Проектирование ригеля, панели перекрытия, железобетонной колонны

Монтажное усилие передаётся от колонны первого этажа на колонну подвала через элементы стыка – стык арматуры ванной сварки; центрирующую пластину, при этом бетон под центрирующей пластиной, усиленный сетками косвенного армирования, работает на смятие, площадь смятия равна площади пластины

Приведённая призменная прочность бетона выступа определяется с учётом сеток косвенного армирования , здесь:

- учитывает эффект  обоймы, увеличивающий  несущую способность  бетона выступа;  

31

; , где - расч1тная площадь смятия, расчётная площади колонны ( крестообразного выступа): .

Коэффициент эффективности косвенного армирования

, где

Площадь бетона внутри контура  сеток 

Коэффициент косвенного армирования 

Здесь , , (Ø8 A-III) – количество, длина, площадь сечения длинных сеток, ,, (Ø8 A-III) – тоже коротких стержней.

Коэффициент, учитывающий влияние  косвенного армирования  в зоне местного сжатия 

Приведённая призменная прочность:

Проверяем условие  прочности: 

Здесь - коэффициент продольного изгиба арматурных выпусков, можно принять ;

- площадь сечения  выпусков продольной  арматуры колонны  (4Ø20 A-III)

0,5 – коэффициент,  учитывающий вероятность одностороннего  загружения стыка

32 

Следовательно прочность стыка в стадии монтажа достаточна с большим запасом.

3.7. Стадия эксплуатации здания

Выполнено омоноличивание стыка.

Расчётное усилие  

Площаль сечения крестообразного выступа

Призменная прочность 

Коэффициент условия  работы

Бетон омоноличивания (В20): площадь сечения 

Призменная прочность 

Коэффициент условия  работы

- площадь сечения  выпусков продольной  арматуры колонны  (4Ø20 A-III)

Проверяем условие прочности:

- следовательно, прочность стыка в стадии эксплуатации достаточна даже без учёта косвенного армирования 
 
 
 
 
 

33 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

34

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ

4.1. Исходные данные

Требуется запроектировать  отдельный ступенчатый фундамент  из монолитного железобетона под  сборную колонну сечением , диаметр рабочей продольной арматуры колонны 20 мм.

Усилия в колонне  в уровне обреза фундамента от полной расчётной нагрузки N=2068,61 кН; Нормативное усилие ; здесь - усреднённое значение коэффициента надёжности по нагрузке.

Материал фундамента: бетон тяжёлый на плотных заполнителях класса В20, ( арматура A-III (

Грунты основания  – R=0,27 МПа

Осреднённая плотность  грунта и бетона фундамента

2. Расчёт основания.

Размеры подошвы  фундамента следует определять из расчета  грунта основания по деформациям. 
 
 

     

Высоту фундамента Н предварительно задаем из условий: 1) заделки колонны в гнезде фундамента: 

2. Анкеровка продольной арматуры:

 
 

Принимаем окончательную  высоту H=120 см,

 

35 
 

Примем 

3. Расчёт тела фундамента

 
 
 

Продавливающая  сила: 
 
 
 

4. Проверка  высоты нижней ступени  фундамента

Высоту нижней ступени проверим из условия прочности  на действие поперечной силы без поперечного  армирования в наклонном сечении. 
 
 
 

 

Условие прочности  выполнено. 

36

5. Расчёт арматуры у подошвы фундамента

 
 

Крайняя часть  фундамента работает как консоль  на изгиб от реактивного давления грунта.

      

Определяем изгибающие моменты в расчетных сечениях.

1. ;

 

2.   ;

 
 

;  
 

Примем нестандартную  сетку С1 из 19Ø10 с

Процент армирования 

2-2   

3-3     

3

7

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ  МОНОЛИТНОГО РЕБРИСТОГО ПЕРЕКРЫТИЯ С БАЛОЧНЫМИ  ПЛИТАМИ

   5.1. Исходные данные

   Сетка колонн здания:

   В монолитном ребристом  перекрытии принято поперечное направление  главных балок. Размеры сечения  главных балок:

   Размеры сечения  второстепенных балок:

   Второстепенные  балки располагаются в продольном направлении с шагом:

   Монолитная плита  перекрытия толщиной с пролетами в свету между гранями второстепенных балок и между гранями главных балок

   Перекрытие выполняется  из тяжелого бетона на плотных заполнителях класса В25.

   2. РАСЧЕТ И АРМИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОЙ БАЛОЧНОЙ ПЛИТЫ

   Сбор  нагрузок на 1

   Вид нагрузки	Нормативная	(коэф. надёжности)	Расчётная
   Постоянная: собственный вес  монолитной плиты при ,  вес пола:  цементная стяжка ,  керамич. Плитка  ,	1,5      0,44        0,24	1,1      1,3      1,2	1,65        0,57      0,29
   Временная		1,2	9,6
   Полная

    
   

   38 
    
   

   Отношение пролетов плиты в свету  плиту рассчитывают как балочную, работающую в коротком направлении .

