Лекции.Орг
 

Категории:


Поездка - Медвежьегорск - Воттовара - Янгозеро: По изначальному плану мы должны были стартовать с Янгозера...


Нейроглия (или проще глия, глиальные клетки): Структурная и функциональная единица нервной ткани и он состоит из тела...


ОБНОВЛЕНИЕ ЗЕМЛИ: Прошло более трех лет с тех пор, как Совет Министров СССР и Центральный Комитет ВКП...

Расчёт фундамента под колонну

Загрузка...

Содержание

Введение ........................................................................................................

1.Расчет многопустотной плиты .................................................................

1.1. Исходные данные .............................................................................

1.2. Расчет нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия ...................................

1.3. Расчет пустотной плиты перекрытия ...........................................

1.4. Конструирование плиты перекрытия .............................................

2. Расчет колонны .........................................................................................

2.1. Исходные данные .............................................................................

2.2. Расчет нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия ...................................

2.3. Расчет нагрузок на 1 м2 плиты покрытия ......................................

2.4. Расчет колонны 1-го этажа ..............................................................

3. Расчет фундамента под колонну .............................................................

3.1. Исходные данные .............................................................................

3.2. Расчет фундамента под колонну......................................................

Спецификация (продолжение) ....................................................................

Литература.....................................................................................................

Введение

Идея создания железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в реальной возможности использования работы бетона на сжатие, а стали – на растяжение.

Совместная работа бетона и арматуры в железобетонных конструкциях оказалась возможной благодаря выгодному сочетанию следующих свойств:

1) сцеплению между бетоном и поверхностью арматуры, возникающему при твердении бетонной смеси;

2) близким по значению коэффициентом линейного расширения бетона и стали при t£100°С, что исключает возможность появления внутренних усилий, способных разрушить сцепление бетона с арматурой;

3) защищённости арматуры от коррозии и непосредственного действия огня.

В зависимости от метода возведения железобетонные конструкции могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. По видам арматуры различают железобетон с гибкой арматурой в виде стальных стержней круглого или периодического профиля и с несущей арматурой. Несущей арматурой служат профильная прокатная сталь – уголковая, швеллерная, двутавровая и пространственные сварные каркасы из круглой стали, воспринимающие нагрузку от опалубки и свежеуложенной бетонной смеси.

Наиболее распространён в строительстве железобетон с гибкой арматурой.

1. Расчёт многопустотной плиты перекрытия

1.1 Исходные данные

Таблица 3. Исходные данные

Район строительства: г. Годно
Размеры, м B x L: 12,4 м х 36 м
Число этажей: 5
Высота этажа, м: 2,8 м
Конструкция пола: дощатый
Сетка колонн, м: 6,2 м х 3,6 м
Тип здания: больница
Грунт суглинок
Переменная нагрузка на перекрытие 400х400 кПа

1.2 Расчет нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия

Дощатый настил δ = 28 мм, ρ = 5кН/м³

Лаги 80х40 мм ρ = 5 кН/м³

Звукоизоляция δ = 15 мм, ρ = 7 кН/м³

Керамзит δ = 150мм, ρ = 5 кН/м³

Ж/б пустотная плита δ = 220мм, ρ = 25 кН/м³

Рис.3. Конструкция пола

Таблица 4. Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия

Наименование нагрузки Нормативное значение кН/м2
I. Постоянная нагрузка
1 Дощатый настил 0,028⋅5 0,14
2 Лаги 0,08⋅0,04⋅5⋅2 0,032
3 Звукоизоляция 0,015⋅0,12⋅7 0,0126
4 Керамзит 0,15⋅5 0,75
5 ж/б пустотная Плита я 0,12⋅25 3
Итого gsk =3,93
II. Переменная нагрузка
6 Переменная 2
Итого qsk = 2
Полная нагрузка gsk+qsk=5,93

1.3. Расчет пустотной плиты перекрытия

1.3.1. Расчётная нагрузка на 1 м. п. плиты при В=1,5 м

Погонная нагрузка на плиту собирается с грузовой площади шириной, равной ширине плиты B=1,5 м.

