Содержание

Введение

• Компоновка монолитного перекрытия………………………………...
• Расчет монолитной плиты перекрытия ……………………………….
• Расчет второстепенной балки ………………………………………….
• Расчет кирпичного простенка…………………………………………..
• Компоновка сборного здания…………………………………………..
• Расчет предварительно-напряженной плиты………………………….
• Расчет ригеля ……………………………………………………………
• Расчет колонны и фундамента………………………………………….

Приложение 1

Приложение 2

Список использованных источников

КП-2061926-08.03.01-05-2021

Изм. Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разработал

Люля

Пояснительная записка

Стадия

Лист

Листов

Проверил

Рысева

У

3

53

ЗГУ ПСб–18

Н. контр.

Рысева

Зав. каф.

Елесин

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать железобетонные конструкции многоэтажного промышленного здания. Расчет состоит из двух частей.

В первой части проектируется монолитное железобетонное перекрытие, опирающееся на кирпичные стены многоэтажного промышленного здания. Конструктивная схема здания смешанная (по периметру здания – несущие кирпичные стены, внутри здания – монолитные колонны каркаса).

Во второй части проекта необходимо рассчитать сборные железобетонные элементы такого же здания. В этом случае конструктивная схема здания каркасная.

Для расчета принимаем следующие исходные данные:

- длина – 4 х 6,8 м:

- ширина – 3 х 5,7 м;

- высота – 3,6 м;

- нагрузка – 6800 Н/м²;

- количество второстепенных балок в пролете – 2;

- класс бетона – В15;

- класс арматуры (для сборных элементов) – А400;

- R₀=0,27МПа;

- район строительства –г. Новгород.

Введение

Лист

4

1 КОМПОНОВКА МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

В данном курсовом проекте необходимо скомпоновать монолитное железобетонное перекрытие, опирающееся на кирпичные стены многоэтажного промышленного здания. Монолитное ребристое железобетонное перекрытие с балочными плитами состоит из трех элементов:

1)главная балка;

2)второстепенная балка;

3)плита.

Главные и второстепенные балки формируют балочную клетку, на которую опирается плита. Соединение между собой всех трех элементов осуществляется при непрерывном бетонировании путем заливки бетонной смеси в заранее приготовленную опалубку с установленными арматурными сетками и каркасами.

Балочная клетка опирается на систему колонн внутри здания и наружные стены. Конструктивная схема данного здания смешанная: по периметру здания – несущие кирпичные стены, внутри здания – монолитные колонны каркаса. В данном курсовом проекте глубину заделки торцов главных и второстепенных балок принимаем 12 см. Пролеты главных балок l_гл принимаются равными расстояниям между осями колонн и наружных стен. Второстепенные балки опираются на наружные стены и главные балки. Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки. Для плиты перекрытия (балочной плиты) необходимо в пролетах главных балок поставить по две (в соответствии с заданием) второстепенные балки.

Размеры колонн принимаем h_k×b_k=40 40 см.

КОМПОНОВКА МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Лист

5

2 РАСЧЕТ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Монолитное ребристое перекрытия компонуем с главными поперечными балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки размещаются по осям колонн и в третях пролета главной балки, при этом шаг балок и пролеты плиты между осями ребер равны А=5700/3=1900 мм = 1,9 м (рис. 1).

Предварительно задаемся размером сечения балок:

- главная балка , ;

- второстепенная балка ; , окончательную ширину второстепенной балки принимаем b=200 мм.

Расчетные пролеты плиты равны расстоянию в свету между гранями ребер (рис. 2.1):

l₀=А-b_вт.б.=1900 - 200=1700 мм; l=В-b_гл.б.=6800 - 300 =6500 мм.

Отношение пролетов 6,5/1,7=3,8>2, поэтому плиту рассчитываем как работающую по короткому направлению. Расчетная схема – многопролетная неразрезная балка. Рис. 2.1 Расчетные пролеты l и l₀ Толщину плиты принимаем равной 6 см, с расчетным пролётом l₀=1,7 м

Подсчет нагрузок на 1 м² перекрытия сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Нагрузка на 1 м² перекрытия

РАСЧЕТ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Лист

6

Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1 м.

