Железобетонные конструкции многоэтажного каркасного здания

При действии длительных нагрузок:


Максимальный момент колонны при действии полных нагрузок:


Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы:
- при длительных нагрузках:

- при полных нагрузках:

Изгибающий момент колонны подвала:
- при длительных нагрузках:

- при полных нагрузках:

Изгибающий момент колонны первого этажа:
- при длительных нагрузках:

- при полных нагрузках:

Изгибающие моменты колонны, которые соответствуют максимальным продольным усилиям, определяются по загружению пролетов: 1:
- при длительных нагрузках:

Изгибающий момент колонны подвала:

Изгибающий момент колонны первого этажа:

- при полных нагрузках:

Изгибающий момент колонны подвала:

Изгибающий момент колонны первого этажа:


10. Расчет прочности средней колонны
10.1. Характеристики прочности бетона и арматуры
Бетон тяжелый, класса В20.
Согласно прил.1-4 [2], принимается:
- нормативная прочность бетона: ;
- расчетная прочность бетона: ;
- коэффициент условий работы бетона: ;
- нормативное сопротивление бетона при растяжении: ;
- расчетное сопротивление бетона при растяжении: ;
- начальный модуль упругости бетона: ;
Арматура продольных ребер – класса А400:
- нормативное сопротивление арматуры: ;
- расчетное сопротивление арматуры: ;
- модуль упругости арматуры: ;

Комбинация расчетных усилий для колонны подвала составляет:
- при длительных нагрузках:




- при полных нагрузках:





10.2. Подбор сечений симметричной арматуры
Рабочая высота сечения колонны:
;
Ширина сечения колонны:
;
Эксцентриситет приложения силы:
;
Случайный эксцентриситет:
;
;
Принимается для дальнейших расчетов наибольшее значение:
;
Значение изгибающего момента, действующего в сечении относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой (растянутой) арматуры, составляет:
- при длительных нагрузках:

- при полных нагрузках:

Значение для радиуса ядра сечения составляет:
;
Критическое усилие в сечении:
;
где:
;
;
Проверка условия:

- условие выполняется.
;
Принимаем коэффициент армирования:
;
;
Значение коэффициента:
;
Значение эксцентриситета:
;
Характеристика сжатой зоны сечения:
;
Граничная высота сжатой зоны:
;
;
;
;
Площадь арматуры:

Принимаем 4ø 36 А400 с ;
- производить перерасчет не требуется.

Расчетные характеристики ригеля:
Бетон тяжелый, класса В20.
- расчетная прочность бетона: ;
- коэффициент условий работы бетона: ;
- начальный модуль упругости бетона: ;
Арматура продольных ребер – класса А400:
- расчетное сопротивление арматуры: ;
- модуль упругости арматуры: ;
- ширина ригеля: bbim = 30 см;
- опорное давление ригеля: Q = 275.3 кН;

Принимаем длину опорной площадки: l = 20 см;
Проверка условия:
;
- условие выполняется.
Вылет консоли колонны (см. рис.4) с учетом зазора 5 см составляет: l1= 25.0 см, при этом:



Рис. 4. Армирование консоли колонны


Высота сечения консоли:
Угол наклона сжатой грани консоли:
Высота консоли у свободного края:
Рабочая высота сечения консоли:
Поскольку: - консоль короткая .
Консоль армируется горизонтальными хомутами и отгибами:
- для хомутов:
2ø 6 А240 с ;
Шаг установки хомутов: s = 10 см;
- для отгибов:
2ø 18 А400 с ;
Проверка прочности сечения консоли производится по условию:
;
;
;
;
;
;
Проверка условия:
;
- условие выполняется, следовательно, прочность консоли обеспечена.
Изгибающий момент консоли у грани колонны:
;
Принимаем коэффициент: ;
Площадь сечения арматуры:
;
Принимаем 2 ø 18 А400 с ;
10.3. Проверка колонны на монтажные усилия
Номинальная длина колонны: lf = 3.3 м;
Нагрузка от собственного веса колонны каркаса сечением 0.4х0.4 м () и длиной (номинальной) 3.3 м с учетом коэффициента надежности :

Распределенная на 1 п.м. нагрузка от колонны составляет:

Длина части колонны, расположенной выше площадки для опирания ригеля на консоли, составляет: l1 = 1.3 м ;
Длина части колонны, расположенной выше площадки для опирания ригеля на консоли, составляет: l2 = 2.0 м ;
Реакция в опорной части колонны (опора В) при монтажной нагрузке от собственного веса составляет:

Реакция в оголовке колонны (опора А) при монтажной нагрузке от собственного веса составляет:

Координата точки действия максимального изгибающего момента:
;
Значение максимального момента:
;
Несущая способность сечения колонны:

Проверка условия:
- условие выполняется, следовательно, прочность колонны на стадии монтажа обеспечена.


