Плавательный бассейн

1. Архитектурная часть

1.1 Архитектурная часть

Плавательные бассейны относятся к числу общественных зданий и сооружений. Их архитектура призвана удовлетворять многообразные стороны жизнедеятельности человека, отражая в художественно-образной форме социальные процессы развития общества.

Во все времена самые выразительные и впечатляющие произведения архитектуры — это общественные здания и сооружения, в которых воплотились наивысшие устремления человеческого духа и мастерство архитекторов и строителей.

Значительные по своему архитектурно-художественному образу, общественные здания, независимо от величины организуют городские пространства, становясь архитектурной доминантой.

Велико значение сферы общественного обслуживания, связанной с улучшением условий труда, быта и отдыха населения, развития физической культуры и спорта.

Общественные здания и сооружения представляют материальную базу для большого круга социальных мероприятий.

Учитывая ощутимую нехватку действующих спортивных сооружений и, в частности, плавательных бассейнов, строительство крытого бассейна с двумя ваннами, детской в том числе, вносит весомый вклад в развитие социальной базы города.

1.2 Характеристика района строительства

Проект крытого бассейна с ванной 25×8,5 м и детской ванной 10×6 м со стенами из кирпича разработан для города Читы. Проект разработан для строительства в I подрайоне с расчетной сейсмичностью 6 баллов.

Нормативные значения приняты:

— расчетные зимние температуры — 44^оС, — 41^оС, -42^оС, -38^оС;

— ветровая нагрузка по I району — 35 кг/м²;

— снеговая нагрузка по I району — 50 кг/м²;

— согласно геологическому разрезу, площадка строительства характеризуется спокойным рельефом со слабым уклоном к югу, примерно 2−3^о. Абсолютные отметки устьев скважин колеблются 743,3…741,15 м.

Согласно розе ветров преобладающими ветрами являются западные ветра.

1.3 Генплан

Проектируемое здание крытого бассейна располагается в жилой группе, входящей в состав микрорайона. Эта территория относится к селективной зоне, предназначенной для расселения людей. Планировка и застройка участка обеспечивает благоприятные условия для жизнедеятельности быта, отдыха и свободного времяпровождения населения.

Учитывая санитарно-гигиенические требования к планировке и застройке жилых районов обеспечивается необходимый уровень освещенности и инсоляции жилых домов и дворов, защита от шума в виде зеленых насаждений, обеспечивается необходимое благоустройство и озеленение территорий.

На всей территории застройки соблюдаются противопожарные требования. Ко всем зданиям обеспечены подъезды для пожарных машин вдоль по крайней мере одной длиной стороны зданий. Ширина проездов 3,5 м. Обеспечены необходимые противопожарные разрывы между зданиями, установленные в зависимости от их огнестойкости.

Улично-дорожная сеть микрорайона спроектирована в виде непрерывный системы с учетом функционального назначения улиц и дорог, интенсивности транспортного и пешеходного движения, архитектурно-планировочной организации территории и характера застройки. Ширина дорог местного значения в пределах красных линий — 7 м, дорог в жилой застройке — 3,5 м, ширина магистрали — 7 м. Движение пешеходов в жилой зоне предусмотрено по тротуарам, связанным с внутриквартальными проездами, а также по пешеходной дороге на аллее. Ширина пешеходных дорог и тротуаров принята кратной ширине одной полосы — 0,75 м. Покрытие дорог — асфальтовое.

Согласно функциональным требованиям к планировке и застройке жилых районов предусмотрено создание возле жилых домов озелененных дворов с детскими площадками и площадками для отдыха взрослых, хозяйственных площадок для чистки метели, ковров, сушки белья, для мусоросборников, обеспечены стоянки для автомобилей. Для отдыха и свободного времяпровождения предусмотрен парк местного значения, для оздоровления и повышения физической подготовки как детей, так и взрослых имеется бассейн с двумя ваннами с радиусом обслуживания не менее R=500 м.

Таблица 1.1 — Повторяемость ветров

1.4 Объемно-планировочное решение здания

Здание по своему назначению относится к спортивным сооружениям и предназначено для проведения учебно-тренировочных занятий по плаванию и занятий секций общей физической подготовки и групп здоровья, для обучения плаванию взрослых и детей.

По капитальности здание относится ко II классу, степень долговечности — II, степень огнестойкости — II.

Здание крытого бассейна решено в одной компактном объеме. В подвале располагаются технические помещения. Вход в здание решен на отметке — 0,800 м. Посетители через тамбур попадают в вестибюль с гардеробом. На этом же этаже находятся комната тренеров, кабинет врача, лаборатория, администрация, регистратура, буфет. Поднявшись по одной из двух лестниц на второй этаж люди проходят в раздевальные, а через душевые в залы бассейнов.

Кроме того, имеются служебные входы в здание с двух торцовых сторон. Высота этажа в вестибюле 2,65 м, в других помещениях первого этажа 2,70 м. Высота подвальных помещений изменяются от 2,88 м до 5,27 м. Высота этажа в зале с большой ванной 3,9 м, в зале с детской ванной 2,9 м, высота этажа других помещений второго этажа 3,0 м. Площадь большого зала — 347,8 м², детского зала — 122,1 м². Площадь административных и служебных помещений — 130,3 м², вестибюля — 49,7 м², торгового зала буфета — 34,0 м². Площадь технических помещений — 361,96 м².

Помимо общих требований, которым должно удовлетворять здание, к нему предъявляют требования экономичности.

ТЭП по объемно-планировочному решению здания:

1. Полезная площадь F_п = 914,7 м²

Общая площадь F_о = 1775,36 м²

Рабочая площадь F_р = 796,3 м²

F_п + F_о = 2690,06 м²

2. Строительный объем Q = 7918,21 м³

3. Коэффициент k₁ = F_p / (F_п + F_о) = 796,3 / 2690,06 = 0,3;

k₂ = Q / (F_п + F_о) = 7918,21 / 2690,06 = 2,94

1.5 Конструктивное решение здания

строительство генеральный план покрытие фундамент

Фундаменты

Фундаменты проектируемого здания приняты сборными железобетонными под кирпичные стены и монолитными в единой опалубке для конструкций монолитных железобетонных ванн. Используются плиты марок ФЛ 6.24, ФЛ 6.12, ФЛ 8.24, ФЛ 8.12 и блоки марок ФБС 24.6.6 и ФБС 24.4.6.

