Проектирование здания прямоугольной конфигурации с размерами по крайним осям 41х62 м.

MRd,s1=As1*(d1-0.5X1)=2513*450(650-0,5*266,1)=584кНм;

MRd,s2=As2*(d1-0.5X2)=1609*450(675-0,5*170,3)=427,1кНм;

где X1и X2 - высота сжатой зоны бетона;

d1=d- рабочая высота сечения;

d2 - рабочая высота сечения при оставшейся арматуре после обрыва;

 

x1===266,1мм;

 

x2===170,3мм;

 

4. На эпюре М отложить полученные значения фактических моментов и найти графически места теоретического обрыва стержней.
5. Определить длины lbd,1и lbd,2на которые надо завести обрываемые стержни за места теоретического обрыва:

lbd,1=а1а2а3а4lb≥lb,min=28,2

lbd,1=а1а2а3а4lb=32,67

lbd,1= 32,67 см≥lb,min=28,2

гдеai, а2, а3, а4-коэффициенты, характеризующие условие анкеровки, определяются по таблице 11.6 [3]

В связи с тем, что произведение а1·а2·а4 изменяется в пределах 0,7-1,0, а величина а3 в условиях обрыва арматуры ригеля принимается равной 0,7, то разрешается принять а1·а2·а4=1,0, а а3=0,7.

lb - базовая длина анкеровки.

- площадь продольной арматуры, требуемая по расчету;

- принятая площадь продольной арматуры;

lb,min-минимальная длина анкеровки, принимается равной наибольшему значению из величин:

0,6lb; 20Ø; 100мм- для растянутых стержней;

0,3lb; 15Ø; 100мм - для сжатых стержней.

Кроме того, общая длина запуска стержня за место теоретического обрыва должна быть не менее О,5h +2ОØ, гдеh — высота ригеля.

4.8 Конструирование  ригеля

Продольную рабочую арматуру располагают в соответствии с эпюрой изгибающих моментов у растянутой грани ригеля с соблюдением необходимой толщины защитного слоя. Эта арматура должна воспринимать растягивающие усилия, вызванные изгибающими моментами. Поперечные силы воспринимаются бетоном и поперечной арматурой (хомутами). Рабочую, монтажную и поперечную арматуру объединяют в сварные каркасы. Плоские сварные каркасы объединяют в пространственный каркас с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1-1,5 м.

При высоте ригеля более 700 мм ставятся дополнительные монтажные продольные стержни с расстояниями между ними по высоте не более 400 мм. Суммарная площадь сечения этих стержней должна составлять не менее 0,1 % от площади поперечного сечения ригеля. Эти стержни вместе с поперечной арматурой сдерживают раскрытие наклонных трещин на боковых гранях элемента.

Опалубочные и арматурные чертежи (1:50) ригеля выполнить на белой бумаге формата A3. В том же масштабе построить эпюру моментов арматуры (эпюру материалов). На чертеже надо показать в масштабе 1:20 поперечные сечения в пролете и на опоре, поставить размеры и обозначить позиции арматурных стержней.

 

5. Расчет и конструирование центрально сжатой железобетонной колонны.

5.1 Расчет армирования колонны первого этажа

При расчете колонны предварительно принимается сечение колонны bxh=50х50см. Определяется геометрическая длина колонны 1со1 равная расстоянию между нижней плоскостью балки и обрезом фундамента.

Расчетная длина колонны:

l0=1со1=9.8*2=19.6м

- коэффициент, учитывающий  условия закрепления колонны.

Случайный эксцентриситет принимается

ea=max==10мм.

Определяется гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффициента продольного изгиба

- радиус инерции i= 0,289 • h=0,289*50=14,45см;

- гибкость колонны===135,6.

При >14 необходимо учитывать влияние коэффициента продольного изгиба.

Эффективная расчетная длина колонны

leff=l0·=19,6*=27м

klt=1+=1+2=1,875

l0- расчетная длина колонны, м,

= 2- предельное  значение коэффициента ползучести 

Определяются = = и =0,064по табл. 7.2 [3] определяется=0,90коэффициент, учитывающий влияние геометрической нелинейности (продольного изгиба).

