; материал стены подвала — ФБС 24.6.6; марка раствора для стены подвала — М150; отметка уровня земли — -1,300 м; объемная масса грунта — 20 кН/м3; расчетный угол внутреннего трения грунта — 33°; нормативное значение поверхностной нагрузки от грунта — 13 кН/м2.

Принимаем толщину стены подвала h=600 мм (блоки ФБС 24.6.6 СТБ 1076−97). В качестве конструкции перекрытия принимаем железобетонные плиты перекрытия ПК60.15 с размерами в плане 5980×1490 мм. Длина площадки опирания плит перекрытия подвала — 0,19 м. Для упрощения ширину грузовой площади примем B=2,6 м соответственно на стену подвала будет передаваться нагрузка с кирпичной стены первого этажа — N1; нагрузка, передаваемая с плиты перекрытия — N2; т. к. N2 действует с эксцентриситетом будет возникать изгибающий момент — М; а также на стену будет оказывать влияние грунт.

Конструктивное решение стены подвала, ее расчетная схема и эпюра изгибающих моментов приведены на рис. 4.

Стену будем рассчитывать как балку с двумя неподвижными шарнирными опорами.

Далее определим значения расчетных усилий на стену подвала.

7. Определение усилий, действующих в расчетных сечениях стены подвала Нагрузка на стену подвала, передаваемая с кирпичной стены первого этажа где (0,8+дПЛ) — это расстояние от низа простенка до стены подвала.

Нагрузка на стену подвала, передаваемая с перекрытия Эксцентриситет нагрузки от перекрытия над подвалом N2 относительно оси стены подвала (см. рис. 4)

Согласно п. 6.65 [2], при определении изгибающего момента от вертикальных нагрузок в верхнем сечении стены подвала, учитываем суммарную величину фактического и случайного эксцентриситетов (e1+eсл) для N1 (т.к. е1=0, учитываем только eсл), а для N2 учитываем только фактический эксцентриситет e2.

Временную нормативную нагрузку на поверхности земли заменяем добавочным эквивалентным слоем грунта высотой

hred =, где р — нормативное значение поверхностной нагрузки от грунта; г — объемная масса грунта Верхняя и нижняя ординаты эпюры бокового давления грунта определим по формуле:

где ц — расчетный угол внутреннего трения грунта;

гf = 1.2 — коэффициент надежности по нагрузке (табл. 1) [1];

где Н2 — расстояние от пола подвала до поверхности земли (см. рис. 4).

Изгибающий момент в любом сечении стены подвала от горизонтальной нагрузки определим по формуле:

где Н1 — высота подвала (см. рис. 4).

Изгибающий момент в любом сечении стены подвала от действия вертикальных нагрузок определим по формуле:

Определим сечение по высоте стены подвала с максимальным изгибающим моментом от совместного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок. Для этого дифференцируем полученное путем суммирования уравнение.

В сечении с координатой х, где, действует максимальный изгибающий момент Мmax.

Решаем квадратное уравнение:

Значит уравнение не имеет корней, следовательно функция МХ не имеет экстремумов и ее величина плавно убывает на всей области определения от х=0 до х=Н1. Поэтому, максимальный изгибающий момент действует в верхнем сечении стены подвала и равен Мmax=84,1 кН•м.

В этом же сечении действует продольная сила кН.

8. Расчет стены подвала по прочности как внецентренного сжатого элемента Прочность стены подвала проверяем на внецентренное сжатие с эксцентриситетом Расчетная несущая способность стены подвала определяется по формуле 13[2]:

где — коэффициент, зависящий от толщины стены; по п. 4.7 при толщине стены h=60 см > 30 см коэффициент =1,0;

где — коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действующего изгибающего момента, определяемый по таблице 18 [2];

— коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения. Для определения и необходимо определить гибкость — и упругую характеристику —. По таблице 15 для кладки из бетонных фундаментных блоков на растворе М150 =1500. Гибкость всего сечения определим по формуле 12 [2]:

по таблице 18 =0,998 (методом интерполяции) Гибкость сжатой части сечения определим по формуле:

где Н = Н1 по п. 4.7 [2]; hc — высота сжатой части поперечного сечения см.

по таблице 18 =0,994 (методом интерполяции).

R — расчетное сопротивление кладки сжатию, определяется по таблице 2.

Для кладки из бетонных фундаментных блоков (бетон марки М100) и раствора марки М150 R=3,3 МПа.

Аc — площадь сжатой части сечения, где А=НП•h;

см2.

гс — коэффициент условия работы для крупных блоков из тяжелого бетона, согласно п. 3.11 В гс = 1,1.

w — коэффициент, зависящий от формы сечения. По таблице 19 [2]

< 1.45

кН > N=2647,84 кН.

Несущая способность стены подвала значительно превышает действующее в расчетном сечении усилие. Прочность стены подвала обеспечена с большим запасом.

1. СНиП 2.01.07.-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 36 с.

2. СНиП II — 22 — 81. Каменные и армокаменные конструкции/Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983. 40 с.

3. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II — 22 — 81. «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования») / ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. 152 с.

4. СТБ 1008−95. Камни бетонные стеновые. Общие технические условия.

5. СТБ 1076−97. Конструкции бетонные и железобетонные фундаментов. Общие технические условия.

6. СТБ 1160−99. Кирпич и камни керамические. Технические условия.

7. ГОСТ 379–95. Кирпич и камни силикатные. Технические условия.

8. ГОСТ 27 751–88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.

9. ГОСТ 28 013–89. Растворы строительные. Общие технические условия.

10. Серия Б1.016.1−1. Блоки бетонные для стен подвалов зданий и сооружений. Выпуск 1.98. Блоки сплошные из тяжелого бетона. Рабочие чертежи.

11. Серия 1.141−1. Панели перекрытий железобетонные многопустотные.

Выпуск 63. Предварительно напряженные панели с круглыми пустотами длиной 6280, 5980, 5680, 5380, 5080 и 4780 мм шириной 1790, 1490, 1190 и 990 мм, армированные стержнями из термически упрочненной стали класса АТ-V. Метод натяжения электротермический. Рабочие чертежи.