11. Конструирование арматуры колонны
Армирование колонны каркаса производится пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней принят ø 8 А240 при диаметре продольной арматуры ø 36 А400. Шаг установки поперечной арматуры составляет: s = 400 мм, что менее, чем параметр 20d= 720 мм. Стойки каркаса шестиэтажного здания членят на 3 элемента по 2 этажа здания в каждом. При стыковке колонн выпуски арматурных стержней соединяются при помощи ванной сварки и подлежат омоноличиванию бетоном. Элементы сборной железобетонной колонны проверяются на усилия, возникающие от собственного веса колонны с учетом коэффициента динамичности.

12. Фундамент колонны
Сечение колонны принято: 40х40 см;
Полная нагрузка на колонну каркаса подвала:

Изгибающий момент:

Эксцентриситет приложения нагрузки:


В том числе длительная:

Изгибающий момент:

Эксцентриситет приложения нагрузки:

Ввиду относительно малых значений эксцентриситетов приложения нагрузки фундамент колонны рассчитывается, как центрально нагруженный. Расчетное усилие на верхнем обрезе фундамента:

Усредненное значение для коэффициента надежности по нагрузке:
;
Нормативное значение усилия:
;
Расчетное сопротивление грунта: R0 = 0.3 МПа.
Бетон тяжелый, класса В12.5.
- расчетная прочность бетона: ;
- коэффициент условий работы бетона: ;
Арматура продольных ребер – класса А300:
- расчетное сопротивление арматуры: ;
- модуль упругости арматуры: ;
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах: ;
Принимаем глубину заложения фундамента: d1 = 2.1 м;
Площадь фундамента составляет:
;
Размер стороны квадратного в плане фундамента:
;
Принимаем квадратный фундамент со стороной: а = 3.9 м;
Площадь квадратного фундамента: ;
Давление, которое передается на грунтовое основание от проектной нагрузки:
;
Расчетная высота фундамента, определяемая из условий возможности его продавливания, составляет:
;
Полная высота фундамента устанавливается из условий:
- продавливания:
- заделки колонны в фундаменте:
- анкеровки сжатой арматуры ø 36 А400 колонны каркаса:

Принимаем высоту фундамента:
Количество ступеней: 3 шт.
Рабочая высота фундамента составляет: ;
Высоты ступеней назначаются из условия обеспечения бетоном достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Расчетные сечения:
- З - 3 по грани колонны,
- 2 - 2 по грани верхней ступени,
- 1 - 1 по нижней границе пирамиды продавливания.
Минимальная рабочая высота первой (снизу) ступени принимается конструктивно:
h1 = 50 см, h01 = 50 - 4 = 46 см;
Проверяем соответствие принятой конструктивно рабочей высоты нижней ступени фундамента h01 = 46 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении 1 - 1. На 1 м ширины этого сечения поперечная сила составляет:

Минимальное поперечное усилие Qb, воспринимаемое бетоном:
;
где:
= 0,6 - для тяжелого бетона;
= 0 - для плит сплошного сечения;
= 0 ввиду отсутствия продольных сил.
Проверка условия:
-условие выполняется, следовательно, условие прочности выполняется;

Проверка прочности фундамента на продавливание по поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями, проведенными под углом 45 градусов к боковым граням колонны.
F < ;
Площадь основания пирамиды продавливания при квадратных в плане колонне и фундаменте:
;
;
- среднее арифметическое между параметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h0, равное:
= 2(hc + bc + 2) или при hc = bc:
= 4(hc + h0 ) = 4(40 +146) = 744 см;

- условие выполняется, следовательно, условие против продавливания удовлетворяется.
При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимаем изгибающие моменты по сечениям, соответствующим расположению ступеней фундамента, как для консоли с защемленным концом:
;
;
;
Определяем потребное количество арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении:
;
;
;
Принимаем сетку из арматуры диаметром (22 мм А300 по сечению 3 - 3 с ячейками 300х300 см, AS = 53,24 см2 в одном направлении.
Процент армирования:
;










Библиографический список
1. Федеральный закон №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» Срок введения 30.06.10. – М. Проспект, 2010 – 32 с.
2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 44 с.
3. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения: - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. – 26 с.
4. СНиП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры: - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. – 55 с.
5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003): - М.: ЦНИИ ПРОМЗДАНИЙ и НИИЖБ, 2005.
6. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций: - М.: Стройиздат, 1975. – 192 с.
7. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения): - М.: Стройиздат, 1978. – 175 с.




























































Т.

2701 000 000 014 ПЗ Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата





Т.

2701 000 000 014 ПЗ Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата






3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52




[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]