Шифр 280

Высота первого и последующих этажей – 3,8 м. Нагрузки на 1 м2от междуэтажного перекрытия и на 1м ригеля приняты по данным таблицы (Таблица 1)и П.4.2. данного расчета.Для изготовления колонны назначаем бетон класса В20(Rb=13,0МПа;Rbt=1,1МПа; γb1=0,9; Eb=27500 МПа) и продольную рабочую арматуру из стали класса А400(Rs=Rsс=355 МПа, ES=200000 МПа).5.2 Сбор нагрузок, расчетная схема, определение усилийНагрузка на колонну собирается с грузовой площади: = 6,6*6,5 = 42,9 м2.Постоянная нагрузка на колонну:– от перекрытия одного этажа с учетом γn=0,95: = 2,84*42,9*0,95 = 115,74 кН,где = 2,84 кН (Таблица 1);– от собственной массы ригеля: = 5,23*6,6 = 34,52 кН, где: =5,23(см. П.4.2.)– от собственной массы колонны сечением 0,4х0,4 м, = 3,8 м,: = 0,4^2*3,8*2,5*1,1*0,95*10 = 15,88 кН;– временная длительная: = 11,76*42,9*0,95 = 479,28 кН.Итого: = 115,74+34,52+15,88+479,28 = 645,42 кН.Постоянная нагрузка с трех перекрытий:645,42*3 = 1936,26 кН.Временная кратковременная нагрузка на колонну от перекрытия одного этажа с коэффициентом γn=0,95: = 5,46*42,9*0,95 = 222,52 кН.Временная кратковременная нагрузка с трех перекрытий:222,52*3 = 667,56 кН.В расчетах использованы значения нагрузки = 11,76 кН и = 5,46 кН (Таблица 1).Итоговая нагрузка: = 1901,67+667,56 = 2569,23 кН.5.3. Подбор сечений.Ширина колонны квадратного сечения: = (2569230/(1300+0,01*36500))^0,5 = 39,28 см.Принимаем b=40,0 см. Площадь сечения бетона 1600 см2.Усилие, воспринимаемое арматурой (площадью сечения )где коэффициент продольного изгиба: но не более .Коэффициент представляет собой отношение усилия, воспринимаемого арматурой, к усилию, воспринимаемому бетоном.При=коэффициент , при коэффициент , при коэффициент >, что недопустимо. Поэтому при формулой не пользуются, а сразу принимают .Формула содержит два неизвестных: и. В подобных случаях задаются значением одного неизвестного, а другое определяют путём последовательных приближений. В первом приближении принимаем .Подбор арматуры идёт в следующем порядке. Если , то Если подбор арматуры становится более продолжительным, так как в этом случае произведение приходится определять последовательными приближениями, т. е. при различных значениях коэффициента , до тех пор, пока оно значение не стабилизируется, т.е пока последнее значение произведения будет отличаться от предпоследнего не более чем на 5%. И лишь затем можно пользоваться формулой В нашем случае отношение =667,56/2569,23=0,3.Гибкость колонны = 380/40=9,5. Тогда по интерполяции:= 0,905, =0,913 (п. 3.58[4]).Первое приближение: = 2569230/0,913-1380*1600 = 606053 Н, = 606053/1380/1600 = 0,274, что меньше 0,5;= 0,905+2*(0,913-0,905)*0,274 = 0,909.Второе приближение: = 2569230/0,909-1380*1600 = 618436 Н,= 618436/1380/1600 = 0,280; = 0,909+2*(0,913-0,909)*0,280 =0,911;(618436-606053)/606053*100% = 2,04%.Третье приближение: = 2569230/0,911-1380*1600 = 612231 Н,= 618436/1380/1600 = 0,280; = 0,909+2*(0,913-0,909)*0,280 = 0,9112;(612231-618436)/618436*100% = -1%.Процесс приближений закончен, поскольку последнее значение выражения отличается от предпоследнего всего на один процент.= 612231/36500=16,77 см2.Поскольку толстые стержни более устойчивы, чем тонкие (при прочных равных условиях), следует избегать очень большого количества стержней – следует принять четыре стержня, шесть или восемь. При этом расстояние между стержнями должно быть не более 400 мм (п. 5.18 [2], п. 5.57 [5]).В силу относительной малости нагрузок принимаем 4Ø25A-IIIсуммарной площадью сечения арматуры =19,63см2.Так как здание имеет жёсткую конструктивную схему, то в рассматриваемой колонне практически не возникают поперечные силы, поэтому диаметр и шаг поперечных стержней следует принять по конструктивным соображениям: шаг по п. 5.22 [2], п. 5.59 [5], согласно которым поперечные стержни устанавливают (во избежание потери устойчивости продольной арматуры) на расстоянии не более 500 мм, не более 2b (b – ширина сечения колонны) ине более при вязаных каркасах – 15d, при сварных – 20d (d – наименьший диаметр стержней в сечении колонны).В местах стыкования рабочей арматуры внахлёстку, без сварки, шаг поперечных стержней должен составлять не более 10d. Если насыщение сечения колонны продольной арматурой составляет свыше 3%, то поперечные стержни устанавливают на расстоянии не более 10d и не более 380 мм.В условиях курсового проекта поперечная арматура не требовалась по расчёту, поэтому принимаем её из стали класса A-I. Диаметр стержней – 10 мм.Так как насыщение сечения продольной арматурой составляет 19,63/1600*100% = 1,23%, что меньше 3%, то шаг поперечных стержней должен быть не более 20d=20*2,0= 40 см, не более 2b=2*40,0=80,0 см и не более 50,0 см.Принимаем шаг поперечных стержней равным 25,0 см.