3.1 Расчетный пролет и нагрузки

Предварительно задаемся размерами сечения колонны 400Ч400 мм. Вылет консоли принимаем l_к = 250 мм, величина опорной части ригеля на стену а = 200 мм, высота консоли у грани колонны равняется (0.7ч0.8)h_р , т.е. 450 мм (см. рис. 3.1).

С учетом приведенных размеров расчетные пролеты ригеля:

,

.

Расчетные нагрузки на ригель принимаются с учетом табл. 2.1:

где -полная расчетная нагрузка из табл. 2.1, ;

-средняя плотность железобетона, ;

- размеры сечения ригеля, м;

-коэффициент надежности по назначению здания , ;

-шаг ригелей, м.

3.2 Определение усилий, возникающих в ригеле от расчетных нагрузок

Для построения криволинейной эпюры моментов ригель делится на пять равных частей через 0.2l₀ и определяются моменты и поперечные силы в середине пролета и в точках 1…4 по формулам:

3.3 Характеристики прочности бетона и арматуры

Для расчетов ригеля принимаем:

- бетон класса В20: , , , ;

- рабочая арматура класса А-Ш: , .

- поперечная и монтажная арматура класса А-І: , , .

3.4 Определение размеров поперечного сечения ригеля и схемы его армирования

Высота сечения ригеля принята ранее при определении расчетного пролета плиты. Достаточность принятой высоты сечения ригеля проверяется по пролетному моменту. Для этого относительная высота сжатой зоны бетона принимается () с учетом соблюдения условия _R. Тогда необходимая рабочая высота сечения ригеля:

.

Полная высота сечения ригеля

,

где - защитный слой бетона, .

Окончательно принимаем размеры сечения ригеля 200Ч600 мм.

Армирование ригеля выполняем двумя каркасами с четырьмя рабочими продольными стержнями (поз. 1, 2) (см. рис.3.3).

1, 2 - рабочая продольная арматура; 3 - поперечная арматура; 4 - монтажная продольная арматура; 5 - соединительные стержни, образующие пространственный каркас.

Рис. 3.3 - Схема армирования ригеля

3.5 Расчет ригеля по первой группе предельных состояний

Вычисляем предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

,

где.

Проверяем условие :

, условие выполняется.

Определяем необходимую площадь продольной растянутой арматуры

По сортаменту принимаем ближайшее большее для первого и второго пролетов 420 А-III .

3.5.2 Расчет сечений ригеля, наклонных к продольной оси

Прочность наклонных сечений на действие поперечной силы обеспечивается установлением поперечной арматуры диаметром , который назначается в зависимости от условий свариваемости и составляет 6 мм. Площадь сечения для 26 А-I .

Назначаем шаг поперечной арматуры с учетом следующих конструктивных требований:

· на приопорных участках, т.е. на расстоянии шаг составляет при высоте сечения : .

· в середине пролета .

Усилия в хомутах на единицу длины элемента на приопорных участках:

.

Проверяем условие

где - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона ,

- коэффициент, принимаемый при отсутствии продольных сил .

Длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента равняется:

.

Принимаем значение в пределах:

, где

Тогда

.

Определяем величину поперечной силы, которую воспринимают поперечные стержни:

.

Величина поперечной силы, которую воспринимает бетон:

.

Прочность по наклонному сечению проверяется по условию:

.

Проверка прочности ригеля по наклонной полосе между наклонными трещинами:

где -коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней, нормальных к продольной оси элемента

,

-коэффициент, определяемый по формуле

.

3.5.3 Расчет ригеля на действие изгибающего момента, возникающего при его подъеме и монтаже

Подъем и монтаж ригеля осуществляется за две монтажные петли. Расстояние между петлями . Расчетная схема - двухконсольная балка (см. рис. 2.4).

Нагрузка от собственного веса ригеля равняется

.

Отрицательный изгибающий момент в сечении определяется как:

.

Вычисляем коэффициент

.

Необходимая площадь сечения монтажной арматуры:

.

Диаметр двух стержней монтажной арматуры 28 А-I .

3.5.4 Определение диаметров арматуры монтажных петель

Необходимая площадь поперечного сечения одной петли определяется:

.

Для монтажной петли принимаем 10 А-I .

3.5.5 Конструирование ригеля. Построение эпюры материалов

Выполняется с помощью эпюры материалов.

Цель построения - найти места, где можно оборвать часть расчетной арматуры согласно эпюре внешних моментов для экономичного использования.

Результаты подбора арматуры представлены в табл. 3.1.

Фактический изгибающий момент, который может воспринять сечение ригеля:

,

где - высота сжатой зоны бетона

Длина, на которую необходимо завести стержни, которые обрываются

,

где.

- поперечная сила, действующая в сечении, в котором обрывается стержень.

Таблица 3.1 - Определение мест обрывов арматурных стержней

перекрытие здание нагрузка колонна

4. Расчет и конструирование колонны первого этажа

Фундамент рассчитывается на действие нагрузок, которые передаются от колонны первого этажа, нагрузок от собственного веса фундамента и грунта, находящегося в его уступах.

Нагрузку от собственного веса фундамента и грунта в его уступах учитывают путем вычитания из расчетного сопротивления грунта величины

,

где - усредненный вес единицы объема фундамента и засыпки над ним;

-глубина заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента

где - длина заделки колонны в стакан, ;

-размер поперечного сечения колонны;

-диаметр продольных стержней колонны;

-глубина заложения фундамента, назначаемая в зависимости от гидрогеологических условий на строительной площадке, глубины промерзания грунта, наличия подземного хозяйства и на основании технико-экономических показателей, в соответствии со СНиП 2.02.01-83; .

Фундамент под центрально-нагруженную колонну проектируем квадратным в плане. Необходимая площадь подошвы фундамента

,

где -продольная сила, передающаяся колонной на фундамент, ;

-расчетное сопротивление грунта по заданию, ;

- коэффициент надежности по нагрузке, .

По найденной площади подошвы фундамента определяем минимальные размеры сторон квадратной подошвы

(кратно 300 мм).

Площадь подошвы фундамента.

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

,

где, - размеры поперечного сечения колонны;

-расчетное сопротивление бетона фундамента на осевое растяжение, для бетона класса В5;

-давление грунта на единицу площади подошвы фундамента .

Полная высота фундамента устанавливается из условия:

· продавливания

,

где -диаметр арматуры;

-защитный слой арматуры, при устройстве бетонной подготовки.

· конструктивных требований

.

· анкеровки продольной арматуры колонны

Из приведенных выше значений принимаем большее, т.е. 0,7 м. Так как , принимаем фундамент с двумя уступами высотой 300 мм каждый. Тогда полная высота фундамента составит 0,9 м (кратно 300 мм).

Рабочая высота нижнего уступа принимаем такой, чтоб она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, которое начинается в сечении Ш-Ш (см. рис. 5.1)

где,

.

Рис. 5.1 - Фундамент под колонну (принципиальная схема)

Расчетные изгибающие моменты в сечения I-I, II-II от реактивного давления грунта

,

.

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента вычисляется по формулам

,

.

Из трех значений требуемого сечения рабочей арматуры принимаем большее. По сортаменту подбираем 1310 А-III (шаг 200 мм).

Список использованных источников