Файл: Методические указания по написанию и защите курсовых работ Направление подготовки 08. 03. 01 Строительство.doc

Необходимое количество арматуры со стороны сжатой и растянутой зон вычисляется по усилиям для сочетаний и соответствующие , , и и соответствующие , . Окончательно принимаем большую величину .

Данные для расчета сечений.

Бетон тяжелый В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, МПа; МПа. Арматура класса А-III, мм, МПа, МПа.

Расчет арматуры в надкрановой части колонны на уровне верха консоли

(сечение II-II)
Сечение колонны см при см, полезная высота сечения см.

Комбинация расчетных усилий (см. в табл.10 МУ).

Первая комбинация ; кН.

Вторая комбинация ; кН.

Третья такая же, как первая.

Усилия от продолжительного действия нагрузки (загружение №1 табл.10 МУ) ; кН.

Расчетная длина надкрановой части колонны при учете крановой нагрузки м. Гибкость , где см.

Следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.

1. Расчет на первую комбинацию усилий: ; кН; м см.

Определяем случайный эксцентриситет из следующих условий: см; см, см.

Принимаем см.

Расчетный эксцентриситет см.

Условная критическая сила

где см⁴;

Принимаем ; здесь .

; (тяжелый бетон)

;

;

.

Принимаем предварительно коэффициент армирования .

см⁴.

Коэффициент .

Расстояние см.

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

,

где ;

здесь ; МПа, МПа.

По табл. прил.3 при находим .

Затем вычисляем площадь сечения сжатой арматуры

Сечение назначаем по конструктивным соображениям:

см².

Принимаем 2ø16А-III, см² (см. прил. 4) (ø16А- III - минимальный диаметр рабочей арматуры сборных ж.б. колонн). При принятом сечении значение :

Площадь сечения растянутой арматуры:

Сечение также назначаем конструктивно, принимая (2ø16А-III).

Полученный коэффициент армирования

_,что соответствует предварительно принятому

2. Расчет на вторую комбинацию усилий: , кН.

см;

, принимаем

;

Н =

кН;

;

см;

Принимаем по конструктивным соображениям 2ø16А-III, см²;

;

;

см².

Принимаем 2ø18А-III см².

, что близко к ранее принятому .

Проверка надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчетная длина м; радиус инерции сечения

см; , т.к. , то расчет из плоскости изгиба не производим.

Расчет арматуры в подкрановой части колонны на уровне заделки в фундамент

(сечение IV-IV)
Сечение колонны см; см; см.

Комбинация расчетных усилий:

первая ; кН; кН.

вторая ; кН; кН.

Усилия от продолжительного действия нагрузки: ;

кН; кН.

Расчетная длина подкрановой части колонны м; гибкость , где см.

Необходимость учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Дальнейший расчет ведем по аналогии с расчетом надкрановой части колонны.

1.Расчет на первую комбинацию усилий: ; кН.

Случайный эксцентриситет: см; см и не менее 1 см; принимаем см.

Расчетный эксцентриситет: см; см⁴;

Принимаем

;

;

.

Принимаем предварительно коэффициент

см⁴; ;

;

см;

; ;

Назначаем по конструктивным соображениям:

см².

Принимаем 2ø18А-III, см².

;

.

Сечение также назначаем конструктивно, принимая см² (2ø18А-III).

2. Расчет на вторую комбинацию усилий: ; кН;

см;

.

Принимаем ;

;

;

;

см⁴; ;

;

см;

; ;

По конструктивным соображениям см².

Принимаем см² (2ø18А-III)

;

; ;

см².

Сечение арматуры см² (2ø18А-III).

Коэффициент армирования: , что отличается от ранее принятого . Требуется пересчет.

Принимаем

см⁴;

;

см;

; ;

Принимаем см² (2ø18А-III)

;

;

см².

Сечение арматуры см² (2ø18А-III). Коэффициент армирования , что близко к ранее принятому .

Окончательно принимаем в сечении надкрановой части колонны у наружной грани 2ø16А-III, у внутренней 2ø18А-III; в сечении подкрановой части колонны у наружной и внутренней грани по 2ø18А-III.

Армирование колонны см. в прил.5.

Спецификация арматуры в чертежах должна быть выполнена по прил.11.

5. РАСЧЕТ МОНОЛИТНОГО ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ (ШАГ КОЛОНН 6 м).

Данные для проектирования

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной м. Обрез фундамента на отметке -0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания МПа = 250 кПа; средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем кН/м³. Бетон фундамента тяжелый класса В12,5 с расчетными характеристиками при ; МПа; МПа. Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.

