Материал: Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания

По прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 25 А300 с Аs=9,82 см2.

Сечение на крайней опоре справа - Моп2 = 276,82 кНм.

; по табл. 3.1 [3] подбираем =0,915.

.

По прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 32 А300 с Аs = 16,08 см2.

Сечение на крайней опоре слева - Моп1 = 307,61 кНм.

; по табл. 3.1 [3] подбираем =0,905.

.

По прил. 6 [3] принимаем 2 Ø 36 А300 с Аs = 20,36 см2.

Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси.

На средней опоре поперечная сила Q=301,72. Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия сварки их с продольной арматурой диаметром

d = 36 мм и принимаем равным dsw = 10 мм А300 с площадью Аs = 0,785 см2 (прил. 6 [3]). При классе А300 Rsw = 215 МПа; поскольку dsw/d=10/36=5/18<1/3, вводим коэффициент условий работы γs2 =0,9 и тогда Rsw = 215х0,9=193,5 МПа. Число каркасов - 2, при этом Аsw = 2 · 0,785 = 1,57 см2.

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям s = h/3 = 80/3 = 26,7см. На всех приопорных участках длиной ℓ/4 принимаем шаг s = 30 см, в средней части пролета шаг s=3h/4=3х75/4=60см, принимаем s=50 см.

.

Qbmin = φb3Rbtbho = 0,6·0,9·0,75·40·76·100 = 123,12·103 Н.

qsw = 1012,65 Н/см >  - условие удовлетворено.

Требование  - удовлетворено.

Расчет прочности по наклонному сечению. Вычисляем:

Mb = φb2Rbt·bho2 = 2·0,9·0,75·40·762·100 = 312·105 Н·см, так как

q1= g+= 20,43+= 45,38 кН·м= 453,8 Н/см < 0,56qsw= 0,56·1012,65= 567,1 Н/см, значение с вычисляем по формуле:

При этом Qb =

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Q= Qmax-q1c= 301,72·103-453,8·262 = 183·103 H.

Длина проекции расчетного наклонного сечения

со =  

Принимаем с0=152

Вычисляем Qsw = qsw ·co= 1012,65·152= 154·103 H.

Условие прочности Qb + Qsw= 119·103 + 154·103= 273,44·103 H > Q=183·103 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 двумя сварными каркасами.

7. РАСЧЕТ КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТА

.1 РАСЧЕТ КОЛОННЫ

Определение усилий в средней колонне.

Самой нагруженной колонной является средняя колонна второго этажа №6 при сочетании нагрузок 3. Усилия в самой нагруженной колонне согласно расчету в Лире 9.4 приведены на рисунке 7.1. Также для расчетов по прочности понадобятся расчетные усилия от длительных нагрузок (рисунок 7.2)

Рис. 7.1 Эпюры колонны №6      Рис. 7.2 Эпюры колонны №6

при сочетании нагрузок 3             при сочетании нагрузок 2

Nmax=1196,28 кН; Nmax=1201,8 кН;

М1=66,95 кНм; М1=52,02 кНм;

М2=60,6 кНм; М2=50,39 кНм;

Q=30,37 кН. Q=24,38 кН.

Характеристики прочности бетона и арматуры:

o   бетон тяжёлый класса В15;

o   расчётное сопротивление при сжатии Rb = 8,5 МПа;

o   при растяжении Rbt = 0,75 МПа;

o   модуль упругости Eb = 24000 МПа;

o   арматура продольная рабочая класса А300;

o   расчётное сопротивление Rs = 270 МПа;

o   модуль упругости Еs = 200000 МПа.

Расчётные усилия для расчётной колонны - второй 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=36см.

Расчётный пролёт для колонны первого этажа принимают: l0=0,7Нэт=0,7∙4,2=2,9м.

Эксцентриситет силы .

Случайный эксцентриситет , так как е0<ea к расчёту принимаютe0=1,3см.

