ЖБК №1 Проектирование 4-х этажного промышленного здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями

Графическая часть.dwg

Расположение и маркировку монолитных участков см. на листе 1. 2. Защитный слой бетона для рабочей арматуры каркасов монолитных участков принят 20мм. 3. Перед бетонированием монолитных участков поверхности сборных плит перекрытий очистить и промыть.
Технические требования
Спецификация монолитного участка МУ-1
Спецификация арматурных изделий
-ти этажное жилое здание с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями
Министерство высшего образования и науки рф
Казанский государственный архитектурно-строительный универститет
На тему: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ НЕ С ПОЛНЫМ КАРКАСОМ И СБОРНО-МОНОЛИТНЫМИ ПЕРЕКРЫТИЯМИ
За условную отметку ±0.000 принят уровень чистого пола первого этажа. 2. Наружные стены запроектированы из керамического кирпича КОРПо 1НФ150250 ГОСТ 530-2007 на цементно-песчаном растворе марки 50. 3. Монтаж сборных плит перекрытий и колонн производить в соответствии с требованиями СП 70.13330.2012 "Несущие и ограждающие конструкций" и указаниями
изложенными в типовых сериях изделий. 4. К монтажу колонн приступать после подготовки и инструментальной проверки соответствия проекту дна стакана фундаментов в плане и по вертикали. 5. Подготовку стакана фундаментов производить путем выравнивания дна цементно-песчаным раствором марки не ниже 200 6. Замоноличибание колонн в стаканах фундамента производить бетоном класса В15 на мелком заполнителе. 7. Укладку плит перекрытий на кирпичные стены производить по выравненному слою цементно -песчаного раствора марки не ниже 50 толщиной 10 мм
швы между плитами зачеканить цементно-песчаным раствором марки 100. 8. Для крепления плит перекрытий между собой и обеспечения их совместной работы с наружными стенами установить анкерные элементы.
Спецификация железобетонных конструкций
Элементы сборных конструкций
Плита П-1 (ПК 60.15-6)
Плита П-2 (ПК 60.12-6)
Колонна средняя КС-1
Колонна верхняя КВ-1
Монолитный Ригель МР-1
Монолитный участок МУ-1
Элементы монолитных конструкций
Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры каркасов
принята 25мм. 2. Плоские каркасы и сетки обьединить в пространственный каркас при помощи ручной электродуговой сварки электродами Э42А по ГОСТ 9467-75*. 3. Перед бетонировнием монолитных ригелей соприкасающиеся поверхности плит перекрытий и каменной кладки должны быть очищены и промыты. 4. Детали поз.3
-см. ведомость деталей лист 4.
Спецификация монолитного ригеля МР-1
Сварные сетки и каркасы изготовить при помощи контактной точечной сварки в соответсвии с требованиями ГОСТ 14098-91
Ведомость деталей (лист 3)
Сварные сетки и каркасы изготовить при помощи контактной точечной сварки в соответствие с требованиями ГОСТ 14098-91. 2. Сварке подлежат все пересечения стержней. 3. Поз. 7
- см. ведомость деталей на листе 8.
Спецификация колонны КН-1
Каркасы пространственные
Сетку устанавливать через каждые 5 рядов. 2. Толщину растворного слоя принять 12мм. 3. Сетки изготовить при помощи контактной точечной сварки в соответствии с требованиями ГОСТ 14098-91
Спецификация кирпичного простенка
Спецификация плиты П-1
;1. Поз. 10 - см.ведомость деталей на листе 8.
Напрягаемая арматура класса
Ведомость расхода стали
Технико-экономические показатели
Риска геометрических осей фундамента
Риска геометрической оси колонны
ГОСТ 14098-91 С19-Рм
Схема расположение элементов каркаса
Схема расположение каркасов
спецификация железобетонных конструкций
Схема армирование монолитного ригеля МР-1
расчетная схема монолитного ригеля
спецификация арматурных изделий
ведомость деталей (лист 3)
Схема армирование кирпичного простенка
технико-экономические показатели
Узел 3 опалубочный чертеж
-1 опалубочный чертеж
Расчетная схема монолитного ригеля
Расчетная схема простенка
ГОСТ 14098-91 К-1-Кт
Расчетная схема плиты
Спецификация фундамента Ф-1
Толщина защитного слоя бетона в подошве фундамента принята 40 мм
на остальной поверхности 35 мм 2. Плоские каркасы и сетки объединить в пространственный каркас при помощи ручной электродуговой сварки электродами Э42А по ГОСТ 9467-75.
Бетонная подготовка кл. В10
Расчетная схема фундамента

Пояснительная.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
На тему: «Проектирование одноэтажного промышленного здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями»
Этап 1. Исходные данные. Компоновка конструктивной схемы здания. Сбор нагрузок.4
Этап 2. Статический расчет поперечной рамы14
Этап 3. Расчёт монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям первой группы24
Этап 4. Расчёт монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям второй группы33
Этап 5. Расчёт сборной железобетонной колонны на действие сжимающей продольной силы со случайным эксцентриситетом и монолитного центрально нагруженного фундамента45
Этап 6. Расчет кирпичного простенка с сетчатым армированием.54
Этап 7. Расчет предварительно напряженной круглопустотной плиты перекрытия59
В данном курсовом проекте рассматривается пятиэтажный жилой дом с неполным каркасом. Здание компонуется из одного температурно-усадочного блока. Несущую систему здания образуют сборные плиты перекрытий сборные колонны монолитные ригели монолитные участки и наружные несущие кирпичные стены. Наружные стены выполняются из керамического кирпича.
ЭТАП 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ. СБОР НАГРУЗОК.
Задание на проектирование
Требуется разработать проект железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями выполнить расчеты многопролетного неразрезного монолитного ригеля колонны и фундамента выполнить их рабочие чертежи проектируемых железобетонных конструкций и деталей узлов сопряжения элементов.
Исходные данные для выполнения проекта
Шаг колонн в продольном направлении l1 м
Шаг колонн в поперечном направлении l2 м
Число пролетов в продольном направлении
Число пролетов в поперечном направлении
Тип конструкции пола
Тип конструкции кровли
Временная нормативная нагрузка на перекрытие кHм2
Высота полки монолитного ригеля мм
Пролет плиты перекрытия м
Класс бетона монолитных конструкций и фундамента
Класс бетона сборных конструкций
Класс арматуры монолитных конструкций и фундамента
Класс арматуры сборных конструкций
Класс предварительно напрягаемой арматуры
Способ натяжения арматуры
Глубина заложения фундамента м
Условное расчетное сопротивление грунта Мпа
Влажность окружающей среды
Уровень ответственности здания
1Компоновка конструктивной схемы здания
Сечение колонны назначается после сбора нагрузок.
Сечение ригеля назначается конструктивно. В соответствии с заданием пролёт плиты перекрытия (номинальный размер) составляет . Ширина среднего монолитного ригеля при этом будет равна . Высота полки монолитного ригеля по заданию . Тогда высота ригеля составит ( - высота сечения плиты). Ширина свесов полок монолитного ригеля принимается не более 16 его пролёта. Принимаем ширину свеса . Ширина полки ригеля равна: .
Расчётная схема поперечного сечения монолитного ригеля представлена на рис 1.
Рисунок 1 – Расчётная схема поперечного сечения монолитного ригеля.
Ширину площадки опирания плит перекрытия на наружные стены принимаем 190 мм тогда ширина крайних пролётов в продольном направлении составит 6400 мм (кратно модулю М100).
