Конструирование и расчеты железобетонных элементов производственного здания

Введение

Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют:

-   в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве для зданий различного назначения;

-   в транспортном строительстве для метрополитенов, мостов, туннелей;

    в энергетическом строительстве для гидроэлектростанций, атомных реакторов и т.д.

Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности, огнестойкости, стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам, малых эксплуатационных расходов на содержание зданий и сооружений.

Каркас многоэтажного здания образуют основные вертикальные и горизонтальные элементы колонны, заделанные в фундамент и ригели шарнирно или жестко соединенные с колоннами. Перекрытия зданий выполняют из сборных железобетонных пустотных или ребристых плит.

Целью данного курсового проекта является расчет и конструирование элементов перекрытий многоэтажного здания. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

-   произвести расчет и конструирование балочной плиты и второстепенной балки;

    выполнить расчет ребристой плиты перекрытия;

    выполнить расчет сборного неразрезного ригеля;

    произвести расчет и конструирование сборной железобетонной колонны;

    произвести расчет и конструирование центрально нагруженного фундамента под колонну.

1. Монолитное ребристое перекрытие

.1 Расчет и конструирование балочной плиты

Для определения расчетных пролетов плиты и второстепенных балок, а также нагрузок от их собственной массы производят предварительное назначение основных геометрических размеров сечений перекрытия:

-        толщина плиты - 70 мм;

-        сечение второстепенных балок:

  сечение главных балок:

  заделка плиты в стену принимается не менее высоты ее сечений; в
кирпичных стенах - кратной размеру кирпича (а= 120 мм).

Вычисление расчетных пролетов плиты

Расчетный пролет плиты в перпендикулярном направлении

Проверяем соотношение расчетных пролетов плиты:

: 2300 = 2,46 > 2, т.е. плита рассчитывается как балочная.

Нагрузки на плиту перекрытия

Расчетная схема плиты представляется многопролетной балкой шириной b = 100 см. Принимаем толщину плиты равной hpl = 70 мм и расчет нагрузок представляем в таблице 1.

Таблица 1 - Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м плиты

Определение усилий в расчетных сечениях

Момент от расчетных значений нагрузок:

         в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах:

         в средних пролетах и на средних промежуточных опорах

Уточнение высоты сечения плиты

Целесообразно (по экономическим критериям), чтобы относительная высота сжатой зоны плиты ξ находилась в диапазоне значений 0,1 ... 0,2. Принимаем: бетон класса В20,тяжелый, естественного твердения, арматура класса В500 (Bp-I), ξ = 0,15. Для принятых материалов находим нормируемые характеристики сопротивляемости и условий работы:= 11,5 МПа; Rbt = 0,9 МПа; Еb = 27500 МПа; уb1 = 0,9 (с учетом длительности действия нагрузок);= 415 МПа; Rsw = 300 МПа; Es = 2,0 ∙ 105 МПа;

ξR = 0,502.

Для ξ=0,15 находим ат = ξ (1 - 0,5 ξ) = 0,139. Тогда рабочая высота плиты:

Окончательно принимаем hpl = 7,5 см; hof = 6,0 см.

Отличие полученного и принятого ранее значений hpl не более 10%, пересчет величины нагрузок на перекрытие и значения расчетных моментов не требуется.

Определение площади рабочей арматуры

Требуемая площадь рабочей арматуры определяется для расчетного прямоугольного сечения плиты с размерами hpl × b = 7,5 × 100 см. При этом площадь сечения стержней сетки непрерывного армирования С - 1 определяется для М = М2 = 3,5 кНм, а сетки С - 2 дополнительного армирования крайних пролетов и над первыми промежуточными второстепенными балками на величину M1 - М2 = 5,14 - 3,5 = 1,64 кНм.

Для αm = 0,044 находим  < ξR = 0,502

Сетку принимаем по сортаменту.

С-2 принята как С № 9  (=68,4 мм2)

Определяем сетку С - 1:

.

Для αm = 0,112 находим  < ξR = 0,502

Принимаем сетку С-1- с площадью продольной арматуры Аs = 171,9 мм2. L - длина сетки, мм; С1 и 20 - длина свободных концов продольных и поперечных стержней сетки.

