Железобетонные и каменные конструкции - Расчет колоны. Плиты покрытия. Ригеля

жбк готовый исправлен на печать.docx

1.3 Подсчет нагрузок на плиту.
Нагрузку на 1 м2 поверхности плиты в кHм2 приведена в таблице 2.
Таблица 2 – Подсчет нагрузок на 1 м2 покрытия
Наименование нагрузки
Нормативное значение нагрузки
Частный коэффициент безопасности по нагрузке γf
Расчетное значение нагрузки кНм2
Гидроизоляционный ковёр
Армированная цементно-песчаная стяжка γ = 21 кНм3 = 20 мм
Готовые минераловатные плиты γ = 4 кНм3
Обмазочная пароизоляция
Собственный вес плиты hs = 50 мм γ = 25 кНм3
Снеговая нагрузка qSd при i=08
4 Определение внутренних усилий в плите.
При расчетной ширине грузовой полосы bs = 100 см или 1 м нагрузка приходящаяся на 1 м2 плиты равна по величине нагрузке на 1 м погонный полосы таким образом расчетная нагрузка на плиту составит:
постоянная нагрузка gSd = 3451 кНм переменная – qSd = 162 кНм.
Для определение усилий в плите определяем основные сочетания действующих нагрузок:
первое основное сочетание:
второе основное сочетание:
К дальнейшим расчетам принимаем второе основное сочетание для которого величина постоянной нагрузки составит gSd = 3541·0.85 = 301 кНм
Плита рассматривается как неразрезная многопролетная балка загруженная равномерно распределенной нагрузкой для которой изгибающие моменты определяются в стадии предельного равновесия с учетом перераспределения усилий.
Расчетная схема плиты и эпюры внутренних усилий представлены на рисунке 4.
Изгибающие моменты в характерных сечениях монолитной плиты покрытия будут равны:
в крайних пролетах и на крайних опорах (только при непрерывном армировании) (в сечении 1–1 и 2–2):
в средних пролетах и на средних опорах для плит не окаймленных по контуру балками (между осями А-Б и Г-Д) независимо от способа армирования:
в средних пролетах и на средних опорах где плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с ними балками (между осями Б-В):
5 Расчет прочности нормальных и наклонных сечений.
Для бетона класса C2025 принимаем нормативные и подсчитанные расчетные характеристики бетона:
Для бетона класса ниже С5060
Расчетные характеристики для арматуры класса S500 3–5мм fyd=417 МПа.
Размеры сечения принятые для расчета:
b = 1000 мм; hs=50 мм;
=10 мм – минимальный защитный слой бетона арматуры плиты;
=5 мм – допускаемое отклонение защитного слоя бетона;
– предполагаемый максимальный диаметр арматуры плиты.
Рабочая высота сечения плиты –
Условие выполняется.
Определяем коэффициент
Определяем требуемую площадь сечения:
Определяем минимальную требуемую площадь сечения арматуры в сечении согласно п. 9.2.1.1 [2]:
где минимальный коэффициент армирования определяемый по формуле:
Для удобства данные расчета сведём в таблицу 3.
Таблица 3 – Требуемая площадь сечения арматуры на 1м погонный плиты
Крайний пролет и крайняя опора при непрерывном армировании
Средние пролеты и средние опоры без учета окаймления балками
Средние пролеты и средние опоры с учетом окаймления балками
Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил производится из условия
где - расчетная поперечная сила от внешних воздействий;
- расчетное значение сопротивления поперечной силе воспринимаемое железобетонным элементом без поперечного армирования:
– при отсутствии осевого усилия (сжимающей силы).
Поскольку условие выполняется расчет поперечной арматуры не производится и согласно конструктивным требованиям постановка поперечной арматуры не требуется.
6 Подбор типовых сварных рулонных сеток
Между главными балками можно уложить 2 3 или 4 сетки с нахлестом распределительных стержней 50 – 100 мм причем ширину сеток рекомендуется окончательно принимать не менее 2000 мм.
При 2-х сетках необходимая ширина сетки:
где с – минимальная длина нахлестки распределительных стержней;
с1 – минимальная длина свободных концов распределительных стержней.
Можно принять между главными балками 2 сетки с шириной В = 2860 мм с действительным нахлёстом:
При 3-х сетках необходимая ширина сетки:
Вариант не приемлем т.к. B2000 мм.
