Конструирование и расчет элементов железобетонных конструкций многоэтажного здания (без подвала) с наружными каменными стенами и внутренним железобетонным каркасом

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания, за счет чего достигается повышение жесткости, что необходимо в зданиях с большими проемами. На средних и крайних опорах ригели опираются на консоли колонн. Принимаем прямоугольную форму сечения ригеля как наиболее простую для расчета.

Поскольку нормативная нагрузка 8.5 кПа больше 5 кПа, принимаем

ребристые предварительно напряженные плиты номинальной шириной 1500 мм. Связевые плиты располагаем по осям колонн.

В крайних пролётах помимо основных плит принято по одной нестандартной плите шириной 1450 мм. Принимаем привязку осей 200х310 мм.

Сетка колонн 5,4х8,2 м, 6х8,2 м, 5,4х8,2 м. Размеры здания в осях 16,8х82 м.

В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому ряду колонн.

В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по рамно-связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия, работающие как горизонтальные жесткие, передается на торцевые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диафрагм, и поперечные стены. Поперечные рамы работают только на вертикальную нагрузку.

2. Расчет ребристой предварительно напряжённой плиты перекрытия по двум группам предельных состояний

2.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

2.1.1 Расчетный пролет и нагрузки

Для установления расчетного пролета плиты задаёмся размерами сечения ригеля:

Ширина ригеля:

При опирании на ригель поверху расчётный пролёт равен:

где - расстояние между разбивочными осями; м

- ширина сечения ригеля; м

Рисунок 2 - К определению расчетного пролета плиты

Собственный вес плиты равен:

Определяем вес плиты на :

Таблица 1 - Нагрузка на 1мІ междуэтажного перекрытия

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэфф. надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка. Н/м2
1	Постоянная Собственный вес ребристой плиты: то же слоя цементной стяжки, то же слоя цементно-песчаной прослойки, то же керамических плиток,	2270 720 270 234	1,1 1,3 1,3 1,1	2497 940 351 258
	ИТОГО:	3494		4046
2	Временная В том числе: длительная (70%) кратковременная (30%)	8500 5950 2550	1,2 1,2 1,2	10200 7140 3060
3	Полная нагрузка В том числе: постоянная и длительная кратковременная	11994 9444 2550	- - -	14246 - -

Расчётная нагрузка на 1 м при ширине плиты 1,49 м с учётом коэффициента

надёжности по назначению здания

постоянная

полная

временная

Нормативная нагрузка на 1 м длины:

постоянная

полная

в том числе постоянная и длительная: .

2.1.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

Рисунок 3 - Расчетная схема плиты

От расчетной нагрузки:

;

.

От нормативной нагрузки:

;

.

От нормативной постоянной и длительной нагрузки:

.

2.1.3 Установление размеров сечения плиты

Высота сечения ребристой предварительно напряженной плиты .

Рабочая высота сечения .

Ширина продольных ребер понизу .

Ширина верхней полки .

В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки таврового сечения ; отношение при этом в расчет вводится вся ширина полки .

Расчетная ширина ребра .

а)

б)

Рисунок 4 - Поперечные сечения ребристой плиты:

а) проектное сечение;

б) приведенное сечение.

2.1.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

Ребристую предварительно напряженную плиту армируем высокопрочной арматурной проволокой класса А600 c электротермическим напряжением на упоры форм.

Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В25, соответствующий напрягаемой арматуре.

Призменная прочность нормативная ;

расчетная ; коэффициент условий работы бетона ;

нормативное сопротивление при растяжении ; расчетное ; начальный модуль упругости бетона .

Арматура продольных ребер - класса А600, нормативное сопротивление , расчетное сопротивление ;модуль упругости .

Предварительное напряжение арматуры принимаем равным

.

Проверяем выполнение условия при электротермическом способе натяжения:

условие выполняется.

Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения:

Коэффициент точности натяжения при благоприятном влиянии предварительного напряжения .

При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимаем: .

Предварительное напряжение с учётом точности натяжения:

.