Отметки подошвы фундамента — 3,27 м, — 3,00 м, — 2,4 м, — 1,80 м, отметки фундаментов под колонны — 3,20 м и — 2,20 м.

Стены

При возведении стен выполняется сплошная кладка стен из керамического сплошного кирпича с трехрядной системой перевязки швов, которая выполняется чередованием трех рядов ложковых и тычкового, допуская в трех смежных рядов совпадение вертикальных швов, перевязываемых кирпичами четвертого ряда. Толщина наружных ограждающих стен 380 мм, внутренних стен 510 мм и 380 мм, размеры кирпичных столбов 640×1420 мм.

При возведении кирпичной кладки наружных стен предусмотрено устройство анкерных стержней для последующей навески теплоизоляционного материала толщиной 130 мм.

Толщина вертикальных швов 10 мм, горизонтальных швов 13 мм.

Перемычки

Над оконными, дверными проемами приняты перемычки сборные железобетонные марок Б 13, Б 15, Б 18, Б 27, Б-31, БУ-13, БУ-15, БУ 19, БУ 24, БУ 27, БУ 28, БУ 30, прогоны марки П 60, прогоны индивидуальные НП 5.2−90−7.5.1, НПЧ-90−7.5, П72−60У, НП 5.2−90−7.5.2, опорные подушки марок ОП 6−2, ОП 5−2.

Перекрытия

Приняты перекрытия из сборных железобетонных пустотных плит серии 1.141−9 высотой 220 мм марок ПКБ-51.12, ПС 39−12, ПС 30−12, и покрытия из ребристых сборных железобетонных плит серии 1.465−3 в. 1 шириной 3 м и 1,5 м, длиной 9 м и 12 м и высотой плиты 450 мм.

Полы

Полы использованы различных типов:

1 — керамическая плитка на цементном растворе — 30 мм

2 — 2 слоя рубероида на битумной мастике — 10 мм

3 — цементная стяжка — 10? 40 мм

4 — керамзитобетон М50 — 50 мм

5 — ж/б плита перекрытия — 220 мм

Перегородки

В проекте предусмотрено выполнение кирпичных перегородок толщиной 120 мм и 250 мм. Они представляют тонкие ненарушенные конструкции, которые служат для разделения объемов на отдельные части.

Покрытие

По конструктивному решению принято бесчердачное покрытие с наружным водоотводом. Кровля выполнена с уклоном i = 0,012 и покрывается рулонным материалом — бризолом, все швы тщательно заделываются.

В качестве утеплителя используются минеральные маты.

Лестницы

Марш представлен конструкцией, состоящей из ряда ступеней и поддерживающих балок-косоуров, расположенными под ступенями, а также ограждением с поручнями. Уклон лестниц 1:2, что соответствует размеру нормального шага человека.

Окна и двери

Проектом предусмотрено применение окон со спаренными переплетами марок ОР 15−09, ОР 15−12, ОР 18−09, двери глухие марок ДГ 24−15, ДГ 24−10, ДГ 21−9, ДГ 21−7, двери остекленные — ДО 21−13, ДО 21−9. В залах ванн в оконных проемах установлены витражи из алюминиевых переплетов с двойным остеклением размерами 5,36×3,67 м, 5,42×3,67 м, 8,6×3,64 м.

Наружная отделка

Снаружи предусмотрена облицовка стен керамической глазурованной плиткой светлых тонов. Двери покрываются бесцветным лаком, переплеты окон окрашиваются масляной краской белого цвета. Витражи — алюминиевые.

Внутренняя отделка

Технические помещения бассейна окрашиваются известковым раствором. Вестибюль имеет подшивной потолок белого цвета, стены окрашены матовой масляной краской. Лаборатория, подсобная буфета, санузлы, душевые, залы ванн облицовываются керамической глазурованной плиткой, в залах ванн — акустический подшивной потолок, в остальных помещениях потолки побелены.

В регистратуре, торговом зале буфета стены окрашены улучшенной матовой масляной краской.

1.6 Теплотехнический расчет конструкции покрытия

Таблица 1.2

Определяется требуемое сопротивление теплопередаче R_о^тр исходя из санитарно-гигиенических требований:

где n = 0,9;

tв — расчетная температура внутреннего воздуха, tв = 24^оС;

tн — расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн = -38^оС;

?t^н — нормативный температурный перепад, ?t^н = 5^оС;

?в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, ?в = 8,7 Вт / (м²· ^оС) Требуемое сопротивление теплопередаче исходя из условий энергосбережения:

ГСОП = (t в — t от. пер) х Z от. пер = (24 + 12,4) х 238 = 8700^оС· сут.

где Z от. пер — продолжительность отопительного периода, Z от. пер = 238 сут.

По таблице 5 определяется R_о^тр= 6,6 м²· ^оС / Вт где? n — коэффициент теплоотдачи, ?n = 23 Вт/(м²· ^оС) Принята толщина утепляющего слоя? = 0,25 м.

1.7 Сравнение вариантов ограждающих конструкций

Сравниваются следующие варианты конструктивного решения вертикальных ограждений.

а) 1 — известково-песчаный раствор — 20 мм

2 — кладка из сплошного глиняного кирпича (Р = 1600) — х мм

3 — цементно-песчаный раствор — 30 мм

Находится толщина утепляющего слоя х = 2,58 м, модульная толщина? = 2,59 м.

б) 1 — известково-песчаный раствор

2 — кирпичная кладка

3 — утеплитель из пенополистирола

4 — цементно-песчаный раствор

Толщина утеплителя х = 0,16 м, модульная толщина? = 0,2 м в) 1 — известково-песчаный раствор

2 — кирпичная кладка

3 — минераловатные плиты

4 — цементно-песчаный раствор

Толщина утеплителя составит х = 0,28, принята модульная толщина? = 0,3 м.

