Монолитный пространственный каркас многоэтажного промышленного здания

Высота сжатой зоны:    

Определяем требуемую площадь сечения растянутой арматуры:

 

Учитывая что при меньших диаметрах полезная высота будет больше принятой, рискнем принять для второго пролета над промежуточными опорами 420 А400 с площадью               As = 1256 мм2.

Определим несущую способность сечения с подобранной арматурой:

1) для 4 20 А400: 

 

 

 

Прочность достаточна, арматура подобрана правильно.

2) для 2 А400:               

 

 

Расчет по наклонным сечениям

Расчет по прочности наклонных сечений главной балки выполняем у опор, где действуют наибольшие  поперечные силы. При этом учитываем, что в опорных сечениях полка расположена в растянутой зоне бетона, поэтому сечения рассматриваем как прямоугольные с   Проверяем прочность балки по наклонной полосе в сечении слева от первой промежуточной опоры, где действует наибольшая поперечная сила

 

 

 

Прочность балки по наклонной полосе обеспечена при любой поперечной арматуре.

Для расчета  прочности по наклонной трещине предварительно принимаем  шаг и диаметр поперечных стержней в крайних четвертях пролета (балка загружена 3 силами) по конструктивным требованиям [1]. Диаметр  Æх³ ¼ Æпрод    по условиям сварки: 25/4=6,25 принимаем Æ8 А400. Предполагая доводить до опор 2 каркаса:   .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-  поперечное усилие, воспринимаемое хомутами в наклонной  трешине.

Поскольку        получаем:

 

  Н <  Q = Н

Поперечная арматура требуется по расчету.

Суммарное усилие, воспринимаемое сечением:

+ = > Q = Н,

Прочность балки по наклонной трещине обеспечена. Поскольку поперечная арматура в первом пролете принята по конструктивномуmin, в остальных пролетах, где Q меньше, принимаем такую же. 

Так как: то трещина начинается от опоры.

 

Рис. 11  К расчету по наклонным сечениям

Точки пересечения линий, соответствующих уровню несущей способности, с огибающей эпюрой называются точками теоретического обрыва, фактически стержни обрываются с учетом их заделки в бетоне на величину:

 

Расчёт на отрыв

В местах опирания   второстепенных балок ставится дополнительная поперечная арматура в виде хомутов или сварных сеток, вертикальные стержни которой работают как подвески. Длина зоны, в пределах которой учитывается эта арматура , определяется по формуле:

 

Здесь условно принято, что сила (G+P)×1,5 передается второстепенными балками на главную через сжатую зону высотой  x=bвб.  При двух сетках, устанавливаемых у боковых граней главных балок , каждая из них на длине  S должна иметь площадь подвесок:

 

S=2

 

Устанавливаем у боковых граней главных балок сетки с вертикальными подвесами      8 8 А400  с шагом 150 мм с суммарной площадью Аs=402 мм2 в каждой. При этом учитываем что недостающие 41 мм2   будут компенсированы поперечными стержнями каркасов главных балок.

 

Построение эпюры материалов

Для построения эпюры материалов используем определенные ранее максимальные и минимальные значения моментов в пролетах и опорах ( Приложение 2). При известных значениях Мu с принятым армированием пролетных и опорных сечений нам остается определить  несущую способность балки при конструктивной верхней арматуре 2Æ12 А400 с   Аs =226 мм2 и после обрывов вторых рядов в первом пролете при нижней арматуре  2 Æ25 А400  с площадью  Аs=982 мм2, 2 Æ22 А400  с площадью  Аs=760 мм2, Rs =350.

• При 2 Æ22 А400:             

 

• При 2 Æ25 А400:             

 

• При 2Æ12 А400:             

 

 

Точки пересечения линий, соответствующих уровню несущей способности, с огибающей эпюрой называются точками  теоретического обрыва, фактически стержни обрываются с учетом их заделки в бетоне на величину wi.

wi = Qi/(2qsw )+5 d ³ 20 d

w1 =129,13/(2188,53) +5 22= 100,3 мм³  2022= 440 мм.– принимаем 440 мм., т.к. условие не выполняется.

w2 =294,5/(2 188,53) +522= 100,6 мм³  2022= 440 мм. – принимаем 440 мм.

w3 =82,7/(2188,53) +522= 21,3 мм³  2022= 440 мм.– принимаем 440 мм.

w4 =201,6/(2 188,53) +5 25= 110,4 мм³  20 25= 500 мм.– принимаем 500 мм.

w5 =129,13/(2188,53) +525= 110,3 мм³  2025= 500 мм.– принимаем 500 мм.

w6 =82,7/(2 188,53) +5 20= 90,2 мм³  2020= 400 мм.– принимаем 400 мм.