2.1.5 Расчёт прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.

Так как , условие выполняется, т.е. нижняя граница сжатой зоны располагается в пределах полки,

Вычисляем:

По таблице 3.1[1] находим: ,

нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки;

Вычисляем граничную высоту сжатой зоны:

где

Коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести:

для арматуры класса А600; принимаем

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем арматуру 2Ш22 А600 с.

2.1.6 Расчёт полки на местный изгиб

Рисунок 5 - К расчету полки плиты на местный изгиб

Расчётный пролёт при ширине рёбер вверху 0,09 м составит:

,

Нагрузка на полки:

Расчётная нагрузка на полки составляет:

где - расчётная постоянная нагрузка на плиту от пола,

- расчётная нагрузка от собственного веса полки,

Изгибающий момент для полосы шириной 1м определяем с учётом частичной заделки в рёбрах .

Рабочая высота сечения .

Арматура класса А240 с

,

Принимаем 11Ш6 А240 с с шагом , то есть,

нестандартную сварную сетку из одинаковых в обоих направлениях стержней Ш6 А240; марка сетки с .

2.2 Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям II группы

2.2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения

Отношение модулей упругости

Площадь приведённого сечения:

Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней грани: .

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Момент инерции приведённого сечения:

.

где момент инерции части сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести этой части сечения;

Момент сопротивления приведённого сечения по нижней зоне

Момент сопротивления приведённого сечения по верхней зоне

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней) до центра тяжести приведённого сечения:

То же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:

где - коэффициент, принимаемый для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне.

Упругопластический момент по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия элемента:

.

где - коэффициент, принимаемый для таврового сечения с полкой в растянутой зоне при и .

2.2.2 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

Коэффициент точности натяжения арматуры при этом

Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения стержневой арматуры:

.

Потери от температурного перепада, между натянутой арматурой и упорами

, так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделием.

Усилие обжатия с учётом первой потери:

.

Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведённого сечения: .

Напряжение в бетоне при обжатии:

Устанавливаем величину передаточной прочности бетона из условия:

.

Принимаем , тогда .

Первые потери: .

Вычисляем сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от усилия обжатия и с учётом изгибающего момента от массы: , тогда

Потери от ползучести бетона составляют:

где

Потери от усадки бетона .

Вторые потери: .

Полные потери:

Усилие обжатия с учётом полных потерь:

.

2.2.3 Расчёт прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси

Прочность бетонной полосы проверяем из условия:

- прочность бетонной полосы обеспечена.

На приопорных участках длиной устанавливаем в каждом ребре плиты поперечные стержни Ш6 А240 с шагом , но не более - принимаем ; в средней части пролета шаг .

Вычисляем:

Влияние продольного усилия обжатия по ф. 3.53а[8]:

Проверяем выполнение условия: - условие выполняется. Принимаем . При - условие прочности не выполнялось.

Определяем длину проекции {c} невыгоднейшего сечения по формуле:

.

:

при этом

принимаем .

Тогда .

Поперечная сила в вершине наклонного сечения .

.

где .

Следовательно, прочность всех сечений обеспечена.

Вычисляем: .

Также .

2.2.4 Расчёт по образованию трещин, нормальных к продольной оси

Выполняем для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин.



Условие:

Вычисляем момент образования трещин по приближённому способу ядровых моментов:

Здесь ядровый момент усилия обжатия при :

- значение при классе бетона В25;

для таврового сечения с полкой в сжатой зоне;

Поскольку ,трещины в растянутой зоне образуются.

Определим приращение напряжения напрягаемой арматуры от действия постоянных и длительных нагрузок, т.е. принимая .

Рабочая высота сечения равна .

Принимаем .

Вычисляем: .

Тогда .

Коэффициент приведения .

Вычисляем:

По табл.4.2[8] находим . Тогда

Определяем значение при действии момента

.

По табл.4.2[8] ,

Тогда

При моменте от полных нагрузок :

.