г) 1 — известково-песчаный раствор

2 — кирпичная кладка

3 — утеплитель из бисипора

4 — цементно-песчаный раствор

Толщина кирпичной кладки составляет х = 0,33 м, принято? = 0,38 м.

Таблица 1.3 — Технико-экономическое сравнение 1 м² ограждающей конструкции

Наиболее экономичным вариантом конструкции является последний с применением в качестве утепляющего слоя новый материал — бисипор.

2. Расчетно-конструктивная часть

2.1 Расчет железобетонной ванны 25,0×8,5 м

2.1.1 Конструктивная схема монолитной железобетонной ванны

Монолитную железобетонную ванну компонуют с поперечными главными балками в составе рамы и продольными второстепенными балками в днище. Второстепенные балки размещаются по осям колонн рамы и в третях пролета главной балки, при этом пролеты плиты между осями ребер равны 2,0 м.

Задаемся размерами сечения балок: главная балка БГ h=70 см, в=35 см; второстепенная балка Б-1 h=50 см, в=30 см; второстепенная балка Б-2 h=40 см, в=25 см.

2.1.2 Многопролетная плита монолитного днища ванны

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер l₀₁ = 1,295 м, l₀₂ = 1,725 м, l₀₃ = 1,750 м, в продольном направлении l₀₁ = 3,65 м, l₀₂ = 3,65 м, l₀₃ = 3,65 м. Отношение пролетов 3,65 / 1,295 = 2,8 > 2, 3,65 / 1,725 = 2,1 > 2, 3,65 / 1,75 = 2,1 > 2 плиты П1, П2, П3 рассчитываются как работающие по короткому направлению. Толщина плит принимается равной 15 см.

Подсчет нагрузок на 1 м² монолитного днища ванны приведен в таблице 2.1.

Полная расчетная нагрузка q + v = 7571,9 + 18 100 = 25 572 н/м².

Для расчета многопролетной плиты выделяется полоса шириной 1 м, при этом расчетная нагрузка на 1 м длины плиты 25 572 н/м. С учетом коэффициента надежности по назначению здания ?_n = 1,0 нагрузка на 1 м — 25 572×1,0 н/м.

Таблица 2.1 — Подсчет нагрузок на 1 м² днища ванны

Изгибающие моменты определяются как для многопролетной плиты с учетом перераспределения моментов. Кроме того учитывается нагрузка от стенки ванны и момент, передаваемый от перекрытия через стенку ванны:

Р_стенки = S_ст х ?_в х в = 0,32×25×1,0 = 8 кН;

М_пер = Р_пер х е где Р_пер — вес дорожки вдоль бассейна, Р_пер = g_пер х, а х в/2;

g_пер — нагрузка на 1 м² перекрытия (таблица 2.2);

е — эксцентриситет приложения равнодействующей Р_пер, у = 0,505 м;

а = ширина дорожки, а = 1,87 м.

Р_пер = 9,16×1,87×1,0 / 2 = 8,56 кН;

е = 0,505 м

Таблица 2.2 — Подсчет нагрузок на 1 м² перекрытия

М_пер = 8,56×0,505 = 4,32 кН· м Изгибающие моменты подсчитаны на ЭВМ и представлены на стр.

Характеристика прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В25; призменная прочность R_в = 14,5 МПа, прочность при осевом растяжении R_вt = 1,05 МПа, коэффициент условий работы бетона ?_вч = 0,9. Арматура — стержневая класса А-III диаметром 6 мм в сварной рулонной сетке, R_s = 355 МПа.

Подбор сечений продольной арматуры. В пролете плиты П-3 И_о = 15 — 1,5 = 13,5 см

? = 0,98.

Принято 10 O 6 А-III с А_s = 2,83 cм²

В поперечном направлении конструктивно принято 5 O 6 А-III с А_s = 1,42 cм².

Соответствующим образом для плиты П-3 принята рулонная сетка марки

для плит П-1 и П-2 марки На отрицательный момент в пролете М_ог = 8,82 кНм:

? = 0,98

Принято 10 O 6 А-III с А_s= 2,83 см²

В поперечном направлении конструктивно принято 5 O 6 с А-III с А_s = 1,42 см².

Верхняя сетка принята сплошной рулонной марки На восприятие опорного момента М₁ = 36,12 кН· м необходимо принять доборную сетку к выше принятой основной; h_о = 15 — 2,7 = 12,3 см

? = 0,9.

Принято 10 O 10 А-III к ранее принятой 10 O 6 — А — III общей площадью А_s = 10,68 см². Принята доборная сетка марка

2.1.3 Консольные плиты монолитного днища ванны

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетные пролеты плит П4, П5, П6 соответственно l₀₄ = 1,295 м, l₀₅ = 1725 м, l₀₆ = 1,750 м, в поперечном направлении пролеты равны l = 0,52 м, соотношения сторон во всех случаях больше двух, плиты рассчитываются как работающие в коротком направлении. Толщина плит и нагрузки аналогичны в многопролетной плите.

Для расчета выделяется полоса шириной 1 м. Изгибающие моменты определяются как для консольной плиты с учетом нагрузки от стенки ванны и момента, передаваемого от перекрытия через стенку ванны.

Р_ст = 0,399×25×1,0 = 9,98 кН;

Р_пер = 9,16×2,5 = 22,9 кН;

М_пер = Р_пер х l = 22,9×0,195 = 4,47 кНм.

Кроме того, от стартовой стенки также возникает момент:

Р_с.с =V_с.с х ?_с.с = 0,567×8,0 = 4,53 кН, где V_с.с — средний объем стартовой стенки с грузовой площади, а = 2,4575 м, V_с.с = 0,567 м³;

?_с.с — средняя плотность материала из которого изготовлена стартовая стенка, ?_с.с = 800 кг/м³;

М_с.с = Р_с.с х l₁ = 4,53×0,115 = 0,52 кНм.

