Железобетонные конструкции многоэтажного здания в монолитном исполнении

Длина зоны армирования:

Площадь подвесок при двух сетках, устанавливаемых у боковых граней главных балок:

               

Устанавливаем у боковых граней главных балок сетки с вертикальными подвесками  Ø 7  А-III с шагом 200 и

 

6.Расчет колонны.

1. Назначение расчетной схемы. Статический расчет.

При жесткой конструктивной схеме здания горизонтальную ветровую нагрузку воспринимают кирпичные стены, а колонны – только вертикальные нагрузки. Если соседние пролёты главных балок одинаковы, то можно считать, что на колонну действует нагрузка со случайным эксцентриситетом ea. Поскольку случайный эксцентриситет может быть в любом направлении от оси, армирование принимается симметричным: As=As’.

Исходные данные:

-высота этажа- 3,5 м

-количество этажей- 8

-сетка колонн- 6,7*5,7

-сечение колонны- 400*400 мм

-бетон тяжелый класса  В20, Rb=10,35 МПа; арматура А-III, Rs=Rsc=365 МПа.

 

Нагрузки и воздействия:

Грузовая площадь колонны:  А=l1*l2=6,7*5,7=38,19 м²

Расчетная нагрузка от перекрытия одного этажа:

в том числе постоянная и длительная

При шаге второстепенных балок 1,34 метра расчетная нагрузка от собственного веса четырех ребер, выступающих под плитой:

Расчетная нагрузка от собственного веса ребра главной балки, выступающего под плитой:

Расчетная нагрузка от собственного веса колонны рядового этажа:

Расчетное усилие в колонне от покрытия с учетом снеговой нагрузки (Sg=1,8):

в том числе постоянная и длительная

Суммарная продольная сила в колонне:

в том числе от постоянных и длительных нагрузок

 

Считаем, что верх фундамента будет заглублён под пол первого этажа на 1 м. Тогда с учётом жесткого защемления в фундаменте, расчетная длинна колонны первого этажа составит:

 l0=0,7*(3,5+1)=3,15 м

 

2. Расчет прочности нормального сечения.

Условие прочности:

- площадь бетонного сечения.

j - коэффициент, учитывающий гибкость колонны и длительность действия нагрузок.

(Аs+ Аs’)≥(N-φ*Rb*Ab)/(φ*Rsc)

j=j1+2(j2-j1)*Rsc*(Аs+ Аs’) /( Rb*Ab)≤ j2

Коэффициент j находим последовательными приближениями. В первом приближении принимаем j=j2.

l0/h=3150/400=7,875

N1/N=3208,45/4512,59=0,711

Исходя из соотношений находим j1 и j2 по таблице:

 

При  определяем:

(Аs+ Аs’)=(4512,59*10³-0,913*10,35*160000)/(0,913*365)=9004,37 мм²

Проверяем:

Принимаем по сортаменту 8 Ø 40  А-III с

 

3. Конструирование

Полученный процент армирования от рабочей площади бетона составляет:

                    %

При гибкости колонны  l0/h=3150/400=7,875 - это выше минимально допустимого процента армирования μmin= 0,1%. Суммарный процент примерно равен рекомендуемому максимальному μmax= 3%. Поэтому шаг поперечных стержней должен быть не более S= 20 ds = 800 мм и не более 500 мм, с учетом кратности 50 мм принимаем s = 500 мм. По условиям сварки диаметр поперечных стержней должен быть не менее 0,25 d=0,25*40=10 , принимаем Ø10 А-III. Согласно требованиям норм [2], защитный слой бетона до рабочей арматуры должен составлять не менее 20 мм и не менее d, в нашем случае — 40 мм. Окончательно расстояние от осей продольных стержней до наружных граней принимаем равным 40 мм.

 

7. Расчет фундамента.

Монолитные фундаменты под отдельные колонны бывают по форме ступенчатыми и пирамидальными. Ступенчатые проще по устройству опалубки и условиям бетонирования. Общую высоту фундамента hf принимают такой, чтобы его не требовалось армировать хомутами и отгибами. Давление от колонны распространяется в теле фундамента под углом 45˚. Этим руководствуются при назначении размеров ступеней фундамента.

