СБОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле [3, (10.3)]:где l0,an – базовая длина анкеровки, определяемая по формуле ;As,cal, As,ef – площади поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету и фактически установленная соответственно;α – коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают α = 1,0, а для сжатых – α = 0,75; для напрягаемой арматуры α = 1,0.Определяем расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном по формуле : = 2,5*1,0*1,04 = 2,60 Н/мм2.Определяем базовую (основную) длину анкеровки по формуле : = = 1212 мм.Определяем требуемую расчетную длину анкеровки арматуры по формуле : = = 1167 мм.В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 15dsи 200 мм, а для ненапрягаемых стержней также не менее 0,3l0,ап.Принимаем с округлением = 1170 мм.Конструирование ригеляПространственный каркас КП1 (см. чертеж КП1.ЖБК.03-1-КЖ.И-Р2) состоит из трех плоских каркасов. Два вертикальных КР1 включают продольные рабочие стержни Ø14 A400 (поз. 2), Ø22 A400 (поз. 4) и распределительные Ø5 Вр500 (поз. 3), а также поперечные Ø8 A400 (поз. 1).Горизонтальный каркас КР2 состоит из продольных рабочих стержней Ø20 A400 (поз. 3) и распределительных: продольных Ø5 Вр500 (поз. 2) и поперечных Ø8 А240 (поз. 1). Для сборки КП1 используем отдельные распределительные стержни Ø5 Вр500 (поз. 3 и 4 на каркасе КП1), причем стержни поз. 4, кроме того, предупреждают отрыв полок при воздействии нагрузок от плит.Укороченные продольные стержни Ø20 A400 каркаса КР2 имеют точки теоретического обрыва, расположенные на расстоянии т = 930 мм от осей опор (Рис. 4.1). В этих сечениях: = = 88,8·103 Н;шаг хомутов = 200 мм.Значение = 2,6 Н/мм2 определено в п. 4.5, определяем базовую (основную) длину анкеровки по формуле : = = 1346 мм.Определяем требуемую расчетную длину анкеровки арматуры по формуле : = = 1178 мм.В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 15dsи 200 мм, а для ненапрягаемых стержней также не менее 0,3l0,ап.Принимаем с округлением = 1180 мм.Фактическую длину стержней определяют по формуле:Поскольку m = 930 мм 7 кН, принимаем петли Ø12 А240.Размеры петель находим по данным табл. 2.2.7-2.2.8 [1].При диаметре петли 10 мм и классе бетона В30 (кубиковая прочность 30 МПа) имеем размеры: = 30 мм; = 20 мм; = 30мм; = 60+12 = 72 мм; = 25*12 = 300 мм.Расчет и конструирование фундаментаЗадание на проектированиеВ курсовом проекте в качестве фундаментов под колонны предлагается запроектировать центрально-нагруженные столбчатые фундаменты стаканного типа. Фундаменты предлагается запроектировать монолитные из бетона класса В15: = 7,7 МПа; = 0,68 МПа [3, табл. 6.8] при = 0,9, поскольку учитываются и кратковременные, и длительные нагрузки).В качестве основной несущей арматуры необходимо применять арматуру А300 или А400 в зависимости от указанной в задании.Поскольку иное заданием не оговаривается, принимаем арматуру класса А400, поскольку арматура класса А300 в СП [3] отсутствует, видимо, больше не производится: = 350 МПа[3, табл. 6.14].Так как фундаменты центрально-нагруженные, то их обычно изготавливают симметричными (подошва имеет квадратную в плане форму).Количество ступеней (см. Рис. 5.1) назначают в зависимости от высоты фундамента h: при 450 мм ≤ h < 900 мм – две ступени, при h  900мм – три ступени. Минимальная высота одной ступени 300 мм. Размеры ступеней проектируются такими, чтобы контур фундамента (см. Рис. 5.1) находился снаружи усеченной пирамиды, верхним основанием которой служит опорное сечение колонны, а грани наклонены под углом 45о.