- •Исходные данные.
- •Проектирование монолитного железобетонного перекрытия.
- •Разбивка балочной клетки
- •. Расчет плиты перекрытия.
- •Расчет второстепенной балки б-1.
- •Расчет колонны к-1
- •4. Расчет колонны
- •При двухветвевых хомутах диаметром 8 мм из стали класса а240
- •5. Расчет фундамента под сборную колонну
- •Проверка прочности нижней ступени против продавливания
- •Расчет плиты фундамента на изгиб
Исходные данные.
Размер в плане между внутренними гранями стен
L = 33,0 м, В = 22,0 м.
Стены кирпичные несущие толщиной 510 мм. Привязка разбивочных осей стен принята равной 120 мм.
Оконные проемы в кирпичных стенах имеют размеры шириной 2,3 м, высотой 2,1 м.
Высота этажей между уровнем чистого пола hэт = 4,0 м.
Временная нагрузка на всех междуэтажных перекрытиях vn = 16 кН/м2, в том числе кратковременная vshn = 2,0 кН/м2.
Глубина заложения фундаментов Н– 1,5 м. Расчетное сопротивление грунта R = 0,4 МПа. Отметка подошвы фундамента – 1,5 м.
Междуэтажные железобетонные перекрытия опираются на наружные кирпичные стены и внутренние железобетонные колонны. Кровельное покрытие опирается только на наружные стены. В качестве несущих элементов покрытия используются сборные железобетонные фермы или балки. Промежуточные колонны доводятся только до междуэтажного перекрытия четвертого этажа.
Классы бетона и арматуры выбираются проектировщиком в соответствии с действующими нормативными документами.
Состав пола на междуэтажных перекрытиях и на первом этаже принимается типовым в зависимости от назначения помещения и характера технологии производства в нем.
Проектирование монолитного железобетонного перекрытия.
Разбивка балочной клетки
При рекомендуемой величине пролетов второстепенных и главных балок от 5,0 до 7,0 м в зависимости от интенсивности временной нагрузки на заданной длине здания в свету L = 33,0 м и ширине В = 22,0 м могут быть приняты 6 пролетов второстепенных продольных балок и 4 пролета главных поперечных балок. С учетом рекомендации [11] о целесообразности уменьшения до 10% крайних пролетов балок в сравнении со средним получим
L = 33,0м = 0.9l1 + 4l1 + 0.9l1 = 5.8l1 ,
Откуда
L1 ср = 33,0 : 5.8 = 5,68 м.
Принимая с округлением средние пролеты второстепенных балок lср = 5,68 м, получим величину крайних пролетов
lкр = (33,0 – 5,68 . 4) : 2 = 5,1 м.
При рекомендуемом шаге второстепенных балок от 1,8 до 1,5 м в каждом из четырех пролетов главных балок могут расположиться по три пролета плиты. С учетом рекомендаций [13] о целесообразности уменьшения до 20% крайних пролетов плиты в сравнении со средним получим
В = 22,0 м = 0.8l1 + 10l1 + 0.8l1 = 11.6l1 ,
откуда
l2 ср = 22,0 : 11.6 = 1, 9м
Принимая с округлением средние пролеты плиты l’ср = 1,1 м, получим величину крайних пролетов
l2 кр = (22,0 – 1.9 . 10) : 2 =1,5 м.
Рис.1 Схема балочной клетки монолитного перекрытия
. Расчет плиты перекрытия.
В соответствии с п. 5.3 СНиП 2.03.01 «Бетонные и железобетонные конструкции» толщина плит перекрытий промышленных зданий принимается не менее 60 мм. Принимаем толщину плиты hf = 80 мм.
Для определения расчетных пролетов плиты задаемся приближенно размерами поперечного сечения второстепенных балок:
h = l : 12 = 5700 : 12 = 475 мм;
b = h : 3 = 475 :3 = 158 мм
и принимаем h = 500 мм; b = 170 мм .
Рис.1
При ширине второстепенных балок b = 200 мм и глубине заделки плиты в стену в рабочем направлении а3 = 120 мм (полкирпича) получим
lкр = l2 кр – 0.5b + 0.5а3 =1500 - 0.5 .170 + 0.5 . 120 =1475 мм;
lср = l2 ср - 2 . 0.5b = 1900 – 2 . 0.5 . 170 = 1730 мм.
Расчетные пролеты плиты в длинном направлении при ширине главных балок (ориентировочно) 300 мм и глубине заделки плиты в стены в нерабочем направлении аз= 60 мм (четверть кирпича)
lкр1 =5100 – 1.5 . 300 + 0.5 . 60=4980 мм;
lср1 = 5700 – 2 . 0.5 . 300 = 5400 мм.
При соотношении длинной и короткой сторон 4980 : 1730 = 2,87 ≈ 3,0 плита условно рассчитывается [4] как балочная неразрезная многопролетная, работающая в коротком направлении по схеме
рис. 1.
Расчетные нагрузки на условную полосу плиты шириной 1.0 м, кН/м:
а) постоянная - вес пола из цементного раствора с затиркой при толщине слоя δ - 2.0 см и плотности ρ - 1700 кг/м3
1700 . 0.02 . 1.0 . 1.3 . 10 -2 = 0.44;
вес плиты толщиной δ -80 мм при плотности ρ - 2500 кг/м3
2500 . 0.08 . 1.0 . 1.1 . 10 -2 = 2.2;
полная постоянная нагрузка
g = 0.44 + 2.2 = 2.64
б) временная при vn =16 кН/м1
v = 16 . 1.0 . 1.2 = 19,2;
Здесь 1.3; 1.1 и 1.2 – коэффициенты надежности по нагрузке
Рис. 1
Полная расчетная нагрузка
g + v =2.64 + 19,2 = 21,84 кН/м.
