Проектирование и конструирование монолитных железобетонных конструкций для зданий промышленного типа

- значениями g_b, j: примем g_b =1, j = 1.

Тогда, выражая  площадь сечения колонны из выражения (2), получим:

.

      Размеры сторон сечения колонны:

             .

     Отношение длительной временной и расчетной  полной нагрузки соответственно:

;

где длительная нагрузка находится по формуле:

N_дл =

.

      Гибкость  колонны: 

.

     По  найденным значениям  = 13 и = 0,7 по табл. 7 [2] находим недостающие коэффициенты: j_b = 0,858; j_r = 0,8825.

     Коэффициент α находится через предварительно заданный процент армирования

(m = 0,2%): α = = ;

       Определяется фактическое значение коэффициента продольного изгиба:

. 

     Определяется площадь сечения сжатой арматуры:

     Проверка выполнения условия (2) для центрально-сжатого элемента:

.

     Условие по несущей способности сжатой конструкции (колонны) выполняется, следовательно, принятый материал и размеры поперечного сечения колонны удовлетворяют заданным нагрузкам.

     Т.о. окончательно принимаем размеры сечения колонны . 

6.3 Выбор поперечной арматуры в сечении колонны.

     Согласно  рекомендациям [2], поперечные стержни в сварном каркасе назначаются конструктивно диаметром 6 мм из арматуры класса A-I с шагом S 20d_s, где d_s = 16 мм – диаметр продольной арматуры.

     Т.о. в качестве поперечной арматуры принимаем замкнутые двухсрезные хомуты из арматуры класса А-I диаметром 6 мм с фактической площадью сечения одного стержня А_s^ф = 0,283 см² и шагом расстановки S = 300 мм. 

Определение количества и диаметра продольной арматуры для колонны.

                                                            Таблица 9

     В данном случае отличием фактической площади поперечного сечения арматуры от расчетной на 49% можно пренебречь в связи с требованиями к минимальному диаметру и количеству продольной арматуры колонны [2]. 

7. Армирование отверстий и проемов в плитах.

       При устройстве проема в междуэтажном перекрытии для лестничного марша допускается не усиливать проем специальными стержнями или бортиками, если сам проем устанавливается между двумя второстепенными балками. Т.о. примем расположение лестничного проема в указанной области, произведя при этом сгущение распределительной и рабочей арматуры, а именно установим два стержня  с промежутками, равными 50 мм [2]. 

 Конструктивный расчёт лестничного марша.

     Примем  длину ступеньки  , а высоту ступеньки , высота этажа , тогда количество ступенек будет равно:

(ступенек).

     Т.к. количество лестничных пролетов составляет 2 шт., то каждый из них будет содержать (ступенек). Одна из ступенек является площадкой, следовательно, ступенек.

     Длина одного лестничного пролёта:

.

8. Расчет столбчатого фундамента под колонну.

                Расчет фундамента выполняем  под колонну среднего ряда, которая  работает как центрально сжатый  элемент. Фундамент под колонну  среднего ряда считается как центрально-нагруженный. 

8.1 Расчет геометрических параметров столбчатого фундамента.

     Усилия  от расчетной нагрузки определяются приблизительно, путём деления расчётных нагрузок на средний коэффициент надежности по нагрузке:

,

где γ_t = 1,1 – средний коэффициент надежности по нагрузке для грунтов в природном залегании [5]. 

1) Предварительная расчетная площадь подошвы фундамента:

 ,

где – сопротивление грунта давлению по подошве фундамента: R₀ = 180 кПа;

 расчетная глубина заложения фундамента с учетом теплового режима: где d – глубина сезонного промерзания грунтов: согласно нормативному документу (СНиП 2.01.01- 82 «Строительная климатология и геофизика») d = 1,34 м;

k_f – коэффициент, учитывающий тепловой режим здания: выберем k_f  = 1,1 – для отапливаемых помещений; итого ;

средний объемный вес грунта выше подошвы фундамента:

    Итого получим:

    

.