Расчет армирования колонны со случайным эксцентриситетом производится из условия

Nsd≤NRd=(fcdАс+ fydAs,lot)

Требуемая площадь сечения арматуры

As,lot===1321,3мм2

гдеAc=bh -площадь сечения сжатого бетона.

По сортаменту подбирается 4 арматурных стержней Ø22мм,Аs=15,2 см2 симметрично располагаемых в сечении.

Проверяется коэффициент продольного армирования.

==0,53 ≥ min=0,15

5.2 Расчет консоли колонны первого этажа

Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Консоль рассчитывается на наибольшую поперечную силуVSd

Конструирование консоли. Минимально допустимая длина площади опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие:

lsup===16,9см

где b - ширина ригеля, принимаемая ширине колонны.

По конструктивным соображениям принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани колонны= 6см. Тогда требуемый вылет консоли равен:lc=lsup+=16,9+6=22,9см=25см.

С учетом возможной неравномерности распределения давления по опорной поверхности, а также неточности при монтаже вылет консоли принимается кратно 5 см с округлением в большую сторону, но не менее 25 см.

При предварительно принятом = =0,95требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:

h===712мм

где bc- ширина колонны.

Полная высота консоли у ее основания принимается кратно 5 см с округлением в большую сторону (не менее 15 см). Для принятого значения вычисляется рабочая высота консоли:d = h-с=75-5=70см.

При соблюдении условия lс=25см<0,9d=63см консоль относится к короткой.

Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 45° (при высоте консоли до 20 см консоль проектируется прямоугольной). Высота свободного конца консоли определяется:

hc1 =h-lctan 45°=75-25=50см.

Армирование консоли. Сечение продольной рабочей арматуры консоли Asподбирают по увеличенному на 25% изгибающему моменту в опорном сечении:

Msd=Vsda =Vsd(lc-)=640103(0,250-)=86,72кНм 

Определяют m===0,06

Затем по приложению=0,97

As===4,37см2

Принимаем 6Ø10 мм, As=4,71 см2

Стержни располагают у двух боковых граней консоли и приваривают к закладным деталям консоли.

Поперечные стержни устанавливают у двух боковых граней консоли с шагом не более 125 мм и не более 150 мм.

Площадь сечения отогнутой арматуры определяют по эффективному коэффициенту поперечного армированияpmin = 0,002.

As,inc=minbcd=0,002*50*70=7 см2 

Отогнутую арматуру устанавливают тоже у двух боковых граней консоли.

Еслиhc=50см<2,5a=41,4см, то консоли рекомендуется армировать наклонными хомутами, которые так же, как и горизонтальные, ставят с шагом не более 125 мм и не более 150 мм.

 

6. Расчет центрально-нагруженного фундамента под колонну.

Требуется рассчитать центрально нагруженный фундамент под железобетонную колонну сечением 500x500 мм, продольная рабочая арматура колонны ⊘-22 мм. Расчетная нагрузка, на фундамент принимаемая из расчета колонны Nsd=900 кН. Фундамент выполнен и тяжелого бетона класса с20/25, рабочая арматура класса S400. Основанием фундамента служат пески мелкие с коэффициентом пористости е=0,45 и расчетным сопротивлением Ro=0,14 МПа. Район строительства город Минск.

6.1 Выбор глубины заложения подошвы фундамента.

Глубина заложения фундамента принимается большему значению из следующих значениях.

Минимальная глубина заложения должна быть dmin>0,5 м.