1.2 Расчет и конструирование второстепенной балки

Определяем расчетные пролеты балки

Второстепенные балки монолитных ребристых перекрытий рассчитываются как многопролетные неразрезные с расчетными пролетами:

         крайними (l01) равными расстоянию между осью площадки опирания балки на стену и гранью первой главной балки:

l01 = lрb - 0,5 bmb - a + 0,5B = 6000 - 0,5 ∙ 335 - 120 + 0,5 ∙ 250 = 5837,5 мм;

-        средними (l0) равными расстоянию между гранями главных балок:

= lрb - bmb =6000 - 325 = 5675 мм.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м.п. второстепенной балки:

         постоянная нагрузка от собственного веса плиты и пола:

B = 3,2 ∙ 2,3 = 7,36 кН/м

где В = lf - шаг второстепенных балок;

-        постоянная нагрузка от собственного веса ребра балки

=кН/м;

суммарная постоянная нагрузка на балку= 7,36 + 1,79 = 9,15 кН/м;

погонная временная нагрузка= v∙B = 9 ∙ 2,3 = 20,7 кН/м;

полная погонная нагрузка на балку= (9,15+ 20,7) ∙ 0,95 = 28,4 кН/м

(0,95 - коэффициент надежности по уровню ответственности).

Определяем значения изгибающих моментов и перерезывающих сил в расчетных сечениях второстепенной балки:

QA = 28,4 ∙ 5,8375 ∙ 0,4 = 66,3 кНмВ(Л) = 28,4 ∙ 5,8375 ∙ 0,6 = 99,5 кНмВ(ПР) = 28,4 ∙ 5,665 ∙ 0,5 = 80,4 кНм

Уточняем размеры поперечного сечения балки, принимая ат = 0,289

hpb=h0+a =340 + 35 = 375 < 400 мм,

т.е. предварительно принятое значение высоты и ширины сечения балки является достаточным и окончательным.

При этом h0 = h − a = 400 - 35 = 365 мм.

Определяем размеры расчетных сечений:

-        уточняем ширину свесов, вводимых в расчет для пролетных сечений, имея в виду наличие поперечных ребер (главные балки), установленных с шагом, равным расчетному пролету второстепенных балок l0 = 5675 мм.

(2300 мм - расстояние между осями второстепенных балок)

Принимаем

-        для пролетных сечений - b'f = 2100 мм; = 365 мм; h'f = 75 мм;

-        для опорных сечений - b × h0 = 200 × 365 мм.

Расчет площади сечений рабочей арматуры класса А400 (А-III), Rs = 355 МПа, характеристики прочности бетона и граничной высоты сжатой зоны аналогичны принятым для плиты.

Определяем рабочую арматуру для пролетных (тавровых) сечений при расчетных значениях М1 = 88 кНм и М2 = 57 кНм.

Проверяем условие, определяющее принципиальное (в полке или ребре) положение нейтральной оси в расчетном сечении при действии вышеупомянутых усилий.

Максимальный момент, воспринимаемый при полностью сжатой полке расчетного сечения (х = h'f ) равен:

Так как, > M1 (и тем более M2), то фактически нейтральная ось во всех пролетных сечениях находится в пределах полки и расчет производится как для прямоугольных сечений с размерами b'f × ho = 2100 × 365 мм.

При этом:

-        в первом пролете

αm = 0,03 < αR = 0,390

во всех средних пролетах

αm = 0,019 < αR = 0,390

для промежуточных опор (с обеих сторон) МC = МB = 66,39 кНм, а расчетное сечение - прямоугольное b × ho = 200 × 365 мм.

αm = 0,25 < αR = 0,390

Для полученных значений Asi по сортаменту подбираем требуемое количество стержней= мм2 - принимаем 2 Ø 22 (AS1=760 мм2)= мм2 - принимаем 2 Ø 18 (AS2=509 мм2)

ASВ = мм2 - принимаем 2 сетки № 54  (2AS=670,6 мм2).

Требуемая ширина сетки составит  м.

