Проектирование железобетонных конструкций с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями

Высоту ступеней фундамента принимать не менее 300 и не более 450 мм (кратно 50 мм). Количество ступеней - 2 или 3 в зависимости от высоты фундамента. Минимальный вылет ступеней 150мм.

Величину заделки колонны в стакан фундамента принимать равной, толщину стенок стакана назначать не менее и не менее 150 мм (h - высота сечения колонны). Глубину стакана принимать равной. Ширину стакана в уровне верха принимать равнойh+150мм, в уровне низа h+100мм.



Рис. 5.2. К расчету монолитного фундамента (сечениями I-I, II-II и III-IIIобозначены места подбора рабочей арматуры в плитной части фундамента).

При вылете подошвы фундамента за грани подколонника менее 600мм, плитная часть выполняется одноступенчатой. При вылете 750 - 900мм плитная часть может быть как одноступенчатой, так и двухступенчатой, а при больших вылетах - двухступенчатой или трехступенчатой.

Минимальный диаметр стержней продольной арматуры в плитной части фундамента 12мм. Шаг продольных стержней сеток назначать 200 мм и, для удобства конструирования, размеры сторон квадратной подошвы фундамента принимать нечетными (кратно 100мм без ограничений условиями унификации).

Если в процессе расчета происходит продавливание плитной части фундамента, либо не выполняется условие прочности по поперечной силе, то необходимо увеличить высоту плитной части или высоту первой ступени фундамента соответственно.

Расчет

1. Начало.

2.Геометрические размеры сечения колонны приняты на этапе 1 и составляют: b = h= 300мм. По заданию грунт основания имеет условное расчетное сопротивление. Глубина заложения фундамента составляет

Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжелый, класс бетона монолитных конструкций по бланку задания (см. этап 1) В25, по табл. 1 прил. 5 или табл. 2.2 [3] определяем расчетное сопротивление бетона осевому растяжению:.

Продольная рабочая арматура по заданию - класса А400, расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2 прил. 5 или по табл. 2.6 [3]:

Усилие в колонне первого этажа от нормативных нагрузок с учетом ее собственного веса (см. этап 5.1): , усилие в колонне первого этажа от расчетных нагрузок с учетом ее собственного веса: N=1041.783кН. Усредненный вес единицы объема бетона фундамента, и грунта наегообрезах принимаем равным:

3.Требуемую площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

(5.6)

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее . Принимаем (кратно10см, нечетное), при этом площадь подошвы фундамента будет равна: .

4.Давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки вычисляем по формуле:

(5.7)

5. Высота фундамента составляет, где 2,05 м - глубина заложения фундамента, 0,15 м - расстояние от отметки 0,000 до уровня верха фундамента. Расстояние от наиболее растянутой грани подошвы фундамента до центра тяжести стержней продольной арматуры в плитной части принимаем равныма=50мм.

Ширину стакана в уровне верха назначаем 400мм, в уровне низа 350мм. Величину заделки колонны в стакан фундамента принимаем равной, при этом глубина стакана составит. Толщину стенок стакана назначаем равной 200мм. Тогда ширина подколонника составит: .

Высота плитной части конструктивно равна , .

Уточняем требуемую рабочую высоту плитной части по формуле:

(5.8)

где b=h=300мм - размеры сечения колонны;

N=1041,783кН - усилие в колонне первого этажа от расчетных нагрузок с учетом ее собственного веса;

- коэффициент, принимаемый равным 0,85;

- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

р=0.3МПа - давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки.

С учетома=50мм требуемая высота плитной части составит:

Высоту плитной части окончательно принимаемТогда рабочая высота плитной части составит:

Вылет подошвы фундамента равен: - плитную часть фундамента выполняем одноступенчатой, высоту ступени назначаем равной . Рабочая высота первой ступени будет равна: Высота подколенника составит:



6.Проверку прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении (для единицы ширины этого сечения: b =1мм) производим из условия:

(5.10)

где - поперечная сила в наклонном сечении (в случае, если, то формула принимает вид:;

- поперечная сила, воспринимаемая бетоном, в наклонном сечении. ,

следовательно поперечную силу в наклонном сечении вычисляем по формуле:

- условие выполняется, т.к., т.е. прочность нижней ступени фундамента по поперечной силе обеспечена.

7. Продавливание плитной части от низа колонны на действие продольной силы N=1041,783кН(если , то расчет на продавливание производится от низа подколонника):

Расчет на продавливание плитной части от низа подколонника (от низа колонны граница продавливания находится за пределами подошвы фундамента) производим из условия:

(5.11)

гдеF - продавливающая сила, принимается равнойN;

- среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания (h = 300мм- высота сечения колонны);

- рабочая высота плитной части фундамента (в случае, если расчет на продавливание производится от низа колонны, то вместонеобходимо подставлять).