Проверяем условие, принимая при допустимой ширине раскрытия трещин для арматуры класса А600.

.

Следовательно, проверяем только непродолжительное раскрытие трещин.

При определяем коэффициент:

Высота зоны растянутого бетона, определенная как для упругого материала при равна:

.

А с учетом всех деформаций растянутого бетона:

.

Поскольку , принимаем .

Тогда площадь сечения растянутого бетона равна:

.

Усредненный диаметр стержней растянутой арматуры равен:

.

Определяем расстояния между трещинами

.

Вычисляем:

коэффициент, учитывающий продолжительность действия

нагрузки; (при непродолжительном действии нагрузок);

коэффициент, учитывающий профиль арматуры; (стержневая);

Проверяем, образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её обжатии при значении коэффициента точности натяжения .

Изгибающий момент от собственной массы плиты

Расчётное условие:

Поскольку ,

условие не удовлетворяется, начальные трещины образуются:

здесь - сопротивление бетона растяжению соответствующее передаточной прочности бетона .

Следовательно, полку плиты следует усилить дополнительным армированием исходя из разности моментов:

.

Арматура класса А240 с

,

Поскольку в верхней зоне плиты принята сетка с общей площадью продольных стержней с , этой сетки достаточно для восприятия усилий в верхней зоне плиты при обжатии.

2.2.5 Расчет прогиба плиты

Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов от действия соответствующих нагрузок определяют по формуле:

(п. 4.3.3.2) [8]

где М - изгибающий момент от внешней нагрузки;

Np и е0p - усилие предварительного обжатия и его эксцентриситет относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

D - изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента, определяемая по формуле

, ф.104[8]

где Еb1 - модуль деформации сжатого бетона, определяемый в зависимости от продолжительности действия нагрузки;

Ired - момент инерции приведенного поперечного сечения относительно его центра тяжести, определяемый с учетом наличия или отсутствия трещин.

Значения модуля деформации бетона Еb1 и момента инерции приведенного сечения Ired для элементов с трещинами в растянутой зоне определяют соответственно по указаниям п 4.3.3.5.[8].

Значения приведенного модуля деформации бетона Еb,red принимают:

. ф.9[8]

- при непродолжительном действии нагрузки :

- при продолжительном действии нагрузки - по таблице 6.[8]

Кривизна от непродолжительного действия нормативной полной нагрузки:

Кривизна от непродолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок:

Кривизна от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.

при продолжительном действии нагрузки:

Полную кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов для участков с трещинами в растянутой зоне определяют по формуле:

.ф.102[8]

Прогиб плиты определяем по формуле, принимая согласно табл.4.3 :

.

Следовательно, деформативная жесткость плиты обеспечена.

2.2.6 Расчёт плиты на усилия, возникающие в период изготовления, транспортирования и монтажа

Расчет ведем на совместное действие внецентренного сжатия и нагрузки от собственного веса.

За расчётное сечение принимаем сечение, расположенное на расстоянии 1 м от торца панели.

Нагрузка от собственного веса:

Момент от собственного веса:

- на опоре: ;

- в пролете: .

Определяем

Сечение арматуры:

Поскольку в верхней зоне плиты (в полке) принята сетка с общей площадью продольных стержней , верхнюю арматуру каркасов КР-1 принимаем исходя из разницы: .

Принимаем в качестве верхней арматуры каркасов КР-1 2Ш18 А400

с .

Определим требуемы диаметр монтажных петель

Считаем, что весь панели передается на 3 петли, определим вес панели:

Рассчитаем усилие на 1 петлю:



Определим площадь одной ветви петли:

Сталь 1Ш10 А400 с .

Рисунок 5 - Расчетная схема плиты в период изготовления, транспортирования и монтажа

3. Расчет трехпролетного неразрезного ригеля

Расчетный пролет ригеля между осями колонн , а в крайних

пролетах:

где глубина заделки ригеля в стену, м.

3.1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики

Бетон тяжелый класса: В15, , коэффициент

условий работы бетона .

