Проектирование ригеля, панели перекрытия, железобетонной колонны

  Принимаем

Проверяем отношение  - требование выполняется. 
 
 

18

Определяем коэффициент 

При

Итого первые потери: 

Усилие обжатия  бетона с учётом первых потерь: 

Напряжение в  бетоне после обжатия: 
 

Вторые потери

- от усадки  бетона 

- от ползучести  бетона  

Итого вторые потери: 

Полные потери: принимаем.

Усилие обжатия  бетона с учётом первых потерь: 
 
 

20

8. Расчёт на образование трещин, нормальных к продольной оси панели

К трещеностойкости предъявляются требования 3-ей категории :

;

Максимальное напряжения в крайнем сжатом волокне бетона при действии полной нормативной нагрузки:

-принимаем

Радиус верхней  точки ядра сечения:

Момент трещенообразования: 

  ,следовательно, при действии проектной нагрузки в нормальном к продольной оси панели сечения трещин не образуется. Расчёт на раскрытие нормальных трещин не требуется.

9. Расчёт по деформациям (расчёт прогиба)

К прогибу панели предъявляются эстетические требования, поэтому расчёт по деформациям производится на действие только постоянных и длительных нагрузок при . Поскольку отношение , определяем только величину прогиба, обусловленную действием только изгибающего момента, без учёта влияния поперечной силы. Предельно допустимое значение прогиба

Максимальные прогиб определяется:

  – коэффициент, зависящий от характера приложения нагрузки. 

20

- кривизна оси элемента  в середине пролёта,  при отсутствии  трещин определяется  по формуле: , где - кривизна соответственно от кратковременных и от длительных и постоянных нагрузок. 

Где  
 

Прогиб от длительного  действия постоянных и длительных нагрузок: , требование норм не выполняется. Следует увеличить предварительное напряжение в арматуре , если это возможно, либо увеличить площадь сечения растянутой арматуры

10. Проверка прочности панели в стадии монтажа

Монтажные петли  расположены на расстоянии от торцевой панели. Нагрузкой на панель является её собственный вес

 

Расчётная схема  панели в стадии монтажа – балка  на двух шарнирных опорах с двумя  консольными свесами. Изгибающий момент в сечении по оси петли с  учётом коэффициента динамичности : 

Усилие обжатия  в предельном состоянии (при  

21

Расчётное сопротивление  бетона в стадии монтажа панели принимаем  соответствующее 50% от проектной прочности:

  

  – коэффициент условия работы. 

Расчётное сопротивление  арматуры Ø4 Вр-I

 

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны: 
 

Случайный эксцентриситет принимается равным наибольшему из следующих значений: 
 
 

Принимаем , тогда эксцентриситет равнодействующей сжимающих усилий относительно оси арматуры , растянутой при действии монтажных нагрузок   
 
 

22

Требуемая площадь  сечения арматуры: 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

23

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ

3.1.  Исходные данные

Требуется запроектировать  колонну подвала каркасного 3-этажного сдания.

Высота этажа

Высота подвала

Сетка колонн

Район строительства: г. Иркутск, расчётное значение веса снегового покрова   (для II снегового района)

Сечение колонны  предварительно принято квадратным с размерами: 

Материалы:

Бетон тяжёлый  на плотных заполнителях марки B25 (

)

Продольная арматура: А-III ()

3.2. Нагрузка на колонну, расчётная схема, расчётное усилие

 Собирается  с грузовой площади: 

От  покрытия:

От массы панели и кровли:

От массы ригеля:

От снега (временная):s =

В том числе  длительная часть снеговой нагрузки:

Полная нагрузка от покрытия:  
 

24

Длительная часть  от покрытия нагрузки:  

От  одного перекрытия:

От массы панелей  и пола:

От массы ригеля:

Временная (полезная)

Длительная часть  временной нагрузки:

Полная нагрузка от перекрытия:

Длительная часть  от перекрытия нагрузки:

Нагрузка  от масс колонны:

От одного этажа:

- плотность бетона  колонны.

