Расчет и конструирование железобетонных

(см. рис.1.). Конструкция покрытия дана на рис.2. Вес снегового покрова для г.Тула 100кгс/м² (1,0 кн/м²) по СНиП 2.01.07-85, вес 1м длины ригеля 500кгс (5кн), вес 1м² плиты покрытия 260 кгс (2,6кн). Расчет нагрузок сведен в табл.4.1.

Таблица 4.1.

Нагрузка от покрытия	Нормативная кн	γf	Расчетная кн
Постоянная Гравий втопленный в битумную мастику 0,015 20 36 3 слоя рубероида на битумной мастике 0,15 36 Цементная стяжка 0,03 19 36 Утеплитель 0,18 8 36 Пароизоляция 0,05 36 Железобетонная плита 2,6 36 Железобетонный ригель 5 6 Итого постоянная Временная Снег г. Тула 1 36 в том числе длительная 50% Итого длительная Nдл.пок. Полная Nпок.	10,8 5,4 20,52 51,84 1,8 93,6 30 213,96 36 18 231,96 249,96	1,2 1,1 1,3 1,1 1,2 1,1 1,1 1,2 1,2	13 5,94 26,68 57,02 2,16 102,96 33 240,76 43,2 21,6 262,36 283,96

Нагрузка от перекрытия берется из табл.3.1., а именно, нормативная нагрузка 4,1кн/м², расчетная нагрузка 4,74кн/м²; вес 1м длины ригеля перекрытия 5кн. Временная длительная на перекрытие для магазина 0,3кн/м² [Л-6.2]. Расчет нагрузок сведен в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

Сечение колонн ориентировано принято вхh=30х30см=0,3х0,3м. Собственный вес колонны одного этажа

N_к=в h ρ H γ_f=0,3 0,3 25 4,2 1,1=10,395кн

Нагрузку на колонны каждого этажа определяем в соответствии со схемой загружения (рис.11), начиная с третьего этажа путем последовательного суммирования. Подсчеты сведены в табл.4.3.

Рис.10.Расчетная схема колонны Рис.11.Схема загружения

Этаж	Длительная нагрузка кн	Полная нагрузка кн
3 2 1	262,36+10,395=272,755 272,755+10,395+216,6=499,75 499,75+10,395+216,6=726,745	283,96+10,395=294,355 294,355+10,395+246,64=551,39 551,39+10,395+246,64=808,425

Продольное усилие на колонну первого этажа от полной нагрузки N₁=8084МПа см², от длительной нагрузки N_дл.=7267МПа см²

4.3.Определение размеров сечения колонны и расчет рабочей арматуры

Расчет колонны ведем с учетом случайного эксцентриситета. При центральном загружении и наличии только случайного эксцентриситета колонны прямоугольного сечения с симметрической арматурой кл. А-I, А-II, А-III при их расчетной длине L₀<20h (420<20 30=600) можно рассчитать по несущей способности по условию:

N<γ_в φ_в(R_вA_в+R_sA_s)

Где N – расчетная продольна сила, равная N₁;

γ_в – коэффициент условий работы (γ_в=0,9 при h<200мм и γ_в=1 при

h>200мм);

φ – коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность

загружения, гибкость и характер армирования;

L₀-расчетная длина колонны, принимаемая равной высоте этажа

H=4,2м;

A_sc-площадь сечения сжатой арматуры

А_в=вхh-площадь сечения колонны

Предварительно принимаем γ=φ=1, коэффициент армирования . Тогда требуемая площадь сечения колонны из условия несущей способности:

Принимаем А_в=вхh=25х25=625 см²

Вычисляем L0/h=420/25=16,8,

γ=1 (при h>20см). По табл. 3.20[Л-1] φ_в=0,75 и φ_ч=0,82 (пологая, что А_пс<A_s/3).

Коэффициент φ определится по формуле

φ=φ_в+2(φ_ч-φ_в)

Определяем площадь сечения арматуры по формуле

В колоннах рабочая арматура принимается диаметром не менее 12мм. По сортаменту табл. 3.10[Л-6.1] принимаем 4 22А-II (А_sc=15,20см²)

Коэффициент армирования составляет

Полученное значение µ находится в диапазоне рекомендуемых значений (0,01-0,02).

4.4.Конструирование колонны

Колонна армируется сварным пространственным каркасом. При диаметре продольных стержней 22мм по условию технологии сварки диаметр поперечных в этом случае принят 8мм – табл. 1.2 прил.1 [Л-6.4]

Шаг поперечных стержней в сварных каркасах должен быть S<20d, но не более 500мм. Принято S=400мм<20 22=440мм и не более 500мм.

