Принимаем 2 О 12 А_s = 2,26см².

4. Расчет  полки панели на местный  изгиб

1. Нагрузки  на полку панели

Равномерно  распределённая нагрузка на полку панели с несущественным превышением может  быть принята такой же, как и для всей плиты. Линейную расчётную нагрузку определяем сбором поверхностной нагрузки с условной ширины b = 1 м:

    q = P₀ bγ_n = 9,03·1,0·0,95 = 8,578.

2. Расчётная схема полки, внутренние усилия

• Расчётный изгибающий момент:
• в рёбристой панели (с учётом перераспределения усилий):

;

 

3. Поперечное  сечение полки

• Условное  поперечное сечение полки (рис. 3.4,в) – прямоугольное, шириной b = 100 см, высотой h¢_f = 5см. Плита армируется сеткой из арматуры Æ5Вр-I, R_s = 355МПа.
• Минимальная толщина защитного слоя бетона в плитах толщиной до 100 мм  составляет а_b = 10 мм .Тогда минимально необходимое расстояние от нижней грани сечения до центра тяжести арматуры (диаметром d = 5 мм):

         а = а_b + 0,5d = 100 + 0,5·5 = 12,5 мм,  принимаема = 15 мм.

• Рабочая высота сечения     h₀ = h¢_f – a = 5 –1,5 = 3,5 см.

4. Подбор  рабочей арматуры

• Параметр  А₀:                                               .
• Относительная высота сжатой зоны:    .
• Относительное плечо внутренней пары сил:  η = 1 – 0,5ξ = 0,988.
• Требуемая площадь арматуры: 
• Используем для армирования сетку с минимально допустимым шагом S = 200 мм, тогда в пределах условной ширины b = 1 м размещается 6 стержней. По сортаменту определяем, что площадь сечения 5Æ4 равна А_s = 0,63 см², что составляет больше требуемой.

4.Расчет и конструирование ригеля перекрытия

1. Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры

Бетон

• Используем тяжелый бетон класса В20 (по заданию), подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.
• Расчетные сопротивления бетона:

• сжатию R_b = 11,5 МПа,

• растяжению R_bt = 1,05 МПа.

• Коэффициент условий работы, учитывающий длительность действия нагрузки γ_b2 = 0,9.
• Начальный модуль упругости бетона Е_b = 24 000 МПа.

Арматура

• Продольная рабочая арматура – ненапрягаемая, класса А-III(А400), диаметр Æ10…40 мм.

Расчётное сопротивление растяжению R_s= 365 МПа

Модуль  упругости арматуры E_s = 200 000 МПа

• Поперечная рабочая арматура – также класса А-III.

Расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры:

R_sw = 285 МПа (Æ6…8 мм),  R_sw = 290 МПа (Æ10…40 мм).

Если  диаметр поперечных стержней меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значение R_sw = 255 МПа.

  Подбор продольной  рабочей арматуры  ригеля

• Расчетное поперечное сечение ригеля – прямоугольное. Размеры сечения установлены  в процессе компоновки конструктивной схемы каркаса:
• высота h = 650 мм,
• ширина b = 200 мм.
• Арматура располагается в растянутой зоне сечения, положение которой определяется по эпюре изгибающих моментов в ригеле: в пролёте – внизу, на опоре – вверху. Арматуру располагаем в два ряда, чтобы иметь возможность не ставить (обрывать) часть стержней там, где они не требуются по расчёту.
• Порядок подбора продольной рабочей арматуры в ригеле такой же, как и в панели перекрытия.
• Рабочая высота сечения:  h₀ = h – a,

Рис. 4.1. Расчётное поперечное сечение ригеля: а – в пролёте, б – на средних опорах.

• Условный параметр А₀:   
• Относительная высота сжатой зоны:                   
• Относительное плечо внутренней пары сил:                η = 1– 0,5ξ
• Требуемая площадь сечения арматуры:            
• Тогда расстояние от растянутой грани сечения до центра тяжести продольной рабочей арматуры  составит:

        а = а₁ + 0,5а₂.

Подбор  продольной рабочей  арматуры ригеля

4.2Обрыв продольной арматуры в пролёте

В целях  экономии металла часть продольной арматуры (не более 50% расчётной площади) может не доводиться до опор, а обрываться в пролете там, где она уже  не требуется согласно расчету прочности  элемента по нормальным стержням.

