Многоэтажное производственное здание. 4 курс

ЖБК.docx

Федеральное агентство по образованию
Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский технологический университет
Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»
Дисциплина: «Железобетонные и каменные конструкции»
на тему: «Многоэтажное производственное здание»
студентка Шабан М.И.
Электросталь 2011 г.
Проектирование монолитного перекрытия с балочными плитами:
1.Компоновка конструктивной схемы.
2.Расчет монолитной плиты.
3.Расчет второстепенной балки.
Проектирование предварительно напряженных ребристых плит:
1.Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы.
2.Расчет ребристой плиты по предельным состояниям второй группы.
Проектирование неразрезного ригеля:
1.Расчет прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной оси.
2.Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси.
3.Построение эпюры материалов.
Проектирование сборной железобетонной колонны и фундамента под колонну:
1.Проектирование сборной железобетонной колонны.
2.Проектирование консоли колонны.
3.Проектирование фундамента.
Проектирование монолитного перекрытия
1 Компоновка конструктивной схемы
Назначаем предварительно следующие значения геометрических размеров элементов перекрытия:
-высота и ширина поперечного сечения второстепенных балок
-высота и ширина поперечного сечения главных балок
-толщину плиты примем 80мм при максимальном расстоянии между осями второстепенных балок 2000мм.
Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на плиту.
а в длинном направлении
l0=1-b=6000-250=5750мм.
Поскольку отношения пролетов 57502300=25>2 - плита балочного типа.
Для расчета плиты в плане условно выделяем полосу шириной 1 м. Плита будет работать как неразрезная балка опорами которой служит второстепенная балка и наружные кирпичные стены. При этом нагрузка на 1 пог. метр плиты будет равна 1 м2 перекрытия.
Нормативная нагрузка кНм2
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка кНм2
От массы плиты h=008м
С учетом коэффициента надежности расчетная нагрузка на 1 м плиты
q=(g+v)n*B=21236*095*1=2017кНм.
Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий:
В средних пролетах и на опорах
На первой промежуточной опоре
M=ql02211=2017*21 211=809 кНм.
В средних пролетах окаймленных по всему контуру балками изгибающие моменты уменьшаем на 20% т.е. они будут равны: 08*556=445 кНм
Определим характеристики прочности бетона с учетом влажности окружающей среды.
Бетон тяжелый естественного твердения класса В15 b2=09;
Rb=85*09=765Mпа; Rbt=075*09=0675Mпа; Eb=23000Мпа.
Выполним подбор сечений продольной арматуры сеток.
Армирование проводим сварными рулонными сетками с продольной арматурой класса А-III диаметром 6-8 мм. Расчетные сопротивления арматуры:
Rs=355 Мпа Rsw=285 Мпа Es=200000Мпа.
Подбор арматуры плиты.
Где =085-0008*Rb=085-0008*765=0789
R=0789(1+355500(1-078911))=0658
R=R(1-05R)=0658(1-05*0658)=0442
Определяем требуемую площадь сечения арматуры:
m=M(Rbbh02)=778*106(765*1000*652)=0241R
=1-√1-2m=1-√1-2*0241=028R
Площадь сечения арматуры
As=MRsh0=778*106355*086*65=39205 мм2
В средних пролетах не окаймленных по контуру балками и на опорах.
m=M(Rbbh02)=445*106(765*1000*652)=0138 R
=1-√1-2m=1-√1-2*0138=0149R
=1-05=1-05*0149=0926
As=MRsh0=445*106355*0926*65=20826 мм2
Принимаем сетки С1 диаметром 6 мм с шагом 150 мм класса А-III
As=14996 мм2>13408 мм2
При диаметре рабочей арматуры 6 мм и шаге 100 мм распределительные стержни принимаем диаметром 4 мм с шагом 350 мм класса А-III.