Таким образом, в сечениях балки будет размещено по два каркаса, что удовлетворяет требованиям норм и упомянутым выше рекомендациям, а над опорами - по две взаимно сдвинутых сетки.

Расчет поперечной арматуры

Выполняем предварительные проверочные расчеты

В качестве поперечной арматуры принимаем арматуру класса А 300 (А-II).

-        Условие обеспечения прочности по наклонной полосе между двумя наклонными трещинами:

= = 0,3 ∙ 0,9 ∙ 11,5 ∙ 200 ∙ 365 = 226,7 кН> QВ(Л) = 226,7 > 99,5 кН

(следовательно, это условие выполняется для всех приопорных участков).

         Проверяем необходимость постановки поперечной арматуры из условия обеспечения прочности по наклонному сечению:

,min = ,min = 0,5∙ 0,9 ∙ 0,9 ∙ 200 ∙ 365 = 29,6 кН < 99,5 кН

т.к. Qb,min < QВ(Л), то требуется расчет поперечной арматуры по условию прочности сечения на действие поперечных сил.

         Принимаем по требованиям конструирования диаметр, шаг и поперечной арматуры слева от опоры В. Диаметр поперечной арматуры dS принимается по условиям свариваемости для максимального диаметра продольной рабочей арматуры. Для d = 22 мм принимаем dsw = 6 мм, число каркасов = 2. Площадь сечения поперечной арматуры ASW = 2 ∙ 28,3 = 57 мм2. Es = 2,0 ∙ 105 МПа, SW = 150 мм < 0,5h0 и не более 300 мм.

Усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента:

Проверяем условия учета поперечной арматуры:

≤ 81,7 кН/м,

следовательно, коррекция значения не требуется.

Значение Мb определяется по формуле:

Мb =

Определяем длину проекции опасного наклонного сечения с

=

Значение c принимаем = 1350 мм >

= 0,9 ∙ 81,7 ∙ 730 = 53677 = 53,7 кН

Q =

Проверяем условие

,

т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.

Условие, исключающее появление наклонной трещины между хомутами.

Условие выполняется.

фундамент арматура плита ребро

2. Расчет ребристой плиты перекрытия

.1 Задание на проектирование

Требуется рассчитать и законструировать ребристую панель перекрытия производственного здания при следующих исходных данных:

- номинальные размеры плиты в плане - 1,1 х 6,0 м

- постоянная нормативная нагрузка от пола - gf = 0,8 кН/м2

- временная нормативная нагрузка на перекрытие  - v = 9,0 кН/м2,

в том числе длительно-действующая - vl = 7,0 кН/м2

- бетон тяжелый - класс В20

- арматура:

напрягаемая класса А800 (A-V)

ненапрягаемая класса А400 (A-III)

сеток В500 (Вр-1)

- коэффициент надежности по назначению - уn = 0,95

Таблица 2 - Расчетные параметры бетона и арматуры

Таблица 3 - Расчет нагрузок на 1 м перекрытия

2.2 Расчет рабочей арматуры продольных ребер

Согласно компоновочному решению В = 1,1 м; lpl = 6,0 м; lrib = 6,0 м.

При этом расчетная длина плит перекрытия

,

где brib - ширина площадки опирания плиты на ригель, принимаемая для предварительных расчетов 200 ÷ 250 мм.

, тогда

Распределенная расчетная и нормативная нагрузка:= 14,62 ∙ 1,5 = 21,9 кН/м,= 12,4 ∙ 1,5 = 18,6 кН/м,,l= 10,4 ∙ 1,5 = 15,6 кН/м.

а)      Определение величин действующих усилий с учетом коэффициента ответственности уп = 0,95:

-        от расчетных нагрузок:

от нормативных нагрузок:

б) Проверим соответствие расчетного таврового сечения требованиям

Рисунок 1 - Конструктивное и расчетное сечения

ho = h − a = 350 − 40 = 310 мм. (а = 30 ÷ 50 мм)

, т.е. можно учитывать в расчетах всю ширину плиты b'f =B - 2 ∙ a3 = 1100 - 40 = 1060 мм

в)      Проверяем принципиальное (в "полке" или "ребре") положение нейтральной оси в расчетном сечении при действии расчетного значения изгибающего момента М = 89,8 кНм.