Арматура:

- продольная рабочая из стали класса А400 ; модуль упругости

- поперечная из стали класса А240, .

3.2 Статический расчет ригеля

Предварительно определяем размеры сечения ригеля:

- высота

- ширина

Нагрузка от собственного веса ригеля:

Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной, равной

номинальной длине плиты перекрытия.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.

Постоянная:

-от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению

здания :

-от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности и

.

Итого: .

Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению здания :.

Полная расчетная нагрузка: .

Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в предположении упругой работы неразрезной трехпролетной балки. Схемы загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в табл.2.

Таблица 2 - Определение изгибающих моментов и поперечных сил

Схема загружения	M1	M2	M3	MВ	MС	QА	QВ1	QВ2
	0,08х34,79х52 =69,58	0,025* *34,79x 62 =31,31	69,58	-0,1х *34,79* *62= =-125,24	-125,24	0,4* *34,79* *5= =69,58	-0,6* *34,79* *5= =-104,37	0,5* *34,79* *6= =104,37
	0,101* *79,46* *52= =200,64	-0,05* *79,46* *62= -143,03	200,64	-0,05* *79,46* *62= =-143,03	-143,03	0,45* *79,46* *5= =178,79	-0,55* *79,46* *5= -218,52	0
	-0,025* *79,46* *52= =-49,66	0,075* *79,46* *62= =214,54	-49,66	-0,05* *79,46* *62= -143,03	-143,03	-0,05* *79,46 *5= =-19,87	-0,05* *79,46* *5= =-19,87	0,5* *79,46 *6= 238,38
	104,51	143,03	-37,76	-0,117* *79,46* *62= =-334,69	-0,033* *79,46* *62= =-94,4	0,383* *79,46* *5= 152,17	-0,617* *79,46* *5= -245,13	0,583* *79,46 *6= 277,95
Наиневыгоднейшая комбинация	1+2 270,22	1+2 -111,72	1+2 270,22	1+2 -268,27	1+2 -268,27	1+2 248,37	1+2 -322,89	1+2 104,37
	1+3 19,92	1+3 245,85	1+3 19,92	1+3 -268,27	1+3 -268,27	1+3 49,72	1+3 -124,24	1+3 342,75
	1+4 174,09	1+4 174,34	1+4 31,82	1+4 -459,93	1+4 -219,64	1+4 221,75	1+4 -349,5	1+4 382,32

По данным табл.2 строим эпюры изгибающих моментов и поперечных сил для различных комбинаций нагрузок. При этом значения M и Q от постоянной нагрузки - схема I - входят в каждую комбинацию.

Далее производим перерасчет усилий.

Для обеих промежуточных опор устанавливаем одинаковое значение опорного момента, равное сниженному на 30% максимальному значению момента на опоре «В»: .

Исходя из принятого опорного момента, отдельно для каждой комбинации осуществляем перераспределение моментов между опорными и

промежуточными сечениями добавлением треугольных эпюр моментов.

Опорный момент ригеля по грани колонны на опоре «В» со стороны второго пролета при высоте сечения колонны :

.

3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Определяем граничную высоту сжатой зоны:

Высоту сечения ригеля уточняем по пролетному наибольшему моменту.

Определяем рабочую высоту сечения ригеля:

Полная высота сечения:

Принимаем , .

Для опорных и пролётных сечений принято расстояние от границы растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры а=0,06 м при расположении арматуры в 2 ряда и а =0,03 м при расположении арматуры в 1 ряд.

Рисунок 8- К расчету прочности ригеля - сечение - в пролете (а) - на опоре (б)

Сечение в первом пролёте: ,

Расчет сечения арматуры выполняем, используя вспомогательные таблицы,

вычисляем:

По табл.3.1[1] находим .

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

.

Поскольку , сечение не будет переармированным.

По сортаменту принимаем для армирования 2Ш20 А400+2Ш18 А400

с .

Сечение во втором пролёте,

,

По табл.3.1[1] находим .

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

.