Марка сетки С1 *35000
m=M(Rbbh02)=8.09*106(765*1000*652)=025R
=1-√1-2m=1-√1-2*025=0293R
=1-05=1-05*0293=0854
As=M Rsh0=809*106355*0854*65=41053 мм2
Дополнительная сетка должна иметь площадь сечения арматуры не менее
As=41053-20826 =20227 мм2
Принимаем дополнительные сетки С2 с рабочими стержнями 6 мм шагом 100мм и Аs=283 мм2>20227 мм2. Поперечные стержни принимаем диаметром 4 мм с шагом 350 мм класса А-III.
3 Второстепенная балка
Вычисляем расчетный пролет для первого (крайнего пролета) который равен расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки.
l01=1-b2-c2=6000-2502-2502=5750мм=575м.
Вычисляем расчетный пролет для второго (среднего пролета) который равен расстоянию от грани одной главной балки до грани другой главной балки.
l02=1-b=6000-250=5750мм=575м.
Нагрузку на второстепенную балку собираем с полосы 23 м равному расстоянию между осями второстепенных балок.
g'=b*(h-t)*=02*(04-008)*245=1568 кНм2;q=095*((3236+1568*12)+18)*23=5051кНм2;
MI=ql01211=5051*575211=15182 кНм.
MB=-ql01214=-5051*575214=-11929 кНм.
В средних пролетах и на средних опорах
MII=-Mc=+- ql02216=+-5051*575216=+-10438 кНм.
Проверяем будет ли момент MII отрицательным для этого надо чтоб выполнялось условие V(g+g'*12)>2.
17>2 условие выполняется следовательно отрицательные моменты MII будут.
Расчетные значения поперечных сил
MII =- ql022=0019*5051*5752=-3173 кНм.
На первой промежуточной опоре слева:
На первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах слева и справа:
Q=05q*l02=05*5051*575=14522 кН.
Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре слева) равна
Подбор продольной рабочей арматуры для второстепенной балки класса
При действии положительных моментов:
На действие положительных моментов сечение принимается тавровым со сжатой полкой
Расчетная ширина полки будет равна:
bf=l3+b=63+02=22м23м => bf=22м.
сечение в крайнем пролете:
h0=h-a=400-50=350 мм.
Принимаем данные из расчета плиты:
Mf=Rb*bf*h(h0-05h)=765*2200*80(350-05*80)=41738 кНм.
MI=15182кНмMf=41738кНм.
Сечение в первом пролете
m=M(Rbbh02)=15182*106(765*2200*3502)=00736R – сжатая арматура по расчету не нужна.
=1-√1-2m=1-√1-2*00736=00765R
=1-05=1-05*00765=0962.
As=MRsh0=15128*106355*0962*350=12702 мм2.
Принимаем 418 А-III (Аs=1272мм2)
Сечение в средних пролетах
m=M(Rbbh02)=10438*106(765*2200*3502)=0051R – сжатая арматура по расчету не нужна.
=1-√1-2m=1-√1-2*0051=00524R
=1-05=1-05*00524=09738
As=MRsh0=10438*106355*09738*350=86268 мм2.
Принимаем 220 А-III (Аs=942мм2)
При действии отрицательных моментов:
На действие отрицательных моментов сечение принимается прямоугольным.
Сечение на первой промежуточной опоре
m=M(Rbbh02)=11929*106(765*200*3502)=036R – сжатая арматура по расчету не нужна.
=1-√1-2m=1-√1-2*036=041R
=1-05=1-05*0471=007645
As=MRsh0=11929*106355*075*350=125583 мм2.
Принимаем 420 А-III (Аs=1256мм2)
Сечение на средних опорах
m=M(Rbbh02)=10438*106(765*200*3502)=0385R – сжатая арматура по расчету не нужна.
=1-√1-2m=1-√1-2*0385=052R
As=MRsh0=10438*106355*074*350=113524 мм2.
Принимаем 420 А-III (Аs=1256мм2)
Сечение в средних пролетах
h0=h-a=400-60=340 мм.
m=M(Rbbh02)=3173*106(765*200*3402)=0179R – сжатая арматура по расчету не нужна.
