Расчет и конструирование однопролетного ригеля.

Продольная рабочая арматура в пролете 2Ø20 и 2Ø22 А500. Площадь этой арматуры Аs определена из расчета на действие максимального изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролете, а два других доводятся до опор. Если продольная рабочая арматура разного диаметра, то до опор доводятся два стержня большего диаметра.

Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 2Ø20 и 2Ø22 А500 .

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, определяется из условия равновесия:

 то есть меньше действующего изгибающего момента от полной нагрузки, это значит, что прочность сечения не  обеспечена.

Принимаем арматуру 2Ø18 А600 и 2Ø20 А600 .

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, определяется из условия равновесия:

 то есть больше действующего изгибающего момента от полной нагрузки, это значит, что прочность сечения обеспечена.

До опоры доводятся 2Ø20 А600, h ₀ = 60 – 3 = 57 см, .

Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней, доводимых до опоры

Откладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов М _{(2Ø18+2 Ø20)} 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 _(2Ø22)

Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле

При

При

При

 

Рис. 9. Эпюра материалов в ригеле

Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:

Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, Q = 100,4 кН.

Поперечные стержни Ø8 А400 R_sw = 285 МПа с А_sw = 1,01 см² в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см;

Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически.

Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 2Ø20 А600.

Это точки теоретического обрыва арматуры.

Длина обрываемого стержня будет равна:

Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры при

Это значение приблизительно совпадает с графически определенным .

3 Расчет и конструирование колонны

Для проектируемого 9-этажного здания принята сборная железобетонная колонна сечением 40×40 см. Для колонн применяется тяжелый бетон классов по прочности на сжатие не

ниже В15, а для сильно загруженных – не ниже В25. Армируются колонны продольными стержнями диаметром 16 …40 мм из горячекатаной стали А400, А500С и поперечными стержнями преимущественно из горячекатаной стали класса А240.

 

Исходные данные.

         Таблица 2. Нормативные и расчетные нагрузки на ригель

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м3	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4
Гидроизоляционный ковер (3слоя)	0,15	1,3	0,195
Армированная цементно-песчаная стяжка	0,880	1,3	1,44
Керамзит по наклону	0,600	1,3	0,780
Утеплитель (минераловатные плиты)	0,225	1,2	0,270
Пароизоляция (1 слой)	0,050	1,3	0,065
Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов	3,400	1,1	3,740
Итого постоянная нагрузка	5,305		6,194
Временная нагрузка – Снеговая В том числе длительная часть снеговой нагрузки	0,7∙1,8=1,26   0,630	-   -	1, 8   0,90
Полная нагрузка	5,4		6,54

Материалы для колонны:

Характеристики прочности бетона и арматуры:

- Бетон тяжелый  B30: ; ; ; ;

 (табл. 5.2 [3], приложение 4).

- Арматура:

- продольная рабочая класса А500(: ;

- поперечная класса А240: ;

      5.2 Определение усилий в колонне.

Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой h_fl = 2,7 м.

Грузовая площадь колонны

Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле:

 где

;

 коэффициент сочетаний (коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от количества этажей);

Длительно действующая нагрузка на колонну определяется по формуле:

Расчет колонны по прочности

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

Однако расчет сжатых элементов из бетона классов В15 …В35 (в нашем случае В30) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом

при гибкости:

площадь сечения колонны; площадь продольной арматуры в сечении колонны;

расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента; расчетное сопротивление арматуры сжатию.

;

 - коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл. 6.2. [3] или по Приложению 19, в зависимости от гибкости колонны. .

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм. Принимаем 4Ø36 А500С .

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø10 А240 (из условия сварки c продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s = 300 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям [3]: s ≤ 15 d = 15·36 =540 мм и s ≤ 500 мм. Если μ > 3 %, то шаг поперечных стержней должен быть s ≤ 10 d и s ≤ 300 мм.

6 Расчет и конструирование фундамента под колонну.

Исходные данные

Грунт основания – суглинок, условное расчётное сопротивление грунта R ₀ = 0,3 МПа [7]. Бетон тяжелый класса В25. Расчетное сопротивление растяжению R_bt = 1,05 МПа, γ_{b 1} = 0,9. Арматура класса А500С, Rs = 435 МПа = 43,5кН/см². Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах γ_m = 20 кН/м³. Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. C учётом пола подвала глубина заложения фундамента Н₁ = 105 см. Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент, N = 3610 кН. Нормативное усилие;

N_n = N / γ_fm = 3610/1,15 = 3140 кН,

где γ _fm = 1,15 – усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.