Суммарный момент М_сум = 4,47 + 0,52 = 4,99 кНм Момент в пролете для всех плит:

М₀ = (g + v) х l₀² / 8 + Р_ст х l₀/2 + М_сум = 25,57×0,52²/8 + 9,98×0,52/2 + 4,99 = 8,45 кНм.

Момент в заделке для всех типов плит:

М = (g + v) х l₀² / 2 + Р_ст х l₀ + М_сум = 25,57×0,52²/2 + 9,98×0,52 + 4,99 = 13,64 кНм.

Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон и арматура того же класса, что и в многопролетной плите.

Подбор сечений продольной арматуры.

В пролете плиты h₀ = 15 — 1,5 = 13,5 см.

? = 0,98

Принято 10 O 6 А-III с А_s = 2,83 см².

В заделке

? = 0,97

Принято 10 O 6 А-III с А_s = 2,83 см².

В поперечном направлении принимается конструктивно 5 O 6 А-III с А_s = 1,42 см².

2.1.4 Расчет многопролетной второстепенной балки Б-1

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками l₀₁ = 4 — 0,35 = 3,65 м, в крайних консольных пролетах l₀₂ = 0,52 м. Ширина грузовой полосы в = 2,4575 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины балки: постоянная:

собственного веса плиты и покрытия 7,57×2,4575 = 18,6 кН/м;

собственного веса балки сечением 0,3×0,5 м (?f = 1,1) 0,3×0,5×25×1,1 = 4,13 кН/м;

собственного веса стенки 0,32×25×1,1 = 8,8 кН/м;

веса перекрытия 9,16×1,87/2 = 8,56 кН/м;

с учетом коэффициента надежности по назначению здания ?_n = 1,0 g = 48,65 кН/м временная с учетом ?_n = 1,0 v = 18×2,4575 = 44,24 кН/м полная нагрузка g + v = 92,89 кН/м Кроме того, необходимо учесть нагрузку, приложенную к краям консоли от веса стенки Р = 2,4575×0,399×25 = 24,51 кН; а также момент, возникающий от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия и стартовой стенки:

М = g_пер х а₁ х l₁ х в/2+Р_с.с х l₂ =916×2,5×0,195×2,46 / 2 + 4,53×0,115=2,75Нм где g_пер — нагрузка от перекрытия, включая временную на 1 м² длины перекрытия вдоль стенки бассейна (табл. 2.2), g_пер = 9,16 кН/м²;

а₁ — ширина дорожки вдоль ванны, а₁ = 2,5 м;

l₁ — эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, l₁ = 0,195 м;

l₂ — эксцентриситет приложения нагрузки от стартовой стенки, l₂ =0,115 м Изгибающие моменты определяются как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий и всех действующих нагрузок (рисунок 2.2).

Момент в середине консоли М₀₁ = g х l₀₂²/8 + Р х l₀₂/2 + М = 92,89×0,52²/8 + 24,51×0,52/2 + 2,75 = 12,26 кНм;

На крайних опорах:

М₁ = g х l₀₁²/2 + Р х l₀₂ + М = 92,89×0,52²/2 + 24,51×0,52 + 2,75 = 28,05 кНм;

На первых промежуточных опорах:

В первом пролете:

На средних опорах:

В средних пролетах:

Поперечные силы: на свободном конце консоли На крайней опоре слева:

На крайней опоре справа и на средних опорах:

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон класса В-25, тяжелый. Арматура продольная класса А-III диаметром 8 мм с R_S = 285 МПа Определение высоты сечения балки. Высота сечения подбирается по опорному моменту при? = 0,35 (на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира). По таблице 3.1 [] при? = 0,35, ?_m = 0,289. На опоре момент отрицательный — полка ребра в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b = 30 см.

принимается h = 50 см. b = 30 см, тогда

h₀ = 50 -3.5 = 46.5 см В пролетах сечение тавровое — полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при:, равна

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси. Сечение в середине продольного свеса:

— нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принято 2?10 A-III с A_S = 1.57 cм²

Сечение в первом пролете: — М = 95,1 кН? м Принято 2?20 A-III с A_S = 6,28 cм²

Сечение в среднем пролете: — М = 74,59 кН? м Принято 2?18 A-III с A_S = 5,05 cм²

Сечение на крайней опоре: — М = 28,05 кН? м Принято 2?12 A-III с A_S = 2,26 cм²

Сечение на первой промежуточной опоре: — М = 91,14 кН? м Принято 2?20 A-III с A_S = 6,28 cм²

Сечение на средних опорах: — М = 80,1 кН? м Принято 2?18 A-III с A_S =5,09 cм²

Расчет прочности второстепенной балки Б — 1 по сечениям, наклонным к продольной оси, Q = 169,5 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольными стержнями d = 20, и принимается d_SW = 8 мм. Класса A — III, R_SW = 285 МПа. Число каркасов — два, A_SW = 2? 0,503 см² = 1,006 см²

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h/2 = 50/3 =

= 16.7 cм, но не более 50 см. Для всех предопорных участков промежуточных и крайних опор балки принят шаг S = 15 см. В средней части пролета l/2, шаг

S = 30 см.

Вычисляется влияние свесов сжатой полки.

Условие q_sw = 1911,4 Н/см>Q_{b min}/2h₀ = 107.6?10³ / 2?46.5 = 1157 Н/см — удовлетворяется.

Требование — удовлетворяется.

При расчете прочности вычисляется:

В связи с этим значение вычисляется по формуле:

Принимается С = 153,5 см Тогда: Q_b = M_b / C = 1667? 10⁴ / 153.45 = 108.6? 10³ H. Поперечная сила в вершине наклонного сечения Q = Q_max — q, C= 169.5?10³ — 928.9? 153.5 = 26.96?10³ H

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Принимается С₀ = 93 см. вычисляется Q_sw = q_sw? C₀ = 1911.4? 93 = 177.8?10³ H.

