Проектирование многоэтажного каркасного здания из сборных железобетонных конструкций

    Принимаем мм.

      мм.

    Т.к. , следовательно, принимаем мм.

    Момент  инерции арматуры относительно центра тяжести сечения :

      мм⁴

    Определим максимальное продольное сжимающее  усилие, кот в состоянии воспринять элемент без потери устойчивости :

     

      МН

     - условие выполняется

     

     - коэффициент  эксцентриситетного сжатия

    Определим эксцентриситет :

     мм

    Граничную относительную высоту сжатой зоны бетона x берем из расчета ригеля, т.к. класс арматуры у ригеля и колонны совпадают.

    xx

     

    x; - условие выполняется

     

    ; - условие выполняется 

    xxx

    x; - условие выполняется

     см²

    По [5, прил.6] по рассчитанной площади  принимаем: арматуру диаметром мм при числе стержней , площадь поперечного сечения см². Масса 1 погонного метра равняется 0,499 кг. 
 
 
 

1.5.Расчет фундамента под среднюю колонну 

    Фундамент испытывает действие продольной силы и изгибающего момента. Ввиду относительно небольшой величины, влиянием изгибающего момента от колонны  можно пренебречь и рассчитывать фундамент как центрально загруженный.

    Под колонну выполняется монолитный фундамент отдельно стоящий мелкого заложения. Он выполняется по бетонной подготовке толщиной 100 мм. Фундамент проектируют ступенчатым, квадратным в плане.

    

    Требуемая площадь фундамента определяется по формуле:

     , где

     - нормативная нагрузка  от колонны, кН. Определяется по формуле:

    , где

      – нагрузка от колонны

     - усредненный коэффициент  надежности по  нагрузке.

      – расчетное давление  на грунт, МПа. По заданию МПа

      – усредненное  значение удельного  веса железобетона  и грунта, находящиеся на уступах фундамента, кН/м³. кН/м³

     – глубина заложения фундамента, м. Определяется по формуле:

    , где 

     

      м

    Принимаем глубину заложения  м.

      кН

      м²

    Размер квадратной стороны подошвы фундамента :

    ,02м

    Принимаем размеры в плане  м²

    Определяем  высоту фундамента. Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя приближенную формулу:

    , где

     - напряжение в основании фундамента  от расчетной нагрузки, кН/м². Определяется по формуле:

      кН/м²

      м

    Полная  минимальная высота фундамента равна:

    , где 

     - толщина защитного  слоя бетона, м.

      м.

    Высота  фундамента из условий заделки колонны  в зависимости от размеров ее сечения:

      м

    Окончательно  принимаем фундамент высотой  м, трехступенчатый с высотой ступени мм.

    При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимаем изгибающие моменты по сечениям соответствующим расположению уступов фундамента как для консоли с защемленным концом:

  кн*м

  кн*м

  кн*м 

    Подсчет потребного количества арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении:

      см² 

      см² 

      см² 

     Принимаем нестандартную сетку с одинаковой в обоих направлениях арматурой из стержней AIII с шагом 0 мм, см². Масса 1 погонного метра равняется 0,888 кг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Расчет  простенка первого  этажа.

2.1.Сбор  нагрузок на простенок.

 

За расчетное  принимается сечение на уровне опирания ригеля на простенок первого этажа. Для определения нагрузки на простенок  от собственного веса кирпичной кладки выделяют расчетную полосу шириной, равной расстоянию между осями соседних оконных проемов. Продольная сила от веса расчетной полосы составит:

Nbr=(H*Bw-(n-1)*h*b)* * g*gf*gn=(18,2*3,4-(6-1)*1,5*1,5)*0,53*18000*1,1*0,95=504,746кН,  где

Н – высота расчетной  полосы стены, м

=3,3*(6-1)+0,5+1,2=18,2м

Bw – ширина расчетной полосы стены, м.

n – количество этажей здания

h – высота окна, м.

b – ширина окна, м.

- толщина наружной стены со  слоем штукатурки, равная 0,53 м.

- удельный вес кирпичной кладки, равный 18 кН\м .

 

       Нагрузку на простенок от перекрытия  первого этажа принимают в  виде сосредоточенной силы, действующей с эксцентриситетом относительно центра тяжести сечения простенка. Величину продольной силы определяем по формуле: N1=Аf*(gsq+psq)*gn/2+Ar*A*g*gf*gn/2=4,8*5,2*8335*0,95/2+0,125*5,2*25000*1,1*0,95//2=107,310кН

      Точку приложения продольной  силы N1 принимаем в центре тяжести треугольной эпюры опорного давления ригеля (1/3 lsup=1/3*380=127 мм), но не далее 70 мм от внутренней грани стены, то есть принимаем е1=70 мм. Эксцентриситет продольной силы составит:

е= \2-0,07=0,530\2-0,07=0,195 м.,  где

- толщина наружной стены,  м. 

Момент  в простенке от внецентренно действующего опорного давления ригеля:

М= N1*е=107,310*0,195=20,925кН*м 

Продольную  силу на простенок от покрытия и  междуэтажных перекрытий вышележащих этажей и прикладываем по геометрической оси стены и определяем по формуле:

N= A_f*(n-2)*(gsq+psq)*gn/2+ Аf*qsq * gn/2+ Ar*A*g*gf*gn*(n-1)/2=

=4,8*5,2*4*8335*0,95/2+4,8*5,2*8335*0,95/2+0,125*4,8*25000*1,1*0,95*5/2=533286Н 

Таким образом, в уровне опирания ригеля на простенок действует момент М  и продольная сила:

Ntot=N+N1+Nbr=533,286+107,310+504,746=1145,3кН 

Эксцентриситет  продольной силы относительно центра тяжести простенка:

е=М/Ntot=20,925/1145,3=0,018м =18 мм 

Расчетный изгибающий момент в сечении, расположенном  на расстоянии 1/3 высоты этажа от опорной  поверхности ригеля:

Мх=2/3М=2/3*20,925=13,95 кН*м

Продольная сила в этом же сечении равна:

Nx,tot= N+N1+Nbr+ Нэт*bw* *g*gf*gn/3=1145,3+3,3*1,9*0,53*18*1,1*0,95/3=

=1166,14кН,  где

bw – ширина простенка, м.

Эксцентриситет  продольной силы относительно центра тяжести простенка:

еох= Мх/ Nx,tot=13,95/1166,14=0,012м =12 мм 

2.2.Проверка  прочности простенка.

Расчетную длину  Lo простенка принимаем равной высоте этажа Нэт, то есть

Lo= Нэт=3,3 м

Расчет  внецентренно сжатых неармированных элементов  каменных конструкций производят по формуле:

Nx,tot mg* 1*R*Ac*W   где

Ac – площадь сжатой зоны сечения при прямоугольной эпюре напряжений, определяемая из условия, что ее центр совпадает с точкой приложения расчетной продольной силы N