(g+v)*а=9619х1=9619 Н/м

Изгибающие моменты определяем по формулам:

- в первом (конечном) пролете и на первой (конечной) опоре

, Нм (1)

Нм;

- в средних пролетах и на средних опорах

, Нм (2)

Нм.

Эпюра распределения моментов представлена на рисунке 2.2.

Рис. 2.2 Эпюра распределения моментов

Характеристика прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В15, призменная прочность R_b=8,5 МПа, прочность при осевом растяжении R_bt=0,75 МПа. Коэффициент условий работы бетона =1. Проволочная арматура класса В500 Rs=415 МПа.

Подбираем сечение рабочей арматуры.

В средних пролетах и на средних опорах расчетная высота сечения определяется по формуле:

h₀= h – a= 6 – (1+0,4/2)= 4,8 см.

РАСЧЕТ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Лист

7

Определяем коэффициент по формуле:

(3)

.

По табл. 3.1 [3] с учетом величины подбираем значение коэффициента

:

=0,955.

Затем находим площадь сечения одного арматурного стержня по формуле:

(4)

.

По прил. 6 [3] принимаем 5 Ø 5 В500 с А_s=0,982 см² с шагом 200 мм. По прил. 9 [3] выбираем продольную монтажную арматуру Ø 3 В500 с шагом 100 мм.

В крайних пролетах и на крайних опорах расчетная высота сечения

h₀= h – a= 6 – 1,2= 4,8 см.

Определяем коэффициент по формуле (3):

.

По табл. 3.1 [3] с учетом величины подбираем значение коэффициента

методом интерполяции:

=0,93.

Площадь сечения одного арматурного стержня находим по формуле (4):

.

По прил. 6 [3] принимаем 7 Ø 5 В500 с А_s=1,372 см² с шагом 150 мм. По прил. 9 [3] выбираем продольную монтажную арматуру Ø 3 В500 с шагом 100 мм.

РАСЧЕТ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Лист

8

Получаем сетки следующих отправочных марок:

С1: ;

С2: ;

С3: ;

С4: .

Сетки должны быть сварены точечной сваркой в заводских условиях согласно указанным данным.

РАСЧЕТ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Лист

9

3 РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка с расчетным пролетом l₀=6,8– 0,3=6,5 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Нагрузка на 1 м второстепенной балки

Расчетные усилия.

Изгибающие моменты:

- в первом пролете по формуле (1):

;

- на первой опоре по формуле:

(5)

;

- в средних пролетах и на средних опорах по формуле (2):

.

Поперечные силы:

- на крайне опоре (стене) по формуле:

Q₁=0,4(g+v)l₀ (6)

РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Лист

10

Q₁=0,4 х 20628 х 6,5 = 53633 Н;

- на первой опоре слева по формуле:

Q₂=0,6(g+v)l₀ (7)

Q₂=0,6 х 20628 х 6,5 = 80449 Н;

- на первой опоре справа по формуле:

Q₃=0,5(g+v)l₀ (8)

Q₂=0,5 х 20628 х 6,5 = 67041 Н.

Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон используем тот же, что и для плиты, так как перекрытие монолитное. Бетон тяжелый класса В15, призменная прочность R_b=8,5 МПа, прочность при осевом растяжении R_bt=0,75 МПа, начальный модуль упругости Е_b=24000 МПа. Коэффициент условий работы бетона =1. Арматура продольная класса А400 с R_s=355 МПа.

Определение высоты сечения балки. Высоту рабочего сечения подбираем по опорному моменту (наибольшему) по формуле, см: (9)

При =0,35 по табл. 3.1 [3] =0,289, так как на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира. Ширина ребра b=20 см.

.

Высоту сечения определяем как сумму высоты рабочего сечения и толщины защитного слоя, а=3,5 см: h=h₀+a= 35,6+3,5=39,1 см.

Учитывая требования к унификации размеров элементов, принимаем h=40 см.

Пересчитаем b: , b=20 см.

Тогда h₀= h- a= 40-3,5=36,5 см.

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси балки. Расчет по прочности проводим для таврового сечения (рис.3). В пролете балка имеет расчетное сечение тавр, а на опорах – прямоугольное расчетное сечение.

