3 Поради щодо проектування спеціального елементу будинку

3.1 Загальні поради

У цьому розділі курсового проекту студентом проектується один із спеціальних конструктивних елементів будинку: армокам’яний простінок; армокам’яний стовп; стіна підвалу; багатошарова стіна з зовнішнім, внутрішнім, проміжними шарами утеплювача; стіна-діафрагма просторової жорсткості будинку; висяча фахверкова стіна; простінок зимового мурування; перемичка цегляна аркова; клинчаста, рядова армована, збірна або монолітна залізобетонна, стальна; залізобетонний пояс над фундаментом, над дверними та віконними отворами, під опорами міжповерхових перекриттів, у площині міжповерхових перекриттів (з виступом або без виступу на зовнішню грань стіни); пояс армошов; армування вузла перетину стін; опора залізобетонної плити на стіну, залізобетонної або стальної балки на стіну або на цегляний стовп, балконної консольної балки або плити, карнизної плити, східцевої лобової балки або площадки на стіну; горизонтальна або вертикальна гідроізоляція стін та підлоги підвалу; температурний або осаджувальний шов; підсилення кам’яної кладки стовпа, простінка або ділянки стіни залізобетонною, армоштукатурною або стальною обоймою; підсилення стовпчастих та стрічкових фундаментів.

Більшість з указаних спеціальних конструктивних елементів потрібно конструювати з відповідними розрахунками міцності. Лише такі елементи, як деформаційні шви та гідроізоляція, конструюються за специфічними критеріями без звичайних розрахунків на міцність.

Студентам пропонується запроектувати один із спеціальних конструктивних елементів, заданий в індивідуальному варіанті початкових даних або вибраний за власним бажанням студента і узгоджений з викладачем, виконуючи відповідні розрахунки самостійно, з використанням навчально-нормативної літератури [1-9] та за допомогою викладача-консультанта.

Принципи проектування одного із спеціальних елементів (армокам’яного стовпа підвалу) розглянемо в числовому прикладі у наступному розділі.

3.2 Приклад розрахунку і конструювання армокам’яного стовпа

підвалу

3.2.1 Початкові дані для стовпа

Задані початкові дані – приймаємо з розд. 1.1.

1 Район будівництва - м. Харків.

2 Кількість поверхів - n = 5 шт.

3 Висота поверху - Н = 4,8 м.

4 Глибина підвалу - Н_о = 3,3 м.

5 Прольот будинку - l = 6,0 м.

6 Крок колон - l₁ = 5,2 м.

7 Матеріал стін - цегла силікатна модульна.

8 Змінне навантаження

на перекриття («характеристичне») - v_оn = 12,0 кН/м².

9 Кількість прольотів будинку - m = 3 шт.

За цими даними складаємо схеми плану підвалу і поперечного розрізу будинку (рис.3.1; 3,2).

Розрахункові навантаження на 1м² перекриттів та покриття приймаємо з табл.2.1; 2,2:

1. На міжповерхові перекриття:

- постійне g_o = 4,45 кН/м²; (3.1)

- змінне v_o = 14,4 кН/м².

2. На горищне покриття:

- постійне g_oг = 5,53 кН/м²; (3.2)

- змінне v_oг = 1,82 кН/м².

A_b – вантажна площа перекриття для стовпа:

A_b = l x l₁ = 6,0 х 5,2 = 31,2 м²

Рисунок 3.1 – План підвалу будинку

Рисунок 3.2 – Поперечний розріз будинку з підвалом

зі схемою навантажень на перекриття та покриття

Конструкційні матеріали і їхні механічні та геометричні характеристики для кам’яної кладки із сітчастим армуванням пропонується вибирати з урахуванням указаних нижче обмежень, гарантуючих високу техніко-економічну ефективність армокам’яної кладки 7,8.

Товщина армованого шва має бути у межах 10-14 мм. Захисний шар розчину зверху і знизу арматурної сітки не менше 2 мм. Потрібний діаметр дроту – 3-4 мм, що відповідає арматурі класу Вр-І. Крок стержнів у сітці – 30-120 мм.

Ефективний об’ємний процент армування кам’яної кладки

, (3.3)

де V_s – об’єм стальної арматури;

V_k – об’єм кладки.

Висота ряду армокам’яної кладки обмежується діапазоном 75-150 мм, що відповідає цеглі та керамічним каменям висотою 65, 88, 98, 138 мм. При мокрому режимі підвалів або вологих ґрунтах основ під фундаментами, що часто трапляється в реальних умовах, не допускається використовувати силікатну цеглу, пустотні керамічні камені, чарункобетонні камені, які характеризуються невисокою стійкістю проти розкисання та розморожування.

Для несучих конструкцій підвалів слід застосовувати переважно камені з твердих гірських порід, важкобетонні блоки та глиняну повнотілу цеглу пластичного пресування.

Сітчасте армування вважається ефективним при цеглі марки не нижче 75, з кроком сіток по висоті не більше 400 мм, при малому ексцентриситеті стискуючої сили

(3.4)

та при низькій гнучкості кам’яного елементу

. (3.5)

Надійне силове зчеплення з арматурою забезпечує цементно-пісчаний розчин марки не нижче 50, на портландцементі, який утворює цементний камінь з високою стійкістю проти розкисання і розморожування. Указані підвищені марки цегли і розчину будуть прийняті також для можливих умов зимового мурування.

У нашому прикладі для стовпа підвалу прийняті такі матеріали і їхні розрахункові характеристики:

- цегла силікатна модульна марки 100;

- розчин цементно-вапняний М50;

- розрахунковий опір неармованої кам’яної кладки стискові (табл. А.8)

R=1,5 МПа; (3.6)

- сітчаста арматура - 4 Вр-І.

Площа перерізу одного стержня діаметром d_s = 4 мм:

мм². (3.7)

Крок сіток по висоті стовпа задаємо кратним висоті ряду цегляної кладки (рис. 3.3):

S = 2^.(88+12) = 200 мм. (3.8)

Розміри квадратних ділянок між стержнями сітки (рис. 3.3) приймаємо уніфікованими (з ряду 50, 75, 100 мм)

c = 50 мм. (3.9)

Відповідний об’ємний відсоток армування кладки:

%. (3.10)

Відсоток армування кладки з сітчастим армуванням при центральному стиску не повинен перевищувати розрахованого за формулою

%. (3.11)

Прийнятий проектний відсоток армування (3.10) знаходиться у межах ефективного армування (3.3)

0,1%   = 0,25%  μ_max. (3.12)

Рисунок 3.3 – Орієнтовні параметри армоцегляного стовпа

Розрахунковий опір арматури класу Вр-І – для поперечної арматури залізобетонних конструкцій СНиП 2.03.01-84*

R_s = 365 МПа. (3.12)

Коефіцієнт умов роботи сіток з арматури класу Вр-I у кам’яній кладці 8

_сs = 0,6. (3.13)

Розрахунковий опір арматури класу Вр-І – для армокам’яної кладки

R_s = _сs ^. R_s = 0,6365 = 219 МПа. (3.14)

Розрахунковий опір армованої кладки при центральному стискові 8

МПа. (3.15)

Підвищений опір армованої кладки повністю не реалізується і тому обмежується 8 величиною

R_sk  2 R.

У нашому прикладі це обмеження виконується

R_sk = 2,99 МПа  2 R=21,5=3,0 МПа.