=1-√1-2m=1-√1-2*0179=01988R
=1-05=1-05*01998=09006
As=MRsh0=3173*106355*09006*340=29189 мм2.
Принимаем 212 А-III (Аs=339мм2)
Подбор поперечной арматуры.
Выполним расчет прочности наиболее опасного сечения балки на действие поперечной силы у опоры В слева.
Из условия сварки принимаем поперечные стержни 10 класса А-I (Rsw=175МПа Еs=210000 МПа) число каркасов - два (Asw=157 мм2). Назначаем максимально допустимый шаг поперечных стержней S=100 мм.
Поперечная сила на опоре
Бетон тяжелый естественного твердения класса В15 b2=09; Rb=85*09=765MПа; Rbt=075*09=0675MПа; Eb=23000МПа.
Проверим прочность наклонной полосы. Определим коэффициенты w1и b1:
w=Aswbs=157(250*100)=0006;
Отсюда w1=1+5w=1+5*74*0006=1222
b1=1-Rb=1-001*765=0924.
Тогда 03w1b1Rbbh0=03*1222*0924*765*250*400=25913488Н=25913кН>Qмах=17426кН т.е. прочность наклонной полосы обеспечена.
Проверяем прочность наклонного сечения по поперечной силе.
f=075(bf’-b)hf’b*h0=075*240*80250*400=0144
Мb=b2(1+f)Rbtbh02=09*(1+0144)*0675*250*4002=278*106Нмм=278кНм;
qsw=RswAsw.S=175*157100=27475 Нмм.
Вычисляем Qbm Поскольку Qbmin2h0=656372*400=8205Нммqsw=27475Нмм то не корректируем значение Мb.
Определяем длину проекции опасного наклонного сечения С. Поскольку 056qsw=0.56*27475=15386кНм>q1=8205кНм значение С определяем по формуле:
С=Мbq1=2788205=058м.
С1=058>(b2b3)h0=(09085)*04=042м. Принимаем С=042м.
Qb=MbC=278042=6619кН.> Qbmin
Q=Qmax-q1С=17426-5051*042=15305кН.
Длина проекции наклонной трещины равна:
С0= Мbqsw=27827475 =032м2h0=2*04=08. Принимаем С0=032м тогда Qsw=qswC0=27475*032=8792 кН.
Qb+ Qsw=6619+8792 =15411кН>Q=15305кН т.е. прочность наклонного сечения по продольной силе обеспечена.
Smax=b4Rbtbh02Qmax=150657250400217426*103=23241>S=300мм.
Проектирование предварительно напряженных
Шаг колонн в продольном направлении м
Временная нормативная нагрузка на перекрытие кНм2
Постоянная нормативная нагрузка от массы пола кНм2
Класс бетона для сборных конструкций
Класс предварительно напрягаемой арматуры
Тип плиты перекрытия
Влажность окружающей среды
Класс ответственности для здания
По результатам компоновки конструктивной схемы перекрытия принята номинальная ширина плиты 2000мм.
Расчетный пролет плиты при опирании на ригель поверху:
Подсчет нагрузки на 1 м2 перекрытия приведен в таблице:
-от массы ребристой плиты =0105 м (ρ=23кНм3)
В том числе постоянная и длительная
Расчетные нагрузки на 1 метр длины при ширине плиты 2м с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn=095 (класс ответственности здания II):
-для расчетов по первой группе предельных состояний:
-для расчетов по второй группе предельных состояний:
Назначаем геометрические размеры сечения плиты:
Нормативные и расчетные характеристики бетона класса В30 естественного твердения при
Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры класса Вр - II диаметром 8 мм:
Назначаем величину предварительного напряжения арматуры и проверяем условие:
условие выполняется.
Предварительное напряжение при благоприятном влиянии с учетом точности натяжения арматуры будет равно :
при механическом способе натяжения арматуры.
1. Расчет ребристой плиты по предельным
состояниям первой группы
Расчет прочности плиты по сечению нормальному к продольной оси М=17724кНм. Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.
При расчетная ширина полки .