Условие прочности Q_b + Q_sw = 108.6?10³ + 177.8?10³ = 286.4?10³>Q = 26.96?10³H — обеспечивается.

Проверка по сжатой наклонной полосе:

Условие Q = 16 9500H< 0.3?_w ?_b1 ?R_b? b? h₀ =0.3?1.073?0.8695? 0.9?14.5 (100)??30?46.5= 50 9536H — удовлетворяется.

2.1.5 Расчет многопролетной второстепенной балки Б-2

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками l₀₁= 4−0,35 = 3,65 м, в крайних консольных пролетах l₀₂ = 0,52 м. Ширина грузовой полосы в = 1,9875 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины балки:

постоянная:

собственного веса плиты и покрытия 7,57×1,9875 = 15,05 кН/м;

собственного веса балки сечением 0,25×0,4 м (?f = 1,1) 0,25×0,4×25×1,1 = 2,75 кН/м;

с учетом коэффициента надежности по назначению здания ?_n = 1,0 g = 17,8 кН/м временная с учетом ?_n = 1,0 v = 18×1,9875 = 35,78 кН/м полная нагрузка g + v = 53,58 кН/м Кроме того, учитывается нагрузка, приложенная к краям консоли от веса стенки:

Р = 1,9875×0,399×25 = 19,83 кН; а также момент от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия и стартовой стенки:

М = g_пер х а₁ х l₁ х в/2+Р'_с.с х l₂ =916×2,5×0,195×1,99 / 2 + 3,67×0,115= 486 Нм где g_пер — нагрузка на 1 м² площади перекрытия вдоль стенки бассейна шириной грузовой площади в = 1,9875 м от перекрытия, включая временную, g_пер = 9,16 кН/м²;

а₁ — ширина дорожки вдоль ванны, а₁ = 2,5 м;

l₁ — эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, l₁ = 0,195 м;

l₂ — эксцентриситет приложения нагрузки от стартовой стенки, l₂ =0,115 м Р'_с.с — сосредоточенная нагрузка от стартовой стенки с грузовой полосы в=1,99 м, Р'_с.с = 3,67 кН.

Изгибающие моменты определяются как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий и всех действующих нагрузок (рисунок).

Момент в середине консоли М₀₁ = g х l₀₂²/8 + Р х l₀₂/2 + М = 53,58×0,52²/8 + 19,83×0,52/2 + 4,86 = 11,83 кНм;

На крайних опорах:

М₁ = g х l₀₁²/2 + Р х l₀₂ + М = 53,58×0,52²/2 + 19,83×0,52 + 4,86 = 22,42 кНм;

На первых промежуточных опорах:

В первых пролетах:

На средних опорах:

В средних пролетах:

Поперечные силы: на свободном конце консоли На крайней опоре слева:

На крайней опоре справа и на средних опорах:

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В-2 с R_в= 14,5 МПа; поперечная класса А-III диаметром 8 мм с R_S = 285 МПа.

Определение высоты сечения балки. По таблице 3.1 [] при? = 0,35, ?_m = 0,289. На опоре момент отрицательный — полка ребра в растянутой зоне. Сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b = 25 см.

принимается h = 40 см. b = 25 см, тогда

h₀ = 40 — 3.5 = 36.5 см В пролетах сечение тавровое — полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при:, равна

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси. Сечение в середине консольного свеса:

— нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принято 2?10 A-III с A_S = 1.57 cм²

Сечение в первом пролете: — М = 50,1 кН? м Принято 2?16 A-III с A_S = 4,02 cм Сечение в среднем пролете: — М = 39,76 кН? м Принято 2?14 A-III с A_S = 3,08 cм²

Сечение на крайней опоре:

Принято 2?12 A-III с A_S = 2,26 cм²

Сечение на первой промежуточной опоре: — М = 55,85 кН? м Принято 2?18 A-III с A_S = 5,09 cм²

Сечение на средних опорах: — М = 49,47 кН? м Принято 2?16 A-III с A_S = 4,02 cм²

Расчет прочности второстепенной балки Б — 2 по сечениям, наклонным к продольной оси, Q = 97,78 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольными стержнями d = 20, и принимается d_SW = 8 мм. класса A — III, R_SW = 285 МПа. Число каркасов — два, A_SW = 2? 0,503 = 1,006 см²

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h/2 = 40/2 =

= 20 cм, но не более 15 см. Для всех приопорных участков промежуточных и крайних опор балки принят шаг S = 15 см. В средней части пролета? l/2, шаг

S = 30 см.

Вычисляется влияние свесов сжатой полки.

Условие q_sw = 1911,4 Н/см>Q_{b min}/2h₀ = 73,5?10³ / 2?36.5 = 1006,4 Н/см — удовлетворяется.

Требование — удовлетворяется.

При расчете прочности вычисляется:

В связи с этим значение вычисляется по формуле:

Принимается С = 121,5 см Тогда: Q_b = M_b / C = 894? 10⁴ / 121,5 = 73,6? 10³ H. Поперечная сила в вершине наклонного сечения Q = Q_max — q₁, C= 97,78?10³ — 535,8? 121,5 = 32,7?10³ H

Длина проекции расчетного наклонного сечения Принимается С₀ = 68,4 см.

Вычисляется Q_sw = q_sw? C₀ = 1911.4? 68,4 = 130,1?10³ H.

Необходимо проверить условие прочности

Q_в + Q_sw > Q

73,6?10³ + 130,1?10³ = 203,7?10³ > 32,7? 10³H — условие выполняется.

Проверка по сжатой наклонной полосе:

Условие Q < 0.3?_w ?_b1 ?R_b? b? h₀ необходимо выполнить. 97 780 Н < 0.3?1.089? 0.8695? 0.9?14.5 (100)? 25? 36.5 = 338 400 H — удовлетворяется.