По сортаменту принимаем 2Ш14 A400 + 2Ш18 А400 c.

Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.

Сечение на опоре «В»,

,

Для армирования опорных сечений принимаем:

- со стороны 1го пролета 2Ш10 А400 +2Ш28 A400 c ;

- со стороны 2го пролета: сечение арматуры, доводимой до опор, определяем

исходя из значения отрицательного момента, ,

Вычисляем: ,

Сечение арматуры:

Следовательно, до опор должна доводиться арматура не менее 2Ш22 А400 с

Принимаем 2Ш22 А400+2Ш20 А400 c .

3.4 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной

оси

Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре справа)

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной арматурой диаметром и принимаем равным

класса А240 с .Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям принимаем. На всех приопорных участках длиной принимаем шаг; в средней части пролета шаг, но не более 0,5 м, принимаем

Вычисляем:

Условие выполняется.

Требование - выполняется.

При расчете прочности вычисляем:

Поскольку

вычисляем значение (с) по формуле:

Тогда .

Поперечная сила в вершине наклонного сечения .

Длина проекции расчетного наклонного сечения: .

Вычисляем .

Условие удовлетворяется.

Проверка прочности по сжатой наклонной полосе:

Условие прочности:

удовлетворяется.

3.5 Расчет стыка ригеля с колонной

Рассматриваем вариант бетонированного стыка. В этом случае изгибающий момент на опоре воспринимается соединительными стержнями в верхней растянутой зоне и бетоном, заполняющим полость между торцом ригелей и колонной.

Принимаем бетон для замоноличивания класса В15, ,

стыковые стержни из арматуры класса A400;

Изгибающий момент ригеля на грани колонны ,

рабочая высота сечения .

.

По табл.3.1[1] находим

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

Принимаем арматуру 3Ш25 А400 c .

Длину сварных швов для приварки стыковых стержней с закладными деталями ригеля определяем следующим образом:

где ;

коэффициент 1,3 вводим для обеспечения надежной работы сварных швов в случае перераспределения опорных моментов вследствие пластических деформаций.

При двух стыковых стержнях и двусторонних швах длина каждого шва

(с учетом непровара) будет равна:

.

Конструктивное требование .

Принимаем .

Закладная деталь ригеля приваривается к верхним стержням каркаса при изготовлении арматурных каркасов. Сечение этой детали из условия прочности на растяжение:

.

Конструктивно принята закладная деталь в виде гнутого швеллера из полосы длиной .

Длина стыковых стержней складывается из размера сечения колонны, двух зазоров по 5 см между колонной и торцами ригелей и двух длин сварного шва: .

Рисунок 10 - К расчету бетонированного стыка

4. Расчет центрально нагруженной колонны

4.1 Определение продольных сил от расчетных нагрузок

Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн 6х8,2 м равна:

. Подсчет нагрузок приводим в таблице 3.

Таблица 3 - Нормативные и расчетные нагрузки

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэфф. надёжности по нагрузке, гf	Расчётная нагрузка. Н/м2
1	От покрытия: постоянная: -от рулонного ковра в три слоя; -от цементного выравнивающего слоя, - от утеплителя- пенобетонных плит, ; - от пароизоляции в один слой; - от многопустотных плит; - от ригеля - от вентиляционных коробов и трубопроводов;	120 440 480 40 2270 926 500	1,2 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1	150 575 580 50 2497 1019 550
	ИТОГО	4776	-	5421
	Снеговая: (II район)	840	-	1200
2	От перекрытия: постоянная: - от цементно-песчаной стяжки ; - от цементно прослойки ; - от керамической плитки	720 270 234	1,3 1,3 1,1	940 351 258
	- от ребристой плиты;	2270	1,1	2497
	- от ригеля;	926	1,1	1019
	ИТОГО	4420	-	5065
	Временная в том числе длительная кратковременная	8500 5950 2550	1,2 1,2 1,2	10200 7140 3060
	Полная в том числе постоянная и длительная	12920 -	- -	15265 12205

Сечение колонн предварительно принимаем .

