Проектирование сборного железобетонного многоэтажного здания

По табл. 20 [4. стр. 24] определяем

Рабочая высота

 см

Полная высота см

 Принятая высота h = 60 см.

Рабочая высота сечения h₀ = h – a = 60 – 7 = 53 см.

3.7. Расчет прочности нормальных сечений

По табл. 20 [4. стр. 24] определяем

Требуемая площадь рабочей  арматуры

 см²

Принимаем два ряда продольных стержней: − 4 d25 А-III (A_s=9,82 см²), [4. стр. 188]

А_s= 19,64 см²   > 16,6см²

 

3.8. Расчет прочности наклонных сечений

Проверяем прочность на действие наклонных сжимающих усилий:

При высоте ригеля > 45см на приопорных участках принимаем шаг см,

 см

Назначаем шаг  cм, диаметр поперечной арматуры 8 мм  определяем из условий свариваемости с продольной арматурой.

Так как  мм. принимаем по ширине ригеля 2 каркаса

см²

 − условие выполняется.

Проверяем необходимость  расчета поперечной арматуры:

 − необходим расчет поперечной  арматуры.

Задаемся величиной проекции наклонной трещины

 см

Определяем погонное усилие, воспринимаемое поперечными стержнями:

 Н/см

Находим величину С₀:

 см

 

Принимаем (минимальное из трех значений: , , )

Проверяем прочность наклонных  сечений

Прочность обеспечена, если

где − сила, воспринимаемая бетоном;

 − сила, воспринимаемая хомутами.

 

 Н=109 кН

 прочность наклонных сечений  обеспечена.

В средней части пролета  шаг хомутов увеличиваем до см при условиях см и м

 

Армирование ригеля

 

 

Рис. 3. 2

 

3.9. Конструирование арматуры ригеля

В целях экономии арматуры один ряд стержней обрывают, не доведя до опор, так как арматура рассчитана на максимальный момент в середине пролета. Уточняем расстояние до центра тяжести всей арматуры и арматуры, доводимой до опор. Арматуру размещаем в соответствии с конструктивными требования прил. 9 [3].

 

                                                Рис. 3. 3

 

                                     

     

Обрываем верхний ряд  стержней. Определяем момент, который  воспринимают оставшиеся стержни:

По табл. 20 [4.стр. 24] определяем

 Н∙см = 171 кН∙м

Определяем момент, воспринимаемый всей арматурой:

По табл. 20 [4.стр. 24] определяем

 Н∙см=265,3 кН∙м

Определяем расстояние до точек теоретического обрыва верхнего ряда стержней . Изгибающий момент на расстояние от опоры

_{Преобразуем это уравнение:}

; − точки теоретического обрыва верхнего ряда арматурных стержней.

Стержни заводятся за точки  теоретического обрыва на величину :

где − поперечная сила в точке теоретического обрыва;

 − интенсивность наружного  армирования в точке теоретического  обрыва;

 − диаметр обрываемого  стержня.

 кН

 Н/см,

где S - шаг поперечных стержней в точке теоретического обрыва, см

 см

 см

Назначаем см

Эпюра материалов ригеля и  эпюры M и Q представлены на рис.3.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эпюра материалов ригеля и эпюры M и Q

Рис. 3. 4

4.1. Данные для проектирования

Бетон класса В 20, продольная арматура класса А –III, поперечная арматура класса А – I, высота этажа h = 3,6 м, количество этажей n = 5 . Район строительства – г. Новосибирск относится к IV району по весу снегового покрова. Расчетная нагрузка от веса кровли 1400 Н/м². Нормативный вес снегового покрова   2,4 кПа.

 

4.2. Нагрузки на  колону среднего ряда первого  этажа

Нагрузки собираются с  грузовой площади  (см. рис. 1.1)

Нагрузки от перекрытия:

Постоянные:

от веса пола и панели перекрытия

от веса ригеля перекрытия

Итого:

Временные:

длительные

кратковременные

Нагрузки от покрытия:

Постоянные:

от веса кровли и панели перекрытия

 

От ригеля покрытия – 19,3 кН

Итого:

Временная (снеговая):

длительная  Н

кратковременная Р₄ =0,7∙1,4∙36,48 ∙1= 35,7 кН

1,4 − коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки;

0,7 кН/м² – кратковременно действующая часть нормативного веса снеговой нагрузки.

Собственный вес колонны  первого этажа размером (обрез фундамента находится на отметке − 0,6 м):

 

Собственный вес колонны  средних этажей

 

4.3. Определение усилий в колонне

Усилия от постоянной нагрузки:

 

Усилия от длительно действующей  временной нагрузки на перекрытие:

Усилие от кратковременной  нагрузки на перекрытие

 

Усилие от длительно действующей  снеговой нагрузки: Р₃ = 86,8 кН

Усилие от кратковременной  снеговой нагрузки: Р₄ =35,87кН

Составляем основные сочетания  нагрузок. Основное сочетание первой группы (постоянная, длительная, одна кратковременная ):

N = 961,5+437,6+86,8+350 = 1835,9 кН ;

N = 961,5+437,6+86,8+35,87 = 1521,8кН.