2.1.5 Расчет стенок монолитной железобетонной ванны

Стенки ванны рассчитываются на одностороннее гидростатическое давление воды и постоянную нагрузку от перекрытия, во втором варианте расчета к постоянной добавляется временная нагрузка на перекрытие. Расчет ведется для трех стенок: в глубокой части ванны, в мелкой части и по длинной стороне ванны. Стенка рассчитывается по балочной схеме, принимая пролет l равным расстоянию от верхней грани днища до уровн воды. Расчетная схема стенок представлена на рис. 2.4. При расчете выделяется вертикальная полоса шириной 1 м вместе с находящимися на ней нагрузками. Полагается, что в днище стена жестко защемлена, на уровне перекрытия шарнирно оперта. На рисунке 2.4 также приведена эпюры изгибающих моментов, действующих в вертикальном направлении: отмечены значения моментов на опоре М₁ — в месте заделки и М₂ — максимальное значение в стене, определяемые по формулам сопротивления материалов.

Расчет торцовой стенки глубокой части ванны

На эту часть стенки ванны действуют гидростатическое давление воды интенсивностью у основания.

где — коэффициент надежности по нагрузке, = 1,1

— коэффициент динамичности, = 1,0

? — плотность воды,? = 10 кН/м³

h — глубина воды, h = 1,81 м,

b — вертикальная полоса, b = 1 м.

и моменты от перекрытия и стартовой стенки в месте шарнирного опирания на глубине 0,27 м.

где g — постоянная нагрузка на 1 м² перекрытия, g = 4,36 кН/м²;

a — ширина дорожки вдоль стенки, а = 2,5 м;

е — эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, е = 0,195 м.

где — объем стенки на 1 м её длины, = 0,23 м³;

— средняя плотность материала стенки, = 8 кН/м³

— эксцентриситет приложения нагрузки от стартовой стенки, = 0,115 м.

Опорная реакция в шарнире:

R = 3М/2 l + pl / 10 = 3×1,27 / 2×1,54 + 19,91×1,54 /10 = 4,3 кН, где р = 19,91 кН/м Определяются моменты Выше точки шарнирного опирания М₃^в = р₀ h₁ /2 х (h₁ / 3) = 0,04 КнМ где р₀ — давление воды на глубине h₁ = 0,27 м от поверхности воды, = 1,1· 10· · 0,27 = 2,97 кН/м;

Ниже точки шарнирного опирания Максимальный момент в стене на расстоянии 0,451l ниже шарнирного опирания

0,451l = 0.451 · 1.54 = 0.69 м где P_l — давление воды на глубине (0,451l от поверхности воды,

P_l = 1,1 · 10 (0,451 · 1,54+0,27) = 10,61 кН/м;

Момент в месте заделки В случае учета временной нагрузки на перекрытие где g+v = 9,16 кН · м² — полная нагрузка на перекрытие;

Опорная реакция

Таким образом Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25; призменная прочность R_b= 14,5 МПа прочность при осевом растяжении R_bt = 1,05 МПа. Коэффициент условий работ бетона ?_bz=0,9. арматура — класса Вр -1, диаметром 5 мм в сварной рулонной сетке, R_s = 360МПа.

Сетки по наружной грани подбираются по М = 0,07 кН· м Принято 5O5 Вр-1 с A_S = 0,98 см²

Сетки по внутренней грани подбираются по М = 5,52 кН· м Принято 5O5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и соответствующая рулонная сетка по наружной грани и рулонная сетка по внутренней грани

Расчет торцевой стенки мелкой части ванны

Гидростатическое давление воды на стенку ванны высотой h = 1.28 м у основания Р = 1,1· 1,0· 10· 1,28· 1= 14,08 кН м Момент от перекрытия в месте шарнирного опирания на глубине 0,27 м М_пер = 4,36 · 1,24· 0,12/2= 0,32 кН м Опорная реакция на шарнире

R = 3 · 0.32/2· 1.01+14.08· 1.01/10=1.90 кН Определяются изгибающие моменты:

Выше точки шарнирного опирания М₃^в = 0,04 КнМ М₃^н = 0,04 + 0,32 = 0,36 кНм Максимальный момент в стенке где Pl = 1,1 · 10 (0,451 · 1,01+0,27) = 7,98 кН/м;

Момент в месте заделки

В случае учета временной нагрузки на перекрытие Опорная реакция

Таким образом Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25. Арматура — класса Вр -1, диаметром 5 мм.

Подбор сечения рабочей арматуры.

Сетка по наружной грани — М = 0,27 кНм Принято 5O5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и соответствующая рулонная сетка Сетка по внутренней грани — М = 2,25 кНм Принято 5O5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и рулонная сетка

Расчет продольной стенки ванны

На стенку действуют гидростатическое давление воды интенсивностью у основания на наибольшей глубине Р = 1,1· 1,0· 10· 1,81· 1= 19,91 кН м, а также момент от перекрытия в месте шарнирного опирания на глубине 0,27 м М_пер = 4,36 · 1,87· 0,195/2= 0,79 кН м Опорная реакция на шарнире

R = 3 · 0.79/2· 1.54+19,91· 1.54/10=3,84 кН Изгибающие моменты:

Выше точки шарнирного опирания М₃^в = 0,04 КнМ Ниже точки шарнирного опирания М₃^н = 0,04 + 0,79 = 0,83 кНм Максимальный момент в стенке где Pl = 1,1 · 10 (0,451 · 1,01+0,27) = 7,98 кН/м;

Момент в месте заделки В случае учета временной нагрузки на перекрытие момент изменится Опорная реакция

Таким образом Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый, класса В-25. Арматура — класса Вр -1, диаметром 5 мм.

Подбор сечения рабочей арматуры.

Сетка по наружной грани — М = 0,23 кНм Принято 5O5 Вр-1 с A_S = 0,98 см² и соответствующая рулонная сетка

2.1.6 Расчет однопролетной поперечной рамы Р-1. Компоновка поперечной рамы

Рама выполнена в виде монолитной конструкции. Длина балки 8,89 м, поперечное сечение 0,7×0,35 м. Балка имеет консольные участки длиной 1,245 м. Расстояние между осями колонн 6,0 м, колонна квадратного сечения 0,4×0,4 м, шаг колонн 4,0 м. Высота колонн переменна с шагом 100 мм — 3030…3630 мм. Расчетная схема рамы представлена на рисунке.

