Строительство промышленного здания 2 (стр. 6 из 7)

С каждой стороны двух ветвей предусмотрено 4Ø18 А-III (

при этом площадь поперечных стержней равна 1/3 всей продольной арматуры.

При N_l/N=1081,5/1129,4= 0,96;

Тогда по формуле:

где

- площадь всей арматуры в сечении элемента

принимают

. Так как

N=1081.5

прочность сечения из плоскости изгиба обеспечена.

3. Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента

Здание на проектирование. Рассчитать и сконструировать фундамент под внецентренно сжатую колонну крайнего ряда промышленного одноэтажного здания. Грунт основания суглинок, коэффициент пористости е=1; по табл. 3 прил. 3 СНиП 2.02.01-83 расчетное сопротивление грунта R_o=0,2 МПа (200 кН/м²).

Глубина заложения фундамента d=1,35 м. Бетон фундамента В12,5, арматура сеток из стали класса А-III.

Решение. Определение нагрузок и усилий. На уровне верха фундамента от колонны в сечении IV-IV передаются максимальные усилия.

Расчетные усилия по комбинациям при γ=0,9

М_max=538,4 кН·м; Q=54,05;

N_max=1129,4 кН;

То же, нормативные:

Мⁿ=468,2 кН·м;

Nⁿ=982,1 кН; Qⁿ=47 кН.

Предварительные размеры подошвы фундамента.

Глубину стакана принимаем H_an=90 см, из условия H_an≥0,5+0,33h_f=0,5+0,33*1,1=0,89 м

Расстояние от дна стакана до подошвы – 25см

Полная высота фундамента Н=90+25=150 см, принимаем Н=120см.

Высота всех ступеней фундамента – 40 см.

Ориентировочно плащадь подошвы фундамента можно определить по усилию Nⁿ_max как для центрально-нагруженного фундамента с учетом коэффициента γ=20 кН/м³

γ=20 кН/м³.

Назначая отношение сторон фундамента b/a=0,8, вычисляем размеры сторон подошвы:

м.

b=0,8·2,73=2,2 м.

Учитывая наличие моментов и распора, увеличиваем размеры сторон примерно на 10-15%; принимаем а×b=3,3×2,7 м (кратно 100мм); площадь подошвы А=3,3×2,7=8,91 м². Момент сопротивления подошвы в плоскости изгиба W_f=2,7×3,3²/6=4,9 м³.

Определение краевого давления на основание.

Расчетная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах

G_n= аbdγу_n=3,3·2,7·1,35·20·0,95=228,5 кН;

Эксцентриситет равнодействующей усилий всех нормативных нагрузок, приложенных к подошве фундамента:

При первой комбинации усилий

е_о=Мⁿ / (Nⁿ+G_n)= 524,6/(982,1+228,5)=0,4 м;

Так как е_о=0,4<a /6=3,3/6=0,55 м, то краевое давление вычисляем по формуле; с учетом γ_n=0,95;

кН/м²

Максимальное значение эксцентриситета е_о= 0,4 м ≥0,1×a_f=0,1·332=0,33 м, поэтому можно считать, что существенного поворота подошвы фундамента не будет и защемление колонны обеспечиваются заделкой ее в стакане фундамента.

Расчет арматуры фундамента. Учитывая значительное заглубление фундамента, целесообразно принять конструкцию фундамента с подколенником стаканного вида и плитой переменной высоты.

армирование сетки стакана выполняют по конструктивным соображением при μ=0,001:

Принимаем: 5 Ø16 АIII c A_s=10,05 см²

1) Расчет нижней части фундамента. Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента при сочетаниях от расчетных нагрузок без учета массы фундамента и грунта на его уступах.

где:

Расчетный изгибающий момент в сечении 1-1, проходящем по грани подколонника:

где а=1,2 м

Р_1-1=Р_max-(Р_max-Р_min)a-a₁ /2a=249,9-(249,9-3,7)·3,3-1,2/2·3,3=184 кН/м²

Требуемое сечение арматуры:

Назначая шаг стержней s=200 мм, на ширине b=2,7 м укладывают 16 стержней; принимаем 16Ø10 А-III, А_s=12.56 см².

Процент армирования:

μ= (12.56/115·180)·100=0,06% > μ_min=0,05%.

