Файл: Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции.docx

Разрушение изгибаемого элемента по наклонному сечению происходит вследствие действия на него поперечных сил и изгибающих моментов. В соответствии с этим воздействием развиваются внутренние усилия в бетоне сжатой зоны над наклонной трещиной и осевые усилия в арматуре, пересекаемой наклонной трещиной.

Рисунок 24 – Расчетная схема усилий в наклонном сечении.

Первый пролет:

На первой промежуточной опоре:

В средних пролетах и на средних опорах:

На средней опоре поперечная сила Q=183кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия свариваемости их с продольной арматурой диаметром d=28мм и принимают равным d_sw=8мм (прил. 9 [2]) с площадью A_s=0,503см².

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям

s=

=23см, принимаем 20см. На всех приопорных участках длиной

принят шаг

см и в средней части пролета шаг s=

=52,5 см, принимаем 50см.

2.Расчет центрально сжатой колонны.

2.1.Определение расчетной схемы, усилий и грузовой площади колонны.

Колонна рассчитывается как центрально нагруженная колонна расчетной длинны l_o=l

4,2∙0,5=2,1м, расчет по высоте этажа (Рисунок 26). При расчете учитывается случайный эксцентриситет

, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Постоянные и временные нагрузки от этажей считаются приложенными с этим эксцентриситетом. Рассчитывается колонна нижнего этажа.

Рисунок 25 – Расчетная схема колонны.
Грузовая площадь средней колонны при сетке 7,2 х 6 м (Рисунок 26), а А_гр=6∙7,2=43,2м². Принимаем, что нагрузка с грузовой площади действует на среднюю колонну центрально.

Рисунок 26 – Грузовая площадь центрально сжатой колонны.

Предварительно задаемся сечением колонны b*a =(0,4 x 0,4) м.

Рисунок 27 – Предварительное сечение колонны.

Рисунок 28 – Сбор нагрузок от покрытия

2.2.Сбор нагрузок на колонну первого этажа

Подсчет нагрузок на 1 м² колонны приведены таблице 2.

Таблица 2 Сбор нагрузок на 1 м² колонны

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэф-т надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
ПОСТОЯННАЯ:
Гравийная засыпка, δ = 0,015 м, ρ = 8 кН/м³	0,12	1,3	0,156
4-х слойный рубероидный ковер, δ = 0,02 м, ρ = 6 кН/м³	0,12	1,3	0,156
Ц/п стяжка, δ = 0,025 м, ρ = 18 кН/м³	0,45	1,3	0,585
Пенобетон, δ = 0,20 м, ρ = 6 кН/м³	1,2	1,3	1,56
1 слой рубероида, δ = 0,005 м, ρ = 8 кН/м³	0,04	1,3	0,052
Монолитная плита	1,5	1,3	2
-----------------------------------
Итого:	q^н = 3,43		q^p = 4,5

ВРЕМЕННАЯ:
Снеговая, Sⁿ = S₀∙μ = 1,2∙1 = 1,2 кН/м² (табл. 4 [2])	1,2	1,4	1,7
В.т.ч. длительнодействующая (30% от снеговой)	0,36
-----------------------------------
Всего:	4,63		6,2

Постоянная нагрузка:

где q_покр =4,5 кН/м² – полная постоянная расчетная нагрузка на покрытие (таблица 2);

q_пер =1,9 кН/м² – полная постоянная расчетная нагрузка на перекрытие типового этажа (таблица 1);

ρ = 2500 кг/м³ – объемная масса железобетона.

γ_f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

γ_n = 0,95 – коэффициент надежности по назначению здания;

l_гб = 6,75 – расчетная длина главной балки.

L_вб = 5,675 – расчетная длина второстепенной балки.

n = 7 – число этажей.

