Проект несущих конструкций многоэтажного гражданского здания с несущими наружными каменными стенами и неполным железобетонным каркасом

6.14, 4].Определение нагрузок и усилийДля элементов статически неопределимых конструкций (в том числе для колонн каркасных зданий) значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения e0 принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее случайного ea . Принимаем к расчету наиболее нагруженную колонну среднего ряда сечением 400х400 мм. Расчет прочности колонны производим в наиболее нагруженном сечении – у обреза фундамента. Поскольку определение усилий в ригелях выполнено без учета влияния жесткости колонн («рамность» каркаса не учитывалась), то в качестве расчетной схемы колонны условно принимаем сжатую со случайным эксцентриситетом стойку, защемленную в уровне обреза фундамента и шарнирно закрепленную в уровне ригеля. На колонну первого этажа передается нагрузка от трех перекрытий (при числе этажей – 4) и одного покрытия.Нагрузка на 1 м² перекрытия принимается по табл. 3, а на покрытие – по табл. 4.Таблица 4 – Нагрузки на 1 м² плиты покрытияВиднагрузкиНормативнаянагрузка,кН/м2Коэффициент надежностипонагрузкеfРасчетнаянагрузка, кН/ м2Постоянная:гидроизоляционныйковер (3 слоя)армир.цем.-песч.стяжка,0,04,20кН/м3;керамзитпоуклону,0,1,6кН/м3;утеплитель – минераловатныеплиты,0,15,1,5кН/м3;пароизоляция(1слой);ж.б.плита,0,126,25кН/м3;0,151,30,1950,81,31,040,61,30,780,231,20,270,051,30,0653,151,13,47Итого:4,98-5,82Временная:снеговая (кратковременная)снеговая(длительная)2,02,0·0,7=1,41,41,42,81,96-Полнаянагрузка6,98-8,62-Постояннаяидлительная6,38-7,78Грузовая площадь колонны .Полная расчетная нагрузка N на обрез фундамента:-нагрузка от покрытия: -нагрузка от перекрытия: -нагрузка от собственного веса ригеля: -нагрузка от собственного веса колонны: .Итого: 2551,44 кНПостоянная и длительная расчетная нагрузка Nl на обрез фундамента:-нагрузка от покрытия: -нагрузка от перекрытия: -нагрузка от собственного веса ригеля: 128 ,16кН ; -нагрузка от собственного веса колонны: 73,92 кН . Итого: 2262,00 кНРасчет по прочности нормальных сечений колонны с симметричнойарматуройСогласноп.8.1.17[4]расчетнуюдлинуколонныпринимаемравнойРасчет по прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов с арматурой, расположенной у противоположных в плоскости изгиба сторон сечения, приэксцентриситете продольной силыbи гибкости допускается производитьиз условия: ,где - предельное значение продольной силы, которую может воспринять элемент, определяемое по формуле:где - коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл.8.1 [4] в зависимости от гибкости элемента;А - площадь бетонного сечения, -площадь всей продольной арматуры в сечении элемента. по табл. 8.1 [4] по интерполяции принимаем=903 придлительном действии нагрузки.Из условия ванной сварки [10] выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм.Принимаем рабочую арматуру колонны из 4Ø20 А400 ( As,tot=12,56 см ),тогда,,т.е.прочность нормального сечения колонны обеспечена.Согласно указаниям п. 10.3.6 [4] минимальная площадь сечения продольнойарматуры по интерполяции равна Поперечную арматуру принимаемØ6 А240(из условия сварки с продольнойарматурой). Шаг поперечной арматуры назначаем согласно указаниям п. 10.3.14 [4],принимаем.Короткую консоль колонны проектируем постоянной высоты с применение жесткой арматуры. Армирование выполняем согласно узлам [11], принимаемым по несущей способности консоли.РАСЧЕТ МОНОЛИТНОГО ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУМатериалы для фундаментаБетон тяжелый класса прочности на сжатие В25:-расчетное сопротивление бетона для предельных состояний первой группыосевому растяжениюRbt= 1,05МПа [табл. 6.8, 4];Арматура ненапрягаемая класса А400:-расчетное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группырастяжению и сжатиюRs=Rsc= 350МПа [табл. 6.14, 4].2.5.2Определение размеров площади подошвыЗадано условное расчетное сопротивление грунта основанияR = 0,30МПа .Расчетные усилия от полной нагрузки на обрез фундамента принимаем из расчета нижнего сечения колонны первого этажа. Усилия от нормативных нагрузок определим приблизительно с использованием среднего коэффициента надежности по нагрузке, принимаемого равным Имеем,N= 2551,44кН ;Фундаменты сборных колонн проектируем со стаканной частью для защемления колонн.Глубину заложения фундаментов на естественном основании под внутренние колонны отапливаемого здания определяем по конструктивным соображениям заделки сборных колонн:-при размере сечения колонны h = 40 cм :H= h+ 25=40+ 25= 65см;-при наибольшем диаметре сжатых стержней колонны d = 20 мм :H =15d+25=15+ 2,0 25 =55см.