-

Поэтому предусматриваем установку поперечной арматурыисходя из конструктивных соображений.Ставим поперечные стержни8 мм из арматуры класса А400 с шагом = 300 мм.4.6.4 Расчет прочности на действие момента по наклонному сечениюНа средних опорах В и С концы стержней неразрезного ригеля приварены к надежно заанкерованным деталям, поэтому расчет прочности наклонных сечений на действие момента не производим.5 Расчет колонны5.1 Задание на проектированиеТребуется рассчитать промежуточную колонну четырехэтажного производственного здания с жесткой конструктивной схемой и сеткой колонн = 5,7х5,25 м.Ригели перекрытия размещены поперек здания и вместе с колоннами образуют рамные узлы. Здание имеет неполный железобетонный каркас, и концы ригелей крайних пролетов свободно опираются на наружные продольные кирпичные стены, на которые также передается нагрузка от покрытия. Высота первого и последующих этажей – 4,3 м. Нагрузки на 1 м2от междуэтажного перекрытия и на 1м ригеля приняты по данным таблицы (Таблица 1)и П.4.2. данного расчета.Для изготовления колонны назначаем бетон класса В20(Rb=13,0МПа;Rbt=1,1МПа; γb1=0,9; Eb=25000 МПа) и продольную рабочую арматуру из стали класса А400(Rs=Rsс=355 МПа, ES=200000 МПа).5.2 Сбор нагрузок, расчетная схема, определение усилийНагрузка на колонну собирается с грузовой площади: = 5,7*5,25 = 29,93 м2.Постоянная нагрузка на колонну:– от перекрытия одного этажа с учетом γn=0,95: = 2,843*29,93*0,95 = 80,75 кН,где = 2,843 кН (Таблица 1);– от собственной массы ригеля: = 5,23*5,7 = 29,81 кН, где: =5,23(см. П.4.2.)– от собственной массы колонны сечением 0,4х0,4 м, = 4,3 м,: = 0,4^2*4,3*2,5*1,1*0,95*10 = 17,97 кН;– временная длительная: = 5,88*29,93*0,95 = 167,19кН.Итого: = 80,75+29,81+17,97+167,19 = 295,72кН.Постоянная нагрузка с трех перекрытий:295,72*3 = 887,16кН.Временная кратковременная нагрузка на колонну от перекрытия одного этажа с коэффициентом γn=0,95: = 2,73*29,93*0,95 = 77,62кН.Временная кратковременная нагрузка с трех перекрытий:77,62*3 = 232,86кН.В расчетах использованы значения нагрузки = 5,88 кН и = 2,73 кН (Таблица 1).Итоговая нагрузка: = 887,16+232,86 = 1120,02кН.5.3. Подбор сечений.Ширина колонны квадратного сечения: = (1120020/(1415+0,01*36500))^0,5 = 25,08 см.Принимаем b=40,0 см. Площадь сечения бетона 1600 см2.Усилие, воспринимаемое арматурой (площадью сечения )где коэффициент продольного изгиба: но не более .Коэффициент представляет собой отношение усилия, воспринимаемого арматурой, к усилию, воспринимаемому бетоном.При=коэффициент , при коэффициент , при коэффициент >, что недопустимо. Поэтому при формулой не пользуются, а сразу принимают .Формула содержит два неизвестных: и. В подобных случаях задаются значением одного неизвестного, а другое определяют путём последовательных приближений. В первом приближении принимаем .Подбор арматуры идёт в следующем порядке. Если , то Если подбор арматуры становится более продолжительным, так как в этом случае произведение приходится определять последовательными приближениями, т. е. при различных значениях коэффициента , до тех пор, пока оно значение не стабилизируется, т.е пока последнее значение произведения будет отличаться от предпоследнего не более чем на 5%. И лишь затем можно пользоваться формулой В нашем случае отношение = 232,86/1120,02 = 0,2.Гибкость колонны = 430/40 = 10,75. Тогда по интерполяции:=0,901, =0,904 (п. 3.58 [4]).Первое приближение: = 1120020/0,904-1415*1600 = -1025040 Н,Процесс приближений закончен, поскольку полученное отрицательное значение свидетельствует о том, что сжатая арматура по расчету не требуется. Это и не удивительно, учитывая малость нагрузок.В силу большой малости нагрузок, учитывая, что продольная рабочая арматура колонн не может быть диаметром менее 12 мм, принимаем 4Ø12A400суммарной площадью сечения арматуры =4,32см2.Так как здание имеет жёсткую конструктивную схему, то в рассматриваемой колонне практически не возникают поперечные силы, поэтому диаметр и шаг поперечных стержней следует принять по конструктивным соображениям: шаг по п. 5.22 [2], п. 5.59 [5], согласно которым поперечные стержни устанавливают (во избежание потери устойчивости продольной арматуры) на расстоянии не более 500 мм, не более 2b (b – ширина сечения колонны) и не более при вязаных каркасах – 15d, при сварных – 20d (d – наименьший диаметр стержней в сечении колонны).В местах стыкования рабочей арматуры внахлёстку, без сварки, шаг поперечных стержней должен составлять не более 10d. Если насыщение сечения колонны продольной арматурой составляет свыше 3%, то поперечные стержни устанавливают на расстоянии не более 10d и не более 380 мм.В условиях курсового проекта поперечная арматура не требовалась по расчёту, поэтому принимаем её из стали класса A240.Диаметр стержней – 10 мм.