Расчет балки

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет балки равен расстоянию в свету между гранями колонн l₀ = 6−0,4=5,6 м. Длина консольных свесов l'₀= 1,445 — 0,2 = 1,245 м.

Ширина грузовой полосы в = 4 м.

Подсчет нагрузок на 1 м длины балки приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Постоянная:

собственный вес плиты днища и покрытия 7,57×4 = 30,28 кН/м;

собственного веса главной балки сечением 0,35×0,7 м 0,35×0,7×25×1,1 = 6,74 кН/м;

Итого с учетом коэффициента надежности по назначению здания ?_n = 1,0 g = 37,02 кН/м Временная с учетом ?_n = 1,0 v = 18×4 = 72 кН/м Полная нагрузка g + v = 109,02 кН/м На балку действуют сосредоточенные силы от стенок ванны, а также от второстепенных балок:

Р_ст = S х? х в = 0,32×25×4 = 32 кН, где S — площадь поперечного сечения стенки, S = 0,32 м²;

Р_Б-1= в₁ х h₁ х? х ?_f х в = 0,3×0,5×25×1,1×4 = 16,5 кН, где в₁, h₁ — размеры поперечного сечения балки Б-1, в₁ = 30 см, h₁ = 50 см;

Р_Б-1−2= в₂ х h₂ х? х ?_в х в = 0,25×0,4×25×1,1×4 = 11 кН, где в₂, h₂ — размеры поперечного сечения балки Б-2, в₂ = 25 см, h₂ = 40 см.

Кроме того, на балку передается момент от перекрытия. Момент от полной нагрузки М_пер^полн = (g + v) х, а х l х в/2 = 9,16×1,87×0,505×4/2 = 17,3 кНм, где (g +v) — полная нагрузка от перекрытия, табл. 2.2, = 9,16 кН/м;

а — ширина перекрытия, а = 1,87 м;

l — эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия, l = 0,505 м;

Моменты от постоянной нагрузки М_пер^пост= 4,36×1,87×0,505×4/2 = 8,24 кНм.

Изгибающие моменты рассчитываются: на опоре со стороны консольной части от полной нагрузки:

М^полн= М_пер^пост + Р_ст х 1,245 + g х 1,245² /2 = 17,3 + 32×1,245 + 109,2×1,245² / 2 = 132,57 кНм;

на опоре со стороны пролетной части М = 109,2×5,6² / 12 = 310,57 кНм;

в пролете М = 109,2×5,6² / 6 = 621,14 кНм.

Поперечные силы балки. Опорная реакция на опоре определяется:

R = (gl + 2P + 2Р_Б-1 + 2Р_Б-2) / 2 = (109,02×8,09 + 2×32 + 2×16,5 + 2×11) / 2 = 500,49 кН Поперечная сила на опоре слева

Q_л = Р + g х 1,245 = 32 + 109,02×1,245 = 167,73 кН Поперечная сила на опоре справа

Q_пр= Р + g х 1,245 + Р_Б-1 — К = 32 + 109,02×1,245 + 16,5 — 500,49 = -316,26 кН.

Принято 4 O 32 А — III с A_s= 32,17 см²

Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси.

На опоре поперечная сила Q=316,26 кН. Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки их с продольной арматурой диаметром d=32 мм и принят равным d_sw = 8 ммс площадью A_s=0,503 см². При классе А-III R_sw= 285 МПа, поскольку d_sw / d = 8 / 32 = ¼ < 1/3, вводится коэффициент условий работы ?_sz = 0,9 и тогда R_sw= 0,9×285 = 255 МПа. Число каркасов — 4, при этом A_sw= 4×0,503 = 2,012 см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям S = h/3 = 70/3 = 23,3 см, принят шаг S=20 см. На всех приопорных участках длиной l/4, в средней части пролета шаг S = 3 h/4 = 3×70/4 = 52,5 см, S= 50 см.

Вычисляется

q_sw= R_sw х A_sw / s = 255×2,012 х (100) / 20 = 2565,3 Н/см;

Q_{b, min}= ?_в3 х R_bt х в х h₀ = 0,6×0,9×1,05×35×66 (100) = 131×10³ Н;

q_sw = 2565,3 Н/см > Q_{в, min} / 2 h₀ = 131×10³ / 2×66 = 992,25 Н/см — условие удовлетворяется. Требование S_max = ?_в4 х R_bt х в х h₀² / Q = 1,5×0,9×1,05×35×66² (100) / 316,26×10³ = 68,3 см > S=20 см — удовлетворяется.

Расчет прочности по наклонному сечению. Вычисляется М_в = ?_в2 х R_bt х в х h₀² = 2×0,9×1,05×35×66² (100) = 288,15×10⁵ Нсм Поскольку q₁ = 109,02 кН/м = 1090,2 Н/см < 0,56 q_sw = 0,56×2565,3 = 1436,6 Н/см значение С вычисляется по формуле

< 3,33 h₀ = 3,33×66 = 219,78 см При этом Q_в=М_в /с=288,15×10⁵ /162,6=177,21×10³ Н > Q_b,min= 131×10³ Н.

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

Q = Q_max — q₁ [c = 316,26×10³ — 1090,2×162,6 = 139×10³ Н.

Длина проекции расчетного наклонного сечения Вычисляется

Q_sw = q_sw х С₀ = 2565,3×105,98 = 271,9×10³ Н Условие прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

?_w = A_sw / в х s = 2,012 / 35×20 = 0,003;

? = Е_s / Е_в = 200 000 / 30 000 = 6,07;

?_w1 = 1 + 5? х ?_w = 1 + 5×6,67×0,003 = 1,093;

?_в1 = 1 — 0,01 R_и = 1 — 0,01×14,5×0,9 = 0,87

Условие Q = 316 260 < 0,3 ?_w1 х ?_в1 х R_в х в х h₀ = 0,3×1,093×0,87×35×66×14,5×0,9 (100) = 859 970 Н — удовлетворяется.