Находим постоянную нагрузку на колонну:
N_пост=(0,95*4,5+0,95*1,9*(7-1)*43,2+0,4*0,4*4,2*7*1,1*0,95*25+4,5*7,2*7+

+2,1*6*7=910кН
Временная нагрузка:

qр∙

6∙43,2∙(7-1)∙0,95=1477кН

В том числе Длит врем = 30% временная

1477∙0,3=443,1кН

Кратковременная нагрузка:

N_кр=30%∙N_вр.дл=443,1∙0,3=132,93

Снеговая нагрузка:

N_сн=v_сн∙А_гр∙γ_n=1,7∙43,2∙0,95=69,77кН

В том числе N_дл.сн=69,77∙0,3=20,9

где υ_сн = 1,7 кН/м² – расчетнаяснеговая нагрузка на покрытие (таблица 2).

Длительно действующая нагрузка:

N_дл=N_пост+N_дл.вр+N_сн.дл=910+443,1+20,9=1374кН

Полная продольная сила на уровне первого этажа:

N=N_дл+N_кр+N_сн.вр=1374+132,93+20,9=1527,83кН

Изгибающие моменты, возникающие в колонне от смещения силы относительно центра масс колонны, не учитываются, поскольку имеют незначительное значение.

2.3. Расчет прочности средней колонны

Подбор сечений симметричной арматуры A_s = A_s’ выполняется по 2-м комбинациям усилий. Принимается большая из площадей сечения.

Статический расчет рамы не произведен, определяем по случайному эксцентриситету.

Ограничимся расчетом по одному усилию N = 1527,83кН.

Рабочая высота сечения h₀ = h – a_н = 40 – 4 = 36 см.

Случайный эксцентриситет принимается максимальным из трех возможных:

e₀= ∙210=0,35см

Принимаем

.

Условие прочности для колонны прямоугольного сечения, армированной симметричной арматурой A_s = A_s’ (ф. IV.2 [2])

А = b∙h = 0,4∙0,4 = 0,16 м²– площадь поперечного сечения колонны;

η – коэффициент условий работы (при h >200 η = 0,9);

φ – коэффициент, учитывающий длительность загружения, гибкость и характер армирования элемента, вычисляемый по формуле (ф. IV.3 [2]):

Находим

;

=0.899 т.IV.1 [2].

Первоначально принимаем:

Проверяем достаточна ли площадь сечения колонны для восприятия усилия бетоном без учета армирования колонны по формуле (ф. IV.5 [2]):
A=

< A = 0,4∙0,4 = 0,16 м²
Вывод: сечение колонны достаточно для восприятия усилия.

Определяем φ: <=

Определяем площадь арматуры по формуле (ф. IV.4 [2]):

A_s+A_s’=

=14,32см²
Назначаем продольную арматуру колонны: 4 d = 22 A-III; A = 15,2 см² > A^тр = 14,32 см².

Поперечная арматура устанавливается конструктивно на расстоянии не менее 500 мм и не менее 20d (d – наименьший диаметр сжатых продольных стержней, при сварных каркасах).

S_max ≤ 22∙20 = 440 мм
S_max ≤ 500 мм

Минимальный диаметр поперечных стержней – d_w = 16 мм (в колоннах с размером меньшей стороны сечения 250 мм и более)

Назначаем шаг поперечных стержней S_w = 450 мм, диаметр стержней d_w = 16 мм арматура А-III.

3.Расчет фундамента

3.1.Подбор размеров фундаментной плиты

Принятое сечение колонны

. Усилие в колонне в месте заделки в фундамент N=1527.83кН, эксцентриситет

, моментами, возникающими от случайных эксцентриситетов, пренебрегаем в силу их малости. Фундамент колонны рассчитываем, как центрально нагруженный. Нормативное значение усилия, с учетом коэффициента надежности по нагрузке

равно N_n=

=1328,55кН

Рисунок 29 – Расчетная схема фундаментного стакана средней колонны

Расчетное сопротивление грунта основания

бетон тяжелый класса

; R_bt = 0,75 МПа (табл. 13 /1/); γ_b₂= 0,9 (табл. 15 /1/); арматура класса A-III; R_s = 350 МПа (табл. 22 /1/).

Высота фундамента предварительно принимается равной