Окончательно принимаем вариант с 2-мя сетками В = 2860 мм с наименьшей длиной нахлёста с = 190 мм.
Подбор арматуры и конструирование сеток начинаем со средних пролетов и выполняем в табличной форме (таблица 4).
Сетки подбираются таким образом чтобы суммарная площадь поперечных сечений рабочих стержней сеток приходящаяся на 1 м ширины плиты соответствовала найденным из расчета нормальных сечений площади Ast рабочей арматуры (таблица 5).
При армировании плиты сетками с продольными рабочими стержнями вначале подбираются основные сетки С1 и С2 в которых площадь поперечных сечений рабочих стержней на ширине 1 м соответствует площади As рабочей арматуры полученных из расчета нормальных сечений плиты в средних пролетах и средних опорах. Такие сетки располагаются во всех пролетах и над всеми опорами: сетка С1 - между осями А-Б и В-Г сетка C2 – между осями Б-Г (рисунок 5 и 6). В крайних пролетах и над вторыми от края опорами укладываются дополнительные сетки СЗ между осями А-Б и В-Г и С4 между осями Б-В. Дополнительные сетки подбираются по разнице между площадями арматуры требуемой из расчета нормальных сечении в указанных местах плиты и площади арматуры основной сетки. Дополнительные сетки в крайних пролетах применяются с поперечным расположением рабочей арматуры т. к. при этом сетку удобно раскатывать вдоль второстепенных балок и уменьшается количество мелкоразмерных сеток. Ширина дополнительной сетки в этом случае принимается такой чтобы смогла перекрыть первый пролет плюс величины второго пролета плиты.
Принимаем сетки шириной B=2350 мм.
Длина дополнительной сетки равна:
Над главными балками устанавливаются конструктивно верхние сетки площадь сечений поперечных рабочих стержней поперечного направления которых должна составлять не менее 13 площади пролетной арматуры плиты:
Длину рабочих стержней (ширину сетки) назначают из условия что расстояние от грани балки в каждую сторону было не менее 14 пролета плиты:
Принимаем сетки шириной B=1180 мм.
Условное обозначение марки сеток (рисунок 4):
где с1 – длина свободных концов продольных стержней;
с2 – то же поперечных стержней;
Рисунок 4 – К конструированию сеток
Таблица 4 – Армирование плиты рулонными сетками
Принятое армирование
Средние плиты и средние опоры без учета окаймления
Средние плиты и средние опоры с учетом окаймления
Крайняя плита и крайняя опора без учета окаймления
– дополнительная сетка:
924 – 063 = 0294 см2
Крайняя плита и крайняя
опора с учетом окаймления
Над главными балками:
Таблица 5 – Определение массы сеток
Рисунок 5–Фрагмент плана раскладки сеток плиты перекрытия
Рисунок 6 – Непрерывное армирование монолитных неразрезных плит сварными рулонными сетками
Рисунок 7 – Арматурный чертеж рулонной сетки
Принимаем 320 S400 ()
8. Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе.
Расчет поперечной арматуры ведут для трех наклонных сечений: у крайней опоры и у первой промежуточной опоры слева и справа.
Первая промежуточная опора слева. Площадь продольного армирования в расчетном сечении Ast=1256 cм2. Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах должен удовлетворять требованиям по сварке. При максимальном диаметре продольной арматуры плоского каркаса – 20 мм принимаем поперечную арматуру диаметром dsw=5 мм с площадью 0196 см2. Так как ригель армируется пространственным каркасом состоящим из двух плоских каркасов то в расчетах на прочность по наклонным сечениям учитывается площадь поперечной арматуры двух каркасов т.е. .
Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил начинается проверкой условия где - расчетная поперечная сила от внешних воздействий; - поперечная сила воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:
Поскольку условие то необходима постановка поперечной арматуры по расчету.
Расчет поперечной арматуры производим на основе стержневой модели (по методу ферменной аналогии).
Назначаем расчётное сечение на расстоянии aw1=600 мм от грани опоры что меньше d = 625 мм и больше .
Расчетная поперечная сила в расчётном сечении на расстоянии aw1=600 мм от грани опоры составляет:
В критическом расчетном сечении должно выполняться условие полученное из совместного рассмотрения и незначительного преобразования условий:
где – касательные напряжения в расчетном сечении;
– расстояние между верхней и нижней продольными арматурами в
Касательные напряжения в данном сечении:
Определяем максимально возможное значение cot из условия применимости метода:
Тогда приняв ориентировочно определяем:
Полученное значение отношения должно удовлетворять условию:
При использовании 25 S500 () расчетный шаг поперечных стержней должен быть не более S ≤ 392 0541 =72 мм.