Подвала 

Каркас здания связевой, поэтому принимаем расчётную  схему колонны подвала – стержневую с защемлением нижним концом ( в уровне обреза фундамента) и шарнирно опёртым верхним концом (по оси ригеля перекрытия над подвалом) длинной: 

Расчётная длинна колонны 

- коэффициент,  зависящий от закрепления концов  стержня

25

Усилия  в колонне:

От постоянной нагрузки:  

От длительной расчётной нагрузки:  

Так как колонна  связевого каркаса располагается  в центре грузовой площади, фактические  эксцентриситеты  продольного усилия N равны 0 и изгибающие моменты отсутствуют, колонна работает на сжатие со случайным эксцентриситетом

Случайный эксцентриситет принимается равным наибольшему из трёх значений: 
 
 

Принимаем , в дальнейших расчётах эксцентриситет продольного усилия принимается равным случайному .

3.3. Определение гибкости, критической силы, коэффициента продольного изгиба

Гибкость колонны 

где - радиус ядра сечения

Поскольку - следует учесть продольный изгиб колонны

Критическая сила для колонны: 
 

26

-момент инерции сечения

  – коэффициент длительности действия нагрузки,

 Эксцентриситет продольного усилия N относительно наиболее сжатой арматуры  
 
 
 

Коэффициент

, примем  

Момент инерции  сечения арматуры относительно центра тяжести сечения колонны

Так как площадь  арматуры в колонне ещё не определена, примем коэффициент армирования  

Коэффициент продольного  изгиба

3.4. Расчёт прочности колонны

Армирование сечения  симметричное, то есть , так как колонна работает на сжатие со случайным эксцентриситетом.

27

  Определяем предварительно  случай внецентренного сжатия:

  - имеет случай малых эксцентриситетов.

Граничное значение относительной  высоты сжатой зоны: 

Здесь  
 

Эксцентриситет  продольного усилия N относительно оси наименее сжатой арматуры  
 

  действительно, имеет место случай внецентренного сжатия с малым эксцентриситетом

Определяем  площадь сечения  арматуры: 

Из условия  армирования  и из условия ванной сварки стыков колон принимаем с каждой стороны

по 2Ø20 A-III  

28

3.5. Расчёт и конструирование консоли колонны

3.5.1. Определение размеров консоли 
 

Исходя из конструктивных требований, примем

Вылет консоли 

Высота консоли  h=40 см, рабочая высота консоли

Высота вертикальной части свободного края

, при этом высота наклонной части составит 25 см и угол наклона 45 градусов.

3.5.2. Расчёт продольной арматуры

Максимальное  значение изгибающего момента в  сечении консоли 
 
 
 

Примем у верхней  грани консоли 2Ø14 A-III с .

3.5.3. Поперечное армирование консоли

Поскольку и - принимаем поперечное армирование консоли горизонтальными хомутами и отгибами.

Длины отгибов:  

29

Площадь сечения  отгибов, пересекающих верхнюю половину наклонной полосы: 

Примем 4Ø12 А-III с

Условие - условие выполняется.

Шаг отгибов 

Горизонтальные  хомуты примем Ø6 А-III из условия сварки с окаймляющим стержнем Ø14 A-III, . Шаг хомутов принят ; количество хомутов

Коэффициент поперечного  армирования  

Коэффициент  

Проверяем условие  прочности сжатой наклонной полосы на действие поперечной силы Q: 
 
 

Принимаем правую часть условия прочности равной

Поскольку , прочность консоли по поперечной силе обеспечена.

30

3.5.4. Расчёт стыка колонны

Жёсткие стыки  сборных колонн выполняется с  ванной сваркой выпусков продольной арматуры, расположенных в специальных  подрезках с последующим замоноличиванием этих подрезок.

Сетка косвенного армирования:

Шаг сеток  
 

Ячейка  

Центрирующая  пластина:

Ширина 

3.6. Стадия монтажа здания

Монтажное усилие определяется от веса одной колонны этажа и веса одного перекрытия (плиты с грузовой площади