Обрываемые  стержни должны быть заведены за место  своего теоретического обрыва на некоторую  длину заделкиw, на протяжении которой для гарантии условия прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента отсутствие обрываемых стержней компенсируется поперечной арматурой.

3. Конструктивное  армирование ригеля, опорный узел

• В изгибаемых элементах при высоте сечения         h>700 мм у боковых граней должны ставиться конструктивные продольные стержни с расстояниями между ними по высоте не более 400 мм. Устанавливаем посередине высоты сечения арматурные стержни Æ10А-I. Плоские сварные каркасы К-1 (2 шт.) объединяем в пространственный каркас с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1,0...1,5 м.
• Стык ригеля и колонны. В верхней части стыка выпуски арматуры из колонны и ригеля соединяются вставкой арматуры на ванной сварке, затем полость стыка замоноличивается. Вставка арматуры повышает точность монтажного соединения в случае нарушения соосности выпусков арматуры. В нижней части стыка монтажными сварными швами соединяются закладные детали колонны и ригеля. Температурный зазор между торцом ригеля и гранью колонны может составлять 60…100 мм.

5. Расчёт  и конструирование  колонны

1. Подбор  продольной арматуры

• В колоннах средних рядов здания изгибающие моменты М незначительны, поэтому можно принять, что колонна воспринимает только продольные усилия N и работает в условиях внецентренного сжатия со случайным эксцентриситетом.
• При действии значительных изгибающих моментов М колонна является внецентренно сжатой с расчётным эксцентриситетом e = M/N.
• Подбор продольной арматуры достаточно провести для наиболее нагруженной колонны 1-го этажа, а в колонных остальных этажей принять его таким же. Расчётное продольное усилие в колонне 1-го этажа: N_k = 2360,05кН
• Расчётная длина колонны принимается равной высоте этажа: l₀ = Н_э = 4,6мм.
• Классы бетона и арматуры для колонны принимаются такими же, как и у ригеля перекрытия. Коэффициент длительности действия нагрузки g_b2 = 0,9.
• Продольное армирование колонны назначается из условия прочности, которое имеет вид:

N_k£j (R_bg_b2 A + R_scA_s,tot),

где j – коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба; принимается по справочной таблице в зависимости от отношения расчётной длины колонны к её ширине: l₀/h_k = 4,6/0,45 = 10;  тогда коэффициент j = 0,9.

А – площадь поперечного (бетонного) сечения колонны: A = (b_k)² = 35² = 1225 см².

R_sc – расчётное сопротивление продольной арматуры сжатию; для арматуры класса A-III (А400) R_sc = 365 МПа.

A_s,tot – суммарная площадь продольной арматуры колонны, которую необходимо определить в результате расчёта.

• Требуемая площадь сечения продольной арматуры A_s,tot назначается из двух равноправных условий:
• из условия прочности:

24,53

• из условия обеспечения минимального коэффициента армирования

   m_min = 0,002 (0,2%):           A_s,tot³ 2A×m_min = 2×1225×0,002 = 4,9 см².

• Принимаем по сортаментуA_s,tot = 6,16 см²(4Æ14A-III).
• Устанавливаем 4 арматурных стержня по углам колонны

6. Расчёт  и конструирование  фундамента

1. Общие соображения

• Проектируем отдельный монолитный фундамент  мелкого заложения под колонну.
• Основные понятия:обрез фундамента – это его верхняя грань, подошва фундамента – это нижняя грань, основание – это грунт под подошвой фундамента, глубина заложения подошвы фундамента – это расстояние от наружной поверхности земли до подошвы фундамента.
• Глубина заложения подошвы фундамента назначается исходя из инженерно-геологических условий площадки строительства, климатических воздействий на верхние слои грунта (в том числе условий промерзания грунта), а также конструктивных особенностей возводимого и соседних сооружений и составляет (по заданию) d_f = 1,7м.
• Пол 1-го этажа выполняется по грунту. Заглубление обреза фундамента относительно уровня пола 1-го этажа: d₀ = 0,15 м.
• Высота фундамента:  h_f= d_f– d₀ = 1,7 – 0,15 = 1,55 м.
• Расчётное сопротивление грунта основания (по заданию):