При h^’_f/h=6/40=0,15 > 0,1, b^’_f= l₀/3=650/3=216,67=220см.

1) Сечение в первом пролете.

;

РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Лист

11

Рис. 3 Схема расчетного сечения

второстепенной балки

.

По прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 20 А400 с А_s=6,28 см².

2) Сечение во втором (среднем) пролете.

, следовательно, =0,02; =0,99;

, по прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 18 А400 с А_s=5,09 см².

3) Сечение на первой опоре.

; =0,84;

, по прил. 6 [3] принимаем 4 Ø 14 А400 с А_s=6,16 см².

4) На средних опорах сечение работает как прямоугольное.

; =0,86;

, по прил. 6 [3] принимаем 5 Ø 12 А400 с А_s=5,65 см².

Над опорами необходимо установить надопорную арматуру в виде гнутых сварных сеток С5 (на первой и на средних опорах).

РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Лист

12

Расчет прочности по сечениям, наклонным к продольной оси.

Расчетное усилие Q=Q_max=80,449 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольными стержнями (по прил. 9 [3]) при d=20 мм принимаем d_sw=6 мм класса А400, R_sw=285 МПа. Число каркасов – два.

A_sw=2х0,283=0,566 см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям:

s=h/2=40/2=20 см, но не более 15 см, поэтому для всех приопорных участков промежуточных и крайних опор балки принимаем шаг s=10 см.

В средней части пролета (l/2) шаг s=(3/4)h=3/4х40=30 см.

Вычисляем погонное усилие в поперечных стержнях, отнесенное к единице длины элемента, по формуле:

(10)

.

Влияние свесов сжатой полки учитывается коэффициентом:

(11)

При этом b^’_f принимаем не более b+3 h^’_f.

.

Вычислим Q_bmin по формуле:

(12)

где =0,6 – коэффициент, принимаемый по табл. 3.2 [3].

.

Проверим условие: q_sw>Q_bmin/2h₀; 1613,1 Н/см > 36463,5/2х36,5=499,5 Н/см – условие выполняется.

Проверим выполнение условия , максимальное расстояние между стержнями поперечной арматуры из условия недопущения образования наклонных трещин между ними:

РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Лист

13

,

- условие выполнено.

РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННОЙ БАЛКИ

Лист

14

5 КОМПОНОВКА СБОРНОГО ЗДАНИЯ

Проектирование железобетонных конструкций сборного многоэтажного промышленного здания заключается в необходимости расчета сборных железобетонных элементов заданного здания, в этом случае конструктивная схема здания будет каркасная.

Четырехэтажное каркасное здание имеет размер в плане 17,1×27,2 м и сетку колонн 6,8×5,7 м. Высота этажей 3,6 м. Стеновые панели навесные из легкого бетона, в торцах здания замоноличиваются совместно с торцевыми рамами, образуя вертикальные связевые диафрагмы.

Нормативное значение временной нагрузки 6800 ,в том числе кратковременной нагрузки 1860 , коэффициент надежности по нагрузке , коэффициент надежности по назначению здания .

Снеговая нагрузка – по III району. Температурные условия нормальные.

Размеры колонн принимаем h_k×b_k=40 40 см.

Ригели поперечных рам – трехпролетные, на опорах жестко соединены с крайними и средними колоннами. Плиты перекрытий предварительно напряженные – ребристые. Ребристые плиты принимают с номинальной шириной, равной 1500 мм; связевые плиты размещают по рядам колонн; доборные пристенные плиты опирают на ригели и опорные столики, предусмотренные на крайних колоннах.

В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по рамно-связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия, работающие как горизонтальные жесткие диски, передается на торцевые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диаграмм, и поперечные рамы. Жесткость поперечных диафрагм намного превышает жесткость поперечных рам, и в этих условиях горизонтальная нагрузка практически передается полностью на диафрагмы. Поперечные же рамы работают только на вертикальную нагрузку.