Постоянная и длительная нагрузка
21,84 - 1,5 . 1,2 = 20,04 кН/м.
Величины расчетных изгибающих моментов в неразрезной балочной плите с равными или отличающимися не более чем на 20% пролетами (lср : lкр = 5400 : 4980 = 1.08 < 1.2) определяются с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций бетона и арматуры в соответствии с [6] по формулам:
в крайних пролетах
в средних пролетах и над средними опорами (см. рис 1,1)
над второй от конца опорой при армировании рулонными сетками (непрерывное армирование)
то же при армировании плоскими сетками (раздельное армирование)
где l - больший из примыкающих к опоре расчетный пролет.
Определение толщины плиты.
Для монолитного железобетонного перекрытия принимаем бетон проектного класса по прочности на сжатие В25. С учетом соотношения длительных нагрузок к полным, равного 14,04/15,84 = 0,88<0.9 в соответствии с п.3.3 [3] расчетные сопротивления определяются с коэффициентом условий работы b1 =1,0; Rb = 1,0 . 14,5 = 14,5 МПа; Еb = 30000 МПа; Rbt = 1,0 . 1,05 = 1,05 МПа.
Арматуру в плите перекрытия принимаем для двух вариантов армирования:
арматурой класса В500 с расчетным сопротивлением Rs = 415 МПа при армировании рулонными сварными сетками (непрерывное армирование), Еs = 200 000 МПа;
арматурой класса А400 с расчетным сопротивлением Rs = 355 МПа при армировании плоскими сетками (раздельное армирование), Еs = 200 000 МПа.
Необходимую толщину плиты перекрытия определяем при среднем оптимальном коэффициенте армирования µ = 0.006 по максимальному моменту МВ = 5,64кНм и ширине плиты b’f = 1000 мм.
Расчетная высота сечения плиты при относительной ее высоте - для арматуры класса В500 ; - для арматуры класса А400, где хR определяется табл. 3.2 [3],
При αm = ξ(1 - 0.5ξ) и Мmax = 4,17кНм
αm = 0,172 (1 – 0.5 . 0,172) = 0,157 - для арматуры класса В500;
αm = 0,147 (1 – 0.5 . 0,147) = 0,136 - для арматуры класса А400;
.
Полная высота сечения плиты при диаметре арматуры d = 10 мм и толщине защитного слоя 10 мм h/f = h1 + a = 51,44 + 15 = 66,44 мм, где а =10+5=15 мм. Принимаем толщину плиты h/f = 80 мм и расчетную высоту сечения h0 = h/f – a = 80 -15=65 мм.
Таблица 1
Расчетные сечения
|
Расчетные характеристики |
Принятые сварные сетки с площадью сечения рабочей арматуры Аs, мм1/м | ||||||
М . 106, Н .мм |
b, мм |
H0, мм |
η– прил.1 |
,мм2 Арматура классов: В500, А400 | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
8 |
9 | |
На крайних участках между осями 1 -2 и 6 - 7 |
В крайних пролетах |
4,10 .106 |
1000 |
65 |
αm= 0,067 η = 0.965 |
В500 |
158.0 |
+ As = 196+ 84 =181 мм |
αm= 0,067 η = 0.965 |
А400 |
184.0 |
| |||||
У опор В |
5,64 .106 |
1000 |
65 |
αm= 0,092 η = 0.95 |
В500 |
220.1 |
+ As = 196+ 84 =181 мм | |
4,44 .106 |
αm= 0,072 η = 0.96 |
А400 |
200.4 |
| ||||
В средних пролетах |
3,88 . 106 |
1000 |
65 |
αm= 0,063 η = 0.97 |
В500 |
148.3 |
As = 196 мм | |
αm= 0,063 η = 0.97 |
А400 |
173.4 |
| |||||
У опор С |
3,88 . 106 |
1000 |
65 |
αm= 0,063 η = 0.97 |
В500 |
148.3 |
As = 196 мм | |
αm= 0,063 η = 0.97 |
А400 |
173.4 |
| |||||
На крайних участках между осями 1 -2 и 6 - 7 |
В крайних пролетах |
4,10 .106 |
1000 |
65 |
αm= 0,067 η = 0.965 |
В500 |
158.0 |
+ As = 196+ 84 =181 мм |
αm= 0,067 η = 0.965 |
А400 |
184.0 |
| |||||
У опор В |
5,64 .106 |
1000 |
65 |
αm= 0,092 η = 0.95 |
В500 |
220.1 |
+ As = 196+ 84 =181 мм | |
4,44 .106 |
αm= 0,072 η = 0.96 |
А400 |
200.4 |
| ||||
В средних пролетах |
3,10 .106 |
1000 |
65 |
αm= 0,051 η = 0.975 |
В500 |
117.9 |
As = 196 мм | |
αm= 0,051 η = 0.975 |
А400 |
137.8 |
| |||||
У опор С |
3,10 .106 |
1000 |
65 |
αm= 0,051 η = 0.975 |
В500 |
117.9 |
As = 196 мм | |
αm= 0,051 η = 0.975 |
А400 |
137.8 |
|
Расчет продольной арматуры в плите.
Расчеты по определению необходимого количества рабочей арматуры в многопролетной неразрезной плите монолитного перекрытия сведены в табл. 1 для двух вариантов армирования – непрерывного, сварными рулонными сетками из арматуры класса В500 и раздельного, плоскими сварными сетками из арматуры А400.
На этих участках в средних пролетах и над средними опорами.
Мср = -Мс =± 0.8 . 3.88= ±3,10кНм
Рис. 4. Вариант армирования рулонными сетками