Материал: Железобетонные и каменные конструкции многоэтажного промышленного здания

Принимаем поперечную арматуру Æ8 А-II с шагом s = 500 мм.

Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов рекомендуется выполнять колонны многоэтажных зданий без стыков на несколько этажей. Из условия удобства производства работ стыки колонн назначают на 1,0 - 1,2 м выше перекрытия.

Колонна трехэтажной рамы расчленяется на 2 элемента длиной в 1,5 этажа каждый (приблизительно). Расчет колонны всех этажей выполняется аналогично. Обычно бетонное сечение колонны оставляют постоянным, а площадь сечения арматуры изменяют по этажам с соответствии с уменьшением нагрузки.

Экономичный стык колонны с минимальной затратой металла осуществляют путем ванной сварки выпусков продольной арматуры, расположенных в специальных подрезках, и последующим замоноличиванием этих подрезок. Таким образом обеспечивают прочность стыка, равную прочности колонн в стадии эксплуатации.

Концы колонн усиливаются поперечными сетками из проволоки Вр-I (косвенное армирование).

Сварные сетки конструируют, соблюдая следующие требования:

а) размеры ячеек должны быть не менее 45 мм и не более 100 мм, не более b/4;

б) шаг сеток следует принимать не менее 60 мм и не более 150 мм, не более b/3;

Принимаем 5 сеток  , шаг сеток 100 мм.

Схема армирования колонны показана на рис.2.5.

. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ

Фундаменты передают нагрузку от опирающихся на них колонн (или стен) на основание.

Усилие в сечении колонны у заделки в фундаменте:

1) N = 2309,25 кН, M = 12,6 кНм, e = M/N = 1260/2309,25 = 0,54 см;

) N = 2194 кН, M = 25 кНм, e = M/N = 2500/2194 = 1,14 см.

Ввиду относительно малых значений эксцентриситетов фундамент рассчитываем как центрально загруженный.

Расчетное усилие Nmax = 2309,25 кН;

усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке gf = 1,15;

нормативное усилие Nn = 2309,25/1,15 = 2008 кН.

Грунты основания с условным расчетным сопротивлением 3 кг/см2 сделаем перевод в МПа : 1 кг/см2 = 0,098 МПа =3·0,098=0,294 МПа ; Ro = 0,3 МПа (по заданию).

Фундамент выполняется из тяжелого бетона класса В15:= 8,5 МПа; Rbt = 0,75 МПа; gb2 = 0,9.

Центрально нагруженные фундаменты армируют сварными сетками из арматуры класса А-II , А-III с одинаковой арматурой в двух направлениях.

Принимаем арматуру класса А-II с расчетным сопротивлением Rs = 280 МПа.

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах g = 18 кН/м3.

Расчет фундамента.

Расчет фундамента состоит из двух частей:

) расчета основания (определяют форму и размер подошвы);

) расчета тела фундамента (определяют высоту фундамента, размеры его ступеней и сечения арматуры).

Центрально напряженные фундаменты проектируют квадратными в плане. По форме они могут быть ступенчатыми или пирамидальными. Последние экономичнее по расходу материалов, но сложнее в изготовлении и применяются реже.

Размеры подошвы фундамента определяются при условии, что среднее давление под ней не превышает условного расчетного сопротивления грунта. При этом считают давление под подошвой фундамента равномерно распределенной.

Предварительно площадь подошвы фундамента определяют по формуле

 = Nn / (Ro - g·H1) = 2008·103 / (0,3·106 - 18·1,05·103) = 6,78 м2,

здесь H1 - глубина заложения фундамента, м.

Принимая предварительно высоту фундамента равной Н = 90 см , определяем глубину заложения фундамента

Н1 = 90+15 = 105 см.

Размер стороны квадратной подошвы

Принимаем а = 3 м (кратным 0,3 м).

Вычисляем давление на грунт от расчетной нагрузки

p = N / A = 2309,25 / (3·3) = 256,6 кН/м2.

Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 450 к вертикали. В качестве расчетной продольной силы F принимают силу N за вычетом отпора грунта р, распределенного по площади нижнего основания пирамиды продавливания:

 = N - p·(hcol + 2·h0)2

Условие прочности на продавливание имеет вид:

£ gb·Rbt·um·h0

здесь um - среднее арифметическое между периметрами оснований пирамиды продавливания.