Расчет рабочей арматуры сетки питы в направлении стороны b

Изгибающий момент в сечении 2-2, проходящем по грани подколонника:

где b₁=0.5 м

Р_2-2= -(Р_max-Р_min) /2= (249,9-3,7)/2=123.1 кН/м²

Требуемое сечение арматуры

При шаге стержней 150 мм на длине b=2,7 м должно быть 18 стержней; принимаем 18Ø10 А-Ш с A_s=14,14 см².

Процент армирования:

μ= (14,14/115·250)·100=0,05% ≥ μ_min=0,05%

4. Проектирование плоской балки двутаврового сечения

Здание на проектирование. Требуется рассчитать и сконструировать предварительно напряженную плоскую балку двутаврового сечения для кровли однопролетного здания пролетом 12м при шаге 12 м. Предварительно напряженный нижний пояс армируется высокопрочной проволокой класса Вр II с натяжением на упоры. Верхний пояс и стенка армируется сварными каркасами из стали класса А-III. Балка изготовляется из бетона класса В40.

Расчетные характеристики бетона и арматурной стали: для бетона класса В40 при

; R_b=22 МПа; R_bt=1,4 МПа; R_bt_,_ser=2,1 МПа, Е_b=32500 МПа, прочность бетона – к моменту обжатия R_bp=28 МПа;

Для арматурной стали класса А-III: R_s=365 МПа, R_s_,_ser=390 МПа, Е_s=2·10⁵ МПа

Для проволоки класса Вр-II диаметром 5 мм R_s=1030 МПа, R_s_,_ser=R_sn=1600 МПа, Е_s=2·10⁵ МПа.

Назначение геометрических размеров. Высота балки h=800 мм. из условия: h≥1/15l=12000/15=800 мм, h<1/10l=12000/10=1200 мм.

Ширину верхней сжатой полки принимаем b^/=240мм≤1/50l=12000/50=240 мм b^/>1/60l=12000/60=200 мм.

Ширину нижней полки принимаем b=240мм из условия удобства размещения напрягаемой арматуры.

Толщина стенки δ=100 мм, толщина полок 80 мм с уклоном 45⁰.

Расчетная длина балки l₀=l-2Δ-2а_оп=12-2*0,05-2*0,15=11,6 м

где: Δ-расстояние от оси здания до торца балки

а_оп- расстояние от торца балки до середины опоры.

Расчет нагрузок. Принимаем равномерно распределенные нагрузки по табл. 1: постоянную расчетную от покрытия q^р_п =4 кН/м²; временную (снеговую) q_s=0,67 кН/м².

Распределение снеговой нагрузки в пролете балки равномерно по всему пролету.

Суммарная расчетная равномерно распределенная нагрузка действующая на балку

q= (q^р_п+ q_s)b=(4+0,67)12=56 кН/м

Вычисляем изгибающие моменты и поперечные силы:

Максимальный момент в середине пролета:

максимальная поперечная сила:

момент в 1/4 пролета:

где: x₁=l₀/4=11,6/4=2,9 м

Расчет сечения арматуры. Из условия обеспечения прочности сечение напрягаемой арматуры должно быть:

в сечении на расстоянии 1/4 от опоры балки:

где: h₀=h-a=80-3=77 см

Сечение напрягаемой арматуры из условия обеспечения трещиностойкости:

где: σ₀=0,7R_s_,_ser=0.7*1600=1120

Необходимое число проволоки Ø5 Вр-II, f_s=0,196см²:

С некоторым запасом принимаем 112Ø5 Вр-II A_s=21,95см².

Площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой полке конструктивно 2Ø10 AIII A_s=1,58 см², то же в растянутой полке.

Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе.

Максимальная поперечная сила у грани опоры Q_max=278 кН. Размеры балки у опоры: h=80 см, h₀=80-9=71 см, b=24 см.

Проверяем условия: 0,35R_btm_b₁bh₀=0,35x2150x0,85x8x71=363 кН > Q_max=278 кН > 0,6R_p m_b₁bh₀=0,6x135x0,85x8x71=39 кН. Следовательно размеры сечения достаточны, но так как Q_max > 0,6R_p m_b₁bh₀, то требуется поперечное армирование по расчету.

Принимаем для поперечных стержней арматуру диаметром 8 мм класса AIII, f_x=0,503 см².