Размер ригеля

h_о= м

b_р= h_о* 0,45=0,25 м

КОМПОНОВКА СБОРНОГО ЗДАНИЯ

Лист

19

7 РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Расчетная схема и нагрузки. Поперечная многоэтажная рама имеет регулярную расчетную схему с равными пролетами ригелей и равными длинами стоек (высотами этажей). Сечения ригелей и стоек по этажам также приняты постоянными. Расчет рамы проводим при помощи программы Лира 9.4.

Сбор нагрузок на ригель

Постоянная:

- от покрытия q_кр =3,177т/м

- от плиты и пола g=3615×0,95×7,0=2,3 т/м;

- от веса ригеля сечением h×b h×b×ρ×1,2×0,95=0,25×0,45×2500×1,2×0,95=0,27 т/м

Итого: q=2,3+0,27=2,58 т/м

- временная – от оборудования, людей и т.д.; (v=8160×0,95×6,8 =5,27 т/м);

-снеговая - S_g× =1,8×0,95×6,8 ×1,4=1,63 т/м.

Сочетания нагрузок следующие:

• постоянная нагрузка + временная на двух крайних пролетах;
• постоянная нагрузка + временная на центральном ригеле.
• постоянная нагрузка + временная на двух смежных ригелях;

Расчетные схемы, эпюры усилий и таблица результатов расчетов приведена в приложении 1.

Для расчета принимаем следующие усилия: М_оп1=21,788 т/м, М_оп2=19,477 т/м, М_пр=11,2 т/м, Q₁=22,777 т, Q₂=21,967 т.

РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Лист

31

Характеристики прочности бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В15, призменная прочность R_b=8,5 МПа, прочность при осевом растяжении R_bt=0,75 МПа, начальный модуль упругости Е_b=24000 МПа. Коэффициент условий работы бетона =1. Арматура продольная класса А400, расчетное сопротивление R_s=355 МПа.

Определение высоты сечения ригеля. Высоту сечения ригеля подбираем по опорному моменту (наибольшему) М_оп=21,788 т/м при =0,35. Принятое сечение ригеля затем следует проверить по пролётному моменту (если он больше опорного) так, чтобы относительная высота сжатой зоны была ξ < ξ_R и исключилось переармированное неэкономичное сечение. При =0,35 по табл. 3.1 [3] =0,289, так как на опоре момент определяется с учетом образования пластического шарнира. Ширина ригеля b=25 см.

Вычисляем высоту рабочего сечения по опорному моменту (наибольшему), см:

.

Высоту сечения определяем как сумму высоты рабочего сечения и толщины защитного слоя, а=4 см: h=h₀+a= 59,56+4=64 см.

Учитывая требования к унификации размеров элементов, принимаем h=65 см.

Пересчитаем b: , принимаем b=35 см.

Тогда h₀= h – a= 65 – 4=61 см.

Принятое сечение не проверяем в данном случае по пролётному моменту, так как М_пр=11,2 т/м < М_оп2=21,788 т/м.

РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Лист

32

Подбираем сечение арматуры в расчетном сечении ригеля.

Сечение в середине пролёта – М = 11,2 т/м; вычисляем :

.

По табл. 3.1 [3] подбираем =0,945.

По прил. 6 [3] принимаем 3 Ø 16 А400 с А_s=6,03 см².

Сечение на крайней опоре справа – М_оп2 = 21,788 т/м.

; по табл. 3.1 [3] подбираем =0,89.

.

По прил. 6 [3] принимаем 3 Ø 22 А400 с А_s = 11,4 см².

Сечение на крайней опоре слева – М_оп1 = 19,477 т/м.

; по табл. 3.1 [3] подбираем =0,925.

.

По прил. 6 [3] принимаем 3 Ø 22 А400 с А_s = 11,4 см².

Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси.

На средней опоре поперечная сила Q=22,777. Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия сварки их с продольной арматурой диаметром d = 16 мм и принимаем равным d_sw = 4 мм В500 с площадью А_s = 0,126 см² (прил. 6 [3]). При классе В500 R_sw = 285 МПа; поскольку d_sw/d=4/16=0,25<1/3, вводим коэффициент условий работы γ_s2 =0,9 и тогда R_sw = 285×0,9=255 МПа. Число каркасов – 3, при этом А_sw = 3×0,126 = 0,378 см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям s =h/3= 65/3 = 21,6 см. На всех приопорных участках длиной ℓ/4 принимаем шаг s = 10 см, в средней части пролета шаг s=3h/4=3×65/4=48,75 см, принимаем s=40 см.

РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Лист

33

Вычисляем q_sw:

.

Q_bmin = φ_b3R_btbh_o = 0,6·0,75·0,9·35·61·100 = 86,5·10³ Н.

q_sw = 963,9 Н/см > – условие удовлетворено.

Требование — удовлетворено.

Расчет прочности по наклонному сечению.

Вычисляем:

M_b = φ_b2R_bt·bh_o² = 2·0,75·0,9·35·61²·100 = 175,8·10⁵ Н·см, так как

q₁= g+ = 2,7+ = 29,05 кН·м=290,5 Н/см < 0,56q_sw= 0,56·708,75= 396,9 Н/см, значение с вычисляем по формуле:

При этом Q_b =

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Q= Q_max–q₁c= 227,77·10³ – 290,5·122 = 192,33·10³ H.

Длина проекции расчетного наклонного сечения

с_о = Принимаем с₀=87

Вычисляем Q_sw = q_sw ·c_o= 963,9·105= 101,2·10³ H.

Условие прочности Q_b + Q_sw= 144·10³ + 101,2·10³= 245,2·10³ H > Q=192,33·10³ H – обеспечивается.

Конструирование арматуры ригеля. Стык ригеля с колонной выполняют на ванной сварке выпусков верхних надопорных стержней и сварке закладных деталей ригеля и опорной консоли колонны. Ригель армируют тремя сварными каркасами.

РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Лист

34

8 РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

8.1 РАСЧЕТ КОЛОННЫ

Определение усилий в средней колонне.

Самой нагруженной колонной является средняя колонна первого этажа №5 при сочетании нагрузок 1. Усилия в самой нагруженной колонне согласно расчету в Лире 9.4 приведены в приложении. Также для расчетов по прочности понадобятся расчетные усилия от длительных нагрузок.

Характеристики прочности бетона и арматуры:

• бетон тяжёлый класса В15;
• расчётное сопротивление при сжатии R_b = 8,5 МПа;
• при растяжении R_bt = 0,75 МПа;
• модуль упругости E_b = 24000 МПа;
• арматура продольная рабочая класса А400;
• расчётное сопротивление R_s = 355 МПа;
• модуль упругости Е_s = 200000 МПа.

Расчётные усилия для расчётной колонны – первый этаж, средний пролёт:

max , в том числе от длительных нагрузок и соответствующий ей max , в том числе от длительных нагрузок .

Подбор сечения симметричной арматуры ( ).

Предварительные размеры сечения колонны 400×400мм.

Рабочая высота сечения h₀=h – a=40 – 4=36 см.

Расчётный пролёт для колонны первого этажа принимают: l₀=0,7Н_эт=0,7∙3,6=2,52 м.

Эксцентриситет силы .

Случайный эксцентриситет , так как е₀<e_a к расчёту принимаем e₀=1,3см.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

35

Значения моментов в сечении, относительно оси, проходящей через центр тяжести наименее сжатой арматуры:

- при длительной нагрузке М_1l=M_l+N_l(h/2-a)=2044+1456000∙(0,40/2-0,02)=264124 Н∙м,

- при полной нагрузке М₁=M+N (h/2-a)=2920+2080000∙(0,40/2-0,02)=377320 Н∙м,

Отношение , где – радиус

ядра сечения. Расчет ведут с учётом изгиба элемента.

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии предельном состоянии: , где – для тяжелого бетона, .

Относительный эксцентриситет силы:

,

, принимаем к расчёту .

Задаёмся коэффициентом армирования .

Критическая сила ,

где – момент инерции всего сечения,

– момент инерции всей арматуры, относительно центра тяжести сечения.

, тогда

; ,

– увеличивать размеры сечения колонны не

требуется. Тогда эксцентриситет

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

36

Для тяжёлого бетона марки В15: , где

> 0

где

Так как >0 Аs=Аs'= см².