то граница сжатой зоны проходит в полке и расчет производим для прямоугольного сечения шириной .
Вычислим относительную граничную высоту сжатой зоны R:
( для тяжелого бетона группы А);
(предварительное напряжение принято с учетом потерь равным );
Находим коэффициент условий работы учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести:
где для арматуры класса Вр-II принимаем .
Вычисляем требуемую площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:
Расчет полки на местный изгиб.
Нагрузка на 1 м2 полки толщиной 50 мм будет равна:
- толщина полки плиты м;
- плотность мелкозернистого бетона кНм3;
- коэффициент надежности по нагрузке;
- постоянная нормативная нагрузка от массы пола кНм2;
V- временная нормативная нагрузка кНм2;
- коэффициент надежности по назначению здания.
Изгибающий момент для полосы шириной 1 метр определяем с учетом частичной заделки полки плиты в ребрах по формуле:
рабочая высота расчетного сечения прямоугольного профиля . Арматура 8 Вр-I (Rs=360Мпа).
Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой с шагом S=200мм (58 Вр-I; AS=251мм2).
Проверка прочности ребристой плиты по сечениям наклонным к продольной оси. Будем армировать каждое ребро плиты плоским каркасом с поперечными стержнями из арматуры класса Вр-I диаметром 8 мм с шагом S=100мм.
Усилие обжатия от растянутой продольной арматуры:
(коэффициент 07 учитывает что потери предварительного напряжения ).
Поперечная сила на опоре: Q=12067кН;
Фактическая равномерно-распределенная нагрузка: q1=4108кНм.
Проверяем прочность по наклонной полосе ребра плиты между наклонными трещинами согласно формуле:
Определяем коэффициенты и :
прочность бетона ребра плиты обеспечена.
Проверяем прочность наклонного сечения по поперечной силе:
Определим величины и .
Поскольку то принимаем ; тогда получаем:
Поскольку то значение не корректируем принимаем .
Определяем длину проекции опасного наклонного сечения. Так как
то значение С равно:
Поскольку принимаем С=0.95 и
Проверим условие прочности по наклонной трещине принимая Q в конце наклонного сечения
Так как то прочность наклонного сечения обеспечена так же выполняется требование поскольку: .
2. Расчет ребристой плиты по предельным
состояниям второй группы
Ребристая плита эксплуатируемая в закрытом помещении и армированная напрягаемой арматурой класса Вр - II диаметром 8ммдолжна удовлетворять 3-й категории требований по трещиностойкости т.е. допускается непродолжительное раскрытие трещин шириной и продолжительное раскрытие трещин шириной . Прогиб плиты от действия постоянной и длительных нагрузок не должен превышать 25 см.
Геометрические характеристики приведенного сечения.
Площадь приведенного сечения:
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:
Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:
Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:
Момент сопротивления приведенного сечения для нижней грани:
Момент сопротивления приведенного сечения по верхней грани:
Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:
Упругопластический момент сопротивления для растянутой зоны в стадии изготовления и монтажа:
Определяем первые потери предварительного напряжения арматуры.
Потери от релаксации напряжений в арматуре:
Потери от температурного перепада так как по заданию естественные условия твердения бетона.
Потери от деформации анкеров в виде инвентарных зажимов:
Поскольку напрягаемая арматура не отгибается потери от трения арматуры отсутствуют т.е. потери .
Потери от деформации стальной формы отсутствуют поскольку усилия обжатия передаются на упоры стенда т.е. .
Усилия обжатия Р1 с учетом потерь по поз. 1-5 равно:
Р1=(sp-1- 3)=(612-412-7)912.17=28697кН
Определяем потери от быстронатекающей ползучести бетона для чего вычислим напряжения в бетоне в середине пролета от действия силы P1 и изгибающего момента Мw от собственного веса плиты.
Нагрузка от собственного веса плиты равна:
Напряжение на уровне растянутой арматуры (при y= =23741мм) будет:
Напряжение на уровне крайнего сжатого волокна (при y0= h-y=350-25741=
Назначаем передаточную прочность бетона .