Определение нагрузок и усилий

На фундамент в уровне его обреза (сечение IV-IV) передаются от колонны следующие усилия , , :

расчетные при : кН·м; кН; кН;

нормативные при : кН·м;

кН; кН,

где - усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетная нагрузка от веса части стены ниже отметки , передающаяся на фундамент: кН; нормативная нагрузка кН. Эксцентриситет приложения нагрузки от стены мм м, тогда изгибающий момент от веса стены относительно оси фундамента:

при кН·м;

при кН·м.

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис.10.

Расчетные усилия, действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента, без учета массы фундамента и грунта на нем

кН·м;

кН;

то же, нормативные значения усилий

кН·м;

кН.

Рис.10. Расчетная схема усилий для фундамента

Определение размеров подошвы фундамента

Примем соотношение сторон и предварительно устанавливаем размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента

м.

Размер большей стороны м; принимаем унифицированные размеры м; тогда площадь подошвы м², а момент сопротивления м³.

Проверка давлений под подошвой фундамента

Проверяем наибольшие , наименьшие и средние давления под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:

; ; .

Давление на грунт определяем с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле

,

где кН, кН·м – усилия на уровне подошвы фундамента от нагрузок с коэффициентом

;

кПа кПа;

кПа ;

кПа кПа.

Давления не превышают допускаемых

, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны.

Для расчета фундамента по прочности нужны также величины давления на грунт от расчетных нагрузок при коэффициенте , но без учета веса фундамента и грунта на нем.

Вычислим эти давления

;

кПа;

кПа;

кПа.

Определение конфигурации фундамента

Проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью (рис.11).

Размеры подколонника в плане:

мм;

мм,

где , и , - соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон и .

Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания подколонника по формуле

,

принимая м и м, получим

м.

По расчету можно принять плитную часть в виде одной ступени высотой мм, при этом консольный вынос нижней ступени получается меньше оптимального, равного

м,

где мм м.

Поэтому принимаем плитную часть из одной ступени высотой 300 мм. Тогда консольный вынос ступени составит: м.

Глубина стакана под колонну мм, размеры дна стакана: мм; мм.

Рис.11. Геометрические размеры фундамента

Проверка высоты нижней ступени

Высота и вынос ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия

,

где - продавливающая сила;

м – размер средней линии грани пирамиды продав-ливания.

При м м площадь м², тогда продавливающая сила кН кН – продавливание ступени не произойдет.

Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения, начинающегося от грани подколонника. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения м; поперечная сила, создаваемая реактивным давлением грунта, в конце наклонного сечения

кН.

Минимальное поперечное усилие, воспринимаемое одним бетоном кН.

Так как кН кН прочность ступени по поперечной силе достаточна.

Подбор арматуры подошвы

Под действием реактивного давления грунта ступень фундамента работает на изгиб как консоль, защемленная в теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по грани уступа и по грани колонны (рис.12).

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле

,

г
де и - момент и рабочая высота в i-ом сечении.

Рис.12. К подбору арматуры подошвы фундамента

Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы.

Сечение I-I по грани подколонника ( мм)

кПа;

кН·м;

мм².

Сечение II-II ( мм)

кПа;

кН·м;

мм².

Принимаем в направлении длинной стороны 10ø12А-II ( мм² мм²) с шагом 200 м или 10ø14А-II ( мм² мм² с шагом 200 м.

Подбор арматуры в направлении короткой стороны.

Расчет ведем по среднему давлению по подошве кПа. Учитываем, что стержни этого направления будут во втором (верхнем) ряду, поэтому рабочая высота . Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны будет не более 12 мм. Сечение I'-I' по грани подколонника ( мм)

кН·м;

мм².

Сечение II'-II' по грани колонны ( мм)

кН·м;

мм².

В соответствии с конструктивными требованиями наименьший допустимый диаметр стержней должен быть не менее 10 мм (при длине стороны до 3 м), а наибольший шаг стержней не должен превышать 200 мм. Принимаем вдоль короткой стороны фундамента 13ø10А-II ( мм² мм²) с шагом 200 мм.

Расчет подколонника и его стаканной части не производим. По конструктивным требованиям количество продольной арматуры должно быть не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника

мм².

Принимаем 5ø14А-II ( мм²) у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней, параллельных плоскости изгиба, принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т.е. по 3ø10А-II. Поперечную арматуру стакана принимаем конструктивно ø8А-I ( мм²).

Армирование фундамента см. в прил. 6.

6. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ С ШАГОМ КОЛОНН 12 м