Проектирование железобетонных конструкций здания с неполным каркасом (часть 3)

Qb,min ≥ 0,5∙φn∙Rbt∙b ∙ h0 = 0,5∙1,24∙1,15∙10^6∙0,14∙0,32 = 31,94 кН; Qb, max ≤ 2,5∙φn∙Rbt∙b∙h0 = 2,5∙1,24∙1,15∙10^6∙0,14∙0,32 = 159,71 кН. Qb,min = 31,94 кН ≤ Q = 81,01 кН ≤ Qb,max = 159,71 кН. Несущая способность не обеспечена. Следовательно, требуется поперечная арматура. Исходя из минимальных конструктивных требований принята поперечная арматура ∅5 Вр500, 2 каркаса с площадью Asw = 39,3 мм2. Максимальный шаг поперечной арматуры: Ssw = (Rbt∙b∙h0^2) / Qmax = (1,15∙140∙320^2) / 81,01∙10^3 = 203,52 мм. S1 ≤ 1/2 ∙ h0 = 160 мм; S1 ≤ 300 мм. Принят шаг S1 = 160 мм.

2.3.4 Проверка прочности наклонного сечения (рис. 2.4)

Q ≤ Qb + Qsw. qsw = (Rsw∙Asw) / Ssw = (300∙10^3∙39,3∙10^-6) / 0,16 = 73,69 кН / м, где Rsw — расчетное сопротивление поперечной арматуры на растяжение; qsw = 73,69 кН / м ≥ 0,25∙φn ∙ Rbt∙b = 0,25∙1,24∙1,15∙10^3∙0,14 = 49,91 кН / м. Условие выполняется, следовательно, Mb определено по формуле: Mb = 1,5∙Rbt∙b ∙ h0^2 = 1,5∙1,15∙10^3∙0,14∙0,32^2 = 24,73 кН∙м. q1 = q — 0,5∙V = 28,55 — 0,5∙12 = 22,55 кН/м.

Проверка условий для выбора расчета длины проекции наклонного сечения: (2∙h0) / (1 — 0,5∙qsw / (φn∙Rbt∙b)) = (2∙0,32) / (1 — 0,5∙73,69 / (1,24∙1,15∙10^3∙0,14)) = 0,78 < √ (Mb / q1) = √ (24,73 / 13,97) = 1,33; qsw / (φn ∙ Rbt∙b) = 49,91 / (1,24∙1,15∙10^3∙0,14) = 0,25 < 2, следовательно, c = √ (Mb / q1) = √ (24,73 / 22,55) = 1,05 м. c ≥ h0 = 0,32; c ≤ 3 h0 = 0,96. Длина проекции наклонного сечения принята с = 0,96 м.

Поперечная сила, воспринимаемая балкой в наклонном сечении, предварительно определена по формуле: Qb = Mb / c = 24,73 / 0,96 = 25,76 кН. Qb, min = 31,94 кН; Qb, max = 159,71 кН. Поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении принята Qb = 31,94 кН. Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении: Qsw = 0,75∙qsw∙c0. c0 = c = 0,96; c0 ≥ h0 = 0,32; c0 ≤ 2 h0 = 0,64. Длина проекции наклонной трещины принята c0 = 0,64 м. Qsw = 0,75∙49,91∙0,64 = 23,96 кН. Максимальная поперечная сила в наклонном сечении на опоре определена по формуле: Q = Qmax — q1∙c = 61,66 — 22,55∙0,96 = 48,13 кН. 48,13 < 25,76 + 23,96 = 49,72. Условие прочности наклонного сечения выполнено, следовательно, прочность в наклонном сечении обеспечена.

2.4 Расчет плиты по предельным состояниям II группы

2.4.1 Расчет плиты на трещиностойкость

Mtot < Mcrc, где Mtot – изгибающий момент от внешней нагрузки; Mcrc – изгибающий момент образования трещин. Расчет первых и вторых потерь. σsp ≤ 0,9∙Rsn = 0,9∙800 = 720 МПа. Первые потери: 1. Потери от релаксации напряжения арматуры: ∆σsp1 = 0,1∙σsp — 20 = 0,1∙720 — 20 = 52 МПа. 2. Потери от температурного перепада: ∆t = 0; ∆σsp2 = 0; 3. Потери от деформации стальной формы: ∆σsp3 = (n-1)/(2n) ∙ ∆l/l ∙ Es = 30 МПа. 4. Потери от деформации анкеров: ∆σsp4 = ∆l/l ∙ Es = 0,002 / 6,675 ∙ 2∙10^5 = 59,92 МПа; ∆σsp(1) = 52 + 0 + 30 + 59,92 = 141,92 МПа.