Раскладку плит перекрытия производим по их конструктивной ширине . Для пролёта между осями А и Б В и Г принимаем 4 плиту шириной 1200мм. Для пролёта между осями Б и В принимаем 3 плиты шириной 1500мм. Ширина монолитного участка составит .
2 Выбор расчетной схемы каркаса
Расчётная схема каркаса представляет собой плоскую раму. При построении расчётной схемы учитывается жёсткое сопряжение ригеля с колонной шарнирное опирание ригеля на стены. Ригели и колонны рассчитываются с длиной равной l2=5.1 м пролету ригеля и высоте этажа
Нэт = 2.7 м соответственно. Высота нижних колонн принимается с учетом расстояния от пола до уровня обреза фундамента 150мм.
Рисунок 2 – Расчетная схема поперечной рамы.
3 Сбор нагрузок на элементы перекрытия
По бланку задания район строительства – IV нормативное значение снеговой нагрузки (временной нагрузки на покрытие) по п. 5.2 [4] составляет 200 кгм2 расчетное значение с учётом коэффициента надёжности для снеговой нагрузки составляет 200х1.4=280 кгм2 (2.8 кНм2).
Значение временной нормативной нагрузки на перекрытие по заданию . В соответствии с п. 3.7 [4] значение коэффициента надёжности для временной нагрузки составит (для временной нормативной нагрузки на перекрытие менее значение коэффициента надежности для временной нагрузки принимается равным ).
Коэффициенты надёжности по материалу указаны в таблицах 1 и 2 коэффициент надёжности по уровню ответственности здания принимается в соответствии с прил. 7 [4] для класса ответственности II составляет .
В соответствии с заданием тип конструкции пола – 1 тип конструкции кровли – 2. Состав конструкций кровли и пола указан в таблицах 1 и 2 соответственно. Подсчёт нагрузок на плиты покрытия и перекрытия в соответствии с требованиями [4] приводится в таблицах 1 и 2.
Согласно п. 3.8 [4] коэффициент сочетания зависящий от грузовой площади для расчета монолитного ригеля равен:
где – грузовая площадь перекрытия;
– в соответствии с п. 3.8 [4].
Грузовая площадь плиты перекрытия будет равна: – пролет плиты – ширина плиты.
Коэффициент сочетания для кирпичного простенка равен:
где – грузовая площадь кирпичного простенка
Коэффициент учитывающий количество перекрытий в соответствии с п. 3.9 [4] равен:
где – число перекрытий.
Коэффициент для расчета кирпичного простенка в соответствии с п. 3.9 [4] равен:
Собственный вес ригеля составляет:
где – площадь сечения ригеля ( – ширина ригеля – высота ребра ригеля – ширина полки ригеля – толщина полки ригеля);
– плотность железобетона ригеля;
– коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса железобетона ригеля;
– коэффициент надёжности по II классу ответственности.
Таблица 1 – Сбор нагрузок на покрытие
Нормативная нагрузка
Коэффициент надежности
Слой гравия втопленного в мастику
Четыре слоя гидроизола
Утеплитель – URSA П-75
Обмазочная пароизолция
Таблица 2 – Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие
Обмазка на основе синтетических смол
Временная на перекрытие
Полная расчётная нагрузка на покрытия с учётом класса ответственности здания II будет равна
Расчётная нагрузка на перекрытия с учётом класса ответственности здания II будет равна .
Полная расчетная нагрузка на 1 м2 перекрытия для определения продольного усилия в кирпичном простенке с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна:
Полная расчетная нагрузка на 1 м2 перекрытия для определения изгибающего момента в кирпичном простенке с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна:
Полная расчетная нагрузка на 1 м2 перекрытия для расчета плиты перекрытия с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна:
полная нормативная нагрузка
нормативная длительная нагрузка
Расчётная нагрузка на ригеля от покрытия с учётом собственного веса ригеля составит:
где – собственный вес ригеля;
– расчётная постоянная нагрузка на покрытие;
– шаг колонн в продольном направлении (ширина грузовой площадки монолитного ригеля);
– коэффициент надёжности по II классу ответственности;
где – коэффициент учитывающий долю длительной составляющей в полной снеговой нагрузке в соответствии с [4].
По аналогии расчётная нагрузка на ригеля от перекрытия с учётом собственного веса ригеля составит:
где – коэффициент учитывающий долю длительной составляющей во временной нагрузке в соответствии с [4].
Нормативная нагрузка на ригеля от перекрытия с учетом собственного веса ригеля составит:
Для подбора сечения колонны определяем продольную силу воспринимаемую колонной первого этажа от полной расчётной нагрузки:
где – полная расчётная нагрузка на покрытия;
– полная расчётная нагрузка на перекрытия;
– шаг колонн в продольном направлении;
– шаг колонн в поперечном направлении;
– число перекрытий передающих нагрузку на колонну;
Назначаем размеры поперечного сечения колонн из условия п. 6.2.17 [1] когда где . Гибкость колонны в любом случае должна быть: . Отсюда требуемая оптимальная высота поперечного сечения колонны (при ): где в соответствии с требованиями п. 6.2.18 [1] .
Требуемая оптимальная высота поперечного сечения составляет: .
Поскольку колонна воспринимает только вертикальные нагрузки предварительно принимаем её поперечное сечение квадратным со стороной .
Для окончательного назначения размеров поперечного сечения с учётом полученных по расчёту вертикальных нагрузок определяем собственный вес колонны.
Собственный вес колонны составит (где – сторона поперечного сечения колонны; – объёмный вес железобетона; ; ).
Определяем усилие в колонне первого этажа с учётом её собственного веса:
где – усилие в колонне от полной расчётной нагрузки; – высота этажа; – число этажей).
Предварительно определяем несущую способность колонны приняв в первом приближении коэффициент продольного изгиба по формуле 3.97 [3]:
где – расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие;
– площадь поперечного сечения колонны;
– расчётное сопротивление арматуры сжатию;
– коэффициент соответствующий максимальному проценту армирования – 3%.
Для класса бетона В25
Для арматуры класса А400 .
Предельная несущая способность составит:
Следовательно окончательно принимаем колонну с размерами поперечного сечения .
Этап №1 Задание №196 Фамилия: Павлов
Контролируемый параметр
Дополнительные данные для проектирования полученные от программного комплекса:
- усилие в колонне первого этажа от нормативных нагрузок с учётом ее собственного веса.
- усилие в колонне первого этажа от расчётных длительных нагрузок с учётом её собственного веса.
ЭТАП 2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ
В курсовом проекте статический расчёт выполняем для монолитного железобетонного ригеля второго этажа. Поперечная рама здания имеет регулярную расчётную схему с равными пролётами монолитных ригелей и длинами колонн. Сечение монолитных ригелей и колонн одинаково на всех этажах. Монолитные ригели опираются на наружные стены шарнирно. При расчёте инженерным методом с целью упрощения такую многоэтажную раму расчленяют на одноэтажные при этом в точках нулевых моментов колонн (в середине высоты) условно размещают опорные шарниры (рис. 3)
Рисунок 3 – Расчетная схема одноэтажной рамы
Определяем геометрические характеристики элементов поперечной рамы.
Находим центр тяжести поперечного сечения монолитного железобетонного ригеля представляющего собой тавр:
где – статический момент ребра относительно верхней грани полки.
– статический момент полки относительно её верхней грани.
– площадь поперечного сечения ригеля.
