Железобетонные конструкции

     Потери  от усадки бетона .

     Напряжения  в бетоне от действия силы Р_I и изгибающего момента М_w будут равны:

 

     Так как  , то

; .

     Тогда вторые потери будут  .

     Суммарные потери поэтому согласно п. 1.25 [2] принимаем

     Усилие  обжатия с учетом суммарных потерь будет равно 

     

     Проверку  образования трещин в плите выполняем  по формулам п. 4.5 [2] для выяснения  необходимости расчета по ширине раскрытия трещин и выявления  случая расчета по деформациям.

     При действии внешней нагрузки в стадии эксплуатации максимальное напряжение в сжатом бетоне равно ;

тогда принимаем а .

     Так как при действии усилия обжатия  Р₁ в стадии изготовления минимальное напряжение в бетоне (в верхней зоне), равное

     

т.е. будут  сжимающими, следовательно верхние  начальные трещины не образуются.

     Согласно  п. 4.5 [2], принимаем , так как то трещины в нижней зоне образуются, т.е. требуется расчет ширины раскрытия трещин.

     _{Принимаем}

     

     _z=171мм;

     

       _{т.к усилие  обжатия приложено  в центре тяжести  напрягаемой арматуры.}

     _{Тоже  при} 

     

     _{То  же от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок z=170 мм.}

     

     _Тогда:

_{где .}

     _{тоже  от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок:}

 

_{где .}

     

     

     Следовательно, удовлетворяется требования к плите по трещиностойкости (значения a_crc не превышают предельно допустимых значений).

 

     Расчет  прогиба плиты  с учетом образования трещин

     Тогда

     Определим кривизну по формуле 226 [5]:

      Прогиб  определим по формуле

   Полный  прогиб т.е. прогиб плиты больше предельно допустимого.

 

2. Неразрезной ригель.

 

   Назначаем предварительные размеры поперечного сечения ригеля. Высота сечения

   Ширина  сечения ригеля

   Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м длины  ригеля. Нагрузка на ригель от многопустотных плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна  шагу колонн в продольном направлении здания 6,0 м. Подсчет нагрузок на 1м² перекрытия приведен в табл. 1.1.

   Постоянная  нагрузка на ригель будет равна:

от перекрытия (с учетом коэффициента надежности по назначению здания ) 3,85х6х1,0=23,1 ;

от веса ригеля (сечение 0,25х0,65 м, плотность железобетона , с учетом коэффициентов надежности и ),

Итого:

Временная нагрузка (с учетом )

Полная  нагрузка .

 

Характеристики  бетона и арматуры для ригеля.

     Бетон тяжелый, класса В30, (при влажности 55%), . Продольная рабочая арматура класса A-III, . По приложению IV [8] для элементов из бетона класса В30 с арматурой класса А-III при находим

 

Расчет  прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси.

     Принимаем схему армирования ригеля согласно (рис. 2.1).

     Сечение в пролете (рис.2.1) .

     Вычисляем , следовательно, сжатая арматура не требуется. По приложению IV [8] находим , тогда требуемую площадь растянутой арматуры определим по формуле . Принимаем 2 25 А-III и 2 28 А-III ( ).

     Сечение на опоре (рис. 2.1), , по приложению IV [8] находим , тогда

      Принимаем 2 32 А-III ( ).

     Монтажную арматуру принимаем 2 12 А-ІІI ( ).

     Расчет  прочности ригеля по сечениям, наклонным  к продольной оси, .

     Определим требуемую интенсивность поперечных стержней из арматуры класса А-I ( ) согласно п. 3.33, б [3], принимаем в опорном сечении (рис. 2.1).

 

     Находим .Требуемую интенсивность поперечных стержней определим по формуле

     Поскольку , то принимаем .

     Проверяем условие 57 [3]: ; так как то корректируем значение q_sw по формуле:

.

     Согласно  п. 5.27 [2] шаг s₁ у опоры должен быть не более и . Максимально допустимый шаг у опоры по п. 3.32 [2] будет равен .

     Принимаем шаг поперечных стержней у опоры  s₁=210мм, а в пролете s₂=450мм, следовательно

; принимаем в поперечном сечении два поперечных стержня диаметром 8 мм с учетом диаметра продольной арматуры ( ).

     Таким образом, принятая интенсивность поперечных стержней у опоры и в пролете будет равна:

.