2) Предварительное определение длины стороны фундамента:

при центрально-загруженном фундаменте принимаем квадратную форму основания фундамента, длина стороны которого равна:

     

.

Предварительно  принимается фундамент с размерами на плане 2,8 м ´ 2,8 м и расчетной площадью А_ф^р = 7,84 м².

3) Давление  на подошву грунта:

            

следовательно, расчет ведем на продавливание плитной конструкции (фундамента).

4) Определение полезной минимальной высоты фундамента: назначим размеры подколонника, а именно ширину и высоту b_п х h_п = 0,4 м х 0,4 м, тогда полезная минимальная высота фундамента будет равна

,

где R_bt – расчетное сопротивление бетона класса В25 осевому сжатию по первой группе предельных состояний: R_bt = 1,05 МПа.

     По  данной высоте фундамента назначаем количество и размер ступеней с соблюдением условий: (с шагом 50 мм); причем для первой ступени:

, где  ширина первой ступени фундамента; высота первой ступени фундамента; для последующих ступеней: , где ширина ступеней фундамента;

высота ступеней фундамента.

 Для данной расчетной высоты фундамента возьмем две ступени:

, тогда  ;

, тогда  .

 Тогда полезная высота фундамента будет составлять:

5) Определение высоты фундамента с учетом величины защитного слоя:

примем а₀ = 70 мм (п.5.5 [4]), тогда высота фундамента составит

     При найденной глубине промерзания  для заданного района строительства  окончательно принимаем глубину  заложения фундамента, равную d_ф = 1,5 м, т.о. размеры подколонника в поперечном сечении составят b_п х h_п = 0,40 м х 0,73 м.

6) Фактическая ширина подошвы фундамента:

7) Окончательно принимаем фундамент с размерами на плане 2,3 м ´ 2,3 м и фактической площадью плитной его части А_ф = b² = (2,3)² = 5,29 м². 

_{Рис. 7. Расчетная схема фундамента под колонну} 

8.2 Проверка плиты основания фундамента на продавливание.

,

где расчетная продавливающая сила, вычисляемая по формуле: ,

где фактическая площадь основания фундамента: ;

площадь большего основания пирамиды продавливания:

где

, тогда ;

коэффициент, зависящий от вида бетона: для тяжелого бетона (п. 3.42 [4]);

средний периметр граней пирамиды продавливания:

;

высота фундамента без учета толщины защитного слоя арматуры: ;

     Условие выполняется: , следовательно, принятые геометрические параметры фундамента подходят под заданный вид нагрузки. 

8.3 Расчет параметров армирования столбчатого фундамента.

1) Изгибающий момент в сечении I-I:

,

где давление на грунт со стороны фундамента: P = 150 кПа;

ширина первой ступени фундамента;

2) Расчетная рабочая площадь арматуры в сечении I-I:

,

где ширина фундамента: ;

расчетное сопротивление арматуры класса А-III растяжению: R_S=365 МПа; высота фундамента без учета толщины защитного слоя арматуры: ;

3) Аналогично найдем изгибающий момент и расчетную рабочую площадь арматуры в сечении II-II:

     Т.о. в качестве фактической (расчётной) рабочей площади арматуры примем наибольшее из полученных значений, т. е.  
 
 
 
 

Определение количества и диаметра продольной арматуры для фундамента под колонну.

                                                                 Таблица 10

 

     Принимаем для армирования фундамента тяжелую сетку 2 типа

 шириной и длиной, равными  230 см с шагом продольных и  поперечных стержней 200 мм.

     Для сопряжения колонны с фундаментом в последнем монтируют вытянутый подколонник, который скрепляется с колонной посредством стыковки арматуры внахлестку. Согласно п. 5.38 [4] стыки сварных каркасов в рабочем направлении должны иметь длину перепуска (нахлестки) l не менее величины l_an, определяемой по формуле:

 

но не менее l_an = l_an d, где значения w_an, Dl_an и l_an, а также допускаемые минимальные величины l_an определяются по табл. 37 [4].