Постояннаянагрузкаот1м 2 кровли

 

Сучетомгрузовойплощадипостояннаянагрузкаотсобственноговесакровлибудетравна:1,612·48,0=77,38кН.

Постояннаянагрузкаотсобственноговесажелезобетоннойплитыперекрытия(покрытия)притолщинеплиты70мм,плотностижелезобетона ρ = 25кН/м3икоэффициентенадежностипонагрузке γ f = 1,1нагрузовуюплощадьсоставит0,07·25·1,1·48,0=92,40кН.

Постояннаянагрузкаотвесаребервторостепенныхбалокперекрытия(покрытия)приколичествебалокнагрузовойплощади4шт.длиной6,0 м иразмерамисеченияребра0,2×0,33м,будетравна0,2·0,33·25·1,1·4·6,0=43,56кН.

Постояннаянагрузкаотвесареберглавныхбалокперекрытия(покрытия)нагрузовойплощадидлиной8,0миразмерамисеченияребра0,3×0,68мсо-ставляет0,3·0,68·25·1,1·8,0=44,88кН.

Постояннаянагрузкаотвесаколоннысечением400×400ммпривысотеэтажа4,20мбудетравна0,4·0,4·25·1,1·4,20=18,48кН.

Итогопостояннаянагрузканаколоннупервогоэтажаотвесавсехжелезо-

35

бетонныхконструкцийздания(приколичествеэтажей–4)будетравна4·(92,40+43,56+44,88+18,48)=797,28кН.

Постояннаянагрузканаколоннуотмассыпола3-хэтажей(позаданию

g n =1,0кН/м2)при γ f = 1,2составит3·1,0·1,2·48,0=172,8кН.

Нормативноезначениеснеговойнагрузкинапокрытиеопределяемпоформуле(10.1)[8]:

S 0=0,7 c e c t μS g =0,7·1,0·1,0·1,0·2,4=1,68кН/м2,

где с е =1,0–коэффициент,учитывающийсносснегаответра,принятпоформуле(10.4)[8];

с t =1,0–термическийкоэффициент,принятпоформуле(10.6)[8];

μ =1,0–коэффициентпереходаотвесаснеговогопокроваземликснеговойнагрузке,принятвсоответствиисп.10.2[8];

S g =2,4кПа–весснеговогопокрована1м2горизонтальнойповерхно-

стиземлидляг.Томск(IVснеговойрайон)всоответствиистабл.10.1[8].

Расчетноезначениеснеговойнагрузкибудетравно:

S = S 0 γ f = 1,68·1,4=2,352 кН/м2,

где γ f =1,4–коэффициентнадежностипоснеговойнагрузкесогласноп.10.12[8].

Приэтомдлительнаясоставляющаябудетравна0,7·2,352=1,646кН/м2,гдекоэффициент0,7принятпоп.10.11[8].

Сучетомгрузовойплощадиполучимследующиевеличинынагрузкиотснеганаколонну:отполнойснеговойнагрузки–2,352·48,0=112,9кН,адлядлительнойсоставляющейснеговойнагрузки–1,646·48,0=79,0кН.

Отполнойвременнойнагрузкинаперекрытиях3-хэтажей(позаданию v = 10.0кН/м2)при γ f = 1,2нагрузканаколоннусоставит3·10,0·1,2·48,0=1728,0кН,соответственнодлительнаясоставляющаябудет рав-на3·(10,0–1,5)1,2·48,0=1468,8кН.

Суммарнаявеличинапродольнойсилывколоннепервогоэтажабудет:77,38+797,28+172,8+112,9+1728,0=2888,36кН,втомчиследлительносостав-ляющаяравна:77,38+797,28+172,8+79,0+1468,8=2595,26кН.

Сучетомклассаответственностизданияпри γ n =0,95максимальнаявели-чинапродольнойсилывколоннесоставит N =2888,36·0,95=2743,9кН;втомчиследлительнодействующая: N l =2595,26·0,95=2465,5кН.