,

т. е., расчет прочности продольных ребер панели сводится к расчету прямоугольного сечения b'f × h0 = 1060 × 310 мм.

г)       Вычисляем требуемую площадь рабочей арматуры:

αm = 0,085 < αR = 0,360

Требуемая площадь арматуры:

= 58,49 мм 2

Принимаем по сортаменту 2 Ø 12 (ASP=226 мм2).

.3 Расчет рабочей арматуры полки плиты (сетки С-1, С-2)

Расчетный пролет:

Рисунок 2 - Расчетная схема полки плиты на местный изгиб

Рассматривается полоса полки плиты шириной 1 м, а поэтому нагрузка на 1 м2 тождественна по величине погонной нагрузке.

д)      Определяем расчетное значение изгибающего момента полки с учетом возможности образования пластических шарниров (полка работает
по статически неопределимой схеме) и перераспределения усилий. При этом:

Расчетное сечение полки (рассматривается полоса шириной 1,0 м) при принятых предпосылках является прямоугольным с размерами bf × h = 100 × hf = 100 × 5 cм, полезная высота сечения полки hof = 50 - 15 = 35 мм

Рабочая арматура сеток С-1, С-2 - проволока Ø 4...5 мм и класса В500

Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой, шаг стержней s = 100 мм (4 Ø 5 В500, AS = 78,5 мм2).

.4 Проверка прочности ребристой плиты по сечениям, наклонным к ее продольной оси

         Qmax = 61,1 кН

-        принятое сечение плиты должно соответствовать требованию:

Момент, воспринимаемый бетоном в наклонном сечении, определяем по формуле:

Определяем длину проекции наклонного сечения

где q - принимается равной погонной расчетной нагрузке q = 22,51 кН/м

Принимаем с = 1,07 м > 2 h0 = 0,62 м,

с0 = 2 h0 = 0,62 м

Проверяем условие:

,

т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.

Условие выполняется, и прочность элемента по наклонному сечению обеспечивается.

.5 Расчет плиты по трещиностойкости

Определение геометрических характеристик приведенного сечения

         приведенная площадь сечения

статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани ребра

расстояние от центра тяжести площади приведенного сечения до нижней грани ребра:

- y0 = 35,0 - 24,0 = 11,0 см

момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:

приведенный момент сопротивления относительно нижней грани:

пластический момент сопротивления

(1,75 для таврового сечения с полкой в сжатой зоне).

Предварительные напряжения в арматуре и определение их потерь

Определение первичных () потерь предварительного напряжения

-        потери от релаксации

потери от разности температур бетона и упорных устройств

-        потери от деформаций анкеров

- потери от трения об огибающие приспособления , т.к. отгиб напрягаемой арматуры не производится.

- потери от деформации стальных форм 30 МПа, т.к. данные об их конструкции отсутствуют.

потери от быстронатекающей ползучести () вычисляют в следующей последовательности:

определяем усилие обжатия Р1 с учетом всех вышеупомянутых потерь

Точка приложения усилия P1 находится в центре тяжести сечения напрягаемой арматуры и поэтому:

 МПа

Назначаем передаточную прочность бетона Rbp = 10,5 МПа (Rbp больше 50 % принятого класса бетона В20).

Определяем расчетный уровень обжатия бетона усилием напрягаемой арматуры:

Потери от быстронатекающей ползучести с учетом условий твердения (пропаривания) равны:

Проверяем допустимый уровень максимального обжатия бетона при отпуске арматуры с упоров:

Условие выполняется.

Суммарная величина первичных потерь:

Определение вторичных потерь ()

-        потери от усадки бетона 30 МПа

-        потери от ползучести зависят от уровня длительного обжатия

(100 МПа - минимальное значение потерь предварительного натяжения).

