1. Архитектурно-строительный раздел

1.1 Задание на проектирование.

Разработать проект: Станция технического обслуживания

Место расположения- город Улан-Удэ

Этажность- 1 этаж

Класс огнестойкости здания-2

Природно-климатические условия:

Снеговая нагрузка-840Н/м²

Наиболее холодная пятидневка: -37⁰С

Ветровая нагрузка- согласно району местности

1.2Общая часть

Станция технического обслуживания 18 в городе Улан-Удэ.

Климатически условия местности: подрайон 1В, абсолютная минимальная температура воздуха -37 ̊С, средняя продолжительность и температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха -8 ̊С - -10,8, количество осадков за ноябрь – март 25мм, преобладающее направление ветра за декабрь-февраль – Западное.

1.2.1Генплан

Генеральный план разработан в соответствии с функциональным процессом, розой ветров, инсоляции помещений, противопожарными требованиями.

Территория площадки имеет горизонтальную поверхность.

Внутри территории вокруг здания расположена дорога, предназначенная для противопожарных целей, а так же для парковки автомобилей. На территории СТО имеется место, предназначенное для хранения мусора и бытовых отходов.

1.2.2Объемно-планировочное решение

Здание одноэтажное, состоит из ремонтной зоны и вспомогательной

В ремонтной зоне находятся- ремонтного боксы с подъемниками.

В вспомогательной зоне располагаются кассы, покрасочного цеха, склада, гардероба персонала, санузла, зала ожидания.

Машины заезжают в ремонтный бокс через ворота размером 3,400х4,800см, внутри помещения машины передаются в управление обслуживающему персоналу, после чего транспортное средство перемещается в зону где будут производиться ремонтные работы. Также в СТО имеется покрасочный цех, где производиться покрасочные работы. Во время проведения ремонтных работ, клиенты проводят это время в зале ожидания. Расчет за проделанную работу осуществляется на кассе СТО.

1.2.3Конструктивные решения

Здание выполнено по каркасной системе. Жесткость обеспечивается продольными и поперечными балками. Фундаменты столбчатые монолитные.

Каркас сборный железобетонный выполнен из ж/б колонн 400х400, ригель ж/б сечением 400х400, соединение элементов произведено электродуговой сваркой и закладными деталями.

Фундамент – столбчатый монолитный бетонный гидроизолирован битумной обмазкой.

Стены - самонесущие кирпичные. Марка кирпича М-100.Через три ряда армированы кладочной сеткой.

Перекрытия -пустотные железобетонные плиты 6000х1500.толщина 220мм.

Кровля – утепленная (утеплитель пенопласт) толщина 150мм, рулонная 3 слоя, материал «Технониколь» с защитным слоем из гравия.

Перегородки выполнены на всю высоту здания, материал шлакоблок. Проведены антисейсмические мероприятия-крепления кладочной сеткой через 3 ряда.

Полы – монолитные бетонные, толщина 100мм.

Окна – ПВХ, изготовленные по индивидуальному заказу, компания изготовитель ООО «Аттик».

Двери – ПВХ, размер 950х2040, компания изготовитель ООО «Аттик».

Электропитание 380В с подключением к городским сетям.

Вентиляция - приточно-вытяжная.

Отопление - подключено к центральным тепловым сетям.

Водоснабжение – подключено к центральной сети водоснабжения.

Канализация - самотечная, подключена к городской канализационной сети.

1.2.4 Противопожарные мероприятия.

Для помещения автотранспортных предприятий и служб авто­сервиса характерна высокая пожароопасность. Чтобы не создавать условий для возникновения пожара в производственных помещениях необходимо соблюдать следующие требования:

Все проходы, проезды, лестницы и рекреации автотранспортных предприятий должны быть свободны для прохода и проезда. Черда­ки нельзя использовать под производственные и складские помеще­ния.

Курение на территории и в производственных помещениях авто­транспортного предприятия разрешено только в отведенных местах, оборудованных противопожарными средствами и надписью «Место для курения». На видных местах около телефонных аппаратов должны быть вывешены таблички с указанием телефонов пожарных ко­манд, план эвакуации людей, автомобилей и оборудования на случай пожара и фамилии лиц, ответственных за пожарную безопасность.

Пожарные краны во всех помещениях оборудуют рукавами и ство­лами, заключенными в специальные шкафы. В помещениях для тех­нического обслуживания и ремонта автотранспортных средств уста­навливают пенные огнетушители (один огнетушитель на 50 м² пло­щади помещения) и ящики с сухим песком (один ящик на 100 м² площади помещения). Около ящика с песком на пожарном стенде должны располагаться лопата, лом, багор, топор, пожарное ведро.