Основные сочетания второй группы (постоянные, длительные, две  кратковременные с коэффициентом  сочетания 0,9):

N = 961,5+437,6+86,8+(35,7+350)∙0,9=1833 кН

Максимальное усилие в  колонне N = 1833 кН, в том числе длительно действующие

N_e = 957,9+437,6+86,8 = 1485,9 кН.

4.4. Расчетная длина колонны

 м – при податливой заделке в фундаменте.

4.5. Гибкость колонны

4.6.Подбор продольной арматуры

Так как армирование и  сечение колонны симметричны, арматура класса  А – III и l =12 < 20, расчет можно выполнять на условное центральное сжатие.

Площадь продольной арматуры находим из условия прочности:

где m – коэффициент условия работы, m = 1; при h>20 см;

j − коэффициент, учитывающий гибкость, длительность загружения и характер армирования:

Задаем в первом приближение  коэффициент 

Определяем  и по таблицы в зависимости от и

Задаемся коэффициентом  армирования

   

Определяем 

где А= в∙h=35∙35=1225 см²

Проверяем

1,6% - больше ранее принятого  значения 

Поэтому принимаем 

Определяем 

 

1,4% - близко к принятому 

Принимаем 4 d 25 A – III ( см²)   [4.стр.188].

Поперечную арматуру принимаем  конструктивно. Диаметр назначаем по условию свариваемости с продольными стержнями. Поперечная арматура класса  A – I, диаметр 6 мм. Шаг

 

Принимаем S = 35 см.

 

 

 

Армирование колонны

Рис. 4 1

4.7. Расчет консоли колонны

Принимаем длину опорной  площадки .

Вылет консоли 

 

Принимаем м

Высота консоли у свободного края

 

Консоль короткая, т.к.

Проверяем высоту сечения  короткой консоли:

Высота сечения короткой консоли удовлетворяет требованиям  прочности, т.к. все условия выполнены.

Изгибающий момент в консоли

 

Требуемая площадь продольной арматуры

 

Принимаем 2 d 14 A – III ( см²)  [4.стр.188].

Поперечное армирование при h = 45 см > 2,5∙а = 2,5∙15=37,5 см принимаем горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями. Максимальное сечение отогнутой арматуры

Принимаем 2 d  14   A – III,     см²  

                  

   

     − длина отгиба.

Хомуты принимаем из стали A − I диаметр 6 мм. Шаг хомутов

 мм, см. Принимаем S = 10 см.

Армирование консоли показано на рис. 4.2

 

Армирование консоли

Рис. 4 2

5 Расчет фундамента  под среднюю колонну

5.1 Данные для  проектирования

Бетон тяжелый класса В 20, ;

Арматура A − III,

Глубина заложения фундамента

Средний удельный вес материала  фундамента и грунта на его уступах 

Условное расчетное сопротивление  грунта

5.2 Определение  размеров подошвы фундамента

 

где − коэффициент надежности по нагрузке

Требуемая площадь фундамента:

_{Принимаем а= 3,2 м = 3200 мм (кратно 100)}

 

5.3 Определение высоты фундамента

Минимальная высота фундамента определяется из условия продавливания  его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки:

где

Напряжения в основание  фундамента

 м

Высота фундамента

_{где а = 4 см при наличии бетонной подготовки под подошвой.}

_{Из условия  заделки колонна  в фундаменте}

 _{Н=(1 – 1,5)∙hc+25 см =1,5∙35+25=77,5 см}

_{Из условия  анкировки Н=25∙d+25=25∙2,5+25=87,5 см}

_{Принимаем Н = 90 см = 900 мм (кратно 100 мм)}

_{Фундамент трехступенчатый  т.к. Н > 90 см.}

Принимаем конструктивно h₁ , h₂ , h₃ = 30 см. Размеры принимаются так, чтобы грани пирамиды продавливания не пересекали фундамент.

Проверяем прочность по Q , без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в I-I. Для единицы ширины этого сечения:

,  − условие выполняется.

 

Фундамент средней колонны

 Рис. 5. 1

5.4 Прочность фундамента  на продавливание

Прочность фундамента на продавливание проверяется по поверхности пирамиды, грани которой расположены под углом 45⁰ к грани колонны на отметке верха фундамента.

Условие продавливания:

где − продавливающая сила;

 − среднее арифметическое  между периметрами верхнего и  нижнего оснований пирамиды продавливания.