Потери от быстронатекающей ползучести равны:
-на уровне растянутой арматуры:
-на уровне крайнего сжатого волокна:
тогда усилие обжатия с учетом первых потерь будет равно:
Определим максимальное сжимающее напряжение в бетоне от действия силы Р1 без учета собственного веса принимая y=237.41мм:
Поскольку то прочность обеспечена.
Определяем вторые потери предварительного напряжения.
Для определения потерь от ползучести бетона вычислим напряжение в бетоне от усилия Р1:
Тогда вторые потери: .
Суммарные потери составляют:
следовательно потери увеличивать не нужно.
Усилие обжатия с учетом суммарных потерь будет равно:
Проверка образования трещин в плите выполняем для выяснения необходимости расчета по ширине раскрытия трещин и выявления случая расчета по деформациям.
При действии внешней нагрузки в стадии эксплуатации максимальное напряжение в сжатом бетоне равно:
При действии усилия обжатия Р1 в стадии изготовления максимальное напряжение в сжатом бетоне равно:
Проверим образование верхних начальных трещин:
Верхние трещины не образуются.
Определяем момент трещинообразования в нижней зоне плиты:
Так как то трещины в растянутой зоне образуются и необходим расчет по раскрытию трещин.
Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси плиты:
Приращение напряжений в растянутой арматуре:
от непродолжительного действия полной нагрузки:
от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:
от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:
Ширина раскрытия трещин:
от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:
Требование по раскрытию трещин не выполняется. Для обеспечения требуемой трещиностойкости увеличиваем напряжение предварительного обжатия . Из-за незначительной величины превышения ширины раскрытия трещин перерасчет не производится.
Расчет прогиба плиты выполняем с учетом раскрытия трещин от действия постоянных и длительных нагрузок.
Определяем коэффициент принимая
Поскольку то принимаем тогда
Вычисляем кривизну от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок:
Вычисленное значение прогиба удовлетворяет требованиям.
Проектирование неразрезного ригеля
Шаг колонн в поперечном направлении м
Число пролетов в поперечном направлении
Класс арматуры сборных ненапрягаемых конструкций
Вид бетона для плиты
Класс ответственности здания
Назначаем предварительные размеры поперечного сечения ригеля. Высота сечения h=(110-112)l=(110-112)6900=580мм. Ширина сечения ригеля b=(0.3-0.4)h=230мм.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля. Нагрузка на ригеле от ребристых плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу колонн в поперечном направлении здания 6м.
Постоянная нагрузка на ригель будет равна:
-от перекрытия (с учетом коэффициента надежности по назначению здания и ): 486кНм;
-от веса ригеля (сечение 058*023 м плотность железобетона 245кНм3 с учетом коэффициентов надежности и ):
3*058*245*095*12 =373кНм
Временная нагрузка (с учетом и ): V=15*095*12=171 кНм.
Полная нагрузка q=(g+V)*6=13386 кНм
Характеристики бетона и арматуры.
Бетон тяжелый класса В30 (влажность 60%) .
Арматура продольная рабочая класса АIII .
Для элемента из бетона класса В30 с арматурой класса АIII при находим:
1.Расчет прочности ригеля по сечениям
нормальным к продольной оси
Сечение в первом пролете:
Подбор продольной арматуры производим по формулам:
следовательно сжатая арматура не требуется.
При получаем тогда требуемую площадь растянутой арматуры определим по формуле:
Принимаем 632 А-Ш ()
Принимаем 636 А-Ш ()
Монтажная продольная арматура 212п А-Ш ()
2. Расчет прочности ригеля по сечения
наклонным к продольной оси
Устанавливаем по 2 каркаса с поперечными стержнями d = 10мм класса А-I RS = 175МПа установленные с шагом S = 150мм
Проверяем условие обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами при действии поперечной силы Q=55233кН:
Q ≤ 03 * φ1 * φb1 * γb2 * Rb * b * h0.