Конструирование арматуры балки четырьмя сварными каркасами. На опоре принята арматура 4 O 22 А-III с A_s = 15,2 см², в пролете — 4 O 32 А — III с A_s =32,17 см², поскольку высота сечения h > 400 мм, в середине сечения конструктивно принято 4 O 12 А-III с A_s = 4,52 см².

Расчет колонны

Определение продольных сил от расчетных нагрузок. Грузовая площадь колонны 4×4,445 = 17,78 м².

Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок.

Момент у заделки колонны М' = ql² / 24 = 109,02×5,6² / 24 = 142,45 кНм где q = g + v = 109,02 кН/м (табл. 2.3);

l = 5,6 м — расчетный пролет балки в составе рамы Р-1.

Момент в месте примыкания к главной балке в составе рамы Р-1:

М'' = - М^пост + М = 310,57 — 132,57 = 178 кН,

где М^пост — изгибающий момент на опоре балки со стороны консольного свеса, М^пост = 132,57 кНм;

М — момент на опоре балки со стороны пролетной части, М = 310,57 кНм.

Расчет прочности колонны Характеристики прочности бетона и арматуры. Класс тяжелого бетона В 25 и класс арматуры А-III приняты такими же, как и для балки.

Подбор сечений симметричной арматуры A_s = A_s'

Рабочая высота сечения h₀ = h — a = 40 — 4 = 36 см, ширина в=40 см.

Эксцентриситет силы l₀ = М / N = 17 800 / 625,977 = 28,4 см Случайный эксцентриситет: l₀ = h / 30 = 40 / 30 = 1,3 см, l₀ = l_col / 600 = 303 / 600 = 0,505 см, но не менее 1 см. Поскольку эксцентриситет силы l₀ = 28,4 см больше случайного эксцентриситета l₀ = 1 см, он и принимается для расчета.

Находятся значения моментов в сечении относительно оси, проходящей через центр наименее сжатой арматуры. М₁ = М + N (h/2 — а) = 178 + 625,977 (0,4 / 2 — 0,04) = 278,16 кНм Отношение l₀ / r = 303 / 11,56 = 26,2 > 14, где r = 0,289h = 0,289×40 = 11,56 — радиус ядра сечения.

Выражение для критической продольной силы при прямоугольном сечении с симметричным армированием имеет вид:

Для тяжелого бетона ?_l = 1 + М₁l / М₁ = 2

Значение? = l₀ /h = 28,4 / 40 = 0,71 > ?_min = 0,5 — 0,01 l₀ / h — 0,01 R_b= 0,5 — 0,01×303 / 40 — 0,01×14,5×0,9 = 0,29; принимается ?=0,71. Отношение модулей упругости? = Е_s / Е_в = 200 000 / 30 000 = 6,67.

Задавшись коэффициентом армирования

?₁ = 2A_s / А = 0,025, вычисляется критическая сила Коэффициент? вычисляется как

? = 1/(1 — N/N_cr) = 1 / (1 — 625,977 / 143,5×10³) = 1,004.

Значение l равно l = l₀ х? + h/2 — а = 28,4×1,004 + 40/2 — 4 = 44,5 см.

Определяется граничная относительная высота сжатой зоны:

?_R = 0,75 / х1 + 365 / 500 (1 — 0,75 / 1,1)] = 0,604,

где w = 0,85 — 0,008×0,9×14,5 = 0,75

Производятся вычисления где ?' = а'/h₀ = 4 / 36 = 0,111

Площадь арматуры определяется по формуле:

Принято 2 O 25 А-III с A_s=9,82 см²;

?₁ = 2×9,82 / 40×40 = 0,022 — для определения N_cr было принято ?₁ = 0,025 — перерасчет не делается.

Конструирование арматуры колонны.

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуре d=25 мм равен d_sw= 8 мм А-III, принят шаг S=40 см по размеру стороны сечения колонны в=40 см, что менее 20d= 20×25 = 500 мм.

В месте примыкания колонны к фундаменту выполняется косвенное армирование с помощью сварных сеток. Шаг сеток принят 100 мм, что не менее 60 мм, не более 1/3 в=133 мм и не более 150 мм. Размеры ячеек назначены 100 мм = в/4 — не менее 45 мм.

Первая сварная сетка располагается на расстоянии 20 мм от верхней грани плиты фундамента. Для усиления концевых участков колонны предусмотрено четыре сварные сетки, на длине не менее 102 = 10×25 = 250 мм.

2.2 Расчет железобетонной монолитной детской ванны 10 х 6 м

Монолитную железобетонную ванну компонуют с главными балками в составе рам Р-1 и Р-2 и продольными и поперечной второстепенными балками в днище ванны. Продольные второстепенные балки размещаются по осям колонн рам и в третях пролета главных балок, поперечная второстепенная балка размещается по грани торцовой стенки в глубокой части ванны. Задаются размерами сечения балок: главная балка БГ: h = 70 см, в = 35 см; второстепенная балка Б-1: h = 50 см, в = 30 см; второстепенная балка Б-2: h = 40 см, в = 25 см; второстепенная балка Б-3: h = 50 см, в = 35 см.

2.2.1 Многопролетная плита монолитного днища ванны

Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер l₀₁ = 0,792 м, l₀₂ = 1,225 м, l₀₃ = 1,25 м. В продольном направлении l₀₁ = l₀₂ = l₀₃ = 3,425 м. Отношение пролетов 3,425 / 0,792 = 4,3 > 2, 3,425 / 1,225 = 2,8 > 2, 3,425 / 1,25 = 2,7 > 2, плиты п-1, п-2, п-3 рассчитываются как работающие по короткому направлению. Толщина плит принята равной 15 см.

Подсчет нагрузок на 1 м² монолитного днища детской ванны приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 — Подсчет нагрузок на 1 м² днища детской ванны