Железобетонные и каменные конструкции многоэтажного производственного здания.

1. Общие исходные данные
2. Компоновка здания. Составление монтажного плана перекрытия
3. Расчет ребристой панели
3.1. Назначение характеристик прочности бетона и арматуры, определение высоты панели
3.2. Расчет продольного ребра панели по нормальным сечениям
3.3. Расчет полки панели на местный изгиб
3.4. Расчет продольного ребра панели по наклонным сечениям
3.5. Расчет продольного ребра панели по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси ребра
3.6. Определение прогиба панели
3.7. Проверка прочности панели на нагрузки, действующие во время транспортирования и монтажа
3.8. Определение диаметра подъемных петель
4. Расчет неразрезного ригеля
4.1. Назначение размеров сечения и характеристик прочности бетона и арматуры
4.2. Сбор нагрузок на 1 погонный метр ригеля
4.3. Выбор расчетной схемы и статический расчет ригеля
4.4. Расчет прочности нормальных сечений ригеля
4.5. Расчет прочности наклонных сечений ригеля
4.6. Построение эпюры материалов
5. Расчет колонны
5.1. Исходные данные
5.2. Сбор нагрузок, расчетная схема, определение усилий
5.3. Подбор сечений бетона и арматуры
5.4. Расчет стыка колонны
5.5. Расчет консоли колонны
6. Расчет центрально нагруженного фундамента
6.1. Исходные данные
6.2. Определение размеров подошвы фундамента
6.3. Назначение высоты фундамента и размеров ступени
6.4. Проверка прочности нижней ступени фундамента на продавливание и срез
6.5. Расчет армирования подошвы фундамента
Библиографический список

Площадь сечения арматуры составит: ;
Шаг поперечных стержней:
s = 200 мм;
Усилие в поперечных стержнях на единицу длины элемента составляет:
;
;
Длина анкеровки стержней:
;
5. Расчет колонны
5.1. Исходные данные
Производится расчет колонны среднего ряда четырехэтажного промышленного здания с наружными кирпичными стенами толщиной 510 мм, имеющего жесткую конструктивную схему. Конструктивная схема здания выполняется по схеме с неполным железобетонным каркасом, сеткой колонн 6.3х8.4 и 6.3х8.7 м – при поперечном расположении ригелей каркаса и продольными несущими стенами. Ригели поперечных рам каркаса – трехпролетные, на опорах жестко закреплены с крайними и средними колоннами.
Высота этажа здания составляет: 3.9 м. Нагрузки на 1 м2 перекрытий приняты по данным таблицы 1 и п.4.2.
Материалы для изготовления колонны каркаса:
Бетон тяжелый, класса В25.
- расчетная прочность бетона: ;
- расчетное сопротивление бетона при растяжении: ;
- модуль упругости бетона: ;
- коэффициент условий работы бетона: .
Арматура продольная рабочая – класса А400:
- расчетное сопротивление арматуры: ;
- модуль упругости арматуры: ;
Арматура поперечная – класса А240:
- расчетное сопротивление арматуры: ;
- модуль упругости арматуры: ;
5.2. Сбор нагрузок, расчетная схема, определение усилий
Грузовая площадь, приходящаяся на колонну среднего ряда, например, на пересечении осей 4-Б (см. схему перекрытий на отметке: +3.900 м, рис. 16), составляет:
;
Постоянная нагрузка с грузовой площади: от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания (Таблица 1):
Постоянная нагрузка: от ригеля с тавровым сечением в габаритах 0.65х0.8 м () с учетом коэффициента надежности и :
Постоянная: от колонны (стойки) каркаса сечением 0.4х0.4 м () и длиной (номинальной) 3.9 м с учетом коэффициента надежности :
Итого, постоянная, от перекрытия, на отметках: +3.900 м, +7.800 м, +11.700 м:
Временная нагрузка от перекрытия с учетом коэффициента :
;
Расчетная схема колонны первого этажа представляет собой балку, шарнирно закрепленную в середине высоты ригеля и с податливой заделкой в стакане фундамента (рис.25).
Длина колонны первого этажа:
;
где:
= 0.1+0.8/2 = 0.5 м – расстояние от уровня верха чистого пола второго этажа до оси ригеля перекрытия над первым этажом;
= 0.6 м – расстояние от уровня верха чистого пола первого этажа до обреза фундамента;
- геометрическая длина колонны первого этажа;
= 0.9 – коэффициент приведения длины колонны;
;
Длина колонны второго и третьего этажей:
;
где:
= 1.0 – коэффициент приведения длины колонны;
;
Полная величина продольного усилия в сечении 3-3 (см. рис. 25):
Рис. 25. Расчетные схемы колонны
Полная величина продольного усилия в сечении 2-2 (см. рис. 25):
Полная величина продольного усилия в сечении 1-1 (см. рис. 25):
Определение продольного сжимающего усилия и изгибающего момента М в сечении 4-4 (см. рис. 25).
Постоянная нагрузка на колонну от собственного веса всех междуэтажных перекрытий:

Временная нагрузка на колонну от собственного веса всех междуэтажных перекрытий, кроме перекрытия над первым этажом:
С учетом собственного веса колонны, расположенной выше сечения 4-4 полная величина продольного усилия в сечении 4-4:
;
Расчетный изгибающий момент в сечении 4-4 определяется из расчета части рамы (рис. 26).
Рис. 26. Расчетные схема к определению изгибающего момента по сечению 4-4
Расчетный изгибающий момент в сечении 4-4 определяется из предположения о том, что временная нагрузка расположена только в крайних пролетах ригеля, длиной 8.4 м:

Значение погонного момента инерции колонны первого этажа, сечением 400х400 мм:

Значение погонного момента инерции колонны второго этажа, сечением 400х400 мм:

Значение погонного момента инерции ригеля крайнего ряда, сечением 300х800 мм и длиной 8400 мм:

Значение расчетного изгибающего момента в сечении 4-4:


5.3. Подбор сечений бетона и арматуры
Требуемая площадь поперечного сечения колонны составляет:
;
При квадратном поперечном сечении сторона колонны:
;

Расчетный эксцентриситет приложения продольной силы в сечении 4-4:
;
Случайный эксцентриситет:
;
Расчетный эксцентриситет приложения продольной силы в сечении 4-4:
;
;
.
Следовательно, для дальнейших расчетов принимается значение:
;
Принимаем расчетные значения параметров:
- расчетный коэффициент, учитывающий возрастание эксцентриситета из-за продольного изгиба колонны;
- толщина защитного слоя для симметричной арматуры колонны;
Расчетное значение эксцентриситета:
;
Относительная величина продольной силы:
;
;
;
Характеристика сжатой зоны сечения ригеля:
;
Граничная высота сжатой зоны:
;
где:
;
;
;
;
Следовательно, продольная арматура колонны должна устанавливаться по расчету.
;
Проверка условия:
;
Условие выполняется, следовательно, площадь арматуры для симметричного армирования составляет:
Принимаем: 2ø 45 А400 с .
Процент армирования сечения составляет:
.
Принятая продольная арматура проектируется без разрывов по длине монтажного элемента – колонны каркаса среднего ряда первого этажа. Поперечные стержни в сварном пространственном каркасе принимаются ø 5 В500 с шагом установки s = 300 мм.
5.4. Расчет стыка колонны
Стык колонны каркаса среднего ряда с торцевыми стальными листами толщиной и центрирующей прокладкой толщиной и размерами в плане 200х200 мм расположен в пределах второго этажа здания на расстоянии 1000 мм от верха сборных железобетонных ребристых плит перекрытия (см. рис. 25).
Расчетное усилие, которое передается стык колонны:
Размеры торцевых листов, через которые передается усилие:
Условие прочности стыка имеет вид:
где:
- усилие, которое могут воспринимать сварные швы, расположенные по периметру сечения колонны;
- усилие, приходящееся на центрирующую прокладку толщиной .
Площадь смятия бетона под сварными швами:
;
Площадь смятия бетона под центрирующей прокладкой:
;
Общая площадь смятия бетона:
;
Усилие, передаваемое на сварные швы:
;
Сварка торцевых листов производится электродами Э42 А.
Суммарная длина сварных швов с учетом возможного непровара:
;
Требуемая толщина сварного шва по периметру торцевых листов:
;
Максимальное значение для площади поперечного сечения колонны:
;
Площадь бетона, заключенная внутри контура сеток косвенного армирования:
;
Значения для расчетных коэффициентов:
;
;
Расчетное сопротивление бетона сжатию при местном действии сжимающей силы:
;
Принимаем расчетные характеристики сетки:
- размер ячейки: 65х65 мм;
- шаг сеток: 80 мм;
- количество стержней в каждом направлении: n = 6 шт;
- диаметр стержней: ø 10 А400 с .
Значения для объемного коэффициента косвенного армирования:
;
Расчетное сопротивление бетона сжатию, приведенное с учетом косвенной арматуры в зоне местного сжатия:
;
Проверка условия:
;
;
Условие выполняется, следовательно, прочность стыка на смятие – достаточная.
На концевом участке каждого стыкуемого звена колонны размещаются четыре сварные сетки. Первая сетка устанавливается от торцевого стального листа на расстоянии 20 мм.
5.5. Расчет консоли колонны
Минимальная длина площадки для опирания ригеля на консоль колонны при ширине ригеля bp = 300 мм:
;