Момент инерции ригеля относительно центра тяжести поперечного сечения:
Момент инерции поперечного сечения колонны:
Погонная жёсткость ригеля:
где – начальный модуль упругости для бетона класса В30.
Погонная жёсткость колонны:
Определяем соотношение погонных жёсткостей средней колонны и ригеля пересекающихся в одной точке:
Изгибающие моменты ригеля в опорных сечениях вычисляем по формуле:
где ( – в соответствии со схемой загружения табл. 3) – коэффициенты для вычисления опорных изгибающих моментов определяются по табл. 26 [5] в зависимости от схем загружения и коэффициента .
– постоянная расчетная нагрузка на ригеля от перекрытия;
а – временная расчётная нагрузка на ригеля от перекрытия;
– расчётная длина ригеля.
Рисунок 4 – Схема расположения опорных моментов
Варианты схем загружения представлены в табл. 3.
Вычисляем изгибающий момент ригеля в опорном сечении от постоянной нагрузки и различных схем загружения временной нагрузкой. Вычисления выполняем в табличной форме см. табл. 3.
Таблица 3 – Определение расчётных изгибающих моментов ригеля в опорных сечениях
Расчётные опорные моменты
При расположении временной нагрузки через пролёт (схема загружения 23) определяется максимальный изгибающий момент в пролёте. При расположении временной нагрузки в двух крайних пролётах определяются максимальный изгибающий момент и перерезывающая сила.
Значения опорных моментов принимать отрицательными.
Изгибающий момент ригеля в опорном сечении (изгибающий момент от 4 схемы загружения) находим из уравнений строительной механики (из уравнения трёх моментов) по формуле:
Определяем изгибающие моменты ригеля в пролётных сечениях:
- в крайнем пролёте – невыгодная комбинация схем загружения “1+2” изгибающий момент в опорном сечении:
максимальный изгибающий момент в пролётном сечении:
- в среднем пролёте – невыгодная комбинация схем загружения “1+3” изгибающий момент в опорном сечении:
Перераспределение моментов ригеля под влиянием образования пластического шарнира. В соответствии с [2 5] практический расчёт заключается в уменьшении не более чем на 30 % опорных моментов ригеля для комбинации схем загружения “1+4” при этом намечается образование пластического шарнира на опоре.
К эпюре моментов комбинации схем загружения “1+4” добавляют выравнивающую треугольную эпюру так чтобы уравнялись опорные моменты для удобства армирования опорного узла.
Для комбинации схем загружения “1+4” уменьшаем на 30 % максимальный опорный момент и вычисляем ординаты выравнивающей треугольной эпюры моментов.
К эпюре моментов для комбинации “1+4” прибавляем выравнивающую эпюру. Значения изгибающих моментов ригеля в опорных сечениях на эпюре выровненных моментов:
Изгибающие моменты ригеля в пролётных сечениях на эпюре выровненных моментов:
- в крайнем пролёте – изгибающий момент ригеля в опорном сечении для комбинации схем загружения “1+4”:
Расстояние от опоры в которой значение перерезывающих усилий в крайнем пролёте равно 0 (координата в которой изгибающий момент в пролёте максимален) находим из уравнения:
Находим значение изгибающего момента в пролётном сечении для комбинации “1+4” по формуле:
Определяем значение изгибающего момента на выравнивающей эпюре в точке с координатой :
Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении на эпюре выровненных моментов составил:
- в среднем пролёте – изгибающий момент ригеля в опорном сечении на второй и третьей опорах (см. табл. 3) для комбинации схем загружения “1+4”:
перерезывающие усилия в среднем пролёте ригеля:
Изгибающий момент в пролётном сечении среднего ригеля для комбинации схем загружения “1+4” который находится в центре среднего пролёта ригеля:
Значение момента на выравнивающей эпюре в центре среднего пролёта:
Изгибающий момент в пролётном сечении на эпюре выровненных моментов:
Определяем изгибающие моменты ригеля в опорных сечениях по грани колонны.
На средней опоре при комбинации схем загружения “1+4” опорный момент ригеля по грани колонны не всегда оказывается расчётным для подбора арматуры. Поэтому опорные моменты ригеля по грани колонны необходимо вычислять при всех комбинациях загружений.
Вычисляем изгибающие моменты в опорном сечении по грани крайней колонны слева:
- для комбинации “1+4” и выровненной эпюре моментов:
где – высота сечения колонны .
- для комбинации “1+3”:
- для комбинации “1+2”:
Вычисляем изгибающие моменты в опорном сечении по грани крайней колонны справа:
перерезывающая сила на опоре:
По остальным схемам загружения действующие изгибающие моменты ригеля в опорном сечении справа колонны меньше чем слева т. е. их можно не вычислять.
По результатам вычислений расчётный (максимальный) изгибающий момент ригеля в опорном сечении по грани средней колонны равен:
Расчётный изгибающий момент ригеля в пролётном сечении:
Этап №2 Задание №196 Фамилия: Павлов
- для крайнего ригеля:
– изгибающий момент в опорном сечении по грани средней колонны от действия полной нормативной нагрузки (для расчёта по второй группе предельных состояний);
– изгибающий момент в опорном сечении по грани средней колонны от действия нормативной длительной нагрузки (для расчёта по второй группе предельных состояний);
– изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия полной нормативной нагрузки (для расчёта по второй группе предельных состояний);
– изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки (для расчёта по второй группе предельных состояний);
- для среднего ригеля:
– изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки (для расчёта по второй группе предельных состояний).
ЭТАП 3. РАСЧЁТ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО РИГЕЛЯ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ
1 Расчёт ригеля на прочность по сечениям нормальным к продольной оси
На этом этапе необходимо выполнить подбор продольной рабочей арматуры монолитного железобетонного ригеля крайнего пролёта второго этажа. Все необходимые усилия для расчёта были получены на этапе 2.
Определим площадь сечения продольной арматуры в пролётном сечении ригеля. Расчёт производим в предположении что сжатая арматура по расчёту не требуется.
Согласно результатам компоновки сборно-монолитного перекрытия (см. этап 1) геометрические размеры поперечного сечения ригеля составляют: . Толщину защитного слоя бетона назначаем с учётом требований п. 5.7 [3] величину принимаем равной
Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжёлый класс бетона монолитных конструкций по бланку задания (см. этап 1) В30 по табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие: .
Продольная рабочая арматура по заданию – класса А400 расчётное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2.6 [3]: .
Расчётный изгибающий момент в пролётном сечении крайнего пролёта: .
По табл. 3.2 [3] находим: .
Определяем рабочую высоту сечения бетона: .
– следовательно граница сжатой зоны проходит в полке ригеля. Согласно п. 3.25 [3] площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной .
– сжатая арматура не требуется.
Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона:
Требуемая площадь растянутой арматуры:
Количество стержней принимаем равным n=(b90) +1=72090+1 = 9По сортаменту принимаем (9 14 девять стержней диаметром 14 мм).
Определяем на сколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчёту:
Толщина защитного слоя составляет .
Продольную сжатую арматуру принимаем конструктивно 5 стержней класса А240 диаметром равным диаметру поперечных стрежней.
Определим площадь сечения продольной арматуры в опорном сечении ригеля.
На опоре растянутая зона располагается в верхней части поперечного сечения ригеля следовательно рабочая арматура будет расположена в этой зоне. С целью обеспечения удобства армирования опорного узла было произведено выравнивание изгибающих моментов в опорных сечениях ригеля. Согласно п. 8 расчётов по этапу 2 расчётным изгибающим моментом ригеля в опорном сечении по грани средней колонны является момент полученный по комбинации схем загружения “1+2” (см. табл. 3).