Исходя из конструктивных особенностей здания:

Глубина заложения принимается равной не менее чем:

d=hf+h4

hf=h1+h2+h3

где hf- высота фундамента;

h1 - толщина дна стакана фундамента, 0,2;

h2- рихтовочный зазор под колонну, принимается равным 0.05м;

hз - глубина заделки колонны в стакан;

h3=dc>30d=660 мм

где d- это диаметр продольной рабочей арматуры колонны;

h3=dc>1,5hc

где hc - сечение колонны;

h3=dc>1.5*500=750 мм

 Глубину заделки колонны  в фундамент принимаем равной  большему из полученных значений  кратно 50 мм. hз=450 мм.

h4 - толщина конструкции пола, принимается равной 0,15 м;

hf=0,2+0,05+0,75=1 м

d=1+0,15=1,15 м

 Исходя из глубины  сезонного промерзания, грунта глубина  заложения фундамента принимается  не менее чем:

df=khdfn

где dfn - нормативная глубина промерзания, по схематической карте;

                 kh - коэффициент теплового режима здания

df=0,92 *0,9=0,83 м

Окончательно глубину заложения принимаем равной большему из трех полученных значений dmin0,5 м; d=1,15 м; df= 0,83 м кратно 0,05 м. Глубина заложения d=1,15 м.

6.2 Определение размеров фундамента.

Согласно СНБ 5.01.01-99 расчет по второй группе предельных состояний (деформациям) для центрально нагруженных фундаментов достаточно соблюдения условия:

Pcp≤R

Среднее значение давления под подошвой фундамента находят по формуле:

Рср=+

где N/sd - вертикальная расчетная нагрузка на обрез фундамента;

Nsd  =

Nsd - вертикальная расчетная нагрузка на колонну;

   - усредненный  коэффициент безопасности по  нагрузке;

        Nsd =  = 1113кН

A - площадь подошвы фундамента, м2 ;

А=

R0 - расчетное сопротивление грунта;

уср - осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (20...22кН/м3);

d- глубина заложения фундамента от поверхности планировки, м;

А =м2

Размер стороны подошвы фундамента принимается af==

кратно 0,3 м, af=3,3 м. Af== м2

Среднее значение давления под подошвой фундамента:

 

Рср =     + 200,85 =119,2кПа

Величина расчетного сопротивления грунта (R), кПа, под подошвой фундамента определяется по формуле

R = уср

где — коэффициенты условий работы

к — коэффициент, принимаемый равным: к = 1, если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями и к =1,1, если они приняты на основе статистических данных;

Му, Mq ,Мс — коэффициенты

kz — коэффициент, принимаемый равным: kz = 1 при b < 10 м

b — ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное  значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод  определяется с учетом взвешивающего  действия воды), кН/м;

н - тоже залегающих выше подошвы фундамента;

dj — глубина заложения фундаментов м;

db — глубина подвала, м;

сн — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

R =кПа

Рср=119,2 кПа<R=487,9кПа

Условие выполняется, но имеется большой запас прочности можно уменьшить размеры фундамента. Принимаем аf=1,8 м; Аf=3,24 м2 .

Окончательно принимаем фундамент с размером подошвы аf=1,8 м.

 

 

 

6.3 Расчет и конструирование фундамента.

Определение высоты плитной части фундамента.

Высота плитной части центрально нагруженного фундамента определяется исходя из обеспечения прочности по наклонному сечению и продавливание подколонником плитной части фундамента.

Реактивный отпор грунта на подошву фундамента определяется:

                           ргр= = = 395,1 кПа

Предварительно рабочая высота плитной части фундамента может быть назначена из условия:

                                         d1,2=1.2=0.14 м

аf- принятый размер подошвы фундамента, м hnk - принятое сечение подколонника, м

l=

Общая высота плитной части фундамента равна:

                             hпл = d + c

где с - величина защитного слоя арматуры фундамента, мм

h =140+35 =175мм

Принимаем одноступенчатый фундамент с высотой ступени 300 мм

Подбор рабочей арматуры подошвы фундамента.

Под действием реактивного давления грунта на подошву фундамента ступени работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. Изгибающие моменты в сечении по граням уступов:

Msd=pгрaf=395,11.8кН/м

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы фундамента определяется:

As=2

где di - рабочая высота плитной части фундамента.

Количество рабочих стержней в каждом направлении принимаем равным:

                         п =

где S - шаг рабочей арматуры, мм

Количество стержней принимаем 10 шт. Армирование плитной части

фундамента производим сварной сеткой диаметр рабочей арматуры 28 мм с