Характеристикибетонаиарматурыдляколонны.По заданиюбетонклассаВ25.Посколькуколоннабетонируетсяввертикальномположении,тосогласноп.6.1.12[3],расчетноесопротивлениебетонаумножаемнакоэффициентусло-вияработы γ b 3=0,85.Тогдаполучим R b =14,5·0,85=12,325МПа.ПродольнаярабочаяарматураклассаA400, R sc =350МПа.ПоперечнаяарматураклассаВ500.

36

Расчетпрочностисеченияколонны выполняемпоформуламп.3.58[5]надействиепродольнойсилысослучайнымэксцентриситетом,посколькукласстяжелогобетонанижеВ35,а l 0=4200мм<20 h =20·400=8000мм.

Потабл.IV.3прил.IVпри l 0 / h = 4200/400=10,5и N l / N =

=2465,5/2743,9=0,898находимкоэффициены φ b =0,888и φ sb =0,902.Принимаяориентировочнозначение φ ≈(φ b + φ sb)/2=(0,888+0,902)/2=0,895вычисляемтребуемуюплощадьсеченияпродольнойарматурыпоформуле(3.97)[5]:

 

 

 

A s, tot

N - RA

φ b

=            =

R sc

2743,9×103

0,895

 

- 12,325×160000350

 

 

= 3122мм2,

 

где A = bh =400·400=160000мм2.

Принимаем4Ø32A400(A s,tot =3217мм2).

Выполнимпроверкупрочностисеченияколоннысучетомплощадисече-нияфактическипринятойарматуры.

Вычисляем: α s = R sc A s, tot /(R b A)=350·3217/(12,325·160000)=0,554;тогда:

φ = φ b +2(φ sb − φ b) α s =0,889+2(0,902–0,889)0,554=0,916> φ sb =0,902.

При φ =φ sb =0,902 несущая способностьрасчетногосеченияколонныпер-вогоэтажабудетравна:

 

N ult = φ (R b A+R sc A s,tot)=0,902(12,325·160000+350·3217)=2794,4·103Н=2794,4кН> N= 2746,1кН,

 

следовательно,прочностьколонныобеспечена. Такжеудовлетворяются требо-ванияп.5.12[5]поминимальномуармированию,поскольку:

 

μ = A s, tot / A ·100%=3217/160000·100=2,01%>0,4%.

 

 

           Поперечнуюарматурувколоннеконструируемвсоответствиистребова-ниямип.5.23[5]изарматурыклассаВ500диаметром8мм,устанавливаемуюсшагом sw =450мм<15 d =15·32=480мм инеболее500мм (рис. 19, а).

 

Расчет фундмента

Фундамент проектируемподрассчитаннуювышеколоннусрасчетным

усилиемнаподколонник N =2743,9кН.

     Характеристикибетонаиарматурыдляфундамента.ПозаданиюбетонтяжелыйклассаВ25.Посколькуплитнаячастьфундаментабетонируетсявго-

 

37

ризонтальномположениирасчетныесопротивлениябетонабудутравны R b =

=14,5МПаи R bt =1,05МПа.Продольнаярабочаяарматурасетки классаA400,

R s =350МПа.

Дляопределенияразмеровподошвыфундаментавычислимнормативноеусилиеотколонны,принимаясреднеезначениекоэффициентанадежностипонагрузке γ fm =1,15,соответственнополучим N n =N /γ fm = 2743,9/1,15=2386,0кН.

 

 

Рис. 19.Красчетуколонныифундамента: а –детальармированияколонны;

б –расчетныесеченияидетальармированияфундамента

По заданию грунт основания имеет расчетноесопротивление

R 0=0,29 МПа = 290кН/м2,аглубиназаложения                                                                 фундаментаравна d =1,5м.Принимаясреднийвес единицыобъёмабетона фундаментаигрунтанаоб-резах γ mt =20кН/мэ,вычислимтребуемуюплощадьподошвыфундаментапо

формуле:

A = N n / (R 0 − γ mt d)=2386,0/(290−20·1,5)=9,18м2.