Своевременное обнаружение загорания и быстрое уведомление пожарной команды является главным условием успешной борьбы с возникшим пожаром.

1. Расчет многопустотной плиты .

   1. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы.

      1. Расчетный пролет и нагрузки

h=1/12·l=1/12*6=0.5m

b=0.4h=0.4*0.55=0.22м = 0.25m

l₀=l-b/2=6-0.25/2=5.875м.

Таблица 1.

Подсчет нагрузок на 1м² перекрытия.

Нагрузка:	норм.нагр Н/м2	коэф.над.	расч.нагр Н/м2
Постоянная:
Собственный вес многопустотной плиты
с круглыми пустотами.	3000	1,1	3300
то же цементно-песчанной стяжки 20мм.ρ=2200кг/м2	440	1,3	570
то же керамических плиток.ρ=1800кг/м2	240	1,1	269
Итого:	3680		4134
Временная:	5000	1,2	6000
в том числе длительная	3500	1,2	4200
кратковременная	1500	1,2	1800
Полная нагрузка:	8600		10134
в том числе постоянная и длительная	7180
кратковременная	1500

Расчетная нагрузка на 1м. при ширине плиты 2000мм. С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ=0,95:

постоянная g=4.134·2,0·0.95=7,85кН/м.;

полная g+v=10,134·2·0.95=19,25кН/м.;

v=6,0·2,0·0.95=11,4кН/м.

Нормативная нагрузка на 1м.:

постоянная g=3.68·2·0.95=7,0кН/м.;

полная g+v=7,85·2·0.95=14,91кН/м.;

в том числе постоянная и длительная 7,18·2·0,95=13,6кН/м.

2. Усилия от расчетных и нормативных нагрузок.

От расчетной нагрузки М=(g+v)l₀²/8=19,25*6,275­­²/8=111кНм.

Q=(g+v)l₀/2=19.25*5.875/2=56.2кН.

От нормативной полной нагрузки М=15·5.875²/8=64,7кНм.; Q=15·5.875/2=44,06кН.

От нормативной постоянной и длительной нагрузок М=13.64·6.275²/8=78.75кНм.

3. Установление размеров сечения

Высота сечения многопустотной (14 круглых отверстий (пустот) диаметром 12см) предварительно напряженной плиты h=l₀/30=588/30=20; рабочая высота сечения h₀=h-a=20-3=17см.

Размеры: толщина верхней и нижних полок (20-12)*0,5=4. Ширина ребер: средних-3см, крайних-6см. В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки таврового сечения h`<sub>f</sub>=4см; отношение h`_f/h=4/20=0.2>0.1 при этом в расчет вводится вся ширина полки b`_f=216см; расчетная ширина ребра B=216-12*14=48см.

4. Характеристики прочности бетона и арматуры.

Многопустотную предварительно напряженную плиту армируют стержневой арматурой класса А-Шв с электротермическим натяжением у поры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории. Изделие подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В20. Призменная прочность норматив

ная R_bn=R_b.ser=18.5 МПа, расчетная R_b=11,5 МПа; коэффициент условий работы бетона γ_b2=0.9; нормативное сопротивление при растяжении R_bth=R_bt.ser=1.4 МПа, расчетное R_bt=0,9 МПа; начальный модуль упругости бетона E_b=27000 МПа. Предварительное напряжение арматуры равно: σ_sp=0.75·R_sn.=0,75*540=405. При электротермическом способе натяжения Р=30+360/l=30+360/6=86,25. σ_sp+p=405+86,25=491,25<R_sn=785мПа. Предельное отклонение от предварительного напряжения при числе стержней n_p=10 Δγ_sp= (0.5·P/σ_sp)(1+1/√n_p)=(0.5*86.25/405)*(1+1/√10)=0.14. Коэффициент точности натяжения γ_sp=1- Δγ_sp=1-0.14=0.86_. При проверке по образование трещин в верхней зоне плиты принимают γ_sp=1+ Δγ_sp=1+0.14=1,14. Предварительное напряжение с учетом точности натяжения: σ_sp=0,86*4,05=348,3мПа

5. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси.

М=111 кНм;

Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне. Вычисляем: aм=M/Rb*b`f*h0=11100000/[0.9*11.5*216*172(100)]=0.142.

По таблице находим ξ=0,14; х= ξ*h0=0.14*17=2.38>2см<3см- центральная ось проходит в пределах сжатой зоны: w=0,85-0,008; Rb=0.85-0.008*0.9*11.5=0.76.