Расчетная нагрузка на 1 м.п. плиты перекрытия при постоянных и переменных расчетных ситуациях принимается равной наиболее неблагоприятному значению из следующих сочетаний:

- первое основное сочетание

g = (∑ gsk,j⋅ γG,j+∑gsk,j⋅ ψO,i⋅ γQ,i)⋅B= (6,27⋅1,35+4⋅0,7⋅1,5)⋅1,5 = 19 кН/м2

- второе основное сочетание

g = (∑ ξ ⋅ gsk,j ⋅ γG,j+gsk,j⋅ γQ,i) ⋅B= (0,85⋅6,27⋅1,35+4⋅1,5)⋅1,5 = 19,8 кН/м2

При расчете нагрузка на 1 погонный метр составила 19,8 кН/м2

1.3.2. Определение расчётного пролёта плиты при опирании её на ригель таврового сечения с полкой в нижней зоне

Рисунок 2- Схема опирания плиты перекрытия на ригели

Конструктивная длина плиты:

lк = l − 2 ⋅200 − 2 ⋅ 5 − 2 ⋅ 25 = 3600 −400-10 − 50 = 3140 мм

Расчетный пролет:

leff = l − 400 −10 − 2 ⋅ 25 − 2 ⋅100/2=3600 − 410 − 50 − 100 = 3040 мм

Расчётная схема плиты:

Рисунок 3- Расчетная схема плиты. Эпюры усилий

Определение максимальных расчетных усилий Мsd и Vsd

МSd =17,7 ⋅ (3)2 / 8 = 20 кН⋅м

VSd =17,7 ⋅ 3 / 2 = 26,7 кН⋅м

Расчётные данные

Бетон класса С 20/25

fck = 20 МПа = 20 Н/мм2, γc =1,5, fcd = fck / γc = 20 / 1,5= 13,33 МПа

Рабочая арматура класса S500:

fcd = 435 МПа = 435 Н/мм2

Вычисляем размеры эквивалентного сечения

Высота плиты принята 220мм. Диаметр отверстий 159мм. Толщина полок: (220-159) / 2=30,5мм.

Принимаем: верхняя полка hв =31мм, нижняя полка hн =30мм. Ширина швов между плитами 10мм. Конструктивная ширина плиты bк= В –10=1500-10=1490мм.

Ширина верхней полки плиты beff = bк - 2⋅15 = 1490 - 2⋅15 = 1460 мм. Толщина промежуточных ребер 26 мм. Количество отверстий в плите: n = 1500/200=7,5 шт. Принимаем: 7 отверстий.

Отверстий: 7 · 159 = 1113 мм. Промежуточных ребер: 6 · 26 = 156 мм. Итого: 1269 мм.

На крайние ребра остается: (1490-1269)/2=110,5 мм.

h1 = 0,9 d = 0,9⋅159 = 143 мм – высота эквивалентного квадрата.

hf = (220 −143) / 2 = 38.5 мм – толщина полок сечения.

Приведённая (суммарная) толщина рёбер: bw = 1460 − 7 ⋅ 143 = 459 мм.

Рисунок 4- Определение размеров для пустотной плиты

Рабочая высота сечения

d = h − c = 220 − 25 =195 мм,

где c = a + 0.5⋅ ∅ , a=20 мм – толщина защитного слоя бетона для арматуры (класс по условиям эксплуатации XC1).

с=25 мм – расстояние от центра тяжести арматуры до наружной грани плиты перекрытия.

Определяем положение нейтральной оси, предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования

ξ = hf /β = 38,5/195 = 0,197

Т. к. 0,167 <ξ = 0,197 < 0,259 сечение находится в области деформиро-вания 1Б, находим величину изгибающего момента, воспринимаемого бето-ном сечения, расположенным в пределах высоты полки.

MRd = (1,14 ⋅ ξ − 0,57 ⋅ ξ − 0,07) ⋅α⋅ fcd ⋅ beff ⋅ d2 =

= (0,27,⋅1 ⋅13,33⋅1460⋅1952 = 199,8 кН⋅м

Проверяем условие: M Sd < M Rd

MSd = 20 кН⋅м < M Rd = 199,8 кН⋅м

Следовательно, нейтральная ось расположена в пределах полки и расчет производится как для прямоугольного сечения с bw = beff = 1460 мм.

Определяем коэффициент αm

αm = MSd / α ⋅ fcd ⋅ bw ⋅ d=20⋅106/1⋅13,33⋅1460⋅1952 = 0,368

При αm= 0,039 η = 0,968

Требуемая площадь поперечного сечения продольной арматуры

Ast = Mst / fyd ⋅ η ⋅ d2 = 20000000 / 435⋅1⋅195 = 235,8 мм2

Армирование производим сеткой, в которой продольные стержни являются рабочей арматурой плиты.

Принимаем 8 ∅8 S500 Ast = 402 мм2

Коэффициент армирования (процент армирования):

ρ = ASt / bw⋅ d= 235,8 / 495⋅195=0,00263⋅100%=0,26%

ρmin = 0,15% < ρ = 0,26% < ρmax = 4%

Поперечные стержни сетки принимаем ∅4 S500 с шагом 200 мм.

В верхней полке плиты по конструктивным соображениям принимаем сетку по ГОСТ 23279-85.