Таким образом окончательно в приопорной зоне длиной пролета можно принимать шаг поперечных стержней S = 200 мм (кратно 50 мм) что удовлетворяет конструктивным требованиям
В средней части пролета шаг поперечных стержней должен назначаться не более ·h и не более 500 мм.
Принимаем S= 500 мм ·700 = 525 мм.
Аналогично вышеприведенному расчёту выполняются расчеты наклонных сечений у крайней опоры и первой промежуточной опоры справа.
Первая промежуточная опора справа. Площадь продольного армирования в расчетном сечении Ast=1256 cм2. Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах должен удовлетворять требованиям по сварке. При максимальном диаметре продольной арматуры плоского каркаса – 20 мм принимаем поперечную арматуру диаметром dsw=5 мм с площадью 0196 см2. Так как ригель армируется пространственным каркасом состоящим из двух плоских каркасов то в расчетах на прочность по наклонным сечениям учитывается площадь поперечной арматуры двух каркасов т.е. .
При использовании 25 S500 () расчетный шаг поперечных стержней должен быть не более S ≤ 392 0477 =82 мм.
У крайней опоры. Площадь продольного армирования в расчетном сечении Ast=1259 cм2. Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах должен удовлетворять требованиям по сварке. При максимальном диаметре продольной арматуры плоского каркаса – 20 мм принимаем поперечную арматуру диаметром dsw=5 мм с площадью 0196 см2. Так как ригель армируется пространственным каркасом состоящим из двух плоских каркасов то в расчетах на прочность по наклонным сечениям учитывается площадь поперечной арматуры двух каркасов т.е. .
Касательные напряжения в данном сечении:1475
При использовании 25 S500 () расчетный шаг поперечных стержней должен быть не более S ≤ 392 0335 =117 мм.
Расчет и конструирование колонны 1-2 этажей.
В зданиях с неполным каркасом относящихся к связевой конструктивной системе возможные горизонтальные нагрузки (воздействия) воспринимаются вертикальными связями роль которых выполняют наружные и внутренние стены. В этой связи усилия от этой нагрузки не учитываются и колонны рассчитываются только на вертикальные нагрузки а из условий технологичности при изготовлении сечения их принимают квадратной или прямоугольной формы.
В курсовом проекте сечение колонны может быть принято квадратным или прямоугольным а длина колонн сборного каркаса из удобства изготовления транспортировки и монтажа принимается на 2 этажа.
Гибкую продольную арматуру в сечениях колонн зданий с неполным каркасом размещают равномерно по периметру сечения и симметрично относительно его осей и с обязательной постановкой стержней в углах. Расстояние в свету между продольными стержнями колонн должно быть не более 400 мм и не менее 50 мм при вертикальном бетонировании и 30 мм – при горизонтальном. Диаметр принимаемых продольных стержней должен находиться в пределах 16÷32 мм. Величина защитного слоя бетона принимается в зависимости от условий эксплуатации конструкции (классов по условиям эксплуатации заданным в задании на курсовой проект).
Колонны зданий с неполным каркасом рассчитываются по первой группе предельных состояний на сжатие со случайными эксцентриситетами. В общем случае в сечениях колонн многоэтажных зданий действуют изгибающие моменты продольные и поперечные силы. Изгибающие моменты возникают при неравномерном загружении пролетов ригелей перекрытий. Однако практически при небольших нагрузках и малых пролетах величины изгибающих моментов в колоннах малы из-за значительно меньшей жесткости колонн в сравнении с ригелями и ими пренебрегают.
В соответствии с пунктом 1.1 вес монолитных конструкций покрытия:
Вес сборных конструкций перекрытий (панели и ригеля) в соответствии с таблицей 8:
Принимаем вес кровли gk3 = 142 кНм2. Вес конструкции пола на всех перекрытиях gk4 = 053 кНм2. Нормативная снеговая нагрузка для города Гродно (III снеговой район) qk1 = 108 кНм2 нормативная переменная нагрузка на сборное между-этажное перекрытие qk2 = 70 кНм2 количество этажей в здании 7.
Сечение колонн всех этажей здания в первом приближении назначаем 40х40 см. Для определения длины колонны первого этажа Hс1 принимаем расстояние от уровня чистого пола до обреза фундамента hф=04 м.