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

при длительной нагрузке М1l=Ml+Nl(h/2-a)=52020-1201800∙(0,40/2-0,04)=140268м,

при полной нагрузке М1=M+N (h/2-a)=66950-1196280∙(0,40/2-0,04)=124454.8 Н∙м,

при гибкости элемента

Отношение , где  - радиусядра 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

Вычисляем граничную относительную высоту сжатой зоны:

,

;

где  - характеристика

деформативных свойств бетона,

,

Для тяжёлого бетона марки В15:

,

Где

> 0

где

Так как >0

Аs = Аs'=

Принимаем 2Æ18 А300 с  с коэффициентом  - перерасчёт не требуется, окончательно принимаем 2 Æ18 А300 с  - продольная рабочая арматура, диаметр поперечной арматуры принимаем конструктивно, исходя из условий сварки принимаем Ø5 A240 с постоянным шагом S=300мм≤20∙d=20∙18=360мм.

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

Проектирование консоли колонны.

Опорное давление ригеля на консоль Qmax=301,72 кН (по эпюре поперечных сил ригеля), Rb = 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, Rb,loc=Rb =11,5 Мпа - для бетонов ниже класса В25 (В20).Окончательно принимаем l=15 см.

 - условие выполнено.

Вылет консоли с учетом зазора 5 см составляет l1=20 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=35 см h/2=60/2=30см. Рабочая высота сечения консоли . Так как , то консоль короткая.

Армирование короткой консоли:

o   площадь сечения продольной арматуры консоли подбирают по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%:

,

где М=Q∙a=301720∙0,125=37715 Н∙м и при , .

Принимаем 2 Ø16 A300 с Аs=4,02 см2 - продольная рабочая арматура.

o   диаметр горизонтальных хомутов принимаем конструктивно, исходя из условий сварки Ø8 A240 с постоянным шагом S=150мм с Аs=0,503см2; =1,006см2; .

Проверка прочности по сжатой наклонной полосе

,<,

=301,72кН,

- коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней

, где ,

тогда ,

( - угол наклона расчётной сжатой полосы), тогда  - условие выполняется, окончательно принимаем хомуты Ø8 А240 с , суммарная площадь отогнутых стержней принимается не менее 0,002bh0:

A=0,002∙40∙56=4,48 см2, принимаем 2Ø18A300 с Аs=5,09см2.

Конструирование арматуры колонны

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры Ø18 в первом этаже здания согласно прил.9 [3] равен Æ5 А240 с шагом , что менее .

Колонну четырёхэтажной рамы расчленяем на 4 элемента 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.

7.2    РАСЧЕТ фундамента

Основные данные, принимаемые для дальнейшего расчета.

Сечение колонны 400×400мм.

Усилие колонны у заделки в фундамент N= Н, при усреднённом значении γf = 1,15, нормативное усилие Nn =  / 1,15 = 1040243,5 Н.

Поскольку е0=0,06см<еа=1,3см - фундамент считается центрально загруженным.

Основание однородное - пески пылеватые средней плотности, маловлажные; расчётное сопротивление грунта R0 = 0,26 МПа; Бетон тяжёлый класс В15: Rb =8,5МПа Rbt = 0,75МПа; γb2 = 1, Еb=24000МПа

Арматура класса А300: Rs = 270 МПа, Еs=200000МПа.

Расчёт основания фундамента.

Требуемая площадь подошвы фундамента

,

где γm=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=3,3м.

Давление на грунт от расчётной нормативной нагрузки:

<R0=260кН/м2

следовательно, необходимость увеличить площади подошвы отсутствует.

Расчёт тела фундамента.

Рабочая высота фундамента из условия продавливания:

,

Полную высоту фундамента устанавливаем из условий:

продавливания - Н = 39 + 4 = 43 см;

- заделки колонны в фундаменте - Н = 1,5 hcol + 25 = 1,5 · 40 + 25 = 85 см;

-анкеровки сжатой арматуры колонны Ø18 А300 в бетоне колонны класса В15 - Н = 24d + 25 = 24·1,8+25 = 68,2 см.

Принимаем высоту фундамента с учётом унификации Н=1350мм - трехступенчатый, Н0=1350-40=1310мм.

Рисунок 7.2 Схема центрально нагруженного фундамента.

Проверка прочности подобранного сечения.

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента=45 - 4=41 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):