Qi - поперечная сила в месте теоретического обрыва.

 

 

6. Расчет и конструирование колонны

Требуется рассчитать и законструировать наиболее нагруженную колонну первого этажа здания с метрами, принятыми в примерах выше. Высота этажа hэт=4,2м., количество этажей –4, сетка колонн – 5,5×5,5м, сечение колонны – 400×400 мм.

 

Нагрузки и воздействия

Грузовая площадь колонны:

 

Расчетная нагрузка от перекрытия одного этажа (табл.1):

 

в том числе постоянная и длительная:

 

При шаге второстепенных балок 1375 мм расчетная нагрузка от собственного веса трех ребер, выступающих под плитой:

 

Расчетная нагрузка от собственного веса ребра главной балки, выступающего под плитой.

 

Где:  hк=0,4 мм - высота сечения колонны.

Расчетная нагрузка от собственного веса колонны рядового этажа:

 

Нагрузки на покрытие при снеговой нагрузке для III района (г. Омск)

Тогда расчетное усилие в колонне от покрытия (табл.3):

 

в том числе  постоянная и длительная (табл.2):

 

Полная нагрузка: 3 этажей (2 перекрытия, 1 покрытие).

 

Длительная нагрузка:

 

Считаем, что верх фундамента будет заглублен под пол 1-го этажа на 0,8 м. Тогда с учетом защемления в фундаменте расчетная длина колонны первого этажа составит:

 

 

Расчет прочности нормального сечения

Условие прочности имеет вид:     

Примем:

, )=0,01*,

тогда:                                  =

=2020,4/(10,35+0,01×350)=0,145879 м2,

принимаем:                   мм2

= 382 мм = 400 мм

Из условия:

площадь бетонного сечения;

  - коэффициент, учитывающий  гибкость колонны и длительность  действия нагрузок.

 

Примем тогда:     

 

 

интерполируем [3, табл.7]

Определяем:

 

Проверяем:

 

Принимаем среднее значение  :

 

Вторично определяем:

 

Принимаем по сортаменту 425 А400 ()

Полученный процент армирования от рабочей площади бетона составляет: 

 

Тогда:   

При гибкости колонны l0/h=8,75 мм это выше минимального допустимого процента армирования Суммарный процент армирования не превышает рекомендуемого максимального Поэтому шаг поперечных стержней должен быть s= и не более 500мм с учетом кратности 50мм принимаем s=250мм.  Проверяем шаг по проценту армирования:

 

По условиям сварки диаметр поперечных стержней должен быть не менее 0,25ds, принимаем Защитный слой бетона до рабочей арматуры должен составлять не менее 20 мм и не менее нашего , в нашем случае - 25 мм. Окончательно расстояние, от осей продольных стержней до наружных граней, принимаем равным 50 мм.

Уточняем размеры сечения колонны 1 этажа, исходя из нагрузок, действующих на нее.

 

 

 

Принимаем окончательно сечение колонны 400×400 мм.

 

 

 

Литература

1. СП 63.13330.2012.  Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
2. СП 20.13330.2001. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
3. MUP-m. Электронное пособие.
4. Методические указания «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных зданий». – Новосибирск, 2002.
5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. «Железобетонные конструкции. Общий курс». – М. Стройиздат, 1991.
6. Улицкий И.И. и др. «Железобетонные конструкции». – Киев, 1973.
7. «Проектирование железобетонных конструкций» - под ред. Голышева А.Б. – Киев, 1985.
8. ГОСТ 21.001-97.СПДС. «Основные требования к проектной и рабочей документации».

 

 

 

 

НОВОСИБИРСК  2015г.

 

 

НОВОСИБИРСК  2015г.