Глубина заложения фундамента в курсовом проекте условно назначена 1500 мм. Вообще глубина заложения для Новосибирска (Барнаула) назначается обычно ниже глубины промерзания грунта, равного 2,2 м, но, так как в проекте необходимо запроектировать фундамент под среднею колонну, то его глубину заложения можно назначать меньше. Расчетное сопротивление грунта R0= 2,0 МПа – задано в задании. Судя по значению, грунт – скальный.Сбор нагрузокОпределим значения действующих усилий в колонне первого этажа. Полное усилие в колонне первого этажа определим по формуле:где nэт – количество этажей здания (определено заданием);принято nэт = 5;B, L – размер сетки колонн, м; В = L = 5,0 м.Нагрузки на колонну приведены в таблице (Таблица 2). Определим снеговую нагрузку согласно [2]. Место строительства – г. Барнаул, IV район по снегу, тип местности В.По формуле 10.1 [2] определяем нормативную снеговую нагрузку:где = 2,4 кН/м2[2, табл. 10.1]; = 1,0, так как в нашем случае кровля плоская, с уклоном менее 10°;т.к. уклон проектируемого однопролетного здания до 12% и средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца V = 5 м/с, то в соответствии с [2, п. 10.5] необходимо учитывать коэффициент сноса снега, вычисляемый по формуле [2, (10.2)]: = = 0,60,где = 0,9 – коэффициент, определяемый по [2, табл. 11.2] в зависимости от высоты здания;в нашем случае высота здания = 4,8*5 = 24 м; = 5,0*3 = 15 м – ширина покрытия, принимаемая не более 100 м;вследствие того, что проектируемое здание имеет утеплённую кровлю (проектом не задано, принято самостоятельно), термический коэффициент принимаем равным = 1,0 [2, п. 10.10]; = 0,7*0,6*1,0*1,0*2,4 = 1,01 кН/м2.Коэффициент надежности по снеговой нагрузке = 1,4 [2, п. 10.12].Таблица . Нагрузка на колонну, кПаНаименование нагрузкиНорм.значениеfРасч.значение1 Собственный вес пола (определено в задании) 0,81,150,922 Собственный вес плиты перекрытия (п. 3.8.2) 0,561,10,623 Собственный вес ригеля, (п. 4.6) L – расстояние между ригелями в осях3,161,13,484 Собственный вес колонны 0,771,10,855 Временная полная (полезная) 8,01,29,66 Собственный вес кровли (условно принимается равным собственному весу пола) 0,81,150,927 Временная снеговая для г. Барнаул (см. расчет ниже)1,041,41,46Вычисляем усилие в колонне по формуле : = = 1730,3.Определение размеров фундаментаРис. .. Двухступенчатый фундамент стаканного типаГлубина стакана hgl принимается равной , где b – размер сечения колонны. Принимаем глубину стакана hgl = 400+50 = 450 мм. Толщина дна стакана принимается не менее 200 мм во избежание ее продавливания в процессе монтажа колонны.Минимальную площадь подошвы фундамента можно определить по формуле:где Nn – нормативное значение усилия действующего от колонны на фундамент (приблизительно можно принять равным Nn=N/1,15);N – продольное усилие в колонне первого этажа; – усредненный удельный вес фундамента и грунта на уступах фундамента равный 20 кН/м3;Н0 – глубина заложения фундамента (в курсовом проекте условно принято 1,5 м);Аmin = = 0,764 м2.Так как для центрально-нагруженных фундаментов предполагается квадратная подошва, тогда минимально допустимый размер фундамента bф можно определить как:bф,min = = 0,874 м.При этом размер подошвы фундамента назначают кратно 300 мм.Принимаем bф = 1500 мм как минимально допустимое значение.Площадь фундамента будет равняться:А = = 2,25 м2.Минимальная высота всего фундамента под сборную колонну по конструктивным соображениям определяется как:hmin,к = 400+250 = 650 мм.Минимальная высота фундамента из условия среза определяется как:где N – расчетное усилие, действующее на фундамент от колонны;– интенсивность давления грунта на подошву фундамента определяемая как ;а – расстояние от грунта до равнодействующей в растянутой арматуре, принимается равной 30…60 мм если выполняется подготовка под подошву фундамента и не менее 70 мм в случае ее отсутствия.Задаемся а = 50 мм (принимаем устройство подготовки); N = 1730,3 кН; sr = = 769,02 кПа, тогда по формуле :hmin,r = = 267,3 мм.