× 1440 × 3790 ×  
4S 500 ГОСТ6727 - 200 20

∅ 4S 500 ГОСТ6727 - 200 20

Поперечное армирование плиты

Для поперечного армирования конструктивно принимаем короткие каркасы, устанавливаемые в приопорных четвертях пролёта плиты перекрытия. Каркасы устанавливаются в крайних рёбрах и далее через 2-3 пустоты.

Количество каркасов с одной стороны для данной плиты равно четырём.

Диаметр продольных и поперечных стержней каркаса принимаем ∅4 S500.

Шаг поперечных стержней по конструктивным соображениям при h ≤ 450 мм,

S = h / 2 = 220 / 2 = 110 мм, принимаем S = 100 мм.

Проверяем условие:

VSd ≤ VRd,ct Vsd = 26,7 кН

VRd,ct,min = 0,4⋅ bw⋅ d⋅ fctd

VRd,ct,min = 0,4⋅459⋅195⋅13,33=47,7кН

fctd = fctk (fctm) / γc = 2,2 / 1,5 = 1,47 МПа

VRd,ct,min = 0,4⋅459⋅195⋅1,47 = 52628 Н = 52,63 кН

VSd = 26,7 кН < VRd,ct,min = 52,63 кН

Принимаем VRd,ct = 52,63 кН

Всю поперечную силу может воспринять бетон плиты, поперечная арматура устанавливается конструктивно.

Проверка плиты на монтажные усилия

Расчёт прочности панели на действие поперечной силы по наклонной трещине. В стадии монтажа в качестве внешней нагрузки на плиту действует ее собственный вес. Монтажные петли располагаются на расстоянии a = 400 мм от торцов плиты, в этих же местах должны укладываться прокладки при перевозке плиты и ее складировании. Нагрузка от собственного веса плиты:

g = tприв⋅ bк⋅ ρ⋅ γf ⋅ kд = 0,12⋅1,49⋅25⋅1,35⋅1,4 = 8,45 кН/м

kд = 1,4 – коэффициент динамичности

Рисунок 5- Расчетная схема плиты при монтаже

M = g⋅ a2 / 2 = 8,45⋅0,42 / 2 = 0,68 kH⋅м

Этот момент воспринимается продольной арматурой верхней сетки и конструктивной продольной арматурой каркасов.

В верхней сетке в продольном направлении расположены стержни ∅4 S500 с шагом 200 мм.

Площадь этих стержней:

Ast = 8⋅12,6 = 100,8 мм2

Необходимое количество арматуры на восприятие опорного момента

Ast = Mst / 0,9⋅ fyd ⋅ d = 0,68⋅106 / 0,9⋅410⋅195 = 9,45 мм2

fyd = 417 МПа - для проволочной арматуры класса S500

Площадь требуемой арматуры Ast = 9,45 мм2, что значительно меньше имеющейся

Ast = 100,8 мм2.

Прочность панели на монтажные усилия обеспечена.

Расчёт монтажных петель

Определяем нагрузку от собственного веса плиты.

V= =1490⋅3150⋅0,12=0,56

P = V ⋅ γf ⋅ ρ ⋅ kg = 0,56⋅1,35⋅25⋅1,4 = 26,46 кН.

kg = 1,4 - коэффициент динамичности.

При подъеме плиты вес ее может быть передан на 3 петли.

Усилие на одну петлю:

N = P / 3 = 26,46 / 2⋅0,7 = 18,9 кH.

Определяем площадь поперечного сечения одной петли из арматуры класса S240

fyd = 218 МПа

Ast = N / fyd = 18,9⋅103 / 218 = 86,69 мм2.

Принимаем петлю ∅12 S240 Ast = 100,13 мм2.

Конструирование плиты перекрытия

Армирование плиты производим сеткой, в которой продольные стержни являются рабочей арматурой плиты.

Принимаем 8 стержней ∅8 S500 (Ast = 402 мм2). Поперечные стержни сетки принимаем ∅4 S500 с шагом 200 мм.

В верхней полке по конструктивным соображениям принимаем сетку из арматуры∅4 S500. Для поперечного армирования принимаем конструктивно короткие каркасы, устанавливаемые в приопорных четвертях пролёта плиты. Каркасы, устанавливаемые в крайних рёбрах и далее через 2-3 пустоты. Количество каркасов с одной стороны для данной плиты перекрытия равно трём.

Диаметр продольных и поперечных стержней каркасов принимаем

∅4 S500.

Монтажную петлю принимаем ∅12 S240 (Ast = 100,13 мм2).