- условие выполняется, продавливания не происходит.

8. Проверку плитной части фундамента на раскалывание от действия продольной силы N=638.72производим из условия:

(5.12)

где - коэффициент трения бетона по бетону;

- коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом;

- площадь вертикального сечения фундамента в плоскости, проходящей по оси сечения колонны параллельно стороне подошвы, для одноступенчатого фундамента

.

638.7210³< 2 0.75 1.31225000 =2388.710³ - условие выполняется, раскалывания не происходит.

9. Площадь сечения арматуры подошвы фундамента в сечениях I-I, II-II и Ш-Ш (см. рис. 5.2) определяем из условия:



, (5.13)

где М, - изгибающий момент в расчетном сечении,

рабочая высота фундамента в расчетном сечении,

R_s - расчетное сопротивление арматуры на растяжение.

Изгибающие моменты вычисляем по формуле:

для сечения

для сечения (для одноступенчатого фундамента)

Определяем требуемую площадь арматуры в сечениях I-I и Ш-Ш (сечение II-II отсутствует т.к. фундамент одноступенчатый):

Для ширины подошвы фундамента 2500 мм количество стержней

продольной арматуры в плитной части, устанавливаемой с шагом 200 мм,

будет равно 13 шт. По максимальной из требуемых площадей арматуры

определяем требуемую площадь сечения одного стержня:



Так как минимальный диаметр стержней продольной арматуры в плитной части фундамента 12 мм, окончательно принимаем сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой с площадью сечения A_s = 1469,52мм (см. рис. 5.3). После окончания расчетов по этапу 5, необходимо заполнить контрольный талон.

Таблица

Пример заполнения контрольного талона: Этап №5
Контролируемый параметр	мм2	кН	мм	а, мм	мм2	мм2	мм	мм2
Значение	804	1126,8	2500	50	1400	450	250	1469,5

Обозначения контролируемых параметров:

- площадь сечения продольной рабочей арматуры;

- фактическая несущая способность колонны;

- сторона подошвы фундамента;

а - расстояние от наиболее растянутой грани подошвы фундамента до центра тяжести стержней продольной арматуры в плитной части;

-окончательная высота плитной части (найденная после проверки фундамента на продавливание, на действие поперечной силы); - высота первой ступени фундамента;

s- шаг стержней продольной рабочей арматуры в плитной части фундамента;

- площадь сечения стержней продольной рабочей арматуры в плитной части фундамента.



10.Расчет кирпичного простенка с сетчатым армированием

Цель - обеспечить прочность кирпичного простенка.

Задачи - определить усилия в кирпичном простенке первого этажа (см. рис. 1.13), исходя из конструктивных требований назначить диаметр стержней, размер ячейки и шаг сеток по высоте, проверить прочность кирпичного простенка.

Расчет производим для кирпичного простенка первого этажа. Кирпичная кладка высшего качества.

Геометрические размеры кирпичных стен и площадок опирания плит на стены принимать согласно плана и разреза здания (рис. 1.2, 1.13, 1.14). Опасным будет являться сечение простенка, расположенное на 2/3 его высоты.

Сетку назначать из стержней арматуры класса В500 диаметром не менее 3 мм, размер ячейки сетки от 30 до 120 мм, шаг сеток не реже, чем через 5 рядов кирпичной кладки. При этом процент армирования кладки должен быть не менее 0,1%.

Расчет выполняем согласно п. 4.7 - 4.11, 4.30 - 4.31 [7].

Пример расчета

1. Начало.

2. На этапе 1 принята толщина наружных стен tпринята640 мм. Материал стен - кирпич керамический полнотелый одинарный марки по прочности 150, марки по морозостойкости F35, марка цементно-песчаного раствора М50 (в процессе расчета марка кирпича и марка раствора могут быть изменены).

Согласно рис. 6.1, высота кирпичной стены за вычетом расстояния От низа стены до 2/3 высоты простенка первого этажа составляет Н =15,2м. Расчетная ширина стены принимается равной шагу колонн в поперечном направлении. Ширина оконных проемов по рис. 1.13 равна. Ширина площадки опирания плиты перекрытия на кирпичную стену составляет (см. рис. 1.14). Расчетная высота простенка равна высоте оконного проема.Размеры поперечного сечения простенка составят:

Согласно расчетам этапа 1, полная расчетная нагрузка на 1м² покрытия с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна:, полная расчетная нагрузка на 1м²перекрытия с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна,

3.Продольную силу в опасном сечении простенка определяем по формуле:

где Н = 15,2 м - расчетная высота кирпичной стены; *

- расчетная ширина стены;

t=640мм = 0,64м - толщина стены;

коэффициент проемности (- суммарная площадь оконных проемов в расчетном сечении стены);

- плотность кладки;

- коэффициент надежности по нагрузке;

n=5- число этажей в здании (см. бланк задания);

- ширина первого пролета в продольном направлении.

