Железобетонные конструкции

  

Q_max=277,50 кН.

  

Q_max≤0,3*φ_b1*φ_w1*R_b*b*h₀=0,3*0,8695*1*13,05*300*487,5=497,85 кН>277,50 кН,

  

Где φ_b1=1-0,01* R_b=1-0,01*13,05=0,8695,

  

φ_w1=1. Прочность обеспечена при любой поперечной арматуре.

  

Для расчета  прочности по наклонной трещине  предварительно принимаю диаметр и шаг поперечных стержней в крайних четвертях пролета по конструктивным требованиям: по условиям сварки 25/3=8,33 мм. Принимаю Ø8 АIII. Шаг поперечных стержней S₁=150 мм, при h_гб=550 мм.

  

Интенсивность поперечного армирования 

  

Тогда проекция наклонной трещины 

  

Для проекции наклонной  трещины должны выполняться условия: 

  

Условие выполняется, с₀=885,89 мм. Проекция наклонного сечения 

  

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном,

  

Q_b=2*0,945*300*487,5²/1623,375=83,01<Q=277,5 кН,

  

Поперечная арматура требуется по расчетам.

  

Поперечное усилие, воспринимаемое хомутами в наклонной  трещине,

  

Q_sw=q_sw*c₀=171,7*885,89=152,11 кН,

  

Суммарное усилие, воспринимаемое сечением,

  

[Q]=Q_b+Q_sw=83,01+152,11=235,12 кН<277,50 кН.

  

Поскольку условие не соблюдается, я уменьшаю шаг поперечных стержней не изменяя при этом диаметр арматуры. S₁=100 мм.

  

Интенсивность поперечного армирования 

  

Тогда проекция наклонной трещины 

  

Для проекции наклонной  трещины должны выполняться условия: 

  

Условие выполняется, с₀=723,33 мм. Проекция наклонного сечения

  

  

  

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном,

  

Q_b=2*0,945*300*487,5²/1623,375=83,01<Q=277,5 кН,

  

Поперечная арматура требуется по расчетам.

  

Поперечное усилие, воспринимаемое хомутами в наклонной  трещине,

  

Q_sw=q_sw*c₀=723,33*257,55=186,29 кН,

  

Суммарное усилие, воспринимаемое сечением,

  

[Q]=Q_b+Q_sw=186,29+83,01=269,30 кН<277,50 кН.

  

Определяю процент  перенапряжения: 

  

Прочность обеспечена.

5. Эпюра материалов главной балки.

  

- Для первого  пролета: [М]=383,72 кНм, 4Ø25 АIII, А_s=1963 мм², 1Ø18 АIII, А_s=254,5 мм².

  

- Для второго пролета: [M]=269,44 кНм, 4Ø22 АIII, А_s=1520 мм².

  

- Над опорами:  [M]=283,72 кНм, 4Ø25 АIII, А_s=1963 мм².

  

Первый пролет после обрыва второго ряда арматуры: 

  

[M]=13,05*2300*11,94*(487,5-0,5*11,94)=172,57 кНм.

Второй пролет после обрыва второго  ряда арматуры: 

  

[M]=13,05*2300*9,24*(495-0,5*9,24)=136 кНм.

  

Конструктивную арматуру в первом пролете принимаю 2Ø12 АIII с A_s=226 мм²:

  

  

  

[M]=13,05*300*21,07*(500-0,5*21,07)=40,37 кНм.

  

Конструктивную арматуру во втором пролете принимаю 2Ø20 АIII с A_s=628 мм²: 

  

[M]=13,05*300*58,55*(500-0,5*58,55)=107,90 кНм.

  

Над опорой после  обрыва второго ряда арматуры: 

  

[M]=13,05*300*91,55*(487,5-0,5*91,55)=158,32 кНм.

5. Расчет и конструирование колонны.

  

При жесткой  конструктивной схеме здания горизонтальную ветровую нагрузку воспринимают кирпичные  стены, а колонны – только вертикальные нагрузки. Если соседние

 

пролеты главных  балок одинаковы, то можно считать, что вертикальная сила N действует на колонну только со случайным эксцентриситетом e_a. Значение e_a принимается большим из трех величин:h/30, l₀/600, 10 мм (где h – высота сечения колонны, l₀ - расчетная длина). Поскольку случайный эксцентриситет может быть в любом направлении оси, армирование колонны принимается симметричным: A_s=A_s’.

1. Сбор нагрузок на колонну.

  

Грузовая площадь  колонны А=l₁*l₂=6*6,2=37,2 кН.