При подборе продольной арматуры растянутые свесы полки ригеля в расчётах не учитываем. Однако учитывая тот факт что сборные плиты перекрытия имеют арматурные выпуски которые замоноличиваются в ригель можно сделать вывод о том что бетон сжатой зоны ригеля и бетон плиты перекрытия работают совместно. В связи с этим поперечное сечение ригеля на опоре будем рассматривать как тавровое с полками в сжатой зоне.
Высота свесов полок поперечного сечения плиты перекрытия составляет ширину свесов полок принимаем равными: l26=51006=850мм.
Расчёт выполняем согласно п. 3.24 [3].
Геометрические размеры поперечного сечения ригеля на опоре составляют: . Толщину защитного слоя бетона назначаем с учётом требований п. 5.7 [3] величину принимаем равной .
Характеристики бетона и арматуры (см. подбор продольной арматуры в пролётном сечении ригеля): .
Продольная рабочая арматура по заданию – класса А400 .
Расчётный изгибающий момент в опорном сечении ригеля (см. результаты расчетов по этапу 2): .
По табл. 3.2 [3] находим: ; .
– следовательно граница сжатой зоны проходит в полке расчётного поперечного сечения ригеля. Согласно п. 3.25 [3] площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной .
Количество стержней принимаем равным n=(b100) +1=720100+1 = 8По сортаменту принимаем (8 14 – восемь стержней диаметром 14 мм). Определяем на сколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчёту:
Конструирование монолитного ригеля
Рабочая арматура в пролетном сечении ригеля объединяется в плоский каркас КР-1 с помощью поперечных стержней и продольных стержней (диаметр принимается равным диаметру поперечных стержни крайних каркасов смещаются вниз на 30 мм).
Рабочая арматура в сечении ригеля на опоре принимается в виде отдельных стержней поз.12 вылет стержней принимается равным пролета ригеля плюс 10 диаметров стержней. Для надежной анкеровки и предотвращения выпучивания стержни закрепляем с помощью деталей поз 4. устанавливаемых шагом 200 мм. В зоне стыка ригеля и колонны закрепление осуществляем с помощью деталей поз. 5 шагом 100 мм. Конструктивная арматура в опорном сечении в виде стержней поз. 2 служит для работы монолитного ригеля по неразрезной схеме и располагается между каркасами КР-1. Их диаметр принимается равным таким же (или меньшему из диаметров) как и у стержней растянутой арматуры в пролете т.е. 14 мм количество назначается на один стержень меньше чем растянутой арматуры в пролете: по сортаменту принимаем (8 14 восемь стержней диаметром 14 мм). Вылет стержней должен составлять не менее 10ds+sw1=16*10+120=280 мм.
Монтажную арматуру принимаем поз. 6 принимаем 5 стрежней класса В500 с шагом 200мм.
В полке монолитного ригеля устанавливаем сетки С-1 и С-2 продольные и поперечные стержни принимаем диаметром 8 мм с шагом 200 мм из арматуры класса А240 (для восприятия опорного момента в плитах перекрытия). В зоне стыка ригеля с колонной выполняется нахлест сеток и для этого сетка С-2 изготавливается с вырезом под размеры сечения колонны. Величина нахлеста должна составлять не менее 200 мм.
2 Расчёт ригеля на прочность по сечениям наклонным к продольной оси
На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля по полосе между наклонными трещинами подбор поперечной арматуры для ригеля крайнего пролёта второго этажа. Все необходимые усилия для расчёта были получены на этапе 2.
Расчёт монолитного ригеля по полосе между наклонными трещинами выполняем согласно п. 3.30 [3].
Геометрические параметры поперечного сечения ригеля: . Рабочая высота сечения бетона: .
Характеристики бетона: .
Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 =
Определяем предельную поперечную силу в сечении нормальном к продольной оси ригеля:
Прочность элемента по полосе между наклонными трещинами обеспечена.
Требуется произвести расчёт по прочности на действие поперечной силы по наклонному сечению.
Проверку прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси на действие поперечной силы выполняем согласно п. 3.31 – 3.42 [3].
Геометрические параметры поперечного сечения ригеля – см. расчёт по полосе между наклонными сечениями.
Характеристики бетона: . По табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на растяжение: .
Т. к. диаметр продольной растянутой арматуры каркаса К-1 составляет наименьший допустимый диаметр стержней поперечного направления из условия свариваемости составляет . Класс поперечной арматуры назначаем В500 – по табл. 5.8 [1].
Количество поперечных стержней принимаем равным количеству продольных – 9Тогда площадь сечения шести стержней поперечной арматуры диаметром составит .
Шаг поперечных стержней на опоре согласно п. 5.21 [3] назначается из условий:
Принимаем шаг поперечных стержней на опоре – кратно .
Шаг поперечных стержней в пролёте согласно п. 5.21 [3] назначается из условий:
Принимаем шаг поперечных стержней в пролёте – кратно .
Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 = значение полной расчётной нагрузки на ригеля от перекрытия с учётом его собственного веса равно (см. результаты расчёта этапа 1).
Определяем значение :
Интенсивность установки поперечных стержней на опоре () и в пролёте () составляет:
Находим длину проекции наклонного сечения:
– условия не выполняются и согласно п. 3.32 [3] значение не корректируем.
– условие выполняется.
Значение принимаем .
Длину проекции наклонной трещины принимаем равной :
Значение принимаем равным .
Поперечная сила воспринимаемая хомутами в наклонном сечении:
Поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:
Поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции от внешних сил принимается в сечении нормальном к продольной оси элемента проходящем на расстоянии от опоры и определяется по формуле:
– условие выполняется прочность элемента по сечениям наклонным к продольной оси обеспечена.
При уменьшении интенсивности хомутов от опоры – к пролёту с до вызванном увеличением шага поперечных стержней длину участка с интенсивностью хомутов следует принимать не менее пролёта монолитного ригеля и не менее значения определяемого в зависимости от :
Т. к. согласно п. 3.34 [3] значение определяем по формуле:
С учетом ширины площадки опирания монолитного ригеля на наружные кирпичные стены 250 мм – см. общие сведения о сборно-монолитном перекрытии этап 1) значение : Значение необходимо принимать не менее пролёта ригеля что составляет .
Окончательно длину участка с интенсивностью хомутов назначаем кратно шагу поперечных стержней на опоре: кратно .
Этап №3 Задание №196 Фамилия: Павлов
- площадь сечения продольной растянутой арматуры в пролетном сечении монолитного ригеля крайнего пролета требуемая по расчету;
- площадь сечения продольной сжатой арматуры в пролетном сечение монолитного ригеля крайнего пролета требуемая по расчету;
- площадь сечения продольной растянутой арматуры на правой опоре монолитного ригеля крайнего пролета требуемая по расчету;
- площадь сечения продольной сжатой арматуры на правой опоре монолитного ригеля крайнего пролета требуемая по расчету;
- площадь сечения поперечной арматуры монолитного ригеля;
- шаг поперечных стержней с интенсивностью ;
- окончательная длина участка с интенсивностью хомутов .
ЭТАП 4. РАСЧЁТ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО РИГЕЛЯ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ
1 Расчёт ригеля по образованию и раскрытию трещин
На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля крайнего пролёта второго этажа по предельным состояниям второй группы: определить момент трещинообразования вычислить ширину продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин нормальных к продольной оси ригеля выполнить расчёт по деформациям. Все необходимые усилия были получены на этапе 2.