Тогда Hс1= Hfl+hф = 30 + 04= 34 м.
2. Подсчет нагрузок.
Типовые колонны многоэтажных зданий имеют разрезку через 2 этажа следовательно необходимо выполнять расчет ствола колонны для 1-го и 2-го этажей.
Таблица 8 – Подсчет нагрузок на колонну 1-го и 2-го этажа.
Наименование и подсчет нагрузок
Нагрузка от конструкций покрытий:
Нагрузка от конструкций перекрытий над 1 – 6 этажами:
Нагрузка от конструкций перекрытий над 2 – 6 этажами:
Нагрузка от собственного веса колон всех этажей:
Нагрузка от собственного веса колон 2 – 6 этажей:
Переменная нагрузка на перекрытиях над 1 – 6 этажами:
Переменная нагрузка на перекрытиях над 2 – 6 этажами:
Снеговая нагрузка на покрытие:
Принимая в качестве доминирующей переменную нагрузку на перекрытие
( ) расчетная продольная сила от действия постоянных и переменных нагрузок будет равна:
– на колонну первого этажа:
по первому основному сочетанию
по второму основному сочетанию
– на колонну второго этажа:
Дальнейшие расчеты колонны первого и второго этажей производим по второму основному сочетанию нагрузок.
Расчетная продольная сила вызванная действием длительных постоянных и переменных нагрузок равна:
– на колонну первого этажа
– на колонну второго этажа
3. Расчет колонны на прочность.
Определение размеров сечения колонны
При продольной сжимающей силе приложенной со случайным эксцентриситетом (ео=еа) и при гибкости расчёт сжатых элементов с симметричным армированием разрешается производить из условий:
где - коэффициент учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов.
Заменив величину через условие примет вид:
Необходимая площадь сечения колонны без учёта влияния продольного изгиба и случайных эксцентриситетов т.е. при и при эффективном значении коэффициента продольного армирования для колонны 1-го этажа из условия будет равна:
Принимаем прямоугольное сечение колонны размером .
Расчёт продольного армирования колонны 2-го этажа.
Величина случайного эксцентриситета:
Принимаем величину случайного эксцентриситета .
Относительная величина начального эксцентриситета
Расчётная длина колонны
где - коэффициент учитывающий условия закрепления; для колонн принимается равным единице;
- высота элемента в свету. При рассмотрении расчётной длины колонны из плоскости принимается равным высоте колонны.
Определяем условную расчётную длину колонны:
- предельное значение ползучести бетона допускается принимать равным 2.0.
Тогда гибкость колонны .
При и относительной величине эксцентриситета получаем .
Необходимое сечение продольной арматуры:
По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения арматуры составляет:
Расчёт продольного армирования колонны первого этажа.
Расчётная длина колонны .
Принимаем 432+418 ().
Проверим несущую способность сечения с принятым армированием:
В качестве поперечной арматуры для армирования колонны принимаем стержни 10 мм из стали класса S500 с шагом 50 см что не превышает
4. Расчет консоли колонны.
Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила в данном примере действует на опоре B слева и равна Vsd = 3064 кН (таблица 7).
Рисунок 10 – К расчету консоли колонны
Конструирование консоли.
Минимально допустимая длина площади опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие.
где b=25 см – ширина ригеля.
Принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани колонны = 6 см тогда требуемый вылет консоли равен:
С учетом возможной неравномерности распределения давления по опорной поверхности а также неточности при монтаже принимаем . При предварительно принятом требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:
где – размер грани колонны.
Полную высоту консоли у её основания принимаем .
Условие выполняется и данная консоль относится к короткой.
Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 45º поэтому высота свободного конца консоли:
5. Армирование консоли.
Ригель опирается на консоль на длине площадки равной 125 мм так как зазор между торцом ригеля и гранью колонны принят 60 мм а длина пластины по верху 125 мм .
Расчётный изгибающий момент силы VSd относительно грани колонны:
где – расстояние от силы VSd до грани примыкания консоли к колонне.
Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту MSd увеличенному на 25%.
– величина ранее предварительно принятая;
Принимаем 214 (). Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.
Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны на расстоянии то проверку на прочность наклонных сечений при действии главных растягивающих усилий можно не производить.
При консоль армируется отогнутыми и поперечными стержнями.