Коэффициент учитывающий влияние хомутов равен:φ1=1+ 5α * ≤ 13
α = ESEb = 21000032500= 74
– коэффициент поперечного армирования
= Asw(b * s); Asw =157 мм2 (210А-1);
=157(230 * 150) = 0004
φ = 1 + 5 *74 * 0004 = 1148 13.
Коэффициент φb1 определяется при = 001 для тяжёлого бетона
φb1 = 1 – * γb2 * Rb = 1 – 001 х 153 = 0847
Q = 55233 кН 03*1148*0847*153*230*520 = 58379 кН.
Следовательно условие удовлетворяется и размеры поперечного сечения плиты достаточны.
Проверяем необходимость постановки расчётной поперечной арматуры из условия:
Q φb3 (1 + φf * φn) * γb2 * Rbt * b * h0.
f=075(bf’-b)hf’b*h0=00015
Мb=b2(1+f)Rbtbh02=09*(1+00015)*108*230*5202=6054кНм;
qsw=RswAsw.S=175*157150=18317 Нмм.
Вычисляем Qbm Поскольку Qbmin2h0=1099602*520=15386Нммqsw=18317Нмм то не корректируем значение Мb.
Определяем длину проекции опасного наклонного сечения С. Поскольку 056qsw=056*18317=10258кНм>q1=15386кНм значение С определяем по формуле:
С=Мbq1=605415386=0869м.
С1=0869>(b2b3)h0=(09085)*052=055м. Принимаем С=055м.
Qb=MbC=6054055=16607кН> Qbmin=10996кН
Q=Qmax-q1С=55233-15386*055=30143кН.
С0=Мbqsw=605418317=077м2h0=2*052=104. Принимаем С0=077м тогда Qsw=qswC0=18317*077=141041кН.
Qb+Qsw=16607+141041=30711кН>Q=30143кН т.е. прочность наклонного сечения по продольной силе обеспечена.
Smax=b4Rbtbh02Qmax =300мм.
3. Построение эпюры материалов
Определяем изгибающие моменты воспринимаемые в расчетных сечениях по фактически принятой арматуре.
Сечение в пролете с продольной арматурой 336 А- I I I ().
Сечение в пролете с продольной арматурой 636 А- I I I ().
Сечение в пролете с арматурой в верхней зоне 214 А- I I I ().
Сечение у опоры с арматурой в верхней растянутой зоне 636 А- I I I ().
Пользуясь полученными значениями изгибающих моментов графическим способом находим точки теоретического обрыва стержней и соответствующие им значения поперечных сил.
Вычисляем необходимую длину анкеровки обрываемых стержней для обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающих моментов в соответствии с [3п.3.46].
Для нижней арматуры по эпюре Q графически находим поперечную силу в точке теоретического обрыва стержня диаметром 36мм тогда требуемая длина анкеровки будет равна
Для верхней арматуры у опоры диаметром 36мм при соответственно получим
Проектирование сборной железобетонной колонны и фундамента под колонну
1.Проектирование сборной железобетонной колонны
Класс бетона монолитных конструкций и фундамента
Класс арматуры монолитных конструкций и фундамента
Глубина заложения фундамента м
Условное расчетное давление на грунт МПа
Определение нагрузки на колонну с грузовой площади соответствующей заданной сетке колонн 70*60=42м2 и коэффициентом надежности по назначению здания
Постоянная нагрузка от конструкции одного этажа:
-от перекрытия: 486*42*095=14444кН;
- от собственного веса ригеля сечением 058*023 м и длиной 7 м при плотности и будет равна: 058*023*7*245*11*095=239 кН
-от собственного веса колонны сечением 450*450 мм при высоте этажа 42 м составит: 045*045*42*245*11*095=2177 кН
Временная нагрузка от перекрытия одного этажа: 18*42*095=7182 кН
в том числе длительная: 15*42*095=5985кН.
Постоянная нагрузка от покрытия при нагрузке от кровли и плит составит: 6*42*095=2394 кН то же с учетом нагрузки от ригеля и колонны верхнего этажа: 2394+239+2177=28507кН
Временная нагрузка от снега для г. Санкт-Петербург (рs=2кНм2) при коэффициенте надежности по нагрузке будет равна: 2*14*42*095=11172кН
в том числе длительная составляющая: 05*11172=5586кН.