  

Расчетная нагрузка от перекрытия одного этажа 

  

В том числе  постоянная и длительная 

  

При шаге второстепенных балок 2,2 м расчетная нагрузка от собственного веса трех ребер второстепенных балок, выступающих под плитой 

  

Расчетная нагрузка от собственного веса ребра главной  балки, выступающего под плитой 

  

Расчетная нагрузка от собственного веса колонны рядового этажа 

  

Нагрузки на покрытие при снеговой нагрузке для  I района (г. Чита).

 

  

В том числе  постоянная и длительная 

  

Суммарная продольная сила в колонне 5-этажного здания (4 перекрытия и 1 покрытие) с учетом коэффициента γ_n=0,95 

  

  

  

Считаю, что верх фундамента будет заглублен под  пол 1-го этажа на 1 м. Тогда с учетом защемления в фундаменте расчетная  длина колонны первого этажа  равна 

2. Расчет  прочности нормального  сечения.

  

Уточняю размер сечения сжатой колонны исходя из собранной на нее продольной сжимающей нагрузки: l₀/h=3220/350=9,2, μ=0,1 
 

  

Поскольку b_гб=300 мм, то высоту сечения колонны принимаю h_к=350 мм.

  

Условие прочности  имеет вид: 

  

где m=1 при h>100 мм; φ – коэффициент продольного изгиба, зависит от гибкости λ и отношения длительной части продольной нагрузки к полной расчетной нагрузке на колонну. l₀/h=9,2, N_l/N=2023,56/2837,78=0,71; φ₁=0,901 и φ₂=0,909 

  

где  
 
 

  

Принимаю по сортаменту 4Ø36 АIII с A_s=4072 мм²

  

Полученный процент  армирования от рабочей площади бетона составляет:

  

  

  

Суммарный процент армирования превышает рекомендуемую максимальную μ_max=3%. Шаг поперечных стержней должен быть s=10*d_s=10*36=360 мм, с учетом кратности 50 мм принимаю s=350 мм. По условиям сварки диаметр поперечных стержней должен быть (1/3…1/4)*d_s, принимаю Ø10 А-III. Защитный слой бетона для рабочей арматуры должен составлять не менее 20 мм и не менее d_s, в моем случае 36 мм. Окончательно расстояние от осей продольных стержней до наружных граней принимаю равным 60 мм.

6. Расчет и конструирование фундамента.

  

Монолитные фундаменты под отдельные колонны бывают по форме ступенчатыми и пирамидальными. Ступенчатые проще по устройству опалубки и условиям бетонирования. Общую высоту принимают такой, чтобы его не потребовалось армировать хомутами и отгибами. Давление от колонны распространяется в теле фундамента под углом 45º.Этим руководствуются при назначении размеров ступеней фундамента.

1. Конструирование фундамента.

  

Усилие от нормативных  нагрузок, передаваемое на фундамент, определю делением расчетного усилия в колонне на осредненный коэффициент надежности γ_f=1,16 мм 

  

Глубина заложения  фундамента H=2,2 м. Тогда необходимая площадь подошвы фундамента: 

  

где γ_m=20 кН/м³ – усредненная нагрузка от веса 1 м³ на фундамент.

  

Принимаю квадратный фундамент со сторонами a=b=3,6 м и площадью подошвы А=3,6*3,6=12,96 м².

  

Средние напряжения по подошве фундамента при расчетных  нагрузках 

  

Полезная высота фундамента 
 

  

Поскольку арматурные выпуски должны быть того же диаметра, что и арматура колонны, а для  их анкеровки требуется 20*d=20*36=720 мм, принимаю высоту фундамента h_f=1200 мм, тогда полезная высота фундамента h₀=1200-50=1150 мм. Назначаю три ступени высотой h_c=400 мм каждая. Чтобы пирамида продавливания не выходила за пределы фундамента ширина верхней ступени должна быть 

  

Ширина средней  ступени 

  

  

  

Полезная высота нижней ступени  

  

Проверяю ее прочность на продавливание, боковая грань пирамиды продавливания пересекается с арматурной сеткой на расстоянии от обреза фундамента 
 

2. Подбор  арматуры для подошвы  фундамента.

  

Расчетный изгибающий момент в сечении по грани колонны: 

  

Требуемая площадь  арматуры в этом сечении 

  

Расчетный изгибающий момент в сечении по обрезу средней ступени: 

  

Требуемая площадь  арматуры в этом сечении:

  

  

  

Расчетный изгибающий момент в сечении по обрезу нижней ступени: 

  

Требуемая площадь  арматуры в этом сечении: 

  

По большему значению принимаю 18Ø14 АIII с A_s=2770,2 мм².

  

Стержни арматурной сетки принимаю одинаковыми в  обоих направлениях с шагом 200 мм, защитный слой бетона 50 мм.