Расчёт колонны

2.1. Исходные данные

Таблица 5. Исходные данные

Район строительства: г. Минск
Размеры, м B x L: 14 м х 32,4 м
Число этажей: 4
Высота этажа, м: 3 м
Конструкция пола: Паркет
Сетка колонн, м: 7 м х 3,6 м
Тип здания: Театр
Грунт Супесь
Переменная нагрузка на перекрытие 4 кПа
Класс по условиям эксплуатации XC1

2.2 Расчет нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия

Паркетный пол δ = 15 мм, ρ = 8кН/м³

Мастика δ = 1 мм, ρ = 10 кН/м³

Цементно-песчаная стяжка δ = 30 мм, ρ = 18 кН/м³

Звукоизоляция из ДВП δ = 40мм, ρ = 2,5 кН/м³

Ж/б пустотная плита δ = 220мм, ρ = 25 кН/м³

Рис.8. Конструкция пола

Таблица 6. Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия

Наименование нагрузки Нормативное значение кН/м2
I. Постоянная нагрузка
1 Паркетный пол 0,015⋅8 0,12
2 Мастика 0,001⋅10 0,01
3 Ц.- п. стяжка 0,03⋅18 0,54
4 Звукоизоляция 0,04⋅2,5 0,1
5 Плита перекрытия 0,22⋅25 5,5
Итого gsk = 6,27
II. Переменная нагрузка
6 Переменная 4
Итого qsk = 4
Полная нагрузка gsk+qsk=10,27

2.3 Расчет нагрузок на 1 м2 покрытия

Слой гравия на мастике δ=30 мм, ρ=6 кН/м3

Гидроизоляционный ковер -

2 слоя гидростеклоизола δ=10 мм, ρ=6 кН/м3

Цементно-песчаная стяжка δ=30 мм, ρ=18 кН/м3

Утеплитель - минеральная вата δ=150 мм, ρ=1,25 кН/м3

Пароизоляция - 1 слой пергамина δ=5 мм, ρ=6 кН/м3

Ж/б ребристая плита δ=80 мм, ρ=25 кН/м3

Рис. 9. Конструкция покрытия

Таблица 7. Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия

Наименование нагрузки Нормативное значение кН/м2
I. Постоянная нагрузка
1 Слой гравия на мастике 0,03⋅6 0,18
2 Гидроизоляционный ковер – 2 слоя гидростеклоизола 0,01⋅6 0,06
3 Ц.- п. стяжка 0,03⋅18 0,54
4 Утеплитель - мин. вата 0,15⋅1,25 0,188
5 Пароизоляция 0,005⋅6 0,03
6 Ж/б ребристая плита 0,8⋅25 2,0
Итого gsk,покр = 2,998
II. Переменная нагрузка
1 Снеговая(г. Минск) 1,2
Итого qsk,покр = 1,2
Полная нагрузка gsk,покр+qsk,покр=4,198

Типовые колонны многоэтажных зданий имеют разрезку через 2 этажа. Сечение колонны в первом приближении назначаем 300 мм x 300 мм

(4 этажей).

2.4. Расчет колонны 1-ого этажа

2.4.1. Определение грузовой площади для колонны

Рис. 10. Грузовая площадь колонны

Определяем грузовую площадь для колонны.

Aгр = 7 3,6 = 25,2 м2

2.4.2. Определяем нагрузку на колонну

- постоянная от покрытия:

Nsd,покр = gsd,покр Aгр = gsk,покр γf Aгр = 2,998 1,35 25,2 = 102 кН.

- постоянная от перекрытия:

Nsd,пер = gsd,пер Aгр (n-1)= gsk,пeр γf Aгр (n-1)= 6,27 1,35 25,2 (4-1) =639,92 кН.

где: n – количество этажей, γf - постоянная от ригеля:

Площадь поперечного сечения ригеля:

Aриг = ((0,565 + 0,520) / 2) 0,22 + ((0,3 + 0,31) / 2) 0,23 = 0,189 м2

gм.п. = Aриг ρ γf = 0,189 25 1,35 = 6,38 кН.

Nsd,риг = gм.п. lриг n = 6,38 7,0⋅4 = 178,64 кН.

где: n – количество этажей; lриг – пролет ригеля.

- постоянная от собственного веса колонны:

Nsd,кол = bc hc Hэт n ρ γf = 0,4 0,4 3 5 25 1,35 = 64,8 кН.

Принимая в качестве доминирующей переменную нагрузку на перекры-тие, расчетная продольная сила основной комбинации от действия постоянных и переменных нагрузок будет равна:

- первое основное сочетание:

Nsd =∑ Nsd,j + qsd,пер (n-1) ψ0 Aгр + qsd,покр ψ0 Aгр = Nsd,покр + Nsd,пер + Nsd,риг + Nsd,кол + qsk,пер γf (n-1) ψ0⋅ Aгр+ qsk,покр γf ⋅ ψ0 ⋅ Aгр= 102+639,92+178,64+64,8+4⋅1,5⋅3⋅0,7⋅25,2+1,2⋅1,5⋅0,7⋅25,2 = = 1334,63 кН.