В случае если трещины не образуются расчёт по раскрытию трещин выполнять не следует.
Момент образования трещин с учётом упругих деформаций определяем согласно п. 4.4 – 4.8 [3].
Геометрические параметры поперечного сечения ригеля: где 20 мм – минимальная толщина защитного слоя бетона 4 – диаметр стержней сжатой арматуры в пролетном сечении
Характеристики бетона и арматуры для расчёта ригеля по предельным состояниям второй группы: бетон тяжёлый класс бетона В30 по табл. 2.1 [3] расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие . Значение начального модуля упругости бетона принимаем по табл. 2.4 [3]: .
Продольная рабочая арматура по заданию – класса А400 значение модуля упругости арматуры принимаем равным (см. п. 2.20 [3]). Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в пролётном сечении составляет (9 14 продольной сжатой (9 4).
За расчётный диаметр стержней растянутой арматуры принимаем наибольший диаметр – .
Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия полной нормативной нагрузки равен в т. ч. изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки .
Площадь поперечного сечения ригеля в пролётном сечении:
Определяем коэффициент приведения арматуры к бетону:
Площадь приведённого сечения ригеля:
Статический момент полного приведённого сечения относительно растянутой грани:
где – статический момент стенки монолитного ригеля относительно растянутой грани;
- статический момент полки ригеля относительно растянутой грани;
– статический момент сжатой и растянутой арматуры относительно растянутой грани.
Расстояние от наиболее растянутого волокна бетона до центра тяжести приведённого сечения ригеля:
Расстояние от наиболее сжатого волокна бетона до центра тяжести приведенного сечения монолитного ригеля будет равно:
Момент инерции приведённого сечения относительно его центра тяжести:
где – момент инерции поперечного сечения бетона ригеля относительно центра тяжести приведённого сечения;
– момент инерции растянутой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения;
– момент инерции сжатой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения;
Момент сопротивления :
Согласно п. 4.8 [3] для тавровых сечений при определении момента образования трещин с учётом неупругих деформаций растянутого бетона допускается заменять значение на где – коэффициент зависящий от формы поперечного сечения элемента определяемый по табл. 4.1 [3]. Для элемента таврового профиля коэффициент .
Момент образования трещин с учётом неупругих деформаций бетона:
– условие выполняется трещины образуются требуется расчёт по раскрытию трещин.
Ширину раскрытия трещин нормальных к продольной оси ригеля определяем согласно п. 4.4 – 4.8 [3].
Исходные данные см. расчёт по определению момента трещинообразования.
Коэффициент приведения арматуры к бетону:
Напряжения в растянутой арматуре монолитного ригеля определяют по формуле:
- момент инерции приведенного поперечного сечения монолитного ригеля определяемого с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона площадей сечения растянутой и сжатой арматуры принимая в соответствующих формулах значения коэффициента приведения арматуры к бетону .
Для определения высоты сжатой зоны бетона вычисляем коэффициенты армирования:
Высоту сжатой зоны определяем по формуле:
Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона площадей сечения растянутой и сжатой арматуры определяем по формуле:
где - - момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести с учетом площади сечения только сжатой зоны;
–момент инерции растянутой арматуры относительно центра тяжести приведенного сечения;
– момент инерции сжатой арматуры относительно центра тяжести приведенного сечения.
Определяем высоту растянутой зоны бетона:
где – поправочный коэффициент равный для элементов таврового сечения с полкой в сжатой зоне;
При определении площади сечения растянутого бетона высота растянутой зоны бетона принимается не менее и не более :
– условие не выполняется принимаем .
Площадь сечения растянутого бетона:
Базовое расстояние между трещинами :
Значение принимают не менее и :
– условие выполняется значение не корректируем.
Значение принимают не более и :
условие не выполняется значение ls корректируется.
Окончательное значение
Напряжение в растянутой арматуре ригеля:
где – к определению ширины раскрытия трещин при действии полной нормативной нагрузки;
– к определению ширины раскрытия трещин при действии нормативной длительной нагрузки.
– напряжение в растянутой арматуре при действии полной нормативной нагрузки;
– напряжение в растянутой арматуре при действии нормативной длительной нагрузки.
Значение коэффициента учитывающего неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами:
– при действии полной нормативной нагрузки;
– при действии нормативной длительной нагрузки.
Значения коэффициентов согласно п. 4.10 [3]:
– учитывает продолжительность действия нагрузки равный при непродолжительном действии нагрузки; равный – при продолжительном.
– учитывает профиль продольной арматуры равный для арматуры класса А400;
– учитывает характер нагружения равный для изгибаемых элементов.
Ширина раскрытия трещин:
при продолжительном действии длительных нагрузок:
при непродолжительном действии полной нагрузки:
при непродолжительном действии длительных нагрузок:
Согласно п. 4.14 [3] ширина продолжительного раскрытия трещин: .
Ширина непродолжительного раскрытия трещин: .
где – предельно допустимая ширина раскрытия трещин равная:
– при продолжительном раскрытии трещин;
– при непродолжительном раскрытии трещин.
– условие выполняется;
Следовательно требования к монолитному ригелю по трещиностойкости удовлетворяются.
2 Расчёт ригеля по деформациям
Расчёт по прогибам с трещинами в растянутой зоне выполняем согласно п. 4.17 – 4.25 [3].
Геометрические размеры рассматриваемого поперечного сечения ригеля в пролёте составляют: .
Размеры ригеля на опоре: .
Расчётный пролёт монолитного ригеля:
; ( – высота сечения колонны – ширина площадки опирания ригеля на кирпичную стену).
Характеристики бетона и арматуры для расчёта по предельным состояниям второй группы см. расчёт по определению момента трещинообразования.
Площадь фактически установленной продольной арматуры в пролётном сечении составляет: продольной сжатой: .
Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в опорном сечении составляет: (8 14) продольной сжатой: (8 14).
Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия полной нормативной нагрузки (см. этап 2 дополнительные данные) равен в т. ч. момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки . Изгибающий момент в опорном сечении по грани средней колонны от действия полной нормативной нагрузки от действия нормативной длительной нагрузки .
Для определения кривизны монолитного ригеля находим значения коэффициентов а также значение коэффициента приведения сжатой арматуры к бетону :
где - - для продолжительного действия нагрузки при определении коэффициента ;
- для непродолжительного действия нагрузки при определении коэффициента и при определении коэффициента ;
Значения коэффициентов для определения кривизны сечения ригеля в пролете составят:
для продолжительного действия нагрузок при определении коэффициента :
Для непродолжительного действия нагрузок при определении коэффициента и при определении коэффициента :
Значения коэффициентов для определения кривизны сечения ригеля на опоре составят:
Коэффициент и определяем по табл. 4.5 [3].
Находим кривизну монолитного ригеля от непродолжительного действия нагрузок:
для сечения в пролёте и :
для сечения на опоре и :
От непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок:
От продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок: для сечения в пролёте и :
где - кривизна от непродолжительного действия всех нагрузок на которые производят расчет по деформациям;
- кривизна от непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок;
- кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок для сечения в пролете:
для сечения на опоре:
Коэффициент принимаем как для свободно опёртой балки: .
Прогиб крайнего пролёта ригеля:
Согласно п. 10.7 [4] находим .