Расчет на образование трещин

Усилие обжатия бетона с учетом суммарных потерь составляет

При этом в стадии эксплуатации максимальное напряжение в сжатой зоне сечения равно:

Показатель будет равен

Так как для значения этого показателя установлены ограничения (), для дальнейших расчетов принимаем = 1, а, следовательно, расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от нижней грани, будет равно

Определяем момент трещинообразования в нижней зоне плиты:

Поскольку = 80,1 кНм ≈ Мп = 80,3 кНм, то трещины в растянутой зоне не образуются и расчет по их раскрытию не нужен.

.6 Проверка прочности плиты в стадии изготовления, транспортирования и монтажа

Исходные предпосылки расчета

-        напряжения в арматуре в момент обжатия равны

прочность бетона в момент обжатия равна 50 % проектной, а следовательно, его параметры сопротивляемости соответствуют бетону класса В10 и равны:

коэффициент условий работы бетона уb1 = 1,1 (учитывает кратковременный характер обжатия при отпуске напряжений с упоров) и следовательно:

Определение расчетных усилий

Граничная высота сжатой зоны:

где  МПа - для арматуры класса В500, которая устанавливается в полке плиты и является рабочей растянутой арматурой при изготовлении и подъеме плиты

Расчет площади сечения требуемой арматуры A's

Расчет ведется как для прямоугольного сечения размером b × ho = 160 × 335 мм, (h'0 = h- a'= 350 - 15 = 335 мм)

где е - эксцентриситет приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне плиты

Для полученного значения ат находим

= 0,351 < ξR = 0,5, следовательно прочность плиты в стадии изготовления и монтажа обеспечивается.

3. Расчет сборного неразрезного ригеля

.1 Задание на проектирование

-     длина площадки опирания ригеля на стену - а = 300 мм;

      все действующие нагрузки принимаются по заданным в данной работе данным;

      класс бетона В20, арматура Класса А300 и В500, расчетные параметры которых приведены в таблице;

      граничная высота сжатой зоны для использованных материалов (А400) составляет ξR = 0,531;

-     сечение ригеля принимаются равными brib × hrib = 250 × 600 мм;

      предварительные размеры сечения колонны bc × hc =300 × 300 мм.

      шаг поперечных рам составляет 6 м, lrib = 6 м.

.2 Расчетная схема ригеля и определение ее основных параметров

Для принятого конструктивного решения расчетная схема ригеля - это 3-х пролетная статически неопределимая балка с расчетными пролетами:

         крайними

         средними

Таблица 4 - Нагрузки, действующие на 1 п.м. ригеля

Расчет рабочей арматуры необходимо выполнять для следующих значений моментов:

в крайних пролетах

в среднем пролете

-        на промежуточных опорах

Расчетные значения перерезывающих сил равны:

на опоре A

на опоре В (слева) 

на опоре В (справа)

Уточнение геометрических размеров сечения ригеля

Уточненная рабочая высота сечения ригеля определяется из выражения

= h0 + a=583,2 + 50 = 633,2 мм, округленно h =650 мм.

.3 Перераспределение моментов

Процедура перераспределения усилий выполняется в следующей последовательности:

1. Определяем схему нагружения, при котором достигается максимальное значение  и  - в рассматриваемом примере это (1 + 4) и (1 + 2);

2. Сравниваем значения указанных моментов:

и принимаем решение о снижении на (17...20)%;

3. К эпюре моментов, соответствующей загружению  добавляем треугольную эпюру с ординатой на опоре В равной:

Вычисляем ординаты дополнительной эпюры в сечениях, соответствующих и

-   для ;

-   для .

5. Складываем (с учетом знаков) эпюры моментов, соответствующих загружению (1 + 4), и дополнительную:

-   в сечении 1 - 1 () имеем

    в сечении на опоре В ()

    в сечении 2-2 (середина второго пролета)

6.   Принимаем для конструктивного расчета следующие значения усилий:

·   в первом пролете

·   во втором пролете

·   на промежуточных опорах

.4 Расчет прочности ригеля по сечениям нормальным к его продольной оси

Расчетные сечения ригеля представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Расчетные сечения ригеля (а - сечение в пролете, б - сечение на опоре)