- второе основное сочетание:

Nsd =∑ξ⋅Nsd,j + qsd,пер ⋅ (n-1) ⋅ Aгр + qsd,покр ψ0 Aгр =

=0,85⋅ (Nsd,покр + Nsd,пер + Nsd,риг + Nsd,кол )+ qsk,пер⋅ γf (n-1)⋅ Aгр+ + qsk,покр γf ψ0 Aгр=

= 0,85⋅(102+639,92+178,64+64,8)+4⋅1,5 3⋅25,2+1,2⋅1,5 0,7 25,2 =

= 837,556+453,6+31,75=1322,91 кН.

где: ψ0 - коэффициент сочетания для переменных нагрузок ψ0 = 0.7

(приложение А. СНБ 5.03.01-02).

Расчетная продольная сила равна Nsd =1334,63 кН.

2.4.3. Определяем продольную силу, вызванную действием постоянной расчетной нагрузки.

Nsd,lt=∑Nsd,j = Nsd,покр+ Nsd,пер+ Nsd,риг+ Nsd,кол=102+639,92+178,64+64,8=

=985,36 кН.

2.4.4. Определение размеров сечения колонны

При продольной сжимающей силе, приложенной со случайным эксцентриситетом (еоа) и при гибкости λ= l eff / h ≤ 24, расчёт сжатых элементов с симметричным армированием разрешается производить из условий:

Nsd ≤ NRd = φ (α fcd Ac + fyd As,tot);

где: φ - коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов.

Заменив величину As,tot через ρ ⋅ Ac условие примет вид:

Nsd ≤ NRd = φ Ac (α fcd + ρ fyd).

Необходимая площадь сечения колонны без учёта влияния продольного изгиба и случайных эксцентриситетов, т.е. при φ = 1 и эффективном значении коэффициента продольного армирования для колонны 1-ого этажа ρ = 0.02 ÷ 0.03 из условия будет равна:

Ac = Nsd / (α fcd + ρ fyd) = 1334,63 10 / (1,0 10,67 +0,02 435) = 689,02 см2.

Принимаем квадратное сечение колонны, размером bc × hc = 40×40 см. Тогда:

Ac = 40×40 = 1600 см2.

2.4.5. Расчетная длина колонны

Для определения длины колонны первого этажа Нс1 принимаем расстояние от уровня чистого пола до обреза фундамента hф=0,4 м, тогда:

Нс1 = Нft + hф = 3,0 + 0,4 = 3,4 м.

Рис.11. Определение конструктивной длины колонны

2.4.6. Расчёт продольного армирования колонны первого этажа

Величина случайного эксцентриситета:

lcol / 600 = (Нcl – hриг / 2) / 600 = (3550 – 450 / 2) / 600 = 5,54 мм

ea = hc / 30 = 400 / 30 = 13,33 мм

20 мм

Принимаем величину случайного эксцентриситета е0 = еа =20 мм.

Расчётная длина колонны l0 = β ⋅ lw = 1,0⋅3,55 = 3,55 м.

где: β - коэффициент, учитывающий условия закрепления; для колонн принимаеся равным единице; lw - высота элемента в свету. При рассмотрении расчётной длины колонны из плоскости lw принимается равным высоте колонны.

Определяем условную расчётную длину колонны:

leff = l0 ⋅ √ К = 3,55 √1,67 = 4,72 м;

К = 1+ 0,5 NSd,lt / NSd φ( ∞ , t0 ) = 1+0,5⋅(985,36/1334,63)⋅2,0 = 1,74;

φ( ∞ , t0 ) - предельное значение коэффициента ползучести, для бетона принимается равным 2,0.

Тогда гибкость колонны:

λi = leff / hс = 4720 / 400 = 11,8 .

Определяем коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов.

По таблице 3. приложение 7. определяем коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов по λi = 11,8 и относительной величине эксцентриситета e0 / h = 20 / 400 = 0,05 : φ = 0,861.

β = 1,0

Рис.12. Расчетная схема колонны

Бетон класса С 16/20

fck = 16 МПа = 16 Н/мм2, γc =1,5, fcd = fck / γc = 16 / 1,5= 10,67 МПа

Рабочая продольная арматура класса S500: fуd = 435 МПа = 435 Н/мм2

Требуемая площадь продольной рабочей арматуры:

AS,tot = NSd / φ fyd – α fcd Ac / fyd = 1334630/0,861⋅435–1,0 10,67 400 400/435= -361,17 мм2.

