Розрахунок і конструювання монолітної залізо-бетонної колони і фундаменту

 

Остаточно висоту січення балки приймаємо  h=400 мм.

Тоді  робоча висота балки в прольотах:

-  при  розташуванні робочих стержнів  в два ряди:

 

-  при  розташуванні стержнів в один  ряд:

 

де

 

 

де с  – захисний шар бетону;

    d – діаметр арматури;

    k – віддаль між стержнями в чистоті.

Робоча  висота балки на опорах рівна:

-  відносно  робочої арматури двох зварних  сіток:

 

-  відносно  арматури верхніх стержнів прольотних  каркасів: 

де 

 

 

 

 

5.4 Розрахунок міцності нормальних  перерізів балки.

Необхідну площу поздовжньої арматури в  розтягнутих зонах балки визначаємо по максимальному згинальному моменті  в прольотах і на опорах. При  розрахунку по додатних моментах переріз  балки приймаємо тавровим так  як плита розміщена в стиснутій  зоні. При розрахунку по від’ємних моментах переріз балки приймаємо прямокутним з шириною ребра

Поздовжню робочу арматуру каркасів балки приймаємо  класу А-400С з розрахунковим опором

В першому  прольоті діє згинальний момент ширина полички перерізу рівна , робоча висота перерізу при розміщені стержнів в один ряд

Тепер знаходимо  похідний коефіцієнт :

 

З таблиць  беремо коефіцієнт 0,992.

Тоді  необхідна площа робочої арматури буде рівна:

 

 

 

По сортаменту арматури приймаємо 2ø14А-400С з фактичною площею Крайні прольоти балки армуємо двома каркасами Кр1. В кожному каркасі по одному стержні діаметром 14 мм., розміщених в один ряд. Верхні стержні каркасів Кр1 приймаємо конструктивно: 2 ø10 А-400С

Середні прольоти розраховуємо аналогічно до крайніх  на дію моменту  
, робоча висота перерізу при розміщені стержнів в один ряд

Наступним знаходимо  похідний коефіцієнт :

 

З таблиць  беремо коефіцієнт 0,995.

Тоді  необхідна площа робочої арматури буде рівна:

 

По сортаменту арматури приймаємо 2ø12А-400С з фактичною площею Середні прольоти балки армуємо двома каркасами Кр2. В кожному каркасі по одному стержні діаметром 12 мм., розміщених в один ряд. Верхні стержні каркасів Кр2 розраховуємо, оскільки на віддалі 0,4 діє від’ємний момент

Розрахунок  ведемо аналогічно до попередніх двох.

Робоча висота балки відносно арматури верхніх  стержнів прольотних каркасів: 

Наступним знаходимо  похідний коефіцієнт :

 

З таблиць  беремо коефіцієнт 0,981.

 

Тоді  необхідна площа робочої арматури буде рівна:

 

По сортаменту арматури приймаємо 2ø8А-400С з фактичною площею (по одному стержні в каркасі).

Біля  першої проміжної опори діє згинальний момент Оскільки опори армуємо двома сітками, то робоча висота перерізу буде рівна  

Тепер знаходимо  похідний коефіцієнт :

 

З таблиць  беремо коефіцієнт 0,941.

Тоді  необхідна площа робочої арматури буде рівна:

 

 

 

Таким чином  площа січення однієї арматурної сітки на 1м полички другорядної балки шириною :

 

За сортаментом  приймаємо сітку С3 з поперечною робочою арматурою Вр-І діаметром 3 мм. з кроком 200 мм. з фактичною площею з розподільчими стержнями класу Вр-І діаметром 3мм. і кроком 400 мм.

 

Середні опори розраховуємо на дію згинального  моменту  Оскільки опори армуємо двома сітками, то робоча висота перерізу буде рівна  

Тепер знаходимо  похідний коефіцієнт :

 

З таблиць  беремо коефіцієнт 0,945.

