Расчет и конструирование железобетонных конструкций многоэтажного здания

Продольная сила N , действующая на колонну определяется по формуле:

где n – количество этажей = 10;

     - грузовая площадь;

     g, v – постоянная и временные нагрузки на 1 м2 перекрытия.

g = 4,625 кН/м2, v = 3,0 кН/ м2.

- постоянная нагрузка на 1 м2  покрытия = 6,194 кН/м2.

S – полная снеговая нагрузка на 1 м2 покрытия

- собственный вес ригеля с  учетом и ;

= 3,66*5,5=20,13кН;

 

- собственный вес колонны;

Коэффициент сочетания (снижения временных нагрузок в многоэтажных зданиях).

; где n – число перекрытий от которых рассчитывается нагрузка.

 

Расчет по прочности  колонны

 

Расчет по прочности  колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом

; ;

Расчет сжатых элементов из бетона класса B 25 на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом , при , допускается производить из условия , где - площадь сечения колонны

- площадь всей продольной  арматуры в сечении колонны.

- расчетная длина колонны  фундамента с шарнирным опиранием в уровне 1- го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента;

- коэффициент, принимаемые в зависимости от гибкости колонны , тогда коэффициент = 0,92

;

Принимаем окончательно 4Ø22 А500 с .

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø8 А240 (из условий свариваемости с продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s=300 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям s≤=15d = 15* 22 = 330 мм и s≤= 500 мм.

 

 

 

 

 

 

4. Расчет и конструирование фундамента под колонну

 

Исходные данные:

Грунты основания – супесь, условное расчетное сопротивление грунта

= 0,32 Мпа

Бетон тяжелый класса В25 = 1,05 Мпа, =0,9.

Арматура класса А500 = 435 Мпа.

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах

20 кН/м³ 

Высоту фундамента предварительно принимаем 90см. С учетом пола подвала глубина заложения фундамента Н1= 105 см.

Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент, N=2509,31кН. Нормативное усилие

Усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке = 1,15

 

Определяем  размер стороны подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально загруженного фундамента определяем по условному давлению на грунт без учета поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения:

- условное давление на грунт, зависящее от вида грунта

- усредненная на грузка от  единицы объема фундамента и грунта на его уступах, 20 кН/м³

H – глубина заложения фундамента

Размер стороны квадратной подошвы:

; принимаем размер  = 2,7 м (кратным 0,3м )

Давление на грунт  от расчетной нагрузки

 

Определяем  высоту фундамента

Рабочая высота из условия продавливания:

1) продавливание

2) Из условия заделки колонны в фундамент:

3) из условия анкеровки сжатой арматуры колонны:

базовая длина анкеровки  ;

Для арматуры Ø

требуемая расчетная  длина анкеровки 

 

 

Принимаем максимальную длину анкеровки, т.е.

                      ;

Принимаем трехступенчатый  фундамент общей высотой 120 см. При этом ширина первой ступени , а второй .

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения b = 100см должно выполняться условие:

.

Поперечная сила от давления грунта:

Поперечная сила, воспринимаемая нижней ступенью фундамента без поперечного  армирования:

17,21<189кН – условие прочности удовлетворяется.

 

Расчет на продавливание.

Проверяем или нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания.

Расчет элементов без  поперечной арматуры на продавливание  при действии сосредоточенной силы производится из условия: .

Где F – продавливающая сила, принимаемая равной продольной силе в колонне подвального 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 на величину во всех направлениях;

- площадь расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии 0,5 от границы приложения силы N с рабочей высотой сечения .

Площадь определяется по формуле:  , где U – периметр контура расчетного сечения

Площадь расчетного поперечного  сечения равна  =8,8*0,4 =3,52 м2

Продавливающая сила:

- площадь основания продавливаемого  фрагмента нижней ступени фундамента  в пределах контура расчетного  поперечного сечения, равная 

Проверка условия дает , т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.

 

Определение площади  арматуры подошвы фундамента

Подбор арматуры производим в 3-х вертикальных сечениях фундамента, что позволяет учесть изменении 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 сечения консоли будут разными, поэтому выявить наиболее опасное сечение можно только после определения требуемой площади арматуры в каждом из них.

Сечение I-I

Площадь сечения арматуры определяется по  формуле:

;

Сечение II- II

Сечение III – III

Из трех найденных  значений подбор арматуры производим по максимальному значению, т.е

Шаг стержней принимается  от 150мм до 300 мм. При ширине подошвы фундамента а = 2,7м минимальный диаметр стержней =10мм.

Примем шаг стержней = 300 мм.

Принимаем нестандартную  сварную сетку с одинаковой в  обоих направлениях арматурой 10Ø14 А500 с .

Процент армирования:

В сечении I-I       

В сечении II-II     

В сечении III-III  

Так как во всех сечения  , количество принятой арматуры оставляем без изменения.

 

Библиографический список:

 

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М.:ГУП ЦПП, 2003.
2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М.: ФГУП ЦПП, 2004.
3. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
4. СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-11-2003). М.:ФГУП ЦПП, 2005.
6. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004) М.: ФГУП ЦПП, 2005.