Так как насыщение сечения продольной арматурой составляет 4,32/1600*100% = 0,28%, что меньше 3%, то шаг поперечных стержней должен быть не более 20d=20*2,0= 40 см, не более 2b=2*40,0=80,0 см и не более50,0 см.Принимаем шаг поперечных стержней равным 25,0 см.Рис. . К армированию стыка колонны с колонной:а – концы стыкуемых колонн; б – схема их армирования6 Расчет фундамента6.1 Исходные данныеПоперечное сечение колонны, заделанной в стакан фундамента, принято размерами 400х400 мм, применяется бетон класса В20(Rb=14,3МПа;Rbt=1,1МПа; γb1=0,9; Eb=25000 МПа), продольная арматура 12 А400. Требуется запроектировать фундамент, глубина заложения подошвы которого составляет 1,4м, из бетона класса В20(Rb=14,3МПа;Rbt=1,1МПа;Eb=25000 МПа), арматура класса А400 ( = 355 МПа). Расчетное сопротивление грунта основания = 0,2 МПа. Под подошвой фундамента предусматривается бетонная подготовка.Отношение длительной и кратковременной нагрузки: = 887,16/1120,02 = 0,7921<0,9, принимаем = 1,0.При расчете по второй группе предельных состояний: = 1120,02/1,17 = 957,28 кН,где 1,17 – усредненный коэффициент надежности по нагрузке ; = 1120,02 кН – расчетная нагрузка по первой группе предельных состояний.6.2 Определение размеров фундаментаНеобходимая площадь подошвы фундамента под колонну при расчетном сопротивлении грунта в основании (по заданию) =0,2 МПа, отметке подошвы фундамента Н = 1,4 м и усредненной плотности массы фундамента и грунта на его обрезах =20кН/м3: = 957,28/(0,2*1000-20*1,4) = 5,57 м2.Размеры сторон квадратного в плане фундамента: = 5,57^0,5 = 2,36 м.Принимаем кратно 0,3 м, т.е. 2,7 м.Реактивное давление грунта на подошву фундамента от расчетных нагрузок, если принять распределение его по подошве равномерным будет: = 957,28/2,7^2 = 131,3 кПа < = 200кПа.Расчетная высота сечения фундамента из условия обеспечения его прочности против продавливания колонной с размерами 40x40 см определяется из формулы (3.177) п. 3.84 [4]:где – периметр контура расчетного поперечного сечения на расстоянии 0,5h0 от границы площадки опирания сосредоточенной силы F (колоны). Тогда: = -0,5*0,2+0,5*(957,28/(1,1*2000+131,3))^0,5 = 0,22 м.Полная высота фундамента стаканного типа с толщиной защитного слоя бетона = 40 мм при наличии бетонной подготовки в основании (см. табл. 5.1 [4]) и предполагаемом диаметре стержней арматуры d = 20 мм: = 220+40+1,5*20 = 290 мм.Необходимая высота фундамента из условия обеспечения анкеровки продольной арматуры колонны в стакане фундамента при армировании колонны стержнями диаметром 12 мм: = 20*12+250 = 490 мм.Необходимая высота фундамента из условия обеспечения заделки колонны в стакане фундамента: = 400+250 = 650 мм.Принимаем двухступенчатый фундамент = 800 мм с высотой ступеней по 400 мм. Расчетная высота фундамента: = 800-40-1,5*20 = 730 мм.Расчетная высота нижней ступени: = 400-40-1,5*25 = 322,5 мм (Рис. 10).Рис. . 6.3 Проверка прочности нижней ступени против продавливанияПродавливающая сила принимается за вычетом нагрузок, приложенных к противоположной грани плиты в пределах площади с размерами, превышающими размеры площадки опирання на во всех направлениях) и определяется по формуле: = 957,28-131,3*(1,4+2*0,323^2) = 746,06кН.Периметр контура расчетного поперечного сечения на расстоянии от границы площадки опирания верхней ступени фундамента: = 4*(1,4+0,323) = 6,89 м.Имеем: = 1,1*1000*6,89*0,323 = 2448,02 кН,т.е. прочность нижней ступени против продавливания обеспечена.6.4 Расчет плиты фундамента на изгибИзгибающие моменты от реактивного давления грунта в сечениях по граням колонны и уступов фундамента: = 0,125*131,3*2,7*(2,7-0,2)^2 = 276,96 кН*м; = 0,125*131,3*2,7*(2,7-1,4)^2 = 74,89 кН*м.Необходимая площадь продольной арматуры класса А400 у подошвы фундамента в продольном и поперечном направлениях определяется по приближенной формуле: = 276,96*10^6/355/0,9/730 = 1187 мм2; = 74,89*10^6/355/0,9/322,5 = 727 мм2.Принимаем сварную сетку из стержней 10 мм с шагом 150 мм в обоих направлениях:1810 А400 с = 18*78,5 = 1413 мм2 > = 1187мм2.Фундаменты с арматурой класса А400, расположенные выше или ниже уровня грунтовых вод, подлежат расчету на образование трещин (в данном проекте этот расчет не производится).Список литературыСНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., «ГУП НИИЖБ» Госстрой России, 2004СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Минстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2009СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М., «ГУП НИИЖБ» Госстроя России, 2004Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ – М.:ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции (общий курс). М.:СИ, 1991Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2х кн. Кн.1. Под ред. А.А.Уманского. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1972.Железобетонные конструкции: учебное пособие к курсовому проекту №1 / Сост.: В.И. Елисеев, А.А. Веселов, А.В. Сконников. – СПб.: СПбГАСУ, 1992, 80 с.