 

 

Размерстороныквадратнойподошвыфундаментадолженбытьнеменее

a = A =

9,18

=3,03м; назначаем а =3,10м,тогдафактическаяплощадьпо-

 

 

s

дошвыфундаментасоставит: A = 3,102=9,61м2, адавлениеподподошвойфундамента отрасчетнойнагрузки будетравно р ' = N /A =2743,9/9,61= 286 кН/м2=0,286МПа.

Принимаемразмерысеченияподколонника h c × b c = 500×500мм.Высо-тафундаментадолжнаудовлетворятьдвумусловиям:прочностиплитной частифундаментанапродавливаниеинадежнойанкеровкипродольнойрабочаяар-матурыколоннывфундаменте.

Рабочуювысотуфундамента(рис.19,б)поусловиюпрочностинапро-давливаниевычислимпоформуле:

h = - h c + b c + 1

N

= - 500 + 500 + 1

274 6, 1 × 1 0 3

= 467мм,

0                   4    2

R bt

+ p '

4      2 1,05+ 0.286

s

тогда Н = h 0 + 50 = 467+50=517мм.

Необходимуюдлинуанкеровкисжатойарматурыколоннывфундаментенаходимсогласнотребованиямп.п.10.3.23−10.3.25[3].

Базовую(основную)длинуанкеровкиарматурного стержняØ32А400вбе-тонеклассаВ25определимпоформуле(10.1)[3]:

l =    R s A s

=  350× 804,3

= 1067,1мм,

0, an

R bond u s

2,625×100,5

где A s и u s − соответственноплощадьипериметр анкеруемогоарматурногостержня Ø32мм;

R bond −расчетноесопротивлениесцепленияарматуры,определяемоепоформуле(10.2)[3]: R bond = η 1 η 2 R bt = 2,5·1,0·1,05=2,625МПа,

здесь η 1=2,5дляарматурыклассовА400иА500и η 2=1,0придиаметреан-керуемойарматуры≤32мм(η 2=0,9придиаметреарматуры36и40мм).

Требуемуюрасчетнуюдлинуанкеровкиарматурыколонныопределимпоформуле(10.3)[3]:

 

 

l an

= α l

 

 

0, an

 

A s, cal A s, ef

= 0,75× 1067,13122= 777

3217

мм,

где A s, cal, A s, ef − площадипоперечногосеченияарматурысоответственно,требуемаяпорасчетусполнымрасчетнымсопротивлениемифактическиуста-новленная; α =0,75длясжатыхстержней.

Тогдавысотафундаментапоусловиюанкеровкиарматурыдолжнабытьнеменее Н = l an + 50 = 777+50=827мм.

Cучетомудовлетворениядвухусловийпринимаемокончательнофунда-

мент высотой H = 850мм, двухступенчатый, с высотой нижней ступени

h 1=400 мм.

Сучетомбетоннойподготовкиподподошвойфундаментабудемиметьра-бочуювысоту h 0 =850–50=800ммидляпервойступени h 01=400–50=350мм.Выполнимпроверкуусловияпрочностинижнейступенифундаментапопоперечнойсилебезпоперечногоармированиявнаклонномсечении,начи-нающемсявсеченииIII–III.Дляединицышириныэтогосечения(b =1мм)

s

находим: Q =0,5(а – h с – 2 h 0) bp ' =0,5(3100–500–2·800)1·0,286=143,0H.

Поскольку Q b, min =0,5 R btbh 01=0,5·1,05·1·350=183,7H>Q=143,0Н,топрочностьнижнейступенипонаклонномусечениюобеспечена.

Площадьсеченияарматурыподошвыквадратногофундаментаопределимизусловиярасчетафундаментанаизгиб всечениях                                                                   I–Iи II– II.