Для сечения в первом пролете

h0 = h − a= 650 − 50 = 600 мм

αm = 0,29 < αR = 0,411

Принимаем 2 Ø 32 + 2 Ø 18 А300 (As= 2118 мм2)

Для сечения на опоре В (С):

h0 = h − a= 650 − 40 = 610 мм

αm = 0,266 < αR = 0,411

Принимаем 2 Ø 32 + 2 Ø 14 А300 (As= 1917 мм2)

Для сечения во втором пролете:

h0 = h − a= 650 − 50 = 600 мм

αm = 0,188 < αR = 0,411

Принимаем 2 Ø 25 + 2 Ø 12 А300 (As= 1208 мм2)

Монтажная арматура ригеля принимается 2 Ø 16 А300 (As = 402 мм2).

.5 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к его продольной оси

- расчет выполняется в сокращенном объеме на максимальное значение перерезывающей силы Qmax = = 297,4 кН;

число каркасов, размещаемых в любом поперечном сечении ригеля, принято равным 2;

Армирование ригеля осуществляется сварными каркасами, поэтому диаметр хомутов dw определяется по условиям свариваемости продольной и поперечной арматуры и для максимального диаметра принятой продольной арматуры (dmax = 32 мм) составит: dw ≥ 0,25 dmax =0,25 × 32 = 8 мм.

         Принимаем dsw = 10 мм, при этом площадь хомутов в нормальном сечении ригеля составит: Asw = 2 × 78,5 = 157 мм2;

         поперечная арматура выполняется из стержней Ø 10 мм класса А400 с расчетным сопротивлением Rsw = 285 МПа;

Шаг поперечных стержней принимаем равным:

         на приопорных участках не более:

         в средней части пролета не более:

Максимально допустимый шаг:

Принимаем шаг хомутов у опоры = 200 мм, а в пролете = 250 мм.

Проверка прочности ригеля по сжатой полосе между наклонными

трещинами

Условие прочности:

, т.е. прочность ригеля между наклонными трещинами обеспечена.

Вычисление промежуточных расчетных параметров

         максимальное погонное сопротивление хомутов:

Минимальное значение усилия, воспринимаемого бетоном сжатой зоны над вершиной наклонного сечения:

- проверяем условия достаточности прочности ригеля наклонному сечению, проходящему между двумя соседними хомутами:

− условие выполняется.

Расчет прочности по наклонному сечению на действие поперечных сил

Вычисляем значение момента, воспринимаемого сжатым бетоном в вершине наклонной трещины:

Значение с принимаем равным 1366 мм > 2h0 = 1120 мм.

Принимаем с0 = 2 × h0 = 1,22 м, тогда

Проверяем условие прочности:

Прочность ригеля по наклонному сечению обеспечивается.

3.6 Построение эпюры материалов

Таблица 5 - Определение ординат эпюры материалов

Таблица 6 - Определение длины заделки обрываемых стержней

Рисунок 4 - Огибающая эпюра моментов и перерезывающих сил

4. Расчет и конструирование сборной железобетонной колонны

.1 Исходные данные для проектирования

-        число этажей n = 5

         высота этажа H = 3,5 м

         расчетная нагрузка на перекрытие 14,6 кН/м2

         расчетная нагрузка от веса ригеля 4,13 кН/м

         район строительства г. Новосибирск (IV снеговой район)

         снеговая расчетная нагрузка 2,4 кН/м2

         расчетная грузовая площадь при сетке колонн 6 × 6 м = 36 м2

         коэффициент надежности по назначению 0,95.

.2 Определение расчетных усилий

Таблица 7 - Расчетные усилия

* Примечание: расчетная нагрузка от покрытия принята от веса:

3 слоев рубероида - 120 · 1,2 = 144 Н / м2 = 0,144 кН / м2

цементно-песчаного выравнивающего

слоя толщиной 0,020 м - 400 · 1,3 = 0,52 кН / м2

железобетонной ребристой плиты - 2,5 · 1,1 = 2,75 кН / м2

Предварительно задаемся сечением колонн bc × hc = 30 × 30 см; определяем полную конструктивную длину колонны:

= 17,5 + 0,15 + 0,50 = 18,15 м,

где 0,5 - глубина заделки колонны в фундамент.