Площадь сечения отогнутой арматуры можно определить по эффективному коэффициенту поперечного армирования:
Отогнутую арматуру устанавливаем в двух наклонных сечениях по два стержня в каждом сечении т.е. 46 S500 ().
Поперечные стержни принимаем по двум граням консоли из стали класса S240 10 (). Шаг поперечных стержней должен быть не более 15 см и не более . Принимаем в пределах консоли шаг поперечных стержней S =10 см.
6. Расчет стыка колонн.
Стык такого типа должен рассчитываться для стадий: до замоноличивания как шарнирный на монтажные (постоянные) нагрузки и после замоноличивания как жесткий с косвенным армированием на эксплуатационные (полные) нагрузки.
Рисунок 11 – К расчету стыка колонн между собой
Рассмотрим устройство стыка на третьем этаже где действует продольная сила:
– от полных нагрузок
– от длительнодействующих нагрузок
где - соответственно нагрузка на колонну в уровне первого и второго этажей.
При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны усиленным сетчатым армированием () и арматурными выпусками сваренными ванной сваркой (). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:
где - коэффициент учитывающий неравномерность распределения напряжений под центрирующей прокладкой;
- площадь смятия принимаемая равной площади центрирующей прокладки или площади распределительного листа если она приваривается при монтаже к распределительному листу и его толщина не менее 13 расстояния от края листа до центрирующей прокладки;
- коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;
- площадь сечения всех выпусков арматуры;
- приведенная призменная прочность бетона:
Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм принимаем а расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки ; за пределами подрезки .
Тогда площадь части сечения ограниченная осями крайних стержней сетки косвенного армирования:
Центрирующую прокладку и распределительные листы в торцах колонн назначаем толщиной 2 см а размеры в плане: центрирующей прокладки - 10х10 см что не превышает 13 ширины колонны т.е. распределительных листов – 25х20 см.
За площадь смятия принимаем площадь распределительного листа поскольку его толщина 20 мм превышает 13 расстояния от края листа до центрирующей прокладки .
Коэффициент учитывающий повышение прочности бетона при смятии:
- для элементов с косвенным армированием;
Сварные сетки конструируем из проволоки 5 S500 с и
. Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм не более 14×bк и не более 100 мм. Шаг сеток следует принимать не менее 60 мм не более 150 мм и не более 13 стороны сечения. Как видно из рисунка 20 в каждом направлении сетки число длинных стержней – 5 и 7 коротких – 4. Расчётная длина длинных стержней – 460 и 360 см коротких – 180 и 280 см.
Коэффициент эффективности косвенного армирования:
- т.к. расчёт ведётся в стадии монтажа (переходная расчётная ситуация).
Так как принимаем к дальнейшим расчетам .
Для вычисления усилия определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром 40 мм: .
Расчётная длина выпусков арматуры равна длине выпусков арматуры т.е. . Гибкость выпусков арматуры .
Коэффициент продольного изгиба арматуры .
Усилие воспринимаемое выпусками арматуры:
Предельная продольная сила воспринимаемая незамоноличенным стыком:
Таким образом прочность колонны в стыке до замоноличивания больше усилий от длительно действующих нагрузок. Проверку прочности в стадии эксплуатации можно не производить т.к. добавится ещё прочность замоноличенного бетона и таким образом прочность стыка колонны будет такой же как и в сечении ствола колонны.
Для увеличения несущей способности каменной кладки применяются различные схемы ее армирования. Применяются следующие два вида армирования: поперечное (косвенное) состоящее из стальных сеток укладываемых в горизонтальные швы кладки и продольное - из продольных стержней устанавливаемых в вертикальные швы и связанных между собой хомутами.
Стальные сетки воспринимают поперечные растягивающие усилия возникающие в кладке при сжатии препятствуя ее поперечному расширению и расслаиванию в вертикальной плоскости. Этим увеличивается прочность кладки и несущая способность элемента. Сетки укладываются по расчету в каждом ряду или реже но не более чем через пять рядов кирпичной кладки (375 мм). Диаметр стержней прямоугольных сеток - 3 4 и 5 мм. Кроме прямоугольных сеток применяются сетки «зигзаг» с диаметром стержней от 3 до 8 мм.
Сетки «зигзаг» укладываются в двух рядах с взаимно перпендикулярным направлением стержней. Две уложенные таким образом сетки равноценны одной прямоугольной.
