Проектирование и конструирование монолитных железобетонных конструкций для зданий промышленного типа

максимальная (по модулю) перерезывающая сила: принимаем величину перерезывающей силы над второй опорой =  188025,4 Н.

= = 913,5 кН;

913500 Н

188025,4 Н.

Неравенство верно, следовательно, выбранный размер поперечного сечения второстепенной балки подходит для заданных нагрузок. 

5.3 Расчет  продольной рабочей арматуры.

     Расчеты производим по тому же принципу, что  и для второстепенной балки.

1) Расчет продольной арматуры над опорами:

- x/l = 1:

, = 0,905;

- x/l = 2:

, = 0,920;

2) В пролётах:

т.к. принимается значение из двух следующих:

Примем меньшее  значение = 2 м. Затем определим положение нейтральной оси: если М ^/ < М, где М – максимальный (по модулю) изгибающий момент в пролете балки, то нейтральная ось будет проходить в ребре балки и сечение должно рассчитываться как тавровое. Если наоборот, то нейтральная ось будет проходить в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное.

     Найдем  значение по формуле:

;

- для крайних пролётов:

> => сечение рассчитывается как прямоугольное:

, = 0,917;

.

- для средних пролётов:

 > => сечение рассчитывается как прямоугольное: 172204,956

,   = 0,939;

.

 

Определение количества, диаметра арматуры для  главной балки.

                                                                                                                                    Таблица 8

 

5.4 Расчет поперечной рабочей арматуры. 

     В качестве поперечной рабочей арматуры в пролетах главной балки принимаем конструктивно стержни класса A-I Ø8. При этом проверим выполнение условия:

,

где - ширина ребра главной балки;

- расчетное сопротивление бетона  растяжению;

- рабочая высота главной балки;

максимальная (по модулю) перерезывающая сила: принимаем величину перерезывающей силы над первой опорой =  118665,624 Н;

< .

     Условие не выполняется, значит, находим шаг расстановки стержней:

     Т.о. шаг расположения стержней составляет: £ h/3 и £ 500 мм;

h/3 = 600/3 = 200 мм. 

     Нагрузка  на арматурный стержень:

     Составляющая  поперечной силы, воспринимаемая арматурой  и бетоном:

кН.

326 кН > 118,666 кН отогнутая арматура по расчету не требуется.

      Таким образом, в качестве поперечной арматуры принимаем стержни класса А-I диаметром 8 мм с фактической площадью сечения одного стержня А_s = 0,503 см² с шагом = 400 мм в пролете  и  = 150 мм в сечениях опор.

6. Расчет колонны первого этажа.

     Принимаем к расчету наиболее нагруженную колонну среднего ряда. Расчет прочности колонны производится в наиболее нагруженном сечении – у обреза фундамента.

     Нагрузку  на колонну с учетом ее веса определяем от трех вышележащих междуэтажных перекрытий (кровельное перекрытие опирается только на наружные стены). В качестве расчетной схемы колонны условно принимаем сжатую со случайным эксцентриситетом стойку, защемленную в уровне обреза фундамента и шарнирно закрепленную в уровне середины высоты главной балки.

     Предварительно назначим колонну с размерами cечения шириной b = 300 мм и высотой h = 300 мм, с защитным слоем бетона а = 20 мм (п. 5.5 [4]). Характеристики используемого бетона: класс В25, R_b = 14,5 МПа; R_bt = 1,05 МПа; E_b = 30∙10^-3 МПа; . Характеристики используемой арматуры: класс A-III, R_S = R_SC = 365 МПа, E_S = 20∙10^-4 МПа.  

6.1 Сбор нагрузок на колонну первого этажа.

     Постоянная  нагрузка (с учетом собственного веса колонны):

     

,

где собственный вес плиты и конструкции пола вышележащих перекрытий:

,

где т – количество перекрытий: т = 3 при 4-этажном здании;

g – нормативная нагрузка от собственного веса плиты и пола: g = 3,03 кН (см. пункт 3.1);

l_вт – пролет второстепенных балок: l_вт = 7000 мм = 7 м;

шаг второстепенных балок (короткая сторона плиты): ;

 собственный вес второстепенной балки вышележащих перекрытий:

,

где высота второстепенной балки: ;

высота плиты: ;

ширина второстепенной балки: ;

плотность железобетона: ;

собственный вес главной балки вышележащих перекрытий:

,

где высота главной балки: ;

ширина главной балки: ;

пролет главных балок: 6000 мм = 6 м;

собственный вес колонн 1-го этажа:

,

где высота этажа: 3,8 м;

b, h – предварительно назначенные размеры сечения колонны: 300х300 мм;

т = 1 – для рассматриваемого случая с несущими наружными стенами (учитываются колонны только первого этажа);

     Подставив найденные значения, имеем:

     

.

     Расчетная временная нагрузка вычисляется согласно формуле:

,

где нормативное значение временной нагрузки, равной сумме длительной и кратковременной соответственно: ;

.

Найденные значения нагрузок суммируем с учетом коэффициентов надежности по нагрузке g_t, значения которых приняты согласно п.п. 2.2, 3.3 соответствующего нормативного документа [5]. Результаты вычислений представлены в табл. 8.  
 
 
 
 
 
 

Нормативные и расчетные нагрузки, действующие  на колонну первого этажа.

      Таблица 8

6.2 Проверка принятых размеров колонны.

      Определяется  расчетная длина колонны [2]:

      

,

где 1,0 – коэффициент учета жесткости закрепления опор для рассматриваемого случая;

0,15 м – расстояние  от обреза фундамента до уровня  чистого пола;

высота главной балки с учетом толщины плиты перекрытия: м;

.

     Т.к. для рассматриваемой колонны прямоугольного сечения с симметричной арматурой класса A-III выполняется условие [2],

где h – высота сечения колонны, то такую колонну при наличии случайного эксцентриситета можно рассчитывать как центрально-сжатую по условию [2]:

 или (2),

где N – расчетная продольная сила: N = G + P с учетом коэффициентов надежности (см. пункт 6.1);

g_b, j – коэффициент условия работы и продольного изгиба колонны соответственно:

при коэффициент g_b = 1;

, где α = , j_b, j_r – коэффициенты, принимаемые по табл. 7 [2] в зависимости от гибкости колонны и соотношения длительных нагрузок к полным;

R_b  - расчетное сопротивление бетона сжатию: для бетона класса В25 R_b = 14,5 МПа;

расчетное сопротивление арматуры cжатию: для арматуры класса A-III МПа;

A_b, A_sc – площади поперечного сечения бетона и арматуры соответственно;  

m – процент армирования.

     При расчете центрально-сжатой колонны, определение площади сечения  бетона и арматуры произведем по найденным нагрузкам и характеристикам материала, для этого предварительно зададимся:

- процентом армирования: согласно рекомендациям в табл. 12 [1] для сжатых элементов прямоугольного сечения с характеристикой минимальный процент армирования составляет m_min = 0,2%;