Принимаем 2Æ36 А400 с с коэффициентом - перерасчёт не требуется, окончательно принимаем 2 Æ36 А400 с - продольная рабочая арматура, диаметр поперечной арматуры принимаем конструктивно, исходя из условий сварки принимаем Ø8 В500 с постоянным шагом S=300мм≤20∙d=20∙36=720мм.

Для недопущения растрескивания колонны в процессе монтажа применяют местное армировании; оголовок колонны армируют четырьмя сетками .

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

37

Проектирование консоли колонны.

Опорное давление ригеля на консоль Q_max=227,77 кН (по эпюре поперечных сил ригеля), R_b = 8,5 МПа, .

Принимаем длину опорной площадки l=20 см (у свободного края консоли, на которую опирается ригель) при ширине ригеля и проверяем условие согласно формуле: , где =0,75 - коэффициент неравномерного давления ригеля на колонну, R_b,loc=R_b =8,5 МПа – для бетонов ниже класса В25 (В15).Окончательно принимаем l=20 см.

– условие выполнено.

Вылет консоли с учетом зазора 5 см составляет l₁=25 см, при этом расстояние от грани колонны до оси Q: .

Высоту сечения консоли у грани колонны принимаем равной .

При угле наклона сжатой грани высота консоли у свободного края

, при этом h₁=15 см h/2=50/2=25см. Рабочая высота сечения консоли . Так как , то консоль короткая.

Армирование короткой консоли:

• площадь сечения продольной арматуры консоли подбирают по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%:
• диаметр горизонтальных хомутов принимаем конструктивно, исходя из условий сварки Ø4 В00 с постоянным шагом S=100мм с А_s=0,126см²; =0,252 см²; .

, где М=Q∙a=227770∙0,125Н∙м и при , .

Принимаем 2 Ø16 A400 с А_s=4,02 см² – продольная рабочая арматура.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

38

Проверка прочности по сжатой наклонной полосе , < , =227,77кН,

– коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней , где ,

тогда ,

( – угол наклона расчётной сжатой полосы), тогда – условие выполняется, окончательно принимаем хомуты Ø4 В500 с , суммарная площадь отогнутых стержней принимается не менее 0,002bh₀:

A=0,002∙35∙47=3,29 см², принимаем 2Ø16A400 с А_s=4,02см².

Конструирование арматуры колонны

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры Ø36 в первом этаже здания согласно прил.9 [3] равен Æ8 В500 с шагом , что менее .

Колонну пятиэтажной рамы расчленяем на 5 элеменов длиной в 1 этаж каждый. Стык колонн выполняем на ванной сварке выпусков стержней с обетонированием, концы колонн усиливаем поперечными сетками. Элементы сборной колонны должны быть проверены на усилия, возникающие на монтаже от собственного веса с учётом коэффициента динамичности и по сечению в стыке до его обетонирования.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

39

8.2 РАСЧЕТ фундамента

Основные данные, принимаемые для дальнейшего расчета.

Сечение колонны 400×400мм.

Усилие колонны у заделки в фундамент N= Н, при усреднённом значении γ_f = 1,15, нормативное усилие N_n = / 1,15 = 1808695,7 Н.

Поскольку е₀=0,002см<е_а=1,3см – фундамент считается центрально загруженным.

Основание однородное – пески пылеватые средней плотности, маловлажные; расчётное сопротивление грунта R₀ = 0,26 МПа; Бетон тяжёлый класс В15: R_b =8,5МПа R_bt = 0,75 МПа; γ_b2 = 1, Е_b=24000МПа

Арматура класса А400: R_s = 355 МПа, Е_s=200000МПа.

Расчёт основания фундамента.

Требуемая площадь подошвы фундамента , где γ_m=20кН/м³ – удельный вес фундамента и грунта на его уступах; d=1,5м - глубина заложения фундамента.

Сечение подошвы фундамента – квадратное → b=а= , принимаем размер, кратный 0,3м → b=3,0 м.

Давление на грунт от расчётной нормативной нагрузки:

<R₀=260 кН/м² следовательно, необходимость увеличить площади подошвы отсутствует.

Расчёт тела фундамента.