Конструкции зданий с жесткой конструктивной схемой должны быть рассчитаны на вертикальные и горизонтальные (ветровые) нагрузки с учетом их возможного сочетания. Стены многоэтажных зданий кроме нагрузки от собственного веса рассчитываются на внецентренно приложенные к ним нагрузки от перекрытий. Расчет стен простенков и столбов состоит в том чтобы проверить ранее назначенные по конструктивным теплотехническим или другим соображениям размеры поперечных сечений и подобрать необходимые марки кирпича и раствора а в отдельных случаях — и параметры армирования. При этом следует стремиться к тому чтобы несущая способность кладки была полностью использована.
Расчет по двум группам предельных состоянияний каменного простенка наружной несущей стены семиэтажного промышленного здания с неполным каркасом имеющего размеры в плане 168 x 624 м с внутренней сеткой колонн в осях l1 x l2 : 56 x 78 м и высотой этажа – Hfl = 30 м. Кладка выполнена из кирпича керамического обыкновенного М100 на растворе М20. Толщина стены h = 510 мм. Нормативная переменная нагрузка на междуэтажное перекрытие qSk = 7 кНм2. Нормативное значение снеговой нагрузки принимаем для г. Гродно (РБ III снеговой район) SSk=108 кНм2. В продольных несущих стенах имеются оконные проемы bок х hок = 2.70 х 1.50 м. По степени ответственности здание относится к классу I (коэффициент надежности по назначению конструкции – γn = 1.0) по условиям эксплуатации – XC0.
Фрагмент плана здания с раскладкой плит и указанием грузовых площадей для подсчета нагрузок с перекрытий и покрытия на простенок здания приводится на рисунке 12 и фрагмент фасада здания на рисунке 13. Подсчет нагрузок сводим в таблицу 9.
При свободной длине стены (расстояние между поперечными стенами здания) ≥ 25Н величина умножается на поправочный коэффициент. При наличии в стенах проемов величину необходимо умножать на поправочный коэффициент.
где - площадь брутто определяются по горизонтальному сечению стены
где - поправочный коэффициент при свободной длине стены l > 35Н .
Условия соблюдаются. Стена принята достаточной толщины.
Таблица 9 – Подсчет нагрузок на несущий каменный простенок.
Нормативные нагрузки кНм2
Коэффициент надёжности по нагрузке
Расчетные нагрузки кНм2
Нагрузки на простенок кН
Армированная цементно-песчаная стяжка
Готовые минераловатные плиты
Собственный вес плиты
hs = 50 мм γ = 25 кНм3
Приведённая нагрузка от веса второстепенных и главных балок при
Окончание таблицы 9.
Плиточный пол t =10 мм p=20 кНм3
Цементно-песчаная стяжка t =15 мм p=22 кНм3
Собственный вес плиты при h=L20=740020=370 мм принимаем h=400 мм
Приведенная нагрузка от веса ригеля при
собственный вес стены с учетом штукатурки
Вес карнизного участка стены высотой
Вес надоконного участка стены высотой
- грузовая площадь наружной стены;
- то же карнизового участка наружной стены;
- то же надоконного участка наружной стены.
Принимая в качестве доминирующей переменную нагрузку на перекрытие () определяем:
Расчетную продольную силу от действия постоянных и переменных нагрузок на перекрытие:
Расчетные продольные силы действующие в сечении 1-1 простенка:
К дальнейшим расчетам принимаем расчетные продольные силы по второму основному сочетанию нагрузок.
3. Определение расчетных усилий действующих на простенок.
В здании высотой 22÷32 м при группе кладки I и перекрытиях из сборных железобетонных настилов с тщательным заполнением швов раствором не ниже М50 расстояние между поперечными жесткими конструкциями не должно быть больше 42х0.9 =37.8 м. Считаем что это условие выполняется.
Стену рассматриваем расчлененной по высоте на однопролетные вертикальные балки с расположением шарниров в плоскостях перекрытий и покрытия.
Нагрузки с верхних этажей (с покрытия и перекрытий 2 7 этажей) передаются на уровне центра тяжести сечения стены второго этажа а нагрузка с перекрытия 1-го этажа передается с фактическим эксцентриситетом.
Расчетная схема стены 1-го этажа приведена на рисунке 18.
Рисунок 14 – Расчет простенка 1-го этажа.
Нагрузка от перекрытия 1-го этажа приложена на расстоянии от внутренней поверхности стены равном одной трети длины опирания ригеля перекрытия на стену t3 = 3803 = 127 мм > 70 мм. Принимаем этот размер равным 70 мм.