Таким образом суммарная (максимальная) величина продольной силы в колонне 1-го этажа (при заданном количестве этажей – 6) будет составлять:
N=(19011+7182)(6-1)+28507+11172=493834 кН;
В том числе длительно действующая:
Nl=(19011+5985)(6-1)+28507+5586=428398 кН.
Характеристики бетона и арматуры для колонны. Бетон тяжелый класса В30 ( при ). Продольная рабочая арматура класса А-III ()
Расчет прочности сечения колонны.
Поскольку класс бетона В30В40 а расчет прочности сечения колонны выполняем на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом.
Принимая коэффициент вычислим требуемую площадь сечения продольной арматуры по формуле:
Выполним проверку прочности сечения колонны с учетом фактически принятой арматуры:
Тогда фактическая несущая способность расчетного сечения колонны будет равна:
следовательно прочность колонны обеспечена. Так же удовлетворяется требование по минимальному армированию поскольку:
Поперечную арматуру в колонне конструируем из арматуры класса А-I диаметром 6мм устанавливаемую с шагом S=300 мм20d=20*42=840 мм и не менее 500 мм.
Проектируем консоль колонны под рассчитанную выше колонну сечением 450*450 с расчетным усилием Q=55233кН.
Размеры опорной консоли определяем в зависимости от опорного давления ригеля Q; при этом будем считать что ригель оперт на расположенную у свободного края консоли площадку длиной
Наименьший вылет консоли с учетом зазора с=5 между торцом ригеля и гранью колонны l1=l+c.примем l1=200+50=250мм. При этом расстояние от грани колонны до силы Q:
а= l1- l2=250-2002=150 мм.
Угол сжатой грани с горизонталью не должен превышать 450
Высота консоли в сечении у грани колонны h=(0.7..0.8)hbm=500мм у свободного края h1h2=250мм. Рабочая высота сечения консоли
h0=h-a=500-30=470мм.
Поскольку l1=250мм0.9h0=423 то консоль короткая.
Площадь сечения продольной арматуры консоли подбираем по изгибающему моменту у грани колонны увеличенному на 25%
Аs=1.25MRsh0=125*82850000(365*09*470*100)=621см2
M=Qa=55233*015=8285кНм
Принимаем 220 А-III (As=628 cм2).
Короткие консоли армируются горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями.
Суммарное сечение отгибов
Ai=0.002bh0=0.002*24*47=2.256см2 принимаем 214 А-III (Ai=308 cм2).
Горизонтальные хомуты принимаем 6 А-I.
Шаг хомутов s=h4=504=125см принимаем s=15cм.
3.Фундамент под колонну
Фундамент проектируем под рассчитанную выше колонну сечением 450*450 с расчетным усилием N=493834кН.
Для определения размеров подошвы фундамента вычислим нормативное усилие от колонны принимая среднее значение коэффициента надежности по нагрузки f=115:
Nn=Nf =493834115=429421кН.
По заданию грунт основания допускает условное расчетное давление R0=0.25 МПа а глубина заложения фундамента равна Hf=16м.
Фундамент должен проектироваться из тяжелого бетона класса B15 (Rbt=0675 МПа b2=09) и рабочей арматуры класса А-III (Rs=365 МПа).
Принимая средний вес единицы объема бетона фундамента и грунта на обрезах mt=20кНм3=2*10-6Нмм3 вычислим требуемую площадь подошвы фундамента по формуле:
Aftot=N(R0-mtHf)=429421*103(025-2*10-6*1600)=1672м2
Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее
Назначаем размер а=51м при этом давление под подошвой от расчетной нагрузки будет равно:
Рs’=N Aftot=493834*10351002=019 МПа.
Рабочую высоту фундамента назначаем по условию продавливания согласно
Т.е. H=h0+a=970+50=1020 мм.