     Проверим условие 57 [3]. Так как а , то, согласно п. 3.34 [3], для вычисления корректируем значения и :

     Вычисляем .

     Поскольку то

но не более (φ_b2/ φ_b3)h₀=(2/0,6)0,608=2,026 м. Принимаем с=0,835 м, тогда будет равно:

 Тогда Принимаем

     Проверяем прочность по наклонной полосе ригеля между наклонными трещинами:

; ;

 тогда , следовательно, прочность наклонной полосы обеспечена.

     Построение  эпюры материалов выполняем с  целью рационального конструирования продольной арматуры ригеля в соответствии с огибающей эпюрой изгибающих моментов.

     Определяем  изгибающие моменты, воспринимаемые в  расчетных сечениях, по фактически принятой арматуре.

     Сечение в пролете с продольной арматурой 2 28 А-III,

 , тогда

     Сечение в пролете с продольной арматурой 2 28 А-III и 2 25 А-III, A_s=2214 мм² ,

 

     Сечение в пролете с арматурой в  верхней зоне 2 12 А-III , А_s=226мм²;  Сечение у опоры с арматурой в верхней зоне 2 32 А-III, A_s=1604 мм²

     Пользуясь полученными значениями изгибающих моментов, графическим способом находим точки теоретического обрыва стержней и соответствующие им значения поперечных сил.

     Вычисляем необходимую длину анкеровки обрываемых стержней для обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающих моментов в соответствии с п. 3.46 [3].

     Для нижней арматуры по эпюре  графическим способом находим поперечную силу в точке теоретического обрыва , тогда требуемая длина анкеровки будет равна

     Для верхней арматуры у опоры при  соответственно, получим

 

 

 

Рис. 2.1 – Армирование неразрезного ригеля.

 

3. Сборная железобетонная колонна  и центрально нагруженный  фундамент под колонну

 

1. Расчет  сборной железобетонной колонны

 

   Определим нагрузку на колонну с грузовой площадки, соответствующей заданной сетке колонн 6х6,4=38,4 м² и коэффициентом надежности по назначению здания .

   Постоянная  нагрузка от конструкций одного этажа:

от перекрытия (табл.1.1) 3,85х38,4х1=147,84 кН; от собственного веса ригеля сечением 0,25х0,65 м длиной 6,4 м при плотности железобетона и будет равна 0,25х0,65х6,4х25х1,1х1=28,6 кН;

от собственного веса колонны сечением 0,4х0,4м при высоте этажа 4,8 м составит 0,4х0,4х4,8х25х 1,1х1= 21,12кН;

     Итого: 147,84+28,6+21,13=197,57 кН.

     Временная нагрузка от перекрытия одного этажа 12х38,4х1=460,8 кН, в том числе длительная – 10,2х38,4х1=391,68 кН.

     Постоянная  нагрузка от покрытия при нагрузке от кровли и плит

5 кН/м² составит 5х38,4х1 =192 кН, то же с учетом нагрузки от ригеля и колонны верхнего этажа 192+28,6+21,12=241,72 кН.

     Временная нагрузка от снега для г. Казань при коэффициенте надежности по нагрузке будет равна 1,5х1,4х38,4х1=80,64 кН, в том числе длительная составляющая – 0,5х80,64=40,32 кН.

     Таким образом, суммарная величина продольной силы в колонне первого этажа будет составлять

 в том числе длительно  действующая

     Характеристики  бетона и арматуры для колонны.

     Бетон тяжелый класса В30, R_b=15,3 МПа при Продольная рабочая арматура класса А-III R_sc=365 МПа.

     Расчет  прочности сечения колонны выполняем  по формулам п. 3.64 [3] на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом, поскольку класс тяжелого бетона ниже В40, а  .Принимая предварительно коэффициент вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры по формуле 119 [3]:

.

     Принимаем 4 36 АIII (A_s,tot=4072мм²).

     Поперечную  арматуру в колонне конструируем в соответствии с требованиями п. 5.22 [2] из арматуры класса А-I диаметром 10 мм, устанавливаемую с шагом s=450мм  < 20d=20x28=720 мм и менее 500мм .

 

     

     _{Рис. 3.1.1 – Деталь армирования колонны}

 

2. Расчет  центрально нагруженного фундамента под колонну

 

     Фундамент проектируем под рассчитанную выше колонну сечением 400х400мм.