Расчетная длина колонн во втором-пятом этажах равна высоте этажа, то есть, а для первого этажа с учетом некоторого защемления

колонны в фундаменте ,

где высота первого этажа;

расстояние от пола междуэтажного перекрытия до оси ригеля;

расстояние от пола первого этажа до верха фундамента.

Собственный расчетный вес колонн на один этаж:

- во втором-пятом этажах:

,

- в первом этаже:

.

Сбор нагрузок поэтажно:

Таблица 4 - Подсчет расчетной нагрузки на колонну

п/п	Нагрузка от покрытия и перекрытия, кН	Собственный вес колонн, кН	Расчетная суммарная нагрузка
	Постоянная и длительная	кратковременная		Постоянная и длительная,	полная
5 4 3 2 1	266,71 867,2 1467,69 2067,17 2668,66	59,04 209,59 360,14 510,7 661,25	16,28 32,56 48,84 65,12 84,04	282,99 899,76 1516,53 2133,29 2752,7	342,03 1109,35 1876,67 2643,99 3413,95

4.2 Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В20; расчетное сопротивление на осевое сжатие

, коэффициент условий работы бетона .

Арматура:

- продольная класса А400, расчетное сопротивление на осевое растяжение

;

- поперечная - класса А240, .

4.3 Расчет прочности колонн

Усилия с учетом коэффициента надежности по назначению здания

будут равны:

Площадь поперечного сечения колонны:

.

где - коэффициент, учитывающий гибкость колонн длительного

загружения;

- коэффициент условия работы;

Принимаем коэффициент

Размер сечения колонны: - принимаем сечение колонны 0,45х0,45 м.

Значения коэффициентов при:

и ;

условие выполняется.

Искомая площадь сечения арматуры:

перекрытие плита арматура ригель

Проверяем коэффициент армирования

.

Принимаем 4Ш25 А400 + 4Ш28 А400 c .

Проверяем фактическую несущую способность сечения колонны по формуле:

.

Вычисляем запас несущей способности колонны:

Для унификации ригелей сечение колонн второго и всех

вышерасположенных этажей принимаем 0,45х0,45 м.

Принимаем следующую разрезку колонн:

колонна К-1- на I этаж;

колонна К-2- на II-III этажи; колонна К-3- на IV-V этажи.

4.4 Расчет и конструирование короткой консоли

Опорное давление ригеля .

Длина опорной площадки:

Принимаем .

Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет

.

Расстояние от грани колонны до силы Q :

.

Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной

.

У свободного края при угле наклона сжатой грани =45 высота консоли

.

Рабочая высота сечения консоли .

Поскольку выполняется условие , то консоль считается короткой.

Для короткой консоли выполняются 2 условия:

1) условие выполняется.

2) условие выполняется.

Изгибающий момент консоли у грани колонны

Площадь сечения продольной арматуры консоли:

По сортаменту подбираем арматуру 2Ш16 А400 c

Консоль армируем горизонтальными хомутами 6 А240 с

с шагом S=0,1 м (при этом

и ) и отгибами 2Ш16 400 с .

Проверяем прочность сечения консоли по условию:

;

, при этом

Правая часть условия принимается не более

.

Поскольку , прочность консоли обеспечена.

Рисунок 12 - Схема армирования коротких консолей.

4.5 Конструирование арматуры колонны. Стык колонн

Колонна армируется пространственным каркасом, образованным из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной арматурой Ш28 мм и принимаем равным Ш8 мм класса А240 с шагом s=0,45 м, что не более 20d=20х0,028=0,56 м и не более размера стороны сечения колонны.

Стык колонн осуществляем на ванной сварке выпусков стержней с обетонированием. В местах контактов концентрируются напряжения, поэтому торцевые участки усиливаем косвенным армированием. Последнее препятствует поперечному расширению бетона при продольном сжатии.

Косвенное армирование представляет собой пакет поперечных сеток.

Принимаем 4 сетки с шагом s=0,1 м - на расстоянии, равном

Для этих сеток принимаем арматуру Ш8 А240.