По сортаменту арматурной стали принимаем 4∅16 S500 c AS,tot=804 мм2.

Определяем процент армирования:

ρ= AS,tot / b h = 804 / 400 400 = 0,5 %

ρmin = 0,15% < ρ = 0,5 % < ρmax = 5%

2.4.7. Определяем несущую способность колонны при принятом армировании

NRd = φ (α fcd Ac + fyd As,tot) = 0,861 (1,0 10,67⋅400⋅400+435⋅804) =

= 1771,03 кН.

Nsd =1334,63 кН < NRd = 1771,03 кН.

Следовательно, прочность и устойчивость колонны обеспечена.

2.4.8. Поперечную арматуру принимаем диаметром равным:

bw = 0.25⋅∅ = 0.25 16= 4 мм и не менее 5 мм.

Принимаем bw = 5 мм S500.

Шаг поперечной арматуры при fyd ≥ 435 МПа (S500) для сварных каркасов

S = 15 ⋅ ∅ ≤ 400 мм, S = 15 16 = 135 мм и не более 400 мм.

Принимаем S = 200 мм, кратно 50 мм.

2.4.8. Расчет консоли колонны

Рис.13. Расчетная схема консоли колонны

- Нагрузка на консоль от перекрытия:

qпер = ( gsd,пер + qsd,пер ) lшагриг =( gsk,пер γf + qsk,пер γf ) lшагриг = (6,27⋅1,35+4⋅1,5) ⋅3,6 = 52,1 кН.

- Нагрузка от собственного веса ригеля:

qриг = Aриг ⋅ ρ ⋅ γf = 0,189⋅25⋅1,35 = 6,38 кН.

Полная расчетная нагрузка на консоль от ригеля:

q= qпер + qриг = 52,1⋅6,38 = 58,48 кН

Рис.14. Схема опирания ригеля

Расчетный пролет ригеля:

leff,риг = l – 2 bc / 2 – 2 20 – 2 (lc - 20) / 2 =

= 7000–2⋅400/2–2⋅20–2⋅(150-20)/2=6430 мм = 6,43 м

Vsd,риг = q⋅ leff,риг / 2 = 58,48⋅6,43 /2 = 188 кН

Длина площадки опирания:

lsup = lс – 20 = 150 – 20 = 130 мм.

Расстояние от точки приложения Vsd,риг до опорного сечения консоли:

a = lc – lsup / 2 = 150 - 130 / 2 = 85 мм.

Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту MSd , увеличенному на 25%.

Момент, возникающий в консоли от ригеля:

Msd,риг = 1,25 ⋅ Vsd,риг ⋅ a = 1,25 188000 85 = 19976402,5 Н⋅мм.

Принимаем с = 30 мм.

d =150 − 30 =120 мм;

Ast = Msd / fyd ⋅ ( d - с )= 19976402,5 /435 (120-30) =510,25 мм2

Принимаем 2 ∅20 S500 As1 =628 мм2.

Расчёт фундамента под колонну

3.1. Исходные данные

Рассчитать и законструировать столбчатый сборный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон класса С 16/20 рабочая арматура класса S500.

Таблица 8. Исходные данные

Район строительства: г. Минск
Сечение колонны: 400 мм x 400 мм
Основание: супеси, e=0,55
Отметка земли у здания: -0,150 м
Усреднённый вес еди-ницы обьёма материала фундамента и грунта на его свесах: γср = 19 кН/м3
Расчётная нагрузка от фундамента: принимаем из расчета колонны – Nsd =1334,63 кН

3.2. Расчет фундамента под колонну

3.2.1. Определяем глубину заложения фундамента из условия длины колонны:

Dф1 =1100+450=1550 мм = 1,55 м.

Определяем глубину заложения фундамента из условий заложения грунта:

Рис. 15. Определение глубины заложения фундамента

По схематической карте нормативной глубины промерзания грунтов для г. Минск определяем глубину промерзания – 1,0 м.

Dф2 =150+1000+100=1250 мм < 1550 мм.

Следовательно, при глубине заложения фундамента Dф2 =1250 мм он устанавливается на талый грунт.

Окончательно принимаем глубину заложения фундамента

Dф = Dф1 =1550 мм.

3.2.2. Расчёт основания

Определяем нагрузку на фундамент без учета веса грунта на нем.

Расчетная нагрузка Nsd =1334,63 кН

Нормативная нагрузка:

Nsd,n = Nsd / γf = 1334,63 /1,35 = 988,6 кН

где: γf = 1,35 - усредненный коэффициент безопасности по нагрузке.