Расчетная нагрузка от массы колонны:

Расчетные усилия с учетом коэффициента надежности по ответственности γn = 0,95 будут иметь следующие значения:

.3 Расчет площади рабочей арматуры

Принимаем: бетон В20, γb = 0,9 Rb = 10,35 МПа, арматура класса А400 (Rsc = 355 МПа).

расчетная длина колонны 1 - го этажа с учетом защемления в фундаменте:

гибкость колонны:

и, следовательно, расчет ведется в предположении наличия только случайных эксцентриситетов методом последовательных приближений.

Принимаем 4 Ø 32 (As,loss= 3217 мм2)

Уточняем расчет колонны с учетом значения As,loss = 2463 мм2 и φ = 0,9, тогда фактическая несущая способность колонны:

, то сеть прочность колонны обеспечена.

Проверяем достаточность величины принятого армирования:

Назначение поперечной арматуры

Класс арматуры хомутов А240, dw ≥ 0,25d = 0,25 × 32 = 8 мм, принимаем dw = 8 мм. Каркас сварной, поэтому шаг хомутов sw ≤ 15d = 375 мм, sw = smax = 350 мм.

5. Расчет и конструирование центрально нагруженного фундамента под колонну

Исходные данные для проектирования

-   Расчетное усилие в заделке        Nfun = 1642,6 кН

    Нормативное усилие         Nnfun = Nfun : γfm=1642,6 : 1,15= 1428,3 кН;

    Условная (без учета района строительства и категории грунта) глубина заложения Hf = 1,5 м

    Расчетное сопротивление грунта (по заданию)    Rгр = 0,3 МПа

    Средний вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его уступах γm = 20 кН/м3

    Фундамент проектируется монолитным, многоступенчатым из тяжелого бетона класса В20 (γb1 = 0,9) Rbt = 0,81 МПа

    Армирование фундамента выполнить арматурой класса А400 (Rs = 355 МПа)

Определение геометрических размеров фундамента

Размер стороны квадратной подошвы:

Назначаем а = 2,3 м, тогда давление под подошвой фундамента при действии расчетной нагрузки:

Рабочая высота фундамента из условия прочности на продавливание:

= h0 + аз = 305,8 + 50 = 355,8 мм ≈ 350 мм (аз = 35 ÷ 70 мм - толщина защитного слоя)

По условию заделки колонны в фундамент:= 1,5hc + 250 = 1,5 × 300 + 250 = 600 мм.

По условию анкеровки сжатой арматуры (арматура колонны) диаметром 25 А400 в бетоне класса В20:

H = λan d + 250 = 20 × 25 + 250 = 750 мм, где λan = 20.

С учетом удовлетворения всех требований принимаем окончательно двухступенчатый фундамент:

Hf = 750 мм,  мм, высоту нижней ступени h1 = 400 мм (h01 = h1 − аз = 350 мм).

Проверяем соответствие рабочей высоты нижней ступени h01:

Минимальное значение поперечной силы Qb,min:

т.е. прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Ширина второй ступени аф1 = 1100 мм.

Проверяем прочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды

Условие прочности на продавливание удовлетворяется.

Определение площади рабочей арматуры

Изгибающие моменты в расчетных сечениях фундамента:

Необходимая площадь сечения арматуры для каждого направления на всю ширину фундамента определяется как большее из двух следующих значений:

Нестандартную сетку принимаем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 15 Ø 12 А400 (As = 1696,5 мм2) и шагом 150 мм.

Проверяем достаточность принятого армирования фундамента:

Список использованной литературы

1)  СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М.: ГУП «НИИЖБ, ФГУП ЦПП, 2004.

2)      СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: ГУП «НИИЖБ, ФГУП ЦПП, 2004.

)        Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ.- М.: ОАО «ЦНИИПромзданий, 2005.-214 с.

)        СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Госстрой России. - М.: ГП ЦПП 2003.

)        Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). - М.: ЦИТП, 1986.

)        Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 1. - М.: ЦИТП, 1986.

)        Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 2. - М.: ЦИТП, 1986.