Тоді  необхідна площа робочої арматури буде рівна:

 

Таким чином  площа січення однієї арматурної сітки на 1м полички другорядної  балки шириною :

 

За сортаментом  приймаємо сітку С4 з поперечною робочою арматурою Вр-І діаметром 3 мм. з кроком 200 мм. з фактичною площею з розподільчими стержнями класу Вр-І діаметром 3мм. і кроком 400 мм.

 

 

 

5.5 Розрахунок міцності похилих  перерізів балки.

Визначаємо  необхідність встановлення поперечної арматури по розрахунку.

Розрахунковий опір бетону С16/20 при рівний

Найбільша поперечна сила, що діє в опорному перерізі рівна:

 

Робоча  висота перерізу при розміщені стержнів в один ряд:

 

Рівномірно  розподілене навантаження, яке беруть до уваги в розрахунку:

 

Максимальна проекція похилого перерізу:

 

де  – коефіцієнт, що залежить від виду бетону;

     – коефіцієнт, що залежить від виду бетону.

Для важкого  бетону і

Максимальний  крок поперечної арматури:

 

З конструктивних міркувань крок поперечної арматури не повинен перевищувати Таким чином остаточно крок поперечної арматури приймаємо

Перевіряємо несучу здатність бетону на дію поперечних сил:

 

Оскільки  тому потрібно розраховувати поперечну арматуру.

Попередньо  приймаємо поперечну арматуру діаметром ø5 мм. класу Вр-І.

 

Остаточно поперечну  арматуру приймаємо для всіх каркасів діаметром 5мм. класом Вр-І з кроком 150мм. і 300мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 6

 

Колону  першого поверху розглядаємо, як центрово-стиснутий стрижень, що навантажений зосередженою силою N. Для обчислення даної сили скористаємось поняттям вантажної площі колони (рис 1)., яка буде рівна добутку кроків колони Навантаження на колону буде складатись з: навантажень від верхніх поверхів(конструкції перекриття, конструкції даху, снігового навантаження і власної ваги колони).

Для колони використовуємо наступні матеріали:

бетон С16/20 ().

Арматура  класу А-400С ().

Переріз колони попередньо приймаємо 

 

6.1 Збір навантажень на колону і фундамент.

 

№ п/п	Навантаження	Експлуатаційне навантаження		Коефіцієнт надійності,	Розрахункове навантаження
		Короткочасне	Тривале		Короткочасне	Тривале
1.	Від покриття		58,2			61,2
	Снігове                =1,14·1,46·1=	26,8			61,2
2.	Від перекриття		157,3			172,8
	Тимчасове	92,7	126,2	1,2       1,2	111,2	259,5
3.	Власна вага другорядної балки		74,5	1,05		78,2
4.	Власна вага головної балки		85,3	1,05		89,6
5.	Власна вага колони =		37,4	1,1		41,1
	Разом	119,5	628,9	-	172,4	705,4
	Повне	748,4		877,8

 

Повне навантаження з врахуванням коефіцієнта 

 

Тривале навантаження:

 

6.2 Розрахунок колони першого поверху.

Тоді  визначаємо відношення

Тепер знаходимо  розрахункову довжину колони:

 

Наступним знаходимо гнучкість даної колони:

 

Оскільки  гнучкість колони є більша, ніж 4, то потрібно враховувати прогин колони. Для цього визначаємо ексцентриситет.

 

Для розрахунків  приймаємо більше значення ексцентриситету. Оскільки розрахункова довжина колони , то розрахунок поздовжньої арматури проводимо за формулою:

 

Задаємося процентом армування  і обчислюємо:

 

З табл. 2.15 [1] інтерполюючи знаходимо коефіцієнти при і

 

Таким чином  коефіцієнт φ буде рівний:

 

Остаточно приймаємо 

Тоді  необхідна площа поздовжньої  арматури дорівнює:

 

 

Конструктивно по сортаменту приймаємо арматуру 4ø14А-400С, де

Таким чином  фактичний коефіцієнт армування  буде рівний:

 

Остаточно перевіряємо несучу здатність колони:

 

Оскільки , то міцність колони забезпечена.