Суммарную площадь оконных проемов в расчетном сечении стены определяем по рис: Тогда коэффициент проемности будет равен:

Момент в расчетном сечении простенка определяем согласно рис.

(6.2)

4. Значение эксцентриситета продольной силы будет равно:

(6.3)

Так как величина эксцентриситета то, согласно п. 4.31 [7], простенок можно проектировать с сетчатым армированием.

5.Вычисляем максимальные напряжения в кладке по формуле:

, (6.4)



где- приняты ориентировочно в первом приближении;

,.

Расчетное сопротивление неармированной кладки должно быть не менее.

6. По табл. 2 [7] или табл. 1 прил. 7 для марки кирпича 150 и марки раствора 50 определяем расчетное сопротивление кладки. В случае, если расчетное сопротивление кладки менее , то необходимо увеличить марку кирпича и раствора.

7. Исходя из конструктивных требований назначаем сетку из стержней арматуры класса В500 диаметром 4 мм(). Шаг сеток назначаем через каждые пять рядов s= 385мм (при толщине шва 14 мм, высоте кирпича 65 мм). Размер ячейки сетки принимаем 60 мм.

8. Для определения коэффициентов продольного изгиба гибкость простенка в плоскости действия изгибающего момента будет равна:

.

Высота сжатой части сечения составит: и соответствующая ей гибкость . Расчетное сопротивление кладки при внецентренном сжатии равно:



(6.5)

.

Упругую характеристику кладки с сетчатым армированием определяем по формуле:

(6.6)

где - по табл. 15 [7] для керамического полнотелого кирпича;

По величинам гибкостей и , a также значениюпо табл. 18 [7] или табл.2 прил. 7 определяем значения коэффициентов продольного изгиба для армированной кладки при внецентренном сжатии:и .Тогда

9.При по табл. 20 [7] определяем , тогда коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки, определяемый по формуле 16 [7], будет равен

10. Коэффициент, учитывающий повышение расчетного сопротивления кладки при внецентренном сжатии, определяем по табл. 19 [7]:



11. Фактическая несущая способность кирпичного простенка при внецентренном сжатии будет равна:

(6.7)

прочность кирпичного простенка обеспечена.

После окончания расчетов по этапу 6, необходимо заполнить контрольный талон. В случае, если ручной расчет выполнен правильно, программой проверки в награду будут выданы значения геометрических характеристик приведенного сечения плиты перекрытия. Если ручной счет выполнен неправильно, то указанные значения необходимо определить самостоятельно.

Заполнения контрольного талона:

Таблица. Этап №6

Контролируемый параметр	N, кН	М, кНм			d,мм	с, мм	s, мм	кН
Значение	1252,38	32,55	150	50	4	60	385	3731,5

Обозначения контролируемых параметров:

N - продольная сила в опасном сечении простенка;

М - изгибающий момент в опасном сечении простенка;

- принятая марка кирпича;

- принятая марка раствора;

d - диаметр стержней сетки;

с - размер ячейки сетки;

s - шаг сеток по высоте каменной кладки;

- фактическая несущая способность кирпичного простенка при внецентренном сжатии.

11.Расчет предварительно напряженной круглопустотной плиты перекрытия

Цель - обеспечить прочность и эксплуатационную пригодность плиты перекрытия.

Задачи - подобрать предварительно напряженную арматуру в плите перекрытия, определить прогиб плиты, ширину раскрытия трещин.

В курсовом проекте рассчитываем плиту перекрытия второго этажа крайнего пролета наибольшей ширины. Узел сопряжения плиты с монолитным ригелем - жесткий, опирание плиты на кирпичную стену -шарнирное, усилие распора в плите отсутствует. Сбор нагрузок на плиту перекрытия см. этап 1 расчета.

Бетон плиты перекрытия подвергается тепловой обработке при твердении. Минимальный класс бетона в зависимости от вида напрягаемой арматуры определять по табл.1 прил. 8.

Передаточную прочность бетона принимать как для бетона на 1 класс ниже заданного (для соответствия программе проверки контрольных Талонов).

Расчет по раскрытию трещин в стадии изготовления выполнять согласно п. 4.13 [9].

Расчет

1. Начало.

2. По результатам компоновки перекрытия здания (см. этап ,1)номинальная ширина плиты составляет , пролет плиты перекрытия , высота плиты. Ширина площадки опирания плиты на кирпичную стену составляет 140 мм, тогда расчетный пролет плиты будет равен:

Полная расчетная нагрузка на 1м длины перекрытия (см. табл. 1.1 этап 1) равна .