Вывод: Условие выполняется следовательно требования по эксплуатационной пригодности железобетонного монолитного ригеля соблюдаются и площадь сечения растянутой арматуры ригеля в пролете не меняем
Этап №4 Задание №196 Фамилия: Павлов
- момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести;
- момент образования трещин с учетом неупругих деформаций бетона;
- ширина продолжительности раскрытия трещин;
- ширина непродолжительности раскрытия трещин;
- прогиб крайнего пролета монолитного ригеля.
ЭТАП 5. РАСЧЁТ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ НА ДЕЙСТВИЕ СЖИМАЮЩЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ СИЛЫ СО СЛУЧАЙНЫМ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТОМ И МОНОЛИТНОГО ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА
1 Расчёт сборной железобетонной колонны на действие сжимающей продольной силы со случайным эксцентриситетом
На этом этапе необходимо подобрать площадь сечения продольной сжатой арматуры и поперечной арматуры в сечении сборной железобетонной колонны. При этом значение эксцентриситета продольной силы принимаем равным случайному эксцентриситету (определяется согласно п. 3.49 [3]). Все необходимые усилия были получены на этапе 2.
Подбор продольной арматуры выполняем согласно п. 3.49 – 3.58 [3].
Сечение колонны принято на 1 этапе и составляет . Величину защитного слоя назначаем в соответствии с требованиями п. 5.6 – 5.8 [3] и принимаем . Длина колонны первого этажа составляет . Расчётную длину элемента принимаем согласно требованиям п. 6.2.18 [1]: .
Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжёлый класс бетона В25 по табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие: .
Продольная рабочая арматура по заданию – класса А400 расчётное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2.6 [3]: .
Расчётные усилия в колонне первого этажа:
усилие в колонне первого этажа от расчётных нагрузок с учётом её собственного веса: ;
усилие в колонне первого этажа от расчётных длительных нагрузок с учётом её собственного веса: .
Определяем рабочую высоту сечения бетона колонны:
Т. к. расчёт допускается производить из условия .
При по табл. 3.5 и 3.6 [3] находим .
Предварительно вычисляем требуемую площадь сечения по формуле принимая
Определяем коэффициенты и по формулам:
Коэффициент принимается не более .
Принимаем минимальное конструктивное армирование колонны сечением – 4 16 . Выполним проверку прочности сечения колонны с учетом площади сечения фактически принятой арматуры.
Фактическая несущая способность колонны:
коэффициент принимается не более
условие выполняется следовательно прочность колонны обеспечена.
Диаметр стержней поперечной и монтажной арматуры назначаем из условия свариваемости и принимаем равным . Шаг стержней принимаем равным что не более .
Косвенное армирование назначаем в виде четырёх сварных сеток С-1 с размером ячейки . Первую сварную сетку устанавливаем на расстоянии от нагруженной грани колонны остальные – с шагом размещаем на длине что больше .
2 Расчет железобетонного монолитного центрально нагруженного фундамента
Высоту ступеней фундамента принимать не менее 300 и не более 450 мм (кратно 50 мм). Количество ступеней - 2 или 3 в зависимости от высоты фундамента. Минимальный вылет ступеней 150 мм.
Величину заделки колонны в стакан фундамента принимать равной толщину стенок стакана назначать не менее и не менее 150 мм (h - высота сечения колонны). Глубину стакана принимать равной . Ширину стакана в уровне верха принимать равнойh +150мм в уровне низа h+100мм.
При вылете подошвы фундамента за грани подколонника менее 600мм плитная часть выполняется одноступенчатой. При вылете 750 - 900мм плитная часть может быть как одноступенчатой так и двухступенчатой а при больших вылетах - двухступенчатой или трехступенчатой.
Минимальный диаметр стержней продольной арматуры в плитной части фундамента 12 мм. Шаг продольных стержней сеток назначать 200 мм для удобства конструирования размеры сторон квадратной подошвы фундамента принимать нечетными (кратно 100 мм без ограничений условиями унификации).
Если в процессе расчета происходит продавливание плитной части фундамента либо не выполняется условие прочности по поперечной силе то необходимо увеличить высоту плитной части или высоту первой ступени фундамента соответственно.
Геометрические размеры сечения колонны приняты на этапе 1 и составляют: 250 мм. По заданию грунт основания имеет условное расчетное сопротивление . Глубина заложения фундамента составляет
Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжелый класс бетона монолитных конструкций по бланку задания (см. этап 1) В30 по табл. 1 прил. 5 или табл. 2.2 [3] определяем расчетное сопротивление бетона осевому растяжению:.
Продольная рабочая арматура по заданию - класса А400 расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2 прил. 5 или по табл. 2.6 [3]:
Усилие в колонне первого этажа от нормативных нагрузок с учетом ее собственного веса (см. этап 2): усилие в колонне первого этажа от расчетных нагрузок с учетом ее собственного веса: . Усредненный вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах принимаем равным:
Требуемую площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее . Принимаем (кратно 10 см нечетное) при этом площадь подошвы фундамента будет равна: .
Давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки вычисляем по формуле:
Высота фундамента составляет где 1.85 м - глубина заложения фундамента 0.15 м - расстояние от отметки 0.000 до уровня верха фундамента. Расстояние от наиболее растянутой грани подошвы фундамента до центра тяжести стержней продольной арматуры в плитной части принимаем равным = 50 мм.
Ширину стакана в уровне верха назначаем 400 мм в уровне низа 350 мм. Величину заделки колонны в стакан фундамента принимаем равной при этом глубина стакана составит. Толщину стенок стакана назначаем равной 200 мм. Тогда ширина подколонника составит: .
Высота плитной части конструктивно равна .
Уточняем требуемую рабочую высоту плитной части по формуле:
где 250 мм - размеры сечения колонны;
N = кН - усилие в колонне первого этажа от расчетных нагрузок с учетом ее собственного веса;
- коэффициент принимаемый равным 0.85;
- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
- давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки.
С учётом = 50 мм требуемая высота плитной части составит:
Высоту плитной части окончательно принимаем Тогда рабочая высота плитной части составит:
Вылет подошвы фундамента равен: - плитную часть фундамента выполняем одноступенчатой высоту ступени назначаем равной . Рабочая высота первой ступени будет равна: Высота подколенника составит: Рабочая высота фундамента
Проверку прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении (для единицы ширины этого сечения: b =1мм) производим из условия: где - поперечная сила в наклонном сечении (в случае если то формула принимает вид:
- поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении.
(1900-250-2)= -16500 следовательно поперечную силу в наклонном сечении вычисляем по формуле:
- условие выполняется т.к. т.е. прочность нижней ступени фундамента по поперечной силе обеспечена.
Продавливание плитной части от низа колонны на действие продольной силы N=кН (если то расчет на продавливание производится от низа подколонника):
Расчет на продавливание плитной части от низа подколонника (от низа колонны граница продавливания находится за пределами подошвы фундамента) производим из условия:
Где F - продавливающая сила принимается равной N;
- среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания (h = 250мм- высота сечения колонны);
- рабочая высота плитной части фундамента (в случае если расчет на продавливание производится от низа колонны то вместонеобходимо подставлять).
- условие выполняется продавливания не происходит.
Проверку плитной части фундамента на раскалывание от действия продольной силы N = производим из условия:
где - коэффициент трения бетона по бетону;
- коэффициент учитывающий совместную работу фундамента с грунтом;
- площадь вертикального сечения фундамента в плоскости проходящей по оси сечения колонны параллельно стороне подошвы для одноступенчатого фундамента .
2 0.75 = 3543.15103 - условие выполняется раскалывания не происходит.
