Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания

До опоры доводятся 2Ø20 А500, h0 = 45 – 3 = 42 см(см. рис. 9),As=6,28 см2.;х1 = ξ·h0 = 0,213·42 = 8,95 см.Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней, доводимых до опорыМ(2Ø20) = Rs·As(2Ø20) (h0 –0,5х1);М(2Ø20) = 43,5·6,28·(42 – 0,5·8,95) = 10251,08 кН·см =102,5 кН·м.Откладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов М(4Ø20) и М(2Ø20) и определяем место теоретического обрыва рабочей арматуры – это точки пересечения эпюры моментов с горизонтальной линией, соответствующей изгибающему моменту, воспринимаемому сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней М(2Ø20) (рис. 10).Эпюра моментов для этого должна быть построена точно с определением значений изгибающих моментов в, в и в пролета.Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле, где RA – опорная реакция, х – текущая координата.Q=125,68 кНПри = 0,666м;При = 1,33 м;;Рисунок 9 –Расчетное сечение ригеля в месте обрыва арматурыРисунок 10 – Эпюра материаловПри = 1,999м;;Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:,где d – диаметр обрываемой арматуры. Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, в данном случае Q = 78кН.Поперечные стержни Ø8 А400 Rsw = 285 МПа с Аsw = 1,01см2 в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см;кН/см;что меньше15d=15·2,0=30 см.Принимаем W = 30 см.Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически. Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Ø20 А500.М(2Ø20) = 102,5 кНм125,68х – 23,58х2 = 102,5;х2 – 5,33х + 4,35 = 0;х1 = 1,01м; х2 = 4,32м.Это точки теоретического обрыва арматуры.Длина обрываемого стержня будет равна 4,32– 1,01 + 2·0,3 = 3,91 м. Принимаем длину обрываемого стержня 4 м.Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры:;Графически поперечная сила была принята 78 кН с достаточной степенью точности.4 Расчет и проектирование колонны и фундамента4.1 Расчет центрально – сжатой колонны4.1.1 Исходные данные и сбор нагрузок на колоннуВысота этажа – 4,8 м;Количество этажей – 12;Класс бетона – В25;Класс арматуры A-400;Район строительства – Ульяновск;Нагрузку на колонну собираем с грузовой площади, соответствующей заданной сетке колонн:Подсчет нагрузок сведем в таблицу 2.Таблица 2 – Сбор нагрузок на колоннуНаименование нагрузкиНормативная нагрузка ,кНКоэффициент надежности по нагрузке Расчетная нагрузка qр,кННагрузка от снега(IVснеговой район, )70,81,499,12Нагрузка от кровельного пирога:– гидроизоляция (2 слоя бикроста 4 кг/м2)– цементно-песчаная стяжка (t = 0,03м; ρ = 18 кН/м3)– минерально-ватные плиты (t = 0,2 м; ρ = 350 кг/м3)– пароизоляция (1 слой бикроста 3,5 кг/м2)– цементно-песчаная стяжка (t = 0,02м; ρ = 18 кН/м3)2,8338,224,781,2412,741,31,31,21,31,33,6849,729,741,6116,57От плит перекрытий и плит покрытия (на 13 этажах, включая подвал)1564,71,11721,15От собственного веса ригеля (на 13 этажах, включая подвал)401,531,1441,68Конструкция пола:– цементно-песчаная стяжка (t = 0,03м; ρ = 18 кН/м3)– керамический пол (t = 0,01м; ρ = 18 кН/м3) На 12 этажах19,12229,41,31,324,9298,2От собственного веса колонны (0,4×0,4 ρ = 25 кН/м3; l= 4,8 м на 13 этажах)249,61,1274,6Временная (по заданию на 13 этажах)32,51,239Итого:2647,443120,484Максимальная величина продольной силы в колонне первого этажа, с учетом коэффициента надежности по ответственности здания будет равна:В том числе длительно действующая продольная сила:4.1.2 Расчет прочности сечения колонныХарактеристики бетона и арматуры для колонны:Бетон тяжелый класса В25. Арматура класса А-400.Предварительно принимая коэффициент продольного изгиба равным 0,9, определим требуемую площадь сечения продольной арматуры из формулы [5]:Принимаем 4 стержня класса А-400диаметром 32 мм и 2 стержня класса А-400диаметром 18 мм, с фактической площадью Выполним проверку прочности по формуле [5]:где – коэффициент, определяемый по формуле:здесь , – коэффициенты, принимаемые по табл. 26 и 27 [5].При можно, не пользуясь формулой для определения коэффициента принимать ;Прочность колонны обеспечена.Определим процент армирования колонны:Поперечную арматуру назначаем класса А-400 диаметром 8 мм с шагом 300 мм.Рисунок 11– Поперечное сечение колонны4.2 Расчет фундамента под колонну4 .2.1 Исходные данныеФундамент проектируем под рассчитанную колонну сечением 400×400 мм с нормативным усилием в заделке Бетон – тяжелый, класса В20;Класс арматуры A-400;Расчетное сопротивление грунта Район строительства – г. Ульяновск.4.2.2 Глубина заложения подошвы фундаментаГлубина заложения подошвы фундамента определится из следующего условия:где – расчетная глубина сезонного промерзания грунта, определяемая по формуле [6]:здесь – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, т. к. по заданию тепловой режим здания не указан, то принимаем наиболее невыгодный вариант ; – нормативная глубина промерзания грунта, определяемая по формуле [6]:где – величина, зависящая от вида грунта, т.