Наименьший вылет консоли с учетом зазора между торцом ригеля и гранью колонны:
;
По конструктивным соображениям принимаем вылет консоли (рис. 27):
;
;
Рис. 27. Армирование консоли колонны
Высота сечения консоли:
Угол наклона сжатой грани консоли:
Высота консоли у свободного края:
Рабочая высота сечения консоли: ;
Консоль армируется горизонтальными хомутами и отгибами:
- для хомутов:
2ø 12 А240 с ;
Шаг установки хомутов: s = 5 см;
Поскольку: - консоль короткая .
Угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали:
;
Ширина расчетной сжатой полосы:
;
Проверка прочности сечения консоли производится по условию:
;
;
;
Проверка условия:
;
;
Условие выполняется.
Проверка условия:
;
Условие выполняется.
Проверка условия:
;
Условие выполняется.
Изгибающий момент консоли у грани колонны:
;
Площадь сечения арматуры:
;
Принимаем 2 ø 20 А400 с ;
Поперечное армирование консоли колонны производится горизонтальными хомутами диаметром ø 12 А240, шаг установки хомутов: s = 50 мм.
6. Расчет центрально нагруженного фундамента
6.1. Исходные данные
Поперечное сечение колонны: 400х400 мм;
Бетон тяжелый, класса В25.
Расчетная прочность бетона: ;
Расчетное сопротивление бетона при растяжении: ;
Модуль упругости бетона: ;
Арматура продольная рабочая – класса А400:
Расчетное сопротивление арматуры: ;
Модуль упругости арматуры: ;
Принятая площадь сечения арматуры: 2ø 45 А400 с .
Расчетная площадь сечения арматуры: 2ø 45 А400 с .
Расчетное усилие в сечении колонны у заделки в фундамент:
-Эксцентриситет - при одновременном загружении всех пролетов ригеля временной нагрузкой;
- М = 146.63/2 = 73.32 кН·м. Эксцентриситет - при загружении только крайних пролетов ригеля временной нагрузкой;
Требуется запроектировать монолитный железобетонный фундамент под колонну каркаса.
Материалы для изготовления колонны каркаса:
Бетон тяжелый, класса В15.
- расчетная прочность бетона: ;
- расчетное сопротивление бетона при растяжении: ;
- коэффициент условий работы бетона: .
Арматура продольная рабочая – класса А400:
- расчетное сопротивление арматуры: ;
- модуль упругости арматуры: ;
Расчетное сопротивление основания: R = 0.2 МПа;
Глубина заложения фундамента: hф = 1.8 м;
Под подошвой фундамента предполагается устройство бетонной подготовки.
6.2. Определение размеров подошвы фундамента
Ввиду малых значений эксцентриситета приложения продольной силы на уровне верхнего обреза фундамента, фундамент рассчитывается, как центрально нагруженный, с одинаковыми в обоих направлениях размерами.
Нормативное продольное усилие в колонне первого этажа в сечении 1-1 у места ее заделки в фундамент:
Требуемая площадь квадратного в плане фундамента:
;
Сторона квадратного в плане фундамента:
;
Принимаем квадратный фундамент со стороной:
а = 3.6 м;
Площадь квадратного фундамента:
;
Давление, которое передается на грунтовое основание от проектной нагрузки:
;
6.3. Назначение высоты фундамента и размеров ступени
Назначение высоты фундамента производится из условия обеспечения следующих условий:
- из условий обеспечения анкеровки продольных стержней колонны в теле фундамента:
Принимаем расчетные значения для коэффициентов:
- коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности горячекатанной арматуры периодического профиля класса А400;
- коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры периодического профиля 2ø 45 А400 с ;
- коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки;
Расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном:
;
Базовая длина анкеровки продольной арматуры колонны в стакане фундамента:
;
Длина анкеровки продольной арматуры колонны в стакане фундамента:
;
Для уменьшения длины анкеровки до 30 % от до применяем загибы анкеров. С учетом минимальной толщины днища фундамента 200 мм и зазора под торцом колонны 50 мм полная высота фундамента составляет:
;
- из условий обеспечения жесткого защемления колонны в теле фундамента:
;
Полная высота фундамента составляет:
;
- из условий обеспечения против его продавливания колонной:
Принимаем толщину защитного слоя бетона:
с = 40 мм;
Принимаем предварительно диаметр арматуры для арматурной сетки фундамента:
d = 20 мм;