Размеры в плане подколонника и подошвы должны назначаться кратными 300 мм, а по высоте – кратными 150 мм. Высоты ступеней устанавливаются в зависимости отполной высоты плитной части фундамента и принимаются равнымиh1= 300 ммиh= 450 мм. Под монолитными фундаментами рекомендуется предусматривать бетоннуюподготовку толщиной 100 мм из бетона класса В7.5. Верх фундамента для сборных колонн рекомендуется принимать на отметке -0,150. Окончательно принимаем фундамент высотойH =75 смс высотой плитнойчасти 450 мм. Заглубление подошвы фундамента от уровня чистого пола d =90 см.Требуемый размер квадратной подошвы фундамента определяется из условия:где A - площадь подошвы фундамента.Тогда -средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах.Окончательно принимаем подошву фундамента размеромСтенки стакана допускается не армировать, если толщина их поверху более 200 мм и более 0,75 глубины стакана (при глубине стакана меньшей, чем высота подколонника) или более 0,75 высоты верхней ступени фундамента (при глубине стакана большей, чем высота подколонника).Размер подколонника равен:Принимаем подколонникразмером вылет (консоль) плиты за грань подколонника составитРасчетфундаментанапродавливаниеПроверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания. Расчет элементов без поперечной арматуры на продавливание при действии сосредоточенной силы производят из условия:где F - продавливающая сила, принимаемая равной продольной силе в колонне первого этажа на уровне обреза фундамента за вычетом нагрузки, создаваемой реактивным отпором грунта, приложенным к подошве фундамента в пределах площади с размерами, превышающими размер площадки опирания (в нашем случае подколонникафундамента размером 120x120см) на величину h0во всех направлениях; Ab - площадь расчетного поперечного сечения, расположенная на расстоянии 0,5h0от границы площади приложения силы N с рабочей высотой сечения h0.Давление на грунт от расчетной нагрузки (реактивное давление грунта):Рабочаявысотасечения:гдеa-расстояниеотравнодействующей усилий в арматуре до ближайшей грани сечения. Площадь Ab определяется по формуле:где U - периметр контура расчетного поперечного сечения, равный:Продавливающая сила равна:гдеA1 -площадьоснованияпродавливаемогофрагментанижнейступенифундамента в пределах контура расчетного поперечного сечения, равная:Имеем,т.е.прочностьнижнейступенифундамента на продавливание обеспечена.В случае не выполнения условия прочности на продавливание необходимо увеличить высоту фундамента или высоту его плитной части.Определение площади сечения арматуры фундаментаПодбор арматуры производим в двух вертикальных сечениях фундамента (по граням уступа и колонны), что позволяет учесть изменение параметров его расчетной схемы, в качестве которой принимается консольная балка, загруженная действующим снизу вверх равномерно распределенным реактивным отпором грунта. Для рассматриваемых сечений вылет и высота консоли будут разными, поэтому выявитьнаиболее опасное сечение можно только после определения требуемой площади арматуры в каждом из них (рис. 9).Значение изгибающих моментов в этих сечениях для консольных балок:Требуемую площадь арматуры, воспринимающую растягивающие напряжения приизгибе в сеченииI-Iравна:Аналогично для сеченияII–IIПринимаемсварнуюсеткуизстержней16Ø22А400cAs= 16380,15=6081,6> As1=мм2.1–расчетныйконтурпоперечногосечения;2–эпюрареактивногодавления основания; 3 – рабочая арматураРис.9Расчетнаясхема фундаментаЛИТЕРАТУРАБайков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 767 с.Бондаренко В.М. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций: учеб. пособие/ В.М. Бондаренко, В.И. Римшин. – М.: Высш. шк., 2006. – 504 с.Кузнецов В.С. Железобетонные и каменные конструкции: учеб. пособие для студентов [вузов]по прогр. бакалавриата по направлению 270800 – «Строительство» (профиль «Промышленное и гражданское строительство») / В.С. Кузнецов. – М.:АСВ, 2014. – 303 с.СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. – М.: Минрегион России, 2011. – 156 с.СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. – М.: Минрегион России, 2010. – 80 с.СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. – М.: Минрегион России, 2012. – 109 с.Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП52-102-2004). – М.: ОАО ЦНИИпромзданий, 2005.– 158 с.Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1975. – 192 с.ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. – М.: Стандартинформ, 2014. – 16с.ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры. – М.: Стандартинформ, 2014. – 19 с.Серия 1.020-1/87 Конструкции каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. – М.: Госстрой СССР, 1990.