Граничная высота сжатой зоны

ξ _R=ω/[1+ σ_sr/σ_scu(1- ω/1.1)]=0.76/[1+ 541.7/500(1- 0.76/1.1)]=1.14, где

σ_sr=R_s=490+400-384.3=541.7мПа;

Коэффициент условия работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести, определяют согласно формуле:

γ_s6=η-( η-1)(2· ξ/ ξ-1)= 1-(1-1)(2· 0,14/1,14-1)=1,4 где η=1 для арматуры класса А-III_В принимают γ_s6= η=1,4

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

A_s=M/ γ_s6*R_s*S*h₀=11100000/1.4*490*0.92*17=11.72см² принимаем 9 Ø14 А-III_В с площадью A_s=15.39см².

6. Расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси.

Q=69кН. Влияние усилия обжатия Р=209,5 кН;

Расчет предварительных напряжений арматуры плиты;

φ_n=0.1N/R_btbh₀=0.1·236167/1.05·48·17·100=0,27<0.5

Проверяют, требуется ли поперечная арматура по расчету.

Условие: Q_max=69·10³≤2.5 R_btbh₀=2.5·0,86·1,05·48·17·100=193·10³ Н- удовлетворяется.

При g=g+v/2=7,85+11,4/2=14,93 кН/м=149,3 Н/см и поскольку 0,16φ_b4(1+φ_n)R_btb=0.16·1,5·(1+0.27)·1.05·48·100=132,1Н/см>149,3 Н/м – принимают с=2,5h₀=2.5·17=42.5 см.

Другое условие: Q=Q_max-q₁c=69·10³-149,3·42.5=55,7·10³ Н; φ_b4(1+φ_n)R_btbh₀²/c=1.5·1.27·0,86*1,05·100·48·17²/42.5Н>55,7·10³Н- удовлетворяется так же. Следовательно, поперечной арматуры по расчету не требуется.

На приопорных участках длиной l/4 арматуру устанавливают конструктивно, Ø4 Вр-1 с шагом s=h/2=20/2=10см.; в средней части пролета поперечная арматура не применяется.

7. Геометрические характеристики приведенного сечения.

Круглое очертание пустот заменяют эквивалентным квадратным со стороной h=0.9d=0.9·14=10,8 см;

Толщина полок эквивалентного сечения h_f^’=h_f=(20-10,8)/2=4,6 см.

Ширина ребра: 216-14·10,8=64,8 см.

Ширина пустот: 216-64,8=151,2см

Площадь приведенного сечения А_red=216·20-151,2*10,8=2687 см².

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения y₀=0.5h=0.5·20=10 см.

Момент инерции сечения (симметрично) :

I_red=216·20³/14-151.2·10.8³/14=110000 см⁴.

Момент сопротивления сечения по нижней зоне:

W_red=I_red/y₀=110000/10=11000см³; то же, по верхней зоне W_red=11000см³.

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней), до центра тяжести сечения: r=φ W_red /A_red= 0.85(11000/2687)=3,47 см.; то же наименее удаленной от растянутой зоны (нижней) r_inf=3,47 см.; здесь 0.7≤φ_n=1,6-(σ_bp/ R_b.ser)=1.6-0.75=0.85≤1. Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне W_pl=γW_red=1.5·11000=16500см³. здесь γ=1,5-для таврового сечения при 2<b`_f/b=216/64.8=3.3<6.

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления обжатия W_pl^’=16500 см³

8. Потери предварительного напряжения арматуры.

Коэффициент прочности натяжения арматуры принимают γ_sp=1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения σ₁=0,03;σ_sp=0.03·405=12,15 мПа.

Усилие обжатия P₁ =A_s (σ_sp-σ )=15,39·(405-12,15)*100=483600 Н. Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести сечения e_op=10-3=7 см.

Натяжение в бетоне при обжатии σ_bp=P₁/ A_red+ P₁ e_opy₀/ I_red=

=(483600/2687+483600·7·10/110000)/100=4.9мПа.

Устанавливают значения передаточной прочности бетона из условия σ_bp/R_bp≤0.75; R_bp=4.9/0.75=6,5<0.5 B20; принимаем R_bp=11 МПа. Тогда отношение σ_bp/R_bp=4,9/11=0,44.

Вычисляем сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести площади напрягаемой арматуры от усилия обжатия (без учета момента от веса плиты )

σ_bp=(483600/2687+483600·7²/110000)/100=3,95 МПа. Потери от быстро натекающей ползучести при:

σ_bp/R_bp=3,95/11=0,35 и при α>0.35 σ_bp=40·0,35=14 мПа.