Рис. 9. К армированию стыка колонны с колонной:а – концы стыкуемых колонн; б – схема их армирования6 Расчет фундмента6.1 Исходные данныеПоперечное сечение колонны, заделанной в стакан фундамента, принято размерами 400х400 мм, применяется бетон класса В20(Rb=13,8МПа;Rbt=1,1МПа; γb1=0,9; Eb=27500 МПа), продольная арматура . Требуется запроектировать фундамент, глубина заложения подошвы которого составляет 1,4м, из бетона класса В20(Rb=13,8МПа;Rbt=1,1МПа;Eb=27500 МПа), арматура класса А400 ( = 355 МПа). Расчетное сопротивление грунта основания = 0,4 МПа. Под подошвой фундамента предусматривается бетонная подготовка.Отношение длительной и кратковременной нагрузки: = 1936,26/2569,23 = 0,7536<0,9, принимаем = 1,0.При расчете по второй группе предельных состояний:= 2569,23/1,17 = 2195,92 кН,где 1,17 – усредненный коэффициент надежности по нагрузке ; = 2569,23 кН – расчетная нагрузка по первой группе предельных состояний.6.2 Определение размеров фундаментаНеобходимая площадь подошвы фундамента под колонну при расчетном сопротивлении грунта в основании (по заданию) = 0,4 МПа, отметке подошвы фундамента Н = 1,4 м и усредненной плотности массы фундамента и грунта на его обрезах =20кН/м3: = 2195,92/(0,4*1000-20*1,4) = 5,90 м2.Размеры сторон квадратного в плане фундамента: = 5,9^0,5 = 2,43 м.Принимаем кратно 0,3 м, т.е. 2,7 м.Реактивное давление грунта на подошву фундамента от расчетных нагрузок, если принять распределение его по подошве равномерным будет: = 2195,92/2,7^2 = 301,2 кПа < = 400 кПа.Расчетная высота сечения фундамента из условия обеспечения его прочности против продавливания колонной с размерами 40x40 см определяется из формулы (3.177) п. 3.84 [4]:где – периметр контура расчетного поперечного сечения на расстоянии 0,5h0 от границы площадки опирания сосредоточенной силы F (колоны). Тогда:= -0,5*0,4+0,5*(2195,92/(1,1*1000+301,2))^0,5 = 0,43 м.Полная высота фундамента стаканного типа с толщиной защитного слоя бетона = 40 мм при наличии бетонной подготовки в основании (см. табл. 5.1 [4]) и предполагаемом диаметре стержней арматуры d = 20 мм: = 430+40+1,5*20 = 500 мм.Необходимая высота фундамента из условия обеспечения анкеровки продольной арматуры колонны в стакане фундамента при армировании колонны стержнями диаметром 25 мм: = 20*25+250 = 750 мм.Необходимая высота фундамента из условия обеспечения заделки колонны в стакане фундамента: = 400+250 = 650 мм.Принимаем двухступенчатый фундамент = 800 мм с высотой ступеней по 400 мм. Расчетная высота фундамента: = 800-40-1,5*20 = 730 мм.Расчетная высота нижней ступени: = 400-40-1,5*25 = 322,5 мм (Рис. 10).Рис. 10. 6.3 Проверка прочности нижней ступени против продавливанияПродавливающая сила принимается за вычетом нагрузок, приложенных к противоположной грани плиты в пределах площади с размерами, превышающими размеры площадки опирання на во всех направлениях) и определяется по формуле: = 2195,92-301,2*(1,4+2*0,323^2) = 1711,39 кН.Периметр контура расчетного поперечного сечения на расстоянииот границы площадки опирания верхней ступени фундамента: = 4*(1,4+0,323) = 6,89 м.Имеем: = 1,1*1000*6,89*0,323 = 2448,02 кН,т.е. прочность нижней ступени против продавливания обеспечена.6.4 Расчет плиты фундамента на изгибИзгибающие моменты от реактивного давления грунта в сечениях по граням колонны и уступов фундамента: = 0,125*301,2*2,7*(2,7-0,4)^2 = 537,75 кН*м; = 0,125*301,2*2,7*(2,7-1,4)^2 = 171,80 кН*м.Необходимая площадь продольной арматуры класса А400 у подошвы фундамента в продольном и поперечном направлениях определяется по приближенной формуле: = 537,75*10^6/355/0,9/730 = 2306 мм2; = 171,80*10^6/355/0,9/322,5 = 1667 мм2.Принимаем сварную сетку из стержней 14 мм с шагом 150 мм в обоих направлениях:1814 А400 с = 18*153,9 = 2770,2мм2> = 2306 мм2.Фундаменты с арматурой класса А400, расположенные выше или ниже уровня грунтовых вод, подлежат расчету на образование трещин (в данном проекте этот расчет не производится).Список литературыСНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., «ГУП НИИЖБ» Госстрой России, 2004СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Минстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2009СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М., «ГУП НИИЖБ» Госстроя России, 2004Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ – М.:ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции (общий курс). М.:СИ, 1991Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2х кн. Кн.1. Под ред. А.А.Уманского. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1972.Железобетонные конструкции: учебное пособие к курсовому проекту №1 / Сост.: В.И. Елисеев, А.А. Веселов, А.В. Сконников. – СПб.: СПбГАСУ, 1992, 80 с.