Расчётные данные:

- Расчетное сопротивление грунта R0 = 300 кПа;

- Нормативное удельное сцепление грунта Cn = 15 кПа;

- Угол внутреннего трения = 26°;

- Расчетное сопротивление бетона класса С 16/20 при сжатии:

fcd = fck / γc = 16 / 1,5= 10,67 МПа;

- Расчетное сопротивление бетона класса С 20/25 при растяжении:

fctd = fctm / γc = 1,9 / 1,5= 1,27 МПа;

- Расчетное сопротивление арматуры класса S500 fyd = 435 МПа.

Определяем предварительные размеры подошвы фундамента:

A = Nsd,n / (R0 - γcр ⋅ Dф) = 988,6 / (300 – 19⋅1,55) = 3,65 см2

Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента:

b = √A = √3,65 = 1,91 м.

Вносим поправку на ширину подошвы и на глубину заложения фундамента.

При Dф < 2м.

R = R0 ⋅ [ 1 – k1⋅(b – b0)/b0 ] ⋅ ( Dф + d0 ) / 2 ⋅ d0

где: b0 = 1 м; d0 = 2 м; k1 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных супесей - k1 = 0,05.

k1 = 0,05 - для супеси.

R = 300⋅[1–0,05⋅(1,91–1)/1]⋅(1,55+2 )/2⋅2= 278,36 МПа.

Определяем окончательные размеры подошвы фундамента с учетом поправки:

A = Nsd,n / (R0 - γcр ⋅ Dф) = 988,6 / (278,36–19⋅1,55) = 3,97 см2

Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента:

b = √A = √3,97 = 1,99 м.

Окончательно принимаем: b = 2,4 м (кратно 0,3 м).

Определяем среднее давление под подошвой фундамента от действующей нагрузки:

Рср = Nsd,n / A + γcр ⋅ Dф = 988,6 / 2,4⋅2,4+19⋅1,55 = 201,08 кПа.

Определяем расчётное сопротивление грунта:

R = γc1 γc2 / k [ Mγ kz b γII + Mq Dф γII + Mc Cn ] ;

где:

γc1 = 1,0;

γc2 = 1,0;

Mγ = 0,84;

Mq = 4,37;

Mc = 6,90;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (φ и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1.1, если они приняты по таблицам; k = 1,1;

kz = 1 при b < 10 м;

γII = γII = 18 кН/м3 – удельный вес грунта соответственно ниже и выше подошвы фундамента.

R = 1,0 1,0 / 1,1 [0,84⋅1⋅2,4⋅18+4,37⋅1,55⋅18+6,9⋅15] = 237,9>201,8 кПа

Следовательно, расчёт по II группе предельных состояний можно не производить.

3.2.3. Расчёт тела фундамента

Определяем реактивное давление грунта:

Ргр = Nsd / A = 1334,63 / 2,4⋅2,4= 231,7 кПа.

Определяем размеры фундамента.

Рабочая высота фундамента из условия продавливания колонны через тело фундамента:

d0,min = - (hc + bc / 4) + 0,5⋅ √( Nsd / α ⋅ fctd + Ргр) = - (0,4+0,4 / 4) +

+ 0,5⋅ √( 1334,63 / 1,0⋅1,27⋅103 + 231,7) = 271 мм

c = a + 0.5⋅∅ , где: a = 45 мм – толщина защитного слоя бетона для арматуры (для сборных фундаментов).

с = 50 мм - расстояние от центра тяжести арматуры до подошвы фундамента.

Полная высота фундамента:

Hf1 = d0,min + c = 271+50 = 321 мм.

Для обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и достаточной анкеровки ее рабочей арматуры высота фундамента принимается:

Hf2 = lbd + 400 = 870+400 = 1270 мм.

где:

lbd = ∅⋅ fyd / 4 ⋅ fbd = 16⋅435/4⋅2,3 =870 мм.

∅ = 16 мм – диаметр рабочей арматуры колонны;

fbd = 2,0 МПа – предельное напряженное сцепление для бетона класса С 16/20;

Принимаем окончательно высоту фундамента:

Hf = max(Hf1, Hf2) = 1000 мм. Принимаем Hf = 1050 мм – кратно 150 мм.

Рабочая высота фундамента:

d = H − c = 1050−50 =1000 мм.

Принимаем первую ступень высотой: h1 = 300 мм.

d1 = h1 − c = 300−50 = 250 мм.

Принимаем остальные размеры фундамента.

Рис.16. Определение размеров фундамента

Высота верхней ступени фундамента:

h2 = Hf − h2 = 1050−300 = 750 мм.