         Расчетная схема плиты - 5-типролетная неразрезная балка с расчетным пролетом , загруженная равномерно распределенной нагрузкой

   Для расчета  плиты выделяется грузовая полоса шириной  b = 100 см, тогда нагрузка на 1 м. пог. расчетной схемы плиты

   Расчет производится по выровненной эпюре моментов (изгибающие моменты определяются с учетом их перераспределения из-за возникновения пластических шарниров в сечениях плиты):

   38

   в крайних пролетах и на первой промежуточной опоре: 
   

   в средних пролетах и на средних опорах: 
    
   

   В средних пролетах плиты из-за влияния окаймляющих  их по всему периметру монолитных балок возникают распоры, что вызывает снижение изгибающих моментов в плите на 20%, если 
   

   При отношении, условие соблюдается, тогда расчет ведётся по  
    
   

   39

   Материалы:

   Бетон тяжёлый  на плотных заполнителях марки B25 (

   )

   Продольная арматура: Вр-I Ø4 мм ()

   3. Подбор продольной арматуры в средних пролётах и на средних опорах
    
    
    
   

        Для обеспечения прочности нормальных сечений плиты в средних пролетах у нижней (растянутой) грани и на средних опорах у верхней (растянутой) грани принимаем 8Ø4 Вр-I с ,шаг стержня s=125 мм.

   4. Подбор продольной арматуры в крайних пролётах и на промежуточных опорах
    
    
    
   

   Поскольку в  плите уже предусмотрена основная сетка с рабочей арматурой пог. ширины плиты, принимаем в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах дополнительно по 8Ø4 Вр-I с с шагом стержней s=125 мм

   Полная площадь  сечения рабочей арматуры 
   

        Монолитная  плита армируется сварными рулонными (т.к. диаметр стержней менее 6 мм) сетками с рабочей арматурой вдоль главных балок. Поперечная конструктивная арматура в сетках принята также Ø4 Вр-I с шагом 250 мм. 
   

        40

   5. Расчёт и армирование второстепенной балки

   Расчётная схема и нагрузки

   Расчетная схема второстепенной балки - 5-типролетная неразрезная балка. Расчетный пролет - расстояние в свету между гранями главных балок

   Расчетная нагрузка на 1 м длины второстепенной балки: от участка плиты шириной, равной шагу балок

   постоянная 

   временная

   от собственного веса ребра второстепенной балки  размерами 

   : 
   

   Для построения огибающей эпюры моментов принимаются  две схемы за- гружения второстепенной балки.

   Первая  схема

   Полная нагрузка

   в нечетных пролетах и условная постоянная нагрузка

     - в четных пролетах

   Вторая  схема

   полная  нагрузка - в четных пролетах и условная постоянная нагрузка q' - в нечетных пролетах.

        Огибающая эпюра необходима для определения  величин отрицательных изгибающих моментов в пролетах второстепенной балки.

        Расчётные усилия определяются с учетом их перераспределения в предположении образования пластического шарнира на первой промежуточной опоре. 
   

        41

   в первом пролете

    

   на первой промежуточной  опоре 
   

   в средних пролетах и на средних опорах 
    
    
   

        Поскольку отрицательный момент в среднем

   пролете

   Поперечные  силы

   на крайней  опоре  
   

   41

   на первой промежуточной  опоре слева

   на первой промежуточной  опоре справа

   Материалы:

   Бетон тяжёлый  на плотных заполнителях марки B25 (

   )

   Продольная арматура A-III () 
    
    
   

   42

   6. Проверка высоты сечения второстепенной балки

   Проверка  принятой высоты сечения  второстепенной балки производится по моменту на первой промежуточной опоре . Значение относительной высоты сжатой зоны сечения , соответствующее условию образования пластического шарнира = 0,35, коэффициент = 0,289.

        Момент  Мв отрицательный, то есть полка сечения растянута, поэтому настоящий расчет производиться как для сечения прямоугольной формы с высотой и шириной Рабочая высота 
   

   Полная высота сечения , что меньше принятой ранее высоты = 40 см, поэтому в дальнейших расчетах принимаем высоту второстепенной балки .

   5.7. Расчёт прочности нормальных сечений

   Сечение в первом пролёте

   Расчетное сечение  имеет тавровую форму: ширина полки  . высота полки , полная высота сечения = 40 см, рабочая высота сечения, ширина ребра . 
   

   соответствующее значение коэффициента , высота сжатой зоны  
   , следовательно нейтральная ось проходит в полке, расчет следует вести как для прямоугольного сечения шириной, равной  
   

         Для обеспечения прочности нормальных сечений в крайних пролетах балки у нижней (растянутой) грани принимаем A-III 2Ø22 с  
    
    
    
    
   

   43

   Сечение в среднем пролёте

   Расчетное сечение  такое же, как в первом пролете. 
    
    
    
    
    
    
   

   Принимаем A-III 2Ø18 с  
   

   Сечение в среднем пролёте 
    
    
    
    
    
    
    
    
   

   Принимаем A-III 2Ø12 с  
    
   

   Сечение по первой промежуточной  опоре 
    
   

   44 
    
    
    
    
    
    
    
   

   Принимаем A-III 5Ø12 с  
   

   Сечение на средних опорах 
    
    
    
    
    
    
    
    
   

   Принимаем над  средними опорами у верхней грани  балки A-III 2Ø12 с  
    
    
    
    
    
   

   45

   7. Расчёт прочности наклонных сечений

   Исходные данные:

   Принимаем поперечные стержни Ø6 A-II, с шагом s=10 см, , где n=2 – число поперечных стержней в поперечном сечении.

   Для Ø6 A-II:

   Для бетона B25 (

   )

     
    
   

   2) , так как P=0

   3)   

   5а)

   6)

   7,8) 
    
   

   8а)  

   Условие выполняется.

   Поскольку оба условия выполняются, прочность  наклонного сечения по

   Поперечной силе обеспечена без поперечной арматуры. Поперечный стержни ставятся только из конструктивных требований. 
   

   27)

   46

   28) 

   29) 

   30)

   31)

     – следовательно прочность сжатой наклонной полосы на действие главных сжимающих усилий обеспечена

   Конец расчёта.