Определяем изгибающие моменты в пролетном и опорном сечениях плиты:

для расчета по первой группе предельных состояний: изгибающий момент в опорном сечении плиты:

(7.5)

Поперечная сила в узле сопряжения плиты с монолитным ригелем:

, (7.6)

, (7.7)

Расстояние от опоры, на котором изгибающий момент плиты в пролетном сечении максимален:

(7.8)



Значение максимального изгибающего момента плиты в пролетном сечении составит:

(7.9)

Рис.7.1 Геометрические размеры плиты перекрытия.

Продольная рабочая напрягаемая арматура по заданию - класса Вр1200, расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2 прил. 8 или по табл. 2.8 [9]: , , . Способна тяжения арматуры - механический

Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжелый, класс бетона для сборных конструкций по бланку задания (см. этап 1) В30. По табл. прил. 8 минимальный класс бетона при классе напрягаемой арматуры А400-В30, поэтому класс бетона плиты перекрытия не корректируем и принимаем В25. По табл. 1 прил. 4 и табл. 1 прил. 5:

Значение начального модуля упругости бетона составляет.

3. Согласно п. 2.25 [9], величину предварительного напряжения арматуры назначаем равным:

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

4. Подбор предварительно напрягаемой арматуры в пролетном сечении плиты. При расчете плиты по прочности учитываем благоприятное влияние предварительного напряжения с учетом возможных отклонений предварительного напряжения: где согласно п. 3.7 [9].

Расчетное сечение плиты - тавровое с полкой в сжатой зоне, геометрические размеры см. рис. 7.1. Рабочая высота сечения плиты составляет.

Проверяем условие:

(7.10)

условие выполняется, следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке и площадь сечения напрягаемой арматуры определяется как для прямоугольного сечения шириной согласно п. 3.14 и 3.16[9].

Вычисляем значение по формуле:

(7.11)



.

Значение определяем по табл. 3.1 [9] или табл. 5 прил. 8 взависимости от соотношения

где -предварительное напряжение с учетом всех потерь:

- сжатая ненапрягаемая арматура по расчету не требуется.

Площадь сечения напрягаемой арматуры в растянутой зоне определяем по формуле:

(7.12)

где

- коэффициент условий работы напрягаемой арматуры, при

(принимается не более 1,1):

принимаем.



Количество стержней напрягаемой арматуры принимаем согласно рис. 7.1. По сортаменту (табл. 3 прил. 8) принимаем 8 стержней диаметром 7 мм с расчетной площадью поперечного сеченияА,_р=308мм².

Заполнения контрольного талона:

Таблица. Этап №7

Контролируемый параметр	кНм	МПа		МПа	кНм	мм	мм	f, мм
Значение	56,02	1080	308	0	0	0	0	0

Обозначения контролируемых параметров:

- значение изгибающего момента плиты в пролетном сечении от расчетных нагрузок;

- величина предварительного напряжения арматуры;

- площадь сечения напрягаемой арматуры в растянутой зоне;

- напряжение в арматуре с учетом всех потерь;

- момент образования трещин в стадии эксплуатации;

- ширина раскрытия трещин при продолжительном их раскрытии;

- ширина раскрытия трещин при непродолжительном их раскрытии;

f - прогиб плиты перекрытия.



Список литературы

1. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М: ГУП НИИЖБГосстроя России, 2003

2. Железобетонные конструкции. Общий курс. В.Н. Байков, Э.Е. Сигалoв. -М: Стройиздат, 1991.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ.- М.: ОАО ЦНИИПромзданий, 2005.-214 с.

4. СНиП 2.01.07-85*(с изм. 2003). Нагрузки и воздействия.

5. Железобетонные и каменные конструкции. Под редакцией В.М. Бондаренко. - М: Высшая школа, 2007.

6. Примеры расчета и конструирования железобетонных конструкций по СП 52-101-2003. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Соколова Б.С, Казань, 2007.

7. СНиП П-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. - М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко Госстроя СССР.

8. Проектирование железобетонных конструкций: Справоч. пособие/А.Б. Голышев, В.Я. Бачинский, В.П. Полищук и др.; Под ред. А.Б. Голышева; - К.: Будивельник, 1985.-496 с.

9. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004). -М: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2004.

10. Компоновка сборно-монолитного железобетонного каркаса с использованием ЭВМ: Методические указания. Сост. Соколов Б.С, Загидуллин М.Р. Казань: КГАСУ, 2006г.

11. Проектирование железобетонных и каменных конструкций здания с неполным каркасом и сборно-монолитными перекрытиями: Учебное пособие. Сост. Соколов Б.С., Никитин Г.П., Седов А.Н., Загидуллин М.Р.-Казань: КГАСУ, 2007 г.-116с.

1. Размещено на Allbest.ru