Рисунок 13 - Конструкция стыка колонн

4.6 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа

При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в середине пролета между подкладками нагрузка от собственной массы колонны вызовет изгибающие моменты:

;

При высоте 1-го этажа в 5 м расстояние от пола 2-го этажа до верхнего торца колонны 1-го этажа 0,7 м и от нулевой отметки до верхнего отреза фундамента 0,15 м, а также в предположении, что фундамент будет трехступенчатым с общей высотой 1,2 м и расстоянием от его подошвы до нижнего торца колонны равным 0,25 м, общая длина сборного элемента колонны составит:

.

При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы вводится коэффициент динамичности 1,6. Коэффициент ; .

;

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением при симметричном армировании

и <- условие выполняется.

В стадии монтажа колонны строповку осуществляем в уровне низа консоли.

Расстояние от торца колонны до места захвата , коэффициент

динамичности для нагрузки от собственного веса при подъеме и монтаже - 1,4.



и <- условие выполняется.

Под 2-хэтажные колонны при транспортировании следует укладывать

4 подкладки. При подъеме и монтаже этих колонн их строповку

следует осуществлять за консоли в 2-х уровнях.

Рисунок 14 - Расчетные схемы колонны:

а - в стадии транспортирования; б - в стадии монтажа.

5. Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента

Продольные усилия колонны:

Условное расчетное сопротивление грунта:

Класс бетона B20, , .

Арматуру класса А400, .

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах .

Высота фундамента должна удовлетворять условиям:

1)

2)

где высота сечения колонны;

длина анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента;

высота фундамента от подошвы до дна стакана;

требуемый зазор между торцом колонны и дном стакана.

Приняв , длину анкеровки арматуры колонны Ш28 А400 в бетоне фундамента класса В20 , устанавливаем

предварительную высоту фундамента:

.

Окончательно принимаем высоту фундамента -

трехступенчатый фундамент, .

Глубину фундамента принимаем равной:

где 0,15 м - расстояние от уровня чистого пола до верха фундамента.

Фундамент центрально-нагруженный, в плане представляет собой квадрат.

Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

где - нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы.

Подсчитываем с учетом усредненного значения :

Размер подошвы:

Принимаем - кратно 0,3 м.

Кроме того, рабочая высота фундамента h0 из условия продавливания по поверхности пирамиды (грани которой наклонены на 450 к горизонту) должна быть не менее:

где давление на грунт от расчетной

нагрузки.

Рабочая высота фундамента .

Тогда , .

Проверяем, отвечает ли условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся на линии пересечения пирамиды продавливания с подошвой фундамента.

Для единицы ширины этого сечения: , вычисляем:

- условие

удовлетворяется.

Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана производим из условия:

F - расчетная продавливающая сила, определяющаяся по формуле:

Um - среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания колонной от дна стакана

- условие не удовлетворяется.

Проверку прочности фундамента на раскалывание проводим из условия:

где - коэффициент трения бетона по бетону;

- площадь вертикального сечения фундамента в плоскости, проходящей по оси сечения колонны, за вычетом площади стакана;

коэффициент условия работы фундамента в грунте;

Глубина стакана:

Площадь стакана:

- условие выполняется.

Прочность фундамента считается обеспеченной.

Армирование фундамента по подошве определяем расчетом на изгиб по сечениям, нормальным к продольной оси по граням ступеней и грани колонны, как для консольных балок.

Расчет на изгибающие моменты в сечениях, проходящих по грани 1-2 (II-II),

2-1 (I-I), вычисляем по формулам:

Площадь сечения арматуры:

;

;

Из двух значений выбираем большее и по сортаменту производим подбор арматуры в виде сетки. Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 32Ш14 А400 с шагом s=0,15 м плюс с 1Ш14 А400 с шагом s=0,1 м .

Марка сетки .

Проценты армирования:

что больше и меньше

Рисунок 15 - Конструкция отдельного фундамента

Размещено на Allbest.ru