Глубина стакана hcf = 1,5 ⋅ hc + 50 = 1,5 400+ 50 = 650 мм, принимаем hcf = 650 мм. Так как h2 = 750 мм > hcf = 650 мм, принимаем толщину стенки стакана bc = 0,75 · h2 = 0,75 · 650 = 487,5 мм > bc = 225 мм.

Следовательно, требуется армирование стенки стакана.

Т. к. bc+75=225+75=300 мм < h2=750 мм

Определяем Z.

Z = b − hc − 2 · 75 − 2 · bc − 2 · bc / 2=2400−400−2·75−2·225−2·250 / 2 = = 450 мм.

Определяем требуемую рабочую высоту нижней ступени:

d1,треб = Ргр ⋅ Z / α ⋅ fctd = 231,7⋅0,45/1,0⋅1,27⋅103 = 82 мм.;

что не превышает принятую d1 = 250 мм.

3.2.4. Расчет армирования подошвы фундамента

Площадь сечения рабочей арматуры сетки, укладываемой по подошве фундамента, определяется из расчета на изгиб консольного выступа ступеней, заделанных в массив фундамента, в сечениях по грани колонны и по граням ступеней.

Значения изгибающих моментов в этих сечениях:

MI-I = 0,125 ⋅ Ргр ⋅ (b - hc)2 ⋅ b = 0,125⋅231,7 (2,4-0,4)2 2,4 = 278,04 мм2

MII-II = 0,125 ⋅ Ргр ⋅ (b - b1)2 ⋅ b = 0,125⋅231,7 (2,4-1)2⋅2,4 = 136,24 мм2

b1 = 225⋅2+75⋅2+400 = 1000 мм

Требуемое сечение арматуры:

As1 = MI-I / 0,9⋅ d ⋅ α ⋅ fyd = 278,04⋅106 / 0,9⋅850⋅1,0⋅430 = 710,19 мм2;

As2 = MII-II / 0,9⋅ d1 ⋅ α ⋅ fyd = 136,24⋅106 / 0,9⋅250⋅1,0⋅435 = 1392 мм2;

Арматуру подбираем по максимальной площади:

As2 = 1392 мм2;

Принимаем шаг стержней S = 200 мм.

Количество стержней в сетке в одном направлении:

n = b / S +1 = 2400 / 200 + 1 = 13 шт. Принимаем 13 шт.

Требуемая площадь сечения одного стержня:

As2 / 10 = 1392 / 13 = 107,1 мм2.

Принимаем один стержень ∅12 S500, Ast = 1131 мм2.

Такое же количество стержней укладывается в сетке в противоположном направлении.

3.2.5. Расчет монтажных петель

Вес фундамента определяем по его объему и объемному весу бетона, из которого он изготовлен.

Объем бетона на 1 стакан фундамента:

Vф = 2,4⋅2,4⋅ ((0,3+0,2)/2)+0,9⋅0,9⋅0,75-((0,5+0,55)/2)2⋅0,65 = 1,689 м3

Вес стакана с учетом коэффициента динамичности kд = 1,4:

P = Vф ⋅ γ ⋅ γf ⋅ kд = 1,689⋅25000⋅1,35⋅1,4 = 79805,25 Н.

Усилие, приходящиеся на одну монтажную петлю:

N = 79805,25 / 2 = 39902,63 Н.

Определяем площадь поперечного сечения одной петли из арматуры класса S240, fyd = 218 МПа.

As1 = N / fyd = 39902,63 / 218 = 183,04 мм2.

Принимаем петлю 1∅16 S240 As1 = 201,1 мм2.

Спецификация (продолжение)

Таблица 9. Спецификация

Поз. Обозначение Наименование Кол-во Мас-са, кг Прим.
КЖИ 3.020 Сетка С-4 1,52
Детали
31 КЖИ 3.021 ∅6 S240 L=870 8 0,19
КЖИ 3.030 Петля монтажная П-2 1,79
Детали
32 КЖИ 3.031 ∅14 S240 L=1480 1 1,79

Литература

1. СНБ 5.03.01–02. «Конструкции бетонные и железобетонные». – Мн.: Стройтехнорм, 2002 г. – 274с.

2. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07-85.–М.:1987.–36c.

3. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции:

Общий курс.– М.: Стройиздат , 1991.–767с.

4. Железобетонные конструкции. Основы теории расчета и конструирования // Учебное пособие для студентов строительной специальности. Под редакцией профессора Т.М. Петцольда и профессора В.В. Тура. – Брест, БГТУ, 2003.– 380с.


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Управлiння проектом Темпус | TARJA: ‘Colours in the Road’ Tour Continues

Дата добавления: 2016-04-03; просмотров: 4376 | Нарушение авторских прав


Рекомендуемый контект:


Похожая информация:

Поиск на сайте:


© 2015-2019 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.131 с.