к. по заданию вид грунта не указан, то принимаем наиболее невыгодный вариант – безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, .Принимаем глубину заложения подошвы фундамента равную 1,6 м.4.2.3 Расчет фундаментаОпределим требуемую площадь подошвы фундамента по формуле:где – средний вес единице объема бетона фундамента и грунта на обрезах, для здания без подвала принимаем Размер стороны квадратной подошвы фундамента:Назначаем размер стороны подошвы фундамента равным 3,6 м. Тогда фактическая площадь подошвы фундамента будет равна:Давление под подошвой фундамента будет равно:Рабочую высоту фундамента определяем по условию прочности на продавливание:Полная высота фундамента:По условию заделки колонны в фундаменте полная высота фундамента определится:По требованию анкеровки сжатой арматуры колонны:где – относительная длина анкеровки арматуры, определяемая по таблице 45 [5], принимаем =20;С учетом удовлетворения всех условий, а так же учитывая, что фундамент трехступенчатый, с высотой ступени 300 мм, принимаем окончательную высоту фундамента H = 900 мм. Рабочая высота будет равна:Рабочая высота для второй ступени:Конструкция фундамента представлена на рисунке 29.Рисунок 12 – Конструкция фундаментаВыполним проверку условия прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении:Условие выполняется, прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента определим из условия расчета фундамента на изгиб в сечениях 1–1 и 2–2.Изгибающие моменты определим из формул:Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определим из условий:Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 18ø18 A-400 (Фактическое армирование расчетных сечений:5. Расчет и проектирование каменной колонны с сетчатым армированиемМаксимальная величина продольной силы в колонне первого этажа:Марку камня принимаем М300 (полуторный кермамический кирпич), марку раствора М200.По таблице 2 [7] определяем расчетное сопротивление кладки сжатию:Требуемая площадь сечения армокаменной колонны определим из условия прочности колонны при центральном сжатии:где – коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблице 18 [7], предварительно принимаем равным 0,9; – коэффициент, учитывающий влияние длительной составляющей нагрузки, предварительно принимаем равным 1; – расчетное сопротивление армированной кладки при центральном сжатии, определяемое по формуле (27) [7]:где – процент армирования по объему, для сеток с квадратными ячейками из арматуры сечением с размером ячейки с при расстоянии между сетками по высоте s, вычисляется по формуле:Принимаем арматурную сетку с рабочей арматурой ø5 Вр-I; Площадь одного стержня Размер ячейки с = 50 мм; Шаг сеток s = 100 мм (армирование в каждом ряду).Определяем процент армирования по объему:Определяем расчетное сопротивление армированной кладки:Требуемая площадь сечения будет равна:Принимаем размеры сечения кирпичного столба с учетом кратности размерам кирпича:По принятым размерам уточняем коэффициенты .Так как , то коэффициент принимаем равным 1. Коэффициент определяем по таблице 18 [7] в зависимости от:– упругой характеристики кладки α, для керамического полнотелого кирпича при марке раствора М200 принимается равным 1200;– гибкости прямоугольного сплошного сечения: где – расчетная высота колонны, равна высоте этажа – 3 м.Проверяем прочность колонны по формуле (26) [7]:Прочность кирпичной колонны с сетчатым армированием обеспечена.Рисунок 13 – Кирпичная колонна с сетчатым армированиемСписок использованных источников1. Методические указания на основании программы дисциплины «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов направления подготовки 08.03.01 – Строительство» профиля «Промышленное и гражданское строительство» квалификации - бакалавр для выполнения всех разделов курсового проекта на тему «Проектирование несущих конструкций многоэтажного гражданского здания», а также для дипломного проектирования, подготовки магистров и экстерната.2. СП 20.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования/ Госстрой России. М., 2012.3. СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования/ Госстрой России. М., 20034.4. СП 52–102–2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. Нормы проектирования/ Госстрой России. М., 2004.5. СП 52–101–2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. Нормы проектирования/ Госстрой России. М., 2003.