Арматуру  в поперечному перерізі розміщуємо симетрично, так щоб величина захисного  шару бетону для поздовжньої арматури була рівна Поперечну арматуру приймаємо діаметром класу Вр-І. Крок поперечної арматури приймаємо Захисний шар для торців поперечної арматури

 

6.3 Розрахунок і конструювання  монолітного східчастого центрально-навантаженого фундаменту.

Приймаємо такі вихідні дані для розрахунку:

- глибина  закладання фундаменту H=0,75 м.

- бетон  класу С12/15 з такими розрахунковими параметрами:

  

- арматура класу А-300С з розрахунковим опором

- грунт основи – пісок середньої крупності, неоднорідний, середньої щільності з умовним розрахунковим опором грунту

Розрахункове  навантаження на фундамент від колони 1-го поверху рівне  Переріз колони розмірами 300×300 мм. Нормативне навантаження на фундамент беремо з таблиці 1 пункту 6.1.

 

Тоді  потрібна площа фундаменту:

 

Необхідні розміри сторони квадрата фундаменту в плані:

 

З урахуванням  модуля ЗМ, приймаємо  з площею основи

Обчислимо тиск під підошвою фундаменту від  розрахункового навантаження:

 

З умови  розрахунку на продавлювання знаходимо  мінімальну робочу висоту фундаменту:

 

З конструктивних вимог визначаємо глибину закладання робочої арматури в масив монолітного  фундаменту для надійного анкерування робочої арматури колони:

 

З конструктивних міркувань висоту фундаменту приймаємо  на 150 мм. меншою, ніж глибина закладання фундаменту, і рівну 0,6 м. Приймаємо кількість сходинок 3. Для уніфікації розміру сходинок фундаменту приймаємо висоту сходинки 15 см. Визначаємо мінімальну робочу висоту першої сходинки:

 

де 

- захисний шар бетону.

Остаточно висота першої сходинки буде рівна:

 

Перевіряємо умову міцності за поперечними силами з умови сприйняття поперечної сили бетоном:

 

Несуча  здатність бетону фундаменту:

 

Оскільки , то міцність забезпечується.

Для підбору  арматури визначаємо моменти в перерізах  сходинок, як для консольних балок.

 

 

 

 

 

 

Необхідна площа робочої арматури:

 

 

 

Приймаємо сітку С5, що складається з 9 стержнів з діаметром 14 мм. з кроком 200 мм.  з

 

6.4 Розрахунок цегляного стовпа.

Несуча  здатність цегляного стовпа 1-го поверху при центральному стиску перевіряється за формулою:

 

де φ  – коефіцієнт поздовжнього згинання;

     – коефіцієнт, який враховує вплив тривалої дії навантаження на зниження міцності внаслідок повзучості (приймається рівним одиниці при меншій стороні стовпа >30 см).

Розрахункова  висота елементу (для монолітних перекриттів, що обпираються по чотирьох сторонах).

Пружна  характеристика муру (для кладки з глиняної цегли пластичного пресування для розчину марки М150).

Попередньо  приймаємо висоту стовпа

Визначаємо  гнучкість:

 

Інтерполюючи дані таблиці визначаємо, що для такої гнучкості коефіцієнт φ приймають рівним 0,95.

Розрахунковий опір  муру Коефіцієнт умов роботи

Таким чином необхідна ширина цегляного стовпа рівна:

 

Остаточно приймаємо ширину стовпа 1,03м. узгоджуючи його з розмірами цегли.

Таким чином  для забезпечення міцності використовуємо цегляний стовп розмірами 510×1080 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Використана література:

 

1. Бучок Ю.Ф. Будівельні конструкції: основи розрахунку: Підручник. - К.: Вища школа, 1994 – 147 с.
2. Мандриков А. П. Примери расчета железобетонних конструкций: Учеб. пособие для техникумов. 2-е узд., перераб., М: Стройиздат, 1986.-506с.
3. ДБН В.1.2.-2:2006.
4. ДСТУ Б В.1.2-3:2006.
5. СНиП ІІ-23-81^*.