Вторые потери: 5. Потери от усадки бетона: ∆σsp5 = εb,sn∙Es = 0,0002∙2∙10^5 = 40 МПа. 6. Потери от ползучести бетона: ∆σsp6 = (0,8∙α∙φb, cr∙σвр) / (1 + α∙μsp(1 + ys^2/Ared/Ired)∙(1 + 0,8∙φb,cr)). φb,cr = 2,3. σвр — напряжение в бетоне на уровне центра тяжести группы стержней напрягаемой арматуры: σвр = P(1)/Ared + P(1)∙eop^2 / Ired = 233505,72 / (1313,205∙10^2) + 233505,72∙(266,124 — 30)^2 / (2278586,183∙10^4) = 2,35 МПа. P(1) = 232,39 кН. ∆σsp6 = 5,03 МПа. Полные потери: ∆σsp(2) = 186,95 МПа. Mcrc = Rbt,ser ∙ Wpl,int + P(2)∙(eop + r) = 89,82 кН∙м. Mtot = 76,81 кН∙м. Поскольку Mtot < Mcrc, то трещины в нижней зоне не образуются.

2.4.2 Расчет прогиба плиты

f ≤ fult; fult = l0 / 200 = 5675 / 200 = 28,4 мм. Для нахождения кривизн определим значения модулей деформации сжатого бетона и коэффициентов приведения арматуры к бетону: при непродолжительном действии нагрузки: Eb1 = 0,85∙Eb = 27652,5 МПа; α = 7,23. При продолжительном действии нагрузки: Eb1,l = Eb / (1 + φb,cr) = 9848,48 МПа; α = 20,31. Полная кривизна от действия постоянных и длительных нагрузок: (1/r)max = (1/r)2 — [(1/r)3 + (1/r)4] = 0,0196∙10^-5 мм^-1. f = (1/r)max ∙ S ∙ l0^2 = 0,7 мм. Проверка условия f ≤ fult: 0,7 мм < 28,4 мм. Условие выполняется.

3 РАСЧЕТ НЕРАЗРЕЗНОГО РИГЕЛЯ

Расчетная схема ригеля:

Постоянная нагрузка: qпост = 22,4 кН/м; q1 = 3 кН/м. Итого: g = 25,4 кН/м. Временная нагрузка: v = 45,24 кН/м. Полная нагрузка: q = 73,8 кН/м.

3.1 Построение огибающих эпюр

Изгибающие моменты: M1q = 323,25 кН∙м; M2q = 250,97 кН∙м; M3q = 439,2 кН∙м; Mg = 151,16 кН∙м. Поперечные силы: Qслева = 203,69 кН; Qсправа = 305,53 кН.

3.2 Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Подбор продольной арматуры для сечения 1-1 в пролете: αm = 0,39; ξ = 0,45 < 0,493. As, треб = 1723,45 мм2. Принято 4 стержня ∅25 А500 (As = 1963 мм2).

Подбор продольной арматуры для сечения 2-2 в пролете: αm = 0,185; ξ = 0,206 < 0,493. As, треб = 788,96 мм2. Принято 4 стержня ∅18 А500 (As = 1018 мм2).

Подбор продольной арматуры для сечения 3-3 в пролете: αm = 0,31; ξ = 0,32 < 0,493. As, треб = 1225,5 мм2. Принято 2 стержня ∅28 А500 (As = 1232 мм2).

3.3 Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

Qmax = 305,53 кН. Qb1 = 129,99 кН. qsw = 338 кН/м. Шаг поперечной арматуры: S1 = 100 мм, S2 = 200 мм. Принято 2 стержня ∅10 А240 (Asw = 157 мм2).

3.4 Построение эпюры материалов

Расчет несущей способности сечений и анкеровка арматуры.

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ

Сбор нагрузок: N = 2405,57 кН.

4.2 Армирование колонны

Требуемая площадь арматуры: As,tot = 2207 мм2. Принято 6 стержней ∅22 А500 (As = 2281 мм2). Процент армирования: μ = 2,5% ≤ 3%. Шаг поперечной арматуры S = 300 мм.

5 РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ

Размер стороны квадратной подошвы: а = 3 м. Высота фундамента: Hô = 900 мм.

6 РАСЧЕТ КИРПИЧНОГО СТОЛБА С СЕТЧАТЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Размеры сечения: 640 x 640 мм. Марка кирпича 100, марка раствора 100. Арматура В500, ∅5 мм. Шаг сетки 50 мм. Несущая способность Nu = 1210,8 кН > N = 1202,785 кН. [IMAGE_21]

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций
2. ГОСТ 18979-2014 Колонны железобетонные для многоэтажных зданий
3. ГОСТ 18980-2015 Ригели железобетонные для многоэтажных зданий
4. ГОСТ Р 21.101-2020 Система проектной документации для строительства основные требования к проектной и рабочей документации
5. ГОСТ 23279-2012 Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий
6. Курсовое проектирование железобетонных и каменных конструкций в диалоге с ЭВМ: Учеб. пособие / Бородачев Н.А., — Самара: СГАСУ, 2015. – 256 с.
7. Примеры расчета железобетонных конструкций многоэтажного здания с неполным каркасом: Учеб. пособие / Коваленко Г.В., Дудина И.В., Калач О.А., – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. – 73 с.
8. СП 15.13330.2020. Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*. – М.: Минстрой России. – 2020.
9. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия М.: Минстрой России. – 2016.
10. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. –М.: Минстрой России. – 2017.
11. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры – М.: Госстрой. – 2004.
12. СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции. – М.: Госстрой. – 2005.
13. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. – М.: Минстрой России. – 2018.