Площадь сечения арматуры подошвы фундамента в сечениях I-I II-II и Ш-Ш (см. рис. 5.2) определяем из условия:
где М - изгибающий момент в расчетном сечении
рабочая высота фундамента в расчетном сечении
Rs - расчетное сопротивление арматуры на растяжение.
Изгибающие моменты вычисляем по формуле:
для сечения (для одноступенчатого фундамента)
Определяем требуемую площадь арматуры в сечениях I-I и Ш-Ш (сечение II-II отсутствует т.к. фундамент одноступенчатый):
Для ширины подошвы фундамента 1900 мм количество стержней продольной арматуры в плитной части устанавливаемой с шагом 200 мм будет равно 10По максимальной из требуемых площадей арматуры определяем требуемую площадь сечения одного стержня:
По сортаменту требуемый диаметр стержня 10 мм с площадью сечения Так как минимальный диаметр стержней продольной арматуры в плитной части фундамента 12 мм окончательно принимаем сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой (десять стержней диаметром 12 мм) с площадью сечения As =
Этап №5 Задание №196 Фамилия: Павлов
Обозначения контролируемых параметров:
- площадь сечения продольной рабочей арматуры;
- фактическая несущая способность колонны;
- сторона подошвы фундамента;
а - расстояние от наиболее растянутой грани подошвы фундамента до центра тяжести стержней продольной арматуры в плитной части;
-окончательная высота плитной части (найденная после проверки фундамента на продавливание на действие поперечной силы); - высота первой ступени фундамента;
s - шаг стержней продольной рабочей арматуры в плитной части фундамента;
- площадь сечения стержней продольной рабочей арматуры в плитной части фундамента.
ЭТАП 6. РАСЧЕТ КИРПИЧНОГО ПРОСТЕНКА С СЕТЧАТЫМ АРМИРОВАНИЕМ
На этапе 1 принята толщина наружных стен . Материал стен – кирпич керамический полнотелый одинарный марки по прочности М150 класса средней плотности 2.0 марки по морозостойкости – F50 марка цементно-песчаного раствора М50.
Высота кирпичной стены за вычетом расстояния от низа стены до высоты простенка первого этажа составляет (n = 4 – количество этажей 0.6 м – высота парапета 0.7 м – расстояние от пола первого этажа до низа окна первого этажа). Расчётная ширина стены принимается равной шагу колонн в поперечном направлении . Ширина оконных проёмов по равна . Ширина площадки опирания плиты перекрытия на кирпичную стену составляет . Расчётная высота простенка равна высоте оконного проёма . Размеры поперечного сечения простенка составят:
Согласно расчётам этапа 1 полная расчётная нагрузка на покрытия с учётом нормального уровня ответственности здания II будет равна полная расчётная нагрузка на перекрытия с учётом класса ответственности здания II будет равна . Полная расчетная нагрузка перекрытия для определения изгибающего момента в кирпичном простенке с учетом нормального уровня ответственности здания II равна .
Продольная сила в опасном сечении простенка:
где – коэффициент проёмности ( – суммарная площадь оконных проёмов в расчётном сечении стены);
– коэффициент надёжности по нагрузке;
– число этажей в здании;
– ширина первого пролёта в продольном направлении.
Момент в расчётном сечении простенка:
Эксцентриситет продольной силы:
Т. к. эксцентриситет согласно п. 4.31 [7] простенок можно проектировать с сетчатым армированием.
Максимальные напряжения в кладке:
где в первом приближении ;
Расчётное сопротивление неармированной кладки должно быть не менее = .
По табл. 2 [7] для марки кирпича М150 и марки раствора М50 определяем расчётное сопротивление кладки .
Исходя из конструктивных требований назначаем сетку из стержней арматуры класса В500 диаметром ( ). Для арматуры класса В500 значение следует принимать с коэффициентом условий работы 0.6 т. е . Сетки устанавливаем через каждые пять рядов (при толщине шва высоте кирпича ). Размер ячейки сетки принимаем .
Процент армирования по объёму кладки с сетчатым армированием составит:
Гибкость простенка в плоскости действия изгибающего момента для определения коэффициента продольного изгиба:
Высота сжатой части сечения: .
Соответствующая ей гибкость: .
Расчётное сопротивление кладки при внецентренном сжатии:
Упругая характеристика кладки с сетчатым армированием:
где – по табл. 15 [7] для керамического полнотелого кирпича;
По величинам гибкостей и а также значению по табл. 18 [7] определяем значения коэффициентов продольного изгиба для армированной кладки при внецентренном сжатии и . Тогда .
При по табл. 20 [7] определяем тогда коэффициент учитывающий влияние длительной нагрузки определяемый по формуле 16 [7] .
Коэффициент учитывающий повышение расчётного сопротивления кладки при внецентренном сжатии определяем по табл. 19 [7]:
Фактическая несущая способность кирпичного простенка при внецентренном сжатии:
– прочность кирпичного простенка обеспечена.
Этап №6 Задание №196 Фамилия: Павлов
N - продольная сила в опасном сечении простенка;
М - изгибающий момент в опасном сечении простенка;
- принятая марка кирпича;
- принятая марка раствора;
d - диаметр стержней сетки;
с - размер ячейки сетки;
s - шаг сеток по высоте каменной кладки;
- фактическая несущая способность кирпичного простенка при внецентренном сжатии.
Дополнительные данные для проектирования круглопустного плиты перекрытия получение от программного комплекса:
площадь сечения плиты 163821.8
площадь приведенного сечения 168008.47
статический момент относительно нижней грани расчетного сечения
расстояние от нижней растянутой грани до центра тяжести приведенного сечения 107.88
момент инерции приведенного сечения 993445033.1
момент сопротивления приведенного сечения относительно нижней грани сечения
момент сопротивления приведенного сечения относительно верхней грани сечения
полная кривизна плиты в опорном сечении плиты
ЭТАП 7. РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ КРУГЛОПУСТОТНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
По результатам компоновки перекрытия здания (см. этап 1) номинальная ширина плиты составляет пролет плиты перекрытия высота плиты . Ширина площадки опирания плиты на кирпичную стену составляет 190 мм тогда расчетный
пролет плиты будет равен:
Полная расчетная нагрузка на 1м длины перекрытия для расчета плиты перекрытия (см. табл. 1.1 этап 1) с учетом нормального уровня ответственности здания II равна: полная нормативная нагрузка: нормативная длительная нагрузка: Нагрузка от собственного веса плиты:
Определяем изгибающие моменты в пролетном и опорном сечениях плиты:
Изгибающий момент в опорном сечении плиты:
Поперечная сила в узле сопряжения плиты с монолитным ригелем:
Расстояние от опоры на котором изгибающий момент плиты в пролетном сечении максимален:
Значение максимального изгибающего момента плиты в пролетном сечении составит:
По аналогии для расчета по второй группе предельных состояний от действия полной нормативной нагрузки: для расчета по второй группе предельных состояний от действия нормативной длительной нагрузки: изгибающие моменты от собственного веса плиты:
Продольная рабочая ненапрягаемая арматура по заданию - класса А-400 расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2 прил. 5 или по табл. 2.6 [3]: =350МПа.
Геометрические размеры плиты перекрытия:
Продольная рабочая напрягаемая арматура по заданию - класса А800 расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2 прил. 9 или по табл. 2.8 [9]:
Способ натяжения арматуры на упоры –механический.
Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжелый класс бетона для сборных конструкций по бланку задания (см. этап 1) В25. По табл. 1 прил. 9 минимальный класс бетона при классе напрягаемой арматуры А800 – В20 поэтому класс бетона плиты перекрытия принимаем В25. По табл. 1 прил. 4 и табл. 1 прил. 5:
Значение начального модуля упругости бетона составляет
Согласно п. 2.25 [9] величину предварительного напряжения
арматуры назначаем равным:
Расчет плиты по предельным состояниям первой группы:
Подбор предварительно напрягаемой арматуры в пролетном сечении плиты.
При расчете плиты по прочности учитываем благоприятное влияние предварительного напряжения с учетом возможных отклонений предварительного напряжения:
где согласно п. 3.7 [9].
Расчетное сечение плиты – тавровое с полкой в сжатой зоне. Рабочая высота сечения плиты составляет
– условие выполняется следовательно граница сжатой зоны проходит в полке и площадь сечения напрягаемой арматуры определяется как для прямоугольного сечения шириной согласно п. 3.14 и 3.16 [9].
Вычисляем значение по формуле:
Значение определяем по табл. 3.1 [9] или табл. 5 прил. 8 в зависимости от соотношения где – предварительное напряжение с учетом всех потерь:
– сжатая ненапрягаемая арматура по расчету не требуется.
Площадь сечения напрягаемой арматуры в растянутой зоне определяем по формуле:
– коэффициент условий работы напрягаемой арматуры при:
По сортаменту принимаем 8 стержней А800 минимального диаметра 10 мм с расчетной площадью поперечного сечения .
Проверка прочности плиты по сечениям наклонным к продольной оси
Выполним проверку прочности сечения плиты перекрытия на действие поперечной силы при отсутствии поперечной арматуры
Поперечная сила в нормальном сечении принимаемом на расстоянии опоры будет равна
Прочность плиты перекрытия по бетонной полосе между наклонными сечениями проверяем по условию:
– условие выполняется следовательно прочность плиты по бетонной полосе между наклонными сечениями обеспечена.
Проверку прочности плиты по сечениям наклонным к продольной оси производим из условия:
где – поперечная сила в нормальном сечении проходящем на расстоянии от опоры:
– усилие обжатия от напрягаемой арматуры расположенной в растянутой зоне:
–площадь бетонного сечения без учета свесов сжатой полки:
Прочность плиты по сечениям наклонным к продольной оси обеспечена поперечная арматура не требуется.
Расчет плиты по предельным состояниям второй группы:
Геометрические характеристики приведённого сечения плиты перекрытия составляют:
Определяем потери предварительного напряжения арматуры.
Потери от релаксации напряжений арматуры:
При механическом способе натяжения для арматуры класс А800:
Потери от температурного перепада:
Потери от деформации стальной формы:
При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления
Потери от деформации анкеров расположенных у натяжных устройств:
Сумма первых потерь будет равна:
Потери от усадки бетона:
где – для бетонов классов В35 и ниже.
Потери напряжений в напрягаемой арматуре от ползучести бетона:
где – коэффициент ползучести бетона;
– коэффициент приведения арматуры к бетону;
– напряжения в бетоне в уровне центра тяжести рассматриваемой напрягаемой арматуры:
– усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;
– эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения плиты;
– расстояние между центрами тяжести рассматриваемой напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения плиты (принимается равным);
– коэффициент армирования.
Передаточную прочность бетона назначаем равной как для бетона класса В25:
Потери напряжений внапрягаемой арматуры от ползучести бетона в уровне крайнего сжатого волокна бетона равны 0 так как
Вторые потери для напрягаемой арматуры будут равны:
Суммарная величина потерь составит:
Напряжение в арматуре с учетом всех потерь равно:
Усилие предварительного обжатия бетона с учетом полных потерь напряжений составит:
Момент образования трещин с стадии эксплуатации:
– расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки.
Поскольку то трещины в стадии эксплуатации не образуются.
Момент образования трещин в стадии изготовления:
– расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки наиболее удаленной от грани элемента растянутой усилием .
– трещины образуются до приложения нагрузки требуется расчет по раскрытию трещин в стадии изготовления.
Расчет плиты перекрытия по раскрытию трещин.
При расчете по раскрытию трещин в стадии изготовления в верхней зоне плиты в пролете условно принимаем такую же арматуру как и расчетную в растянутой зоне после приложения нагрузки (8 стержней А800 минимального диаметра 10 мм с расчетной площадью поперечного сечения ). Арматуру располагаем в уровне крайнего бетонного волокна – толщина защитного слоя равна 0 мм.
– приведенный модуль деформации сжатого бетона.
Значение приведенного коэффициента армирования:
Изгибающий момент в плите с учетом действия силы обжатия приложенной с эксцентриситетом относительно крайнего верхнего бетонного волокна:
При значениях находим
Плечо внутренней пары сил составит:
Напряжения в условной арматуре:
Приращение напряжений в растянутой арматуре в сечении с трещиной сразу после образования нормальных трещин:
Тогда значение будет равно:
Значение базового расстояния между трещинами:
где – поправочный коэффициент учитывающий неупругие деформации растянутого бетона;
Ширина раскрытия трещин при продолжительном их раскрытии:
Допустимая ширина раскрытия трещин для арматуры класса А800 составляет
– ширина раскрытия трещин в стадии изготовления больше допустимой величины. Следовательно в верхней зоне плиты перекрытия для восприятия усилий от выгиба необходимо установить напрягаемую арматуру. Конструктивно принимаем
Расчет плиты перекрытия по деформациям.
– расчетный пролет плиты перекрытия.
Модуль деформации сжатого бетона при непродолжительном действии нагрузок:
при продолжительном действии нагрузок:
Кривизна от непродолжительного действия кратковременных нагрузок:
Кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок:
Кривизна от непродолжительного действия усилия предварительного обжатия при действии изгибающего момента равного:
Кривизна обусловленная остаточным выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона в стадии изготовления от усилия предварительного обжатия и собственного веса элемента:
Полная кривизна будет равна:
Прогиб плиты перекрытия составит:
Вывод: Условие выполняется следовательно требования по эксплуатационной пригодности плиты перекрытия соблюдаются и площадь сечения растянутой арматуры плиты не меняем.
- значение изгибающего момента плиты в пролетном сечении от расчетных нагрузок;
- величина предварительного напряжения арматуры;
- площадь сечения напрягаемой арматуры в растянутой зоне;
- напряжение в арматуре с учетом всех потерь;
- момент образования трещин в стадии эксплуатации;
- ширина раскрытия трещин при продолжительном их раскрытии;
- ширина раскрытия трещин при непродолжительном их раскрытии;
f - прогиб плиты перекрытия.
Федеральный Закон от 30.12.2009 №384-ФЗ (ред.от.02.07.13) «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.
ГОСТ 5781-82*. Сталь горячекатанная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия.
СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*;
СП 20.13330.2016. «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*» - М.:Стандартинформ 2016г.
СП 52-101-2003. «Бетонные и железобетонные конструкции без
предварительного напряжения арматуры». – М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России 2003
СП 63.13330.2012. «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с изложением 1).
СП 430.1325800.2018 «Монолитные конструктивные системы. Правила проектирования» - М.:Техноинформатив 2020г.
Примеры расчёта и конструирования железобетонных конструкций по СП 52-101-2003. Под редакцией Соколова Б.С. Казань 2007.
Соколов Б.С. Никитин Г.П. Седов А.Н. Проектирование железобетонных и каменных конструкций зданий с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями. Учебное пособие.-Казань: КГАСУ 2009г.-134с