Рабочая высота центрально нагруженного фундамента с квадратной подошвой может быть вычислена по приближенной формуле, выведенной из последних условий:

м

Полная высота фундамента устанавливается из условия:

) продавливания H = h0 + a = 47+ 5 = 52 см;

) жесткой заделки колонны в фундаменте

H = 1,5·hcol + 5 + 20 = 1,5·40 + 25 = 85 см;

) достаточной анкеровки продольной сжатой арматуры колонны Æ25 А-II в бетоне В20 : H = lan + 25 = 32 + 25 = 57 см.

=(0,5·280/11,5 + 8)·25 = 322 мм > 12·25 = 300 мм > 200 мм.

Принимаем окончательно фундамент высотой H = 100 см, h0 = 95 см.

При Н ≥ 90 см фундамент проектируют трехступенчатым с толщиной сту пеней (35+35+30).

Толщина дна стакана 20 + 5 = 25 см. (рис. 3.3).

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента

h02 = 35 - 5 = 30 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III-III для единицы ширины этого сечения (b = 1 м):

= 0,5·(a - hcol - 2·h0)·b·р = 0,5·(3- 0,4 - 2·0,95)·1·256,6 = 89,81 кН.

 = 89810 Н < 0,6·gb2·Rbt·b·h02 = 0,6·0,9·0,75·100·30·(100) = 121500 Н

условие прочности выполняется.

Ступени фундамента работают под воздействием реактивного давления грунта р снизу подобно консолям, заделанным в массив фундамента.

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом по нормальным сечениям I-I и II-II; значения изгибающих моментов в этих сечениях как в консольных балках:

МI = 0,125·р·(а - hcol)2·b = 0,125·256,6 ·(3-0,4)2·3 = 650,5 кНм;

МII = 0,125·р·(а - a1)2·b = 0,125·256,6·(3-1,3)2·3 = 278,1 кНм;

где a1 - ширина верхней ступени, b - ширина подошвы фундамента, b = a = 3 м.

Требуемую площадь сечения арматуры, воспринимающую растягивающие напряжения при изгибе в сечении I-I на всю ширину фундамента, определяют из условия MI = Rs·As1·z1, приняв z1 = 0,9·h0;

Аs1 = MI/(0,9·h0·Rs) = 650,5·105/(0,9·95·280·(100)) = 27,17 см2

Аналогично для сечения II-II:

Аs2 = MII/(0,9·h01·Rs) = 278,1 ·105/(0,9·65·280·(100)) = 17 см2.

Из двух значений выбираем большее, по которому и производят подбор диаметра и количество стержней. Вначале задают шаг стержней (150…200 мм), затем определяют их количество, на единицу больше числа шагов. Деля Аs на число стержней, получают требуемую площадь одного стержня, по которой подбирают диаметр (Æ ≥ 12 мм).

Задаемся шагом стержней s = 180 мм. Число шагов 18, число стержней 19, площадь одного стержня 1,46см2, площадь всех стержней 27,17 см2.

Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 19 Æ 14 А-II с Аs=1,54см², с шагом s = 18,0 см (As = 29,26 см2).

Марка сетка

m1=As·100/(b1·h0) = 29,26·100/(130·95) = 0,24%;

m2=As·100/(b2·h01) = 29,26·100/(210·65) = 0,21%;

что больше mmin=0,05% (для изгибаемых элементов).

Библиографический список

1. Бондаренко B.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для студ. вузов по спец. "Пром. и гражд. строит-во". М.: Высш. шк., 1987. 384 с.

. Байков В.И.. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учеб. для вузов. 5-е.изд.. перераб. и доп. М.: Строй-издат, 1991. 767 с.

.Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций Учеб.пособ. для вузов.-2-е изд.,-М.: Стройиздат,1989.-506 с.

4.Шибакова Е.Н. Железобетонные и каменные конструкции (текст):метод.указания -Ухта: УГТУ.2010.-36 с.

5. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции / ЦИТП Госстроя СССР. М., 1985. 79 с.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М., 1986

. СНиП 52.01.-2003. Бетонные и железобетонные конструкции.