Изгибающиемоментывычисляемпоформулам:

 

M I = 0,125 p ' (a –h)2 a =0,125·0,286(3100–500)23100=749,2·106Н·мм;

s       c

M II = 0,125 p ' (a –a)2 a =0,125·0,286(3100–1400)23100=320,3·106H·мм.

s        1

Сечениеарматурыодногоидругогонаправлениянавсюширинуфунда-ментаопределимизусловий:

A s I= M I / (0,9 h 0 R s)=749,2·106/(0,9·800·350)=2973мм2;

A s II= M II / (0,9 h 0 1 R s) = 320,3·106/(0,9·350·350)=2905мм2.

 

Нестандартнуюсварнуюсеткуконструируемсодинаковойвобоихна-правленияхрабочейарматурой16Ø16A400(А s =3217мм2).Соответственнополучимфактическиепроцентыармированиярасчетныхсечений:

 

μ I= A s /(a 1 h 0)·100=3217/(1400·800)100=0,287%;

μ II =A s /(ah 01)·100=3217(3100·350)100=0,297%,чтобольше μ min =0,10%.

Среднийшагстержнейвсеткевычислимпоформуле:

s = (a − 100)/(n − 1) = (3100−100)/(16−1)=200мм,

где n – числостержнейвсетке.

Заполненныйконтрольныйталонирезультатыпроверкирасчетовколонныифундаментапредставленынарис.20.

Нарис.21,22приведенысоответствующиерасчетампримерыконструированияколонныифундамента.

 

a

=======================================================================================================================

ПГС 4курсП11гр.IKодN(кH)KолоннаS+S'd.sw(мм)Размерыфундамента(см)Kол-воA(см2)CеткаKонтр.IКравцов С.Н.Iзаданияmaxb.h(см)(n.Ф)swaa1 H.h1ступенейSmaxФ.шагсуммаICрок сдачи информацииI: :                        :: : : : : : : :                   Iпо5этапудо180310I102.05 2743.940.40 4.32 8.450310140 85.40 229.7316.2003482.45 I

=====================I------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ I

N -максимальнаявеличинапродольнойсилывколонне,кН; Обозначениягеометрических max   размеровфундаментов b.h -размерысеченияколонны,см;

Пояснения кзаполнениюконтрольноготалона:

S+S’(n.Ф)-количествои диаметр стержней продольнойрабочей арматуры;          Двухступенчатый                                                                                                                                             Трехступенчатый

 

 

d.sw-диаметришагпоперечныхстержней,мм;

sw

a –размерстороныквадратнойподошвыфундамента,см;

a1 -размертелафундаментанадпервойступенью, см;

H.h1 -высотафундаментаивысотанижнейступени,см;

А -площадьарматурыпорасчетувнаиболееопасном

max сечении,см2;

Ф.шаг-диаметришаграбочейарматурывсеткефундамента,мм.

б

========================================================================================================================

ПГС 4курсП11гр.IKодN(кH)KолоннаS+S'd.sw(мм)Размерыфундамента(см)Kол-воA(см2)CеткаPезультатIКравцов С.Н.Iзаданияmaxb.h(см)(n.Ф)swaa1 H.h1ступенейSmaxФ.шагошибокIИнформациястудента                 I102.052743.9 40.40 4.32 8.450 310. 140. 85.40 2.                 29.73        16.200   I

Результатыпроверки I   2743.9 40.40 4.32 8.450 310. 140. 85.40 2. 29.73                 16.200  I

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BыOTЛИЧHOвыполнилиэтотэтаппроектирования.

Получитеданныедлярасчетакирпичногостолбана высоте2/3Н:

N=775кН;Ng=648кН;eo=6,0см;Н=4.8м;кирпичсиликатныйполнотелый.

 

Рис. 20. Кавтоматизированномупроектированиюколонныифундамента: а– заполненныйконтрольныйталон;

б– результатыдиалога сЭВМ

 

 

 

 

Рис. 21.Армированиемонолитнойколонны

 

 

 

 

Рис. 22. Монолитныйфундамент подмонолитнуюколонну

 

 

43