Монолитные фундаменты армируют сварными сетками по подошве. Для связи с монолитной колонной из фундамента выпускают арматуру с площадью сечения, равной сечению арматуры колонны у обреза фундамента. В пределах фундамента выпуски соединяют хомутами в каркас, который устанавливают на бетонные подкладки. Арматуру колонн с выпусками соединяют дуговой сваркой.

Размеры подошвы фундамента назначают согласно требованиям норм проектирования оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям. Давления на основание по подошве фундамента в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. В курсовом проекте принимаем, что оно распределено равномерно.

 

Усилие от нормативных нагрузок, передаваемое на фундамент, определим делением расчетного усилия в колонне на осредненный коэффициент надежности γf=1,16:

Nn=N/ γf=4512,59/1,16=3890,16 кН.

Примем глубину заложения фундамента H=1,5 м. Тогда необходимая площадь подошвы фундамента:

A= Nn/(R-γm*H)=3890,16/(0,42*103-20*1,5)=9,975 м2.

γm=20кН/м3 – усредненная нагрузка от веса 1 м3 фундамента и грунта на его уступах.

Принимаем квадратный фундамент со сторонами a=b=3,3 м и площадью подошвы A=3,3*3,3=10,89 м2.

Тогда средние напряжения по подошве фундамента при расчетных нагрузках:

p=N/A=4512,59/10,89=414 кН/м2=0,414МПа.

Определим полезную высоту фундамента:

hf=h0+50= - (hk+bk)/4+0,5√N/(Rbt+p)+50=

= - (400+400)/4+0,5√4512,59*1000/(0,81+0,414)+50=1100 мм.

Рис. 7. Расчет фундамента.

 

Поскольку арматурные выпуски должны быть того же диаметра, что и арматура колонны, а для их анкеровки требуется 20*d=20*40=800 мм, принимаем высоту hf=1100 мм. Тогда полезная высота фундамента h0=1100-50=1050 мм. Назначаем две ступени высотой hс=550 мм каждая. Чтобы пирамида продавливания не выходила за пределы фундамента, ширина верхней ступени должна быть:

a1=hk+2*hc=400+2*550=1500 мм.

Полезная высота нижней ступени h01=550-50=500 мм.

Проверим её прочность на продавливание. Боковая грань пирамиды продавливания пересекается с арматурной сеткой на расстоянии обреза фундамента:

c=(a-a1-2*h01)/2=(3300-1500-2*500)/2=400 мм.

h01*Rbt=550*0,81=445,5 кН > p*c=0,575*400=230 кН

Прочность нижней ступени на продавливание обеспечена.

Подбираем арматуру подошвы фундамента.

Расчетный изгибающий момент в сечении по грани колонны:

M1=0,125*p*(a-hk)2*b=0,125*0,575*(3300-400)2*3300=1994,7*106 Н*мм.

Требуемая площадь арматуры в этом сечении:

As1=M1/(0,9*h0*Rs)=1994,7*106/(0,9*1050*365)=5783 мм2.

Расчетный изгибающий момент в сечении по обрезу верхней ступени:

M2=0,125*p*(a-a1)2*b=0,125*0, 575*(3300-1450)2*3300=811,78*106 Н*мм.

Требуемая площадь арматуры в этом сечении:

As2=M2/(0,9*h01*Rs)= 811,78*106/(0,9*475*365)=5202,5 мм2.

По большему значению принимаем 12Ø25 А-III, As=5890,8 мм2.

Поскольку фундамент квадратный в плане, стержни арматурной сетки принимаем одинаковыми в обоих направлениях с шагом 300 мм. Тогда защитный слой снизу – 37,5 мм, с боков – 37,5 мм.

Процент армирования составит:

  %> μmin= 0,05%.

 

 

Литература.

 

1. СНиП2.01.07 — 85'. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия.

2. СНиП2.03.01 -84'. Нормы проектирования. Бетонные и железобетонные конструкции.

 3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения 
арматуры (к СНиП 2.03.01 -84). М. 1989.193 с.

 4. Банков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. М.: Стройиздат, 1991.767 с.

5. Краснов Ф.Ф., Меркулов Д.М. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Строительные конструкции». 
   Раздел «Железобетон». Новосибирск: НИИЖТ, 1970. 36 с.
6. Курмей Г.Е. Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Железобетонные конструкции». Новосибирск: НГАСУ, 
   2002.56 с.