Полная высота фундамента составляет:
;
Рассмотренные условия показывают, что высота фундамента принимается из условия анкеровки продольной арматуры колонны 2ø 45 А400 с в бетоне колонны класса В25.
Окончательно принимаем полную и рабочую высоту фундамента (рис.28):
;
;
Рис. 28. Расчетная схема монолитного, центрально нагруженного фундамента
Принимаем количество ступеней фундамента: 3 шт.
Высоты ступеней назначаются из условия обеспечения бетоном достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении.
Расчетные сечения фундамента:
- I – I: по грани колонны,
- II – II: по грани верхней ступени,
- III – III: по нижней границе пирамиды продавливания.
6.4. Проверка прочности нижней ступени фундамента на продавливание и срез
Минимальная рабочая высота первой (снизу) ступени принимается конструктивно:
h1 = 50 см,
h01 = 50 - 4 = 46 см;
Проверка достаточности рабочей высоты сечения нижней ступени при проектном размере верхней ступени в плане a = 1400 мм:
Рабочая высота нижней ступени фундамента составляет:
;
Проверка условия:
;
Условие выполняется, следовательно, принятая высота нижней ступени – достаточна.
Проверяем соответствие принятой конструктивно рабочей высоты нижней ступени фундамента h01 = 43 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III – III (см. рис.28). На 1 м ширины этого сечения поперечная сила составляет:

Проверка условия:
Минимальное поперечное усилие Qb, воспринимаемое бетоном:
;
;
Условие выполняется, следовательно, принятая высота нижней ступени – соответствует условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования.
6.5. Расчет армирования подошвы фундамента
При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимаем изгибающие моменты по сечениям, соответствующим расположению ступеней фундамента, как для консоли с защемленным концом:
;
;
;
Определяем потребное количество арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении:
;
;
;
Принимаем сетку из арматуры диаметром 24(12 А400 по сечению I - I с ячейками 150х150 см, AS = 2716 мм2 в одном направлении.
Процент армирования:
;
;
.
Библиографический список
1. Федеральный закон №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» Срок введения 30.06.10. – М. Проспект, 2010 – 32 с.
2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 44 с.
3. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения: - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. – 26 с.
4. СНиП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры: - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. – 55 с.
5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003): - М.: ЦНИИ ПРОМЗДАНИЙ и НИИЖБ, 2005.
6. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций: - М.: Стройиздат, 1975. – 192 с.
7. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения): - М.: Стройиздат, 1978. – 175 с.



Т.
ПЗ Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 64
[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]