Кроме того, в голове колонны ставятся конструктивные сетки из арматуры 8A-III не менее трех штук. Консоль армируется каркасом – балочной.

Размещение рабочих и поперечных стержней в сечении колонны показано на рис.12.

Рис. 12. Размещение арматуры в сечении колонны

5.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

Учитывая значительное заглубление фундамента, целесообразно принять конструкцию его с подколонником стаканного вида и плитой.

Фундаменты по средней колонны рассматривают как центрально нагруженные.

5.1.Исходные данные

Глубина заложения фундамента H₁=1,6м. Грунт основания имеет условное расчетное сопротивление R0=0,26МПа (260 кн/м²).

Расчетные характеристики материалов:

для бетона кл. В15 R_в γ_в2=8,5 0,9=7,65МПа (0,76кн/см²)

R_вt γ_в2=0,75 0,9=0,675МПа (0,07кн/см²)

для арматуры кл. А-III >10 R_s=365МПа (36,5 кн/см²)

Расчетная нагрузка N_ф=______кн (см. табл. 4.3.)

5.2. Определение размеров высоты и подошвы фундамента

Высота фундамента определяется как размерность между отметками его подошвы и обреза.

h=1,6-0,15=1,45м

Глубина стакана фундамента принята h_c=750мм, что удовлетворяет условию по заделке арматуры

h_c>30d+σ=30 22+50=710мм

где d=22мм – диаметр продольной арматуры колонны

σ=50мм – зазор между торцом колонны и дном стакана

и что больше необходимого значения h_с=1,5h_к=1,5 30=45см.

Принимаем толщину стенок стакана поверху 225мм и зазор 75мм, размеры подколонника в плане будут:

а_с=в_с=h_к+2 225+2 75=300+450+150=900мм

Рис. 13.Констукция фундамента

Толщину плитной части фундамента назначаем h₁= ____мм, (кратно 150мм)

Ориентировочно площадь основания фундамента определяем по формуле

Учитывая, что сечение колонны квадратное, подошва фундамента принята тоже квадратной. Ориентировочно значение размера стороны подошвы такого фундамента

в_ф=а_ф= ~1,9м

Назначаем окончательно в_ф=а_ф=______мм (кратно 300мм). Тогда площадь подошвы будет равна А_ф=в_ф а_ф=_______=_______м² и среднее давление на грунт составит

<R₀=250кн/м²

5.3. Расчет рабочей арматуры

Фундамент работает на изгиб от реактивного отпора грунта.

Изгибающий момент в сечении 1-1 у грани ступени (см. рис.13) определяется по формуле

М_1-1=0,125Р_гр(а_ф-а_с)² в_ф=0,125__________________________________кн м

Необходимая площадь арматуры при h₀₁=_____см

.

Изгибающий момент в сечении 2-2 у грани колонны будет равен

М_2-2=0,125Р_гр(а_ф-в_к)² в_ф=

Необходимая площадь арматуры при h₀₂=____см

По большему значению A_s подбираем сетку.

5.4.Конструирование фундамента

Фундамент армируется сеткой, которую укладывают в нижней части плиты. Шаг стержней в сетках принимают 100-200мм, минимальный диаметр арматуры в сетках фундаментов должен быть 10мм.

Принимаем шаг стержней S=___мм=__см. Размеры сетки ___________мм. Необходимое число рабочих стержней в сетке

шт

Принимаем _________ A_s=________см², что больше требуемого

A_s1-1=_____см². Такое же количество стержней должно быть уложено в перпендикулярном направлении, т.к. колонна ______________ квадратные и моменты в ______________________ равны.

Рис.14. Сетка фундамента

Армирование стаканной части фундамента условно не показано.

6.ЛИТЕРАТУРА

6.1. В.В. Доркин и др. “Сборник задач по строительным конструкциям”. Стройиздат. 1986г.

6.2. СНиП 2.01.07-85 “Нагрузка и воздействие” 1985г.

6.3. СНиП 2.03.01-84 “Бетонные и железобетонные конструкции” 1985г.

6.4. А.Н. Кувалдин и др. “Примеры расчета железобетонных конструкций зданий” Стройиздат. 1976г.

6.5. В.Н. Семенов “Унификация и стандартизация проектной документации для строительства” Стройиздат. 1985г.