Рабочая высота фундамента из условия продавливания:

,

Полную высоту фундамента устанавливаем из условий:

- продавливания – Н = 90 + 4 = 94 см;

- заделки колонны в фундаменте – Н = 1,5 h_col + 25 = 85 см;

-анкеровки сжатой арматуры колонны Ø24 А400 в бетоне колонны класса В15 – Н = 24d + 25 = 24·3,6+25 = 111,4 см.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Лист

40

Принимаем высоту фундамента с учётом унификации Н=1050мм – двухступенчатый, Н₀=1050 – 40 = 1010 мм.

. Рисунок 8.1 Схема центрально нагруженного фундамента.

Проверка прочности подобранного сечения

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента h₀₂=30 – 4= =26 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении 3 – 3, для единицы ширины этого сечения (b = 100 см):

Q = 0,5 (а – h_col – 2h₀) × Р = 0,5 (3,0– 0,4 – 2 × 0,101) 231,1 = 138,5 кН;

при с = 2,5 h₀ =2,5 × 90=225 см, по формуле:

Q = 0,6·γ_b2·R_bt·h₀₂·b = 0,6·0,75·36·100·(100)=162000 Н > 138500 Н – условие удовлетворяется.

Расчётные изгибающие моменты в сечениях 1–1, 2–2 по формулам:

М₁ = 0,125·Р·(а – h_col)²·b = 0,125·231,1 ·(3,0 – 0,4)²·3,0 = 586 кН×м;

М_ІІ = 0,125·Р·(а – а₁)²·b = 0,125·231,1·(3,0– 1,2)²·3,0 = 280,8 кН×м.

Площадь сечения арматуры:

А_s1 = М₁/0,9 h₀·R_s = 586·10⁵/0,9·101·355·100 = 18,16 см²;

А_sІІ = М_ІІ/0,9h₀·R_s = 280,8·10⁵ /0,9·71·355·100 = 8,7 см².

Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 10 Ø 16 А400 (в одну сторону) с шагом s = 300 см (А_s = 20,11 см²).

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

41

Процент армирования расчетных сечений:

µ₁= А_s1×100/b₁h₀=2011/150×101=0,13%

µ₂= А_s2×100/b₂h₀=2011/210×71=0,13%

что больше µ_min=0,01%.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

Лист

42

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

• СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003 [Текст]: Утв. Приказом Минстрой России от 06.20.2019 № 832. Срок введ. в действие 20.06.2019]. – изд. офиц. - М.: АО "НИЦ "Строительство" - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева, 2018.
• СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. [Текст]:[ Утв. Минстрой России 03.12.2016] - М.: ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО «НИЦ «Строительство», 2016. - 104 с.
• Байков В.Н. Железобетонные конструкции: Общий курс : Учебник для вузов / В. Н. Байков, Э. Е. Сигалов. - 6-е изд., перераб. и доп. - М. : Стройиздат, 2006. - 767 с. : ил. - (Учебники для вузов). - Предм. указ.: с. 762-767.
• Железобетонные и каменные конструкции : Учебник для вузов / Бондаренко В.М. [и др.] ; Под ред. В.М. Бондаренко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2002. - 876 с. : ил.90.
• Рысева О.П. Расчет изгибаемых железобетонных элементов по прочности [Текст] : учебное пособие / О. П. Рысева, В. Ю. Сетков ; Норильский индустр. ин-т. - Норильск, 2005. - 69 с. - Библиогр.: с. 68 ( 1назв.). (46).
• Железобетонные и каменные конструкции [Текст] : метод. указания к лабораторным работам для студентов спец. 290300 всех форм обучения / сост. О.П.Рысева, Н.А.Подушкина; Норильский индустр. ин-т. - Норильск, 2002. - 30 с. 4.
• СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции: [Текст] : [Утв. Госстроем России 24.05.2004: Срок введ. в действие 24.05.04]. - изд. офиц. - М. : Госстрой России, 2004.
• СП 15.13330.2012. Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*. [Текст]:[ Утв. Минрегион России 29.12.2011] - М.: ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО «НИЦ «Строительство», 2013. - 89 с.
• ГОСТ 21.501-2018. СПДС. Правила выполнения рабочей документации архитектурных и конструктивных решений / МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ, - М., Стандартинформ, 2019 – 51с.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Лист

53