Первые потери: σ_los1=σ₁+σ_b=12,15+14=26,15 мПа

С учетом, P=A_s (σ_sp-σ_{los 1})= 15,39(405-26.15)*100= 466,364 Н.,

напряжение σ_bp= (466364 / 2687 + 466364·7·10 / 110000) / 100 =4,7 МПа.; R_bp= 4,7/0,75=6,26<0.5B20. Потери от усадки бетона σ₈=35 МПа. Потери от ползучести бетона σ₉=150·0,85·0,34=43 МПа. Вторые потери σ_{los 2}= σ₈ + σ₉ = 35 + 43 = 78 МПа. Полные потери σ_los = σ_{los 1} + σ_{los 2} =26,15+78=104,15 МПа.

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

P₂= A_s (σ_sp-σ_los)=7,85(405-104,15)·100=236,167 кН.

9. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси.

Коэффициент надежности по нагрузке γ_f=1; М=52,26 кНм. Момент образования трещин по приближенному способу ядровых моментов M_crс=R_btser W_pl+M_rp=1.6·165000·100+2274760=4914760 Нсм=49 кНм. Здесь ядровый момент усилия обжатия при γ_sp=0,86, М_rp=P₂(e_op+r)=236167·0.86(7+4,2)=2274760 Нсм.

Поскольку М=95>M_crс=49 кНм, трещины в растянутой зоне образуются. Следовательно, необходим расчет по раскрытию трещин.

Расчетное условие: P₁(e_op-r_inf)≤R_btpW_pl^’;

1.1·483600(7-4,2)=5957952 Нсм. R_btpW_pl^’=1·16500·100=1650000 Нсм; 5957952<1650000-условие удовлетворяется, начальные трещины не образуются; здесь R_btp=1 МПа-сопротивление бетона растяжению, соответствующее передаточной прочности бетона 11 МПа.

10. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси.

Предельная ширина раскрытия трещин : непродолжительная a_crc=0.4 мм, продолжительная a_crc=0,3 мм. Изгибающие моменты от нормативных нагрузок : постоянной и длительной –М=78,73 кНм; полной М=95 кНм. Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок: σ _s = [ M - P₂ (z₁ - e_sp) ] / W_s = (7873000-236167·14.7)/115·100=263,334 МПа,

где z₁=h₀-0.5h_f^’=17-0.5·4.6=14.7 см – плечо внутренней пары сил; W_s=A_sz₁=7,85·14,7=115,395 см³- момент сопротивления сечения по растянутой арматуре. Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки

σ _s =(9500000-236167·14,7)/115·100=367 МПа.

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия полной нагрузки:

a_crc1=20(3,5-100μ)δηφ_l(σ_s/E_s)³√d=20(3.5-100·0.0096)1·1·1·(376/180000)³√14=0.257 мм.

где μ=A_s/bh₀=7,85/48·17=0.0096; δ=1; η=1; φ_l =1; d=14 мм-диаметр продольной арматуры;

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

a_crc1^’=20(3,5-100·0,0096)1·1·1(263,334/180000) ³√14=0,12 мм.

ширина раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок:

a_crc2=20(3,5-100·0,0096)1·1·1,5(263,334/180000) ³√14=0,25 мм.

Непродолжительная ширина раскрытия трещин a_crc= a_crc1- a_crc1^’+ a_crc2=0,256-0,12+0,25=0,3 мм<0,4 мм.

Продолжительная ширина раскрытия трещин: a_crc= a_crc2=0,25 мм<0,3 мм.

11. Расчет прогиба плиты

Прогиб определяют от постоянной и длительной нагрузок, предельный прогиб f=l/200=600/200=3 см. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузок М=78,73 кНм; суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия с учетом всех потерь и при γ_sp=1; N_tot=P₂=236,167 кН; эксцентриситет e_tot=M/N_tot=7873000/236167=27,3 см; коэффициент φ_l=0.8-при длительном действии нагрузок φ_m=(R_bt.serW_pl )/(M-M_rp) = =1,6·16500·100/(7873000-2274760)=0,62<1; коэффициент, характеризующий неравномерность деформации растянутой арматуры на участке между трещинами

ψ_s=1.25-0.8=0.45<1.

Вычисляют кривизну оси при изгибе:

1/r=(M/ h₀z₁)*(( ψ_s/ E_sA_s)+(ψ_b/ νE_bA_b))-( N_totψ_s/ h₀E_sA_s)=8 ,95*10^-5

Вычисляем прогиб f=(5/48)l₀²·1/r=5/48·6,27²·8.95·10^-5=2.93 см≤3см

Учет выгиба от ползучести бетона в следствии обжатия бетона несколько уменьшает прогиб.