По условию заделки колонны в фундаменте полная высота фундамента H=15hc+250=15*450+250=925 мм
По требованию анкеровки сжатой арматуры колонны 36 А-III
С учетом удовлетворения всех условий принимаем окончательно фундамент высотой H=1400мм трехступенчатый с высотой нижней ступени h1=500мм. С учетом бетонной подготовки под подошвой фундамента будем иметь расчетную высоту
h0=H-a=1400-50=1350мм и для первой ступени h01=500-50=450мм.
Выполним проверку прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении начинающемся в сечении III-III. Для единицы ширины этого сечения (b=1мм)
Q=05(а-hc-2h0)*b*Р’s=05(5100-450-2*1350)*1*019=24375Н.
Qbmin=06Rbtbh01=06*0675*1*450=2525H>Q=24375Н
то прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.
Площадь сечения арматуры квадратного фундамента определим из условия расчета фундамента на изгиб .
Изгибающие моменты определим:
МI=0125· Р’s ·(а-hc)2*b=0125*019(5100-450)2*5100=261902*106Н·мм
МII=0125· Р’s ·(а-a1)2*b=0125*019(5100-1200)2*5100=1842*106Н·мм
МIII=0125· Р’s ·(а-a1)2*b=0125*019(5100-2100)2*5100=1090*106Н·мм
Сечение арматуры одного и другого направления во всю ширину фундамента определим из условий:
AsI= МI0.9h0Rs=261902*10609·1350·365=590563мм2
AsII= МII0.9h01Rs=1842*10609·850·365=659683мм2
AsIII= МIII0.9h01Rs=1090*10609·450·365=737358мм2
Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 2525 А-III (Astot=122725 мм2) шагом 200 мм. Соответственно получим фактические проценты армирования расчетных сечений
I=As*100b1h0=122725(1200*1350)=007% что больше min=01%.
II=As*100b2h01=122725(2100*850)=007% что больше min=01%.
III=As*100b1h0=122725(5100*450)=005%.
Список используемой литературы
А.П. Мандриков «Примеры расчета железобетонных конструкций» учебное пособие М. 1989.
А.И. Заикин «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий» М. Стройиздат1985.
СНиП II-23-81. «Железобетонные и каменные конструкции» М. 1982
Конспекты лекций по курсу «Железобетонные и каменные конструкции».

ЖБ.dwg

Деталь плана сеток плиты (1:100)
∅28 А-III ГОСТ 6727-80;
Железобетонные и каменные конструкции
BP1-200 5ВР1-150 3260
BP1-200 4ВР1-100 1500
∅36 А-III L=3600 мм
∅14 А-III L=2400 мм
Многоэтажное производственное здание
ЭПИ МИСиС ТФ ПГС 270102.65
Схема расположения колонн
ригелей и плит перекрытия (1:200)
Спецификация плиты П-1
Примечание: Класс бетона для плиты В30
Схема рпсположения колонн
План монолитного перекрытия и балок (1:200)
Спецификация балки и плиты
AIII-100 4AIII-350 2350
План монолитног оперекрытия и балок
деталь плана сеток плиты.
∅12 А-III ГОСТ 6727-80;
∅36 А-III ГОСТ 6727-80;
∅10 А-I ГОСТ 6727-80;
∅14 А-III ГОСТ 6727-80;
∅14 А-III ГОСТ 6727-80;
∅32 А-III ГОСТ 6727-80;
∅12 А-III ГОСТ 6727-80;
схема армирования ригеля
арматурный каркас КР-1 и КР-2
Колонна К-1. Фундамент ФМ-1
Бетон класса В30 и В15
∅25 А-III L=3600 мм
∅45 А-III L=2400 мм
Спецификация колонны К-1 и фундамента ФМ-1
Стальные закладные детали
Бетон замоноличивания В25
привариваемые на монтаже
∅20 А-III L=2400 мм
A-II ГОСТ 5781-82; L=640
A-II ГОСТ 5781-82; L=140
Изделия соединительные