Высоту фундамента h назначают как большую из и , при этом она должна быть кратна 150 мм.Принимаем высоту фундамента из конструктивных соображений равнойh= 750 мм, тогда полезная высота фундамента h0 = 750-50 = 700 мм. Назначаем две ступени высотой 450 мм и 300 мм соответственно.Чтобы пирамида продавливания не выходила за пределы фундамента ширина верхней супени должна быть: = 400+750 = 1150 мм.Минимальная ширина верхней ступени (Рис. 5.1):2*0,3b+b+2*75 = 2*0,3*400+400+2*75 = 790,0 мм.Принимаем ширину верхней ступени равной 1200 мм.Полезная высота нижней ступени h1,0= 450-50 = 400 мм.Рабочая высота нижней ступени фундамента h1,0 определяется из условия равновесия , где– внешнее усилие в наиболее опасном сечении, – минимальное усилие воспринимаемое бетонным сечением без поперечного армирования.Разрешив это неравенство относительноh1,0 получим, что минимальная рабочая высота первой ступени должна быть:Определяем величину с: = = -150 мм.Полученное отрицательное значение говорит о том, что контур фундамента (см. Рис. 5.1) находится внутриусеченной пирамиды, верхним основанием которой служит опорное сечение колонны, а грани наклонены под углом 45о. Следует увеличить размеры фундамента.Принимаем bф = 1800 мм. Тогда:с = = 0 мм.Полученное нулевое значение говорит о том, что при такой толщине нижней ступени продавливание нашему фундаменту не грозит. Следовательно, размеры нижней ступени – достаточны.Расчет армированияДля определения площади сечения арматуры в нормальных сеченияхI-I иII-II определяют расчетные моменты в этих сечениях как для консольной балки, от интенсивности давления грунта на подошву фундамента . Величина этих моментов определяется по формула:где l0,I = 300 мм; l0,II = 700 мм.В связи с изменением площади подошвы фундамента вычислим новое значение : sr = = 534,04 кПа. Тогда по формулам и :МI = = 50,5·106 Н·мм;МII = = 274,8·106 Н·мм.Требуемая площадь сечения арматуры двухступенчатого фундамента определяется по приближенным формулам:Аs,I = = 400,8мм2;As,II = = 1246,3мм2.Сетки для армирования фундамента подбираются по максимальному из двух значений Аs=max(As,I, As,II,) = 1246,3 мм2.Так как внутренний момент, возникающий в подошве фундаменте определялся на всю ширину фундамента, то и требуемая площадь арматуры определяется на всю ширину фундамента. Принимаем шаг стержней s = 140 мм, тогда на ширину фундамента будет приходиться 13 стержней, и требуемая площадь сечения одного стержня составит 1246,3/13 = 95,9 мм2.По требуемому значению площади сечения одного стержня определяется необходимый диаметр рабочих стержней при назначенном шаге. Принимаем сетку С1 из 14Ø12 А400, As = 13*113,1 = 1470,3 мм2.При этом в связи с тем, что фундамент центрально нагружен стержни в продольном и поперечном направлении одинаковы.Список литературыНовоселов, А.А. Конструкции многоэтажного промышленного здания: Методические указания к выполнению курсового проекта / А.А. Новоселов, А.Я. Неустроев. – Новосибирск, 2008.Свод правил СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. – М., 2011.Свод правил СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. – М., 2012.Свод правил СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* – М., 2011.Байков В.М., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. М:Стройиздат, 1991. 767 с.ГОСТ Р 21.1101-2013 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации – М., 2012.ГОСТР 21.501-93.-СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. М.: Изд-во стандартов, 1993. – 40 с.Мандриков, А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учебное пособие для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. / А.П. Мандриков. – М.: Стройиздат, 1989. – 506 с.