Расчетный изгибающий момент от внецентренного приложения нагрузки с перекрытия 1-го этажа:
Расчетные изгибающие моменты действующие в верхнем и нижнем сечениях простенка первого этажа:
4. Расчет простенка по прочности.
Производим расчет простенка как внецентренно сжатого неармированного элемента на расчетные усилия действующие в его верхнем сечении по формуле:
Так как высота сечения стены h = 51 см > 30 см то принимаем .
Расчетная высота стены определяется в зависимости от условий опирания на горизонтальные опоры. При неподвижных шарнирных опорах .
для кладки из кирпича глиняного полнотелого на растворе М20 определяем упругую характеристику = 750.
Эксцентриситет приложения продольной силы в расчетном сечении:
Высота сжатой части поперечного сечения:
Определяем коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действующего изгибающего момента
Так как эпюра изгибающих моментов не является знакопеременной по высоте элемента то и .
Определяем коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения .
Расчетное сопротивление сжатию кладки высшего качества из кирпича М100 на тяжелом растворе М20 с понижающим коэффициентом 085 (на жестких цементных растворах без добавок извести или глины): =12х085=102 МПа.
Площадь сжатой части сечения:
Несущая способность простенка недостаточна его прочность не обеспечена.
Повысить несущую способность простенка можно тремя основными способами:
- увеличением высоты поперечного сечения стены;
- использованием для кладки материалов с более высокими прочностными характеристиками;
- применением сетчатого армирования при растворе марки не ниже 50 и высоте ряда кладки не более 150 мм (при использовании этого способа можно увеличить несущую способность не более чем в 2 раза).
Эксцентриситет не выходит за пределы ядра сечения так как . Применяем для повышения несущей способности простенка сетчатое армирование кладки.
Необходимое минимальное значение расчетного сопротивления армированной кладки:
Требуемый процент армирования по объему при использовании арматурной проволоки класса S500 определяем из формулы:
где - коэффициент условий работы для арматуры класса
- расстояние от центра тяжести сечения до его сжатого края для прямоугольного сечения.
– для раствора М50 (применением сетчатого армирования при растворе марки не ниже 50)
По расчёту армирование не требуется так как . Проверяем несущею способность простенка при растворе М50:
Прочность простенка при принятом растворе кладки обеспечена.
Так как максимальный эксцентриситет продольной силы то производить расчет по второму предельному состоянию (по раскрытию трещин в швах кладки) не требуется.
5. Проверка простенка 1 этажа.
Проверку предельного состояния несущей способности простенка проводят в трех сечениях по высоте простенка (рисунок 15):
- сечение 1-1- под перекрытием первого этажа (Н1-1=11 м);
- сечение m-m- посередине высоты простенка в свету (Нm-m=13 м);
- сечение 2-2 по низу простенка над фундаментом(Н2-2=30 м).
Рисунок 15 – Расчет простенка 1-го этажа
Расчетную продольную силу действующую в сечении 1-1 простенка при нагрузке от веса участка стены от верха чистого пола до низа перекрытия равной
К дальнейшим расчетам принимаем расчетные продольные силы по первому основному сочетанию.
Расчётные продольные силы действующие в сечении m-m при нагрузке от веса участка стены равной
Расчетные продольные силы действующие в сечении 2-2 при нагрузке от веса стены равной
Расчетная продольная сила от действия постоянных и переменных нагрузок на перекрытие:
Проверка предельного состояния несущей способности простенка
Определение эффективной высоты стены:
где - высота этажа в свету 26 м;
- коэффициент уменьшения высоты стены принимаемый в зависимости от закрепления её краёв (нижняя опора не закреплена).
Определение эффективной толщины стены: .
Определение характеристической прочности каменной кладки при сжатии:
где К=055 - безразмерный коэффициент;
- нормализованная прочность кладочного элемента (глиняного кирпича);
- прочность кладочного раствора при сжатии.
Расчётное значение прочности кладки при сжатии:
где - частный коэффициент для характеристик свойств каменной кладки учитывающий погрешности расчетной модели и отклонения от заданных размеров
Определение модуля упругости каменной кладки:
Определение моментов инерции стен и перекрытий:
ширина простенка – 510 м;
ширина грузовой площади простенка – 78 м.
Момент инерции простенков:
Момент инерции перекрытия:
Коэффициенты жёсткости стержней: