воскресенье, 15 мая 2016 г.

ЖБК: Расчет и конструирование однопролетного ригеля (скачать, word, dwg)



Пример текста:

Расчет и конструирование однопролетного ригеля
Для  опирания пустотных  панелей принимается сечение ригеля высотой  см. Ригель выполняется  без предварительного напряжения. 
Высота сечения обычного  ригеля   .
2.2.1.  Исходные  данные
Нормативные и расчетные  нагрузки на 1 м2 перекрытия принимаются те же, что и при  расчете панели  перекрытия. Ригель  шарнирно  оперт раму,  см. Расчетный пролет:
 , где
 - пролет  ригеля  в осях;
 - размер сечения рамы;
20- зазор между краном и торцом ригеля;
140- размер площадки опирания.
Расчетная  нагрузка на 1 м длины ригеля определяется с грузовой полосы, равной шагу рам, в данном случае шаг рам 6 м.
Постоянная нагрузка  :
-от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению  здания  
 ;
-от веса  ригеля
 , 
где 2500 кг/м3 – плотность железобетона.
С учетом коэффициентов  надежности по нагрузке   и по назначению здания  :
  кН/м.
Итого:    кН/м.
Временная  нагрузка   с учетом коэффициента надежности по назначению  здания  и коэффициента снижения временной нагрузки в зависимости от  грузовой  площади:
 , где
  м2 [5];  м2 – грузовая  площадь.
 . 
Окончательно  .
Полная  нагрузка:    кН/м.

2.2.2. Определение  усилий в ригеле
Расчетная  схема  ригеля – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом   . Вычисляем значения максимального изгибающего момента  М и максимальной поперечной силы  Q  от полной  расчетной  нагрузки:
  кНм;
  кН.
Характеристики  материалов  ригеля:
Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В30. Расчётное сопротивление при сжатии   МПа, при растяжении   МПа , коэффициент условий работы бетона  ;     МПа. 
Арматура:
-    продольная рабочая класса A-ІІІ 10-40 мм , расчётное сопротивление  МПа,   МПа .
- поперечная рабочая класса А-III 6-8 мм,  МПа,   МПа,  МПа .

2.2.3. Расчет прочности  ригеля по сечению, нормальному к продольной оси
Определяем высоту сжатой зоны   , где
 см – рабочая высота сечения ригеля;
 - относительная  высота сжатой зоны, определяемая по  .
Коэффициент  . 
Т.к. полученный  , то не увеличиваем сечение ригеля.  
По  прил. 10 методических указаний при  . 
Высота  сжатой  зоны    см. Сжата узкая часть сечения, и поэтому расчетным будет прямоугольное  сечение.
Граничная относительная высота сжатой зоны определяется по формуле :
 , где
 ;  
Откуда :                                             .
Так как  , то площадь сечения растянутой  арматуры определяется по формуле : 
 , где
Тогда  площадь сечения арматуры будет равна:
  см2.
  Принимаем по прил.12 мет. указаний  225 A-III с   см2 и  225 A-III с   см2. Общая площадь  см2. 
2.2.4. Расчет прочности  ригеля по сечению, наклонному к продольной оси
Расчет производится рядом с подрезкой в месте изменения  сечения ригеля.
Поперечная сила на грани  подрезки на расстоянии 10 см от  торца площадки опирания 
 кН.
Проверяем условие обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами по формуле :
 , где
 , но не более 1,3 –коэффициент, учитывающий влияние хомутов;
    ;  - коэффициент поперечного  армирования
 ;
 Ориентировочно принимаем  коэффициент поперечного армирования   . 
 Отсюда  .
Коэффициент  , где  для тяжелого бетона. 
Делаем проверку:  ;        .
Следовательно, размеры поперечного сечения ригеля достаточны для восприятия нагрузки. Условие прочности удовлетворяется.
Проверяем необходимость  постановки  расчетной  поперечной арматуры  исходя  из  условия: 
 , где
 - коэффициент, принимаемый для  тяжелого   бетона.
     , т.к. рассматривается ригель прямоугольного сечения  без предварительно напряженной  арматуры;
 .
Вывод: Условие не удовлетворяется, конструктивного армирования недостаточно. Поперечная арматура  необходима  по  расчету.
Расчет для обеспечения прочности по наклонной  трещине производится по наиболее опасному  наклонному  сечению из  условия:
 .
Поперечное  усилие, воспринимаемое  бетоном, равно  ;
Для тяжелого  бетона  .
Определяем  максимальную  длину проекции опасного  наклонного  сечения  на продольную  ось ригеля  :
  см.
Поперечное  усилие, воспринимаемое  хомутами, составляет
  кН.
Приняв   усилия  в  хомутах  на  единицу  длины  ригеля  равны:
  Н/см.
При  этом  должно  выполняться  условие:
  Н/см.
Так  как  , принимаем  . 
Определяем  длину проекции опасной  наклонной  трещины на  продольную  ось ригеля:
  см.
Поскольку   .
Уточняем  величину   , исходя из условия, что при   
  кН.
При  этом   Н/см Н/см. Окончательно принимаем    и  тогда   см.
Из  условия сварки с продольной  арматурой(dmax=20мм) 
принимаем поперечную арматуру 8 A-III.
При  двух  каркасах   см2. Шаг  поперечных стержней на приопорных участках 
  см.
Из условия обеспечения прочности наклонного  сечения в пределах участка между  хомутами максимально  возможный  шаг поперечных стержней:
  см.
Кроме того, по конструктивным требованиям согласно поперечная арматура устанавливается:
- на приопорных участках, равных 1/4  пролета, при   мм:
  см  и  см;
- на остальной части пролета при  см  с шагом:
 см.       см.
Окончательно  принимаем шаг поперечных  стержней:
- на приопорных участках  длиной 1,35 м  s=20 см;
- на приопорных участках в подрезке s=7,5 см;
- на остальной  части  пролета s= 45  см.
2.2.5. Построение  эпюры  материалов
Продольная  рабочая  арматура в пролете  225 A-III с  см2 и 225 A-III с  см2. Площадь  этой  арматуры  определена из  расчета на  действие максимального  изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии  арматуры по мере  уменьшения изгибающего  момента к опорам два стержня обрываются в пролете, а два  других  доводятся  до опор. Если продольная рабочая арматура  разного  диаметра, то до опор доводят два стержня  большего диаметра.
Площадь  рабочей  арматуры  AS(225)=9,82 см2, AS(225)=9,82 см2.
Определяем  изгибающий  момент, воспринимаемый ригелем  с полной запроектированной  арматурой 225  A-III  и 225  A-III  с   см2:
 , где  см.
Из условия  равновесия  где  : 
 . По прил. 10 мет. указаний  .
М(225+225)=365х100х19,64х0,8145х35=20435886 Нхсм=204,3  кНхм.
Изгибающий  момент, воспринимаемый  сечением, больше изгибающего момента, действующего в сечении:
204,3 кНхм>186 кНхм.
До опоры доводятся  225 A-III с  см2. 
Вычисляем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, заармированным 225 A-III.
 , где  см.
 . По прил. 10 мет. указаний  .
М(225)=365х9,82х0,8975х57х100=18336383 Нхсм=183,4  кНхм.
Графически по эпюре моментов определяем место теоретического обрыва стержней 225 A-III . Эпюра моментов для этого должна быть построена точно с определением значений  изгибающих моментов в   пролета.
Изгибающий  момент в   пролета  равен:
 .
Изгибающий момент в   пролета равен:
 .
Изгибающий момент в   пролета равен:
 .
Откладываем  на  этой  эпюре  М(225)=183,4  кНхм в масштабе. Точка пересечения прямой с эпюрой называется местом  теоретического  обрыва  арматуры.  
Момент, воспринимаемый сечением ригеля с арматурой 225  A-III  и 225 A-III , также откладывается в масштабе на эпюре  М.
Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:
 .
Поперечная сила Q  определяется графически в месте теоретического обрыва, в данном случае  Q=97,2  кН.
Поперечные стержни  8 A-III  с    см2 в месте теоретического обрыва  имеют шаг 20 см.
 ; 
  см   см.
Принимаем   см. Шаг  хомутов в приопорной  зоне    принимается  равным   на участке длиной 0,5 м.
Место  теоретического  обрыва  арматуры можно определить аналитически. Для  этого  общее выражение  для  изгибающего  момента нужно приравнять к моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой  225 A-III   М(225)=183,4  кНхм.
 ;                        ;
 ;    .
 ;  
 ;   - это  точки  теоретического обрыва  арматуры. 
Длина  обрываемого  стержня  будет  равна   м.
Окончательно принимаем длину обрываемого  стержня  1,5 м.





















2.3. Расчет и конструирование колонны
Для  колонн применяют  бетон  классов по прочности на сжатие не ниже  В15, для сильно загруженных не ниже В25. Колонны  армируют  продольными  стержнями диаметром 12-40 мм, преимущественно из горячекатаной стали класса  A-III и поперечными  стержнями  из  горячекатаной стали классов A-III,  A-II, A-I.

2.3.1. Исходные  данные.
Нагрузки на 1 м2 перекрытия  принимается  такой же, как и в предыдущих расчетах, нагрузка на 1 м2 покрытия приводится в табл.
Место  строительства – г. Москва
Таблица
Вид  нагрузки Нормативная   нагрузка,
Н/м2 Коэффициент надежности
по нагрузке   
Расчетная нагрузка,
Н/м2
1 2 3 4
Гидроизоляционный ковер 4 слоя 190 1,3 247
Армированная  цементная стяжка =40 мм, =2200 кг/м3    
1,3
1144

Минвата =120 мм, =300
кг/м3   360
1,3
468

Керамзит по уклону d=100 мм, r=1200 кг/м3   1200 1,3 1560
Пароизоляция 1 слой 50 1,3 65
Многопустотная плита перекрытия с  омоноличиванием  швов =220 мм 3400 1,1 3740
Постоянная нагрузка  groof 6080 - 7224
Врем. нагрузка – снеговая 
  в том числе:
длительная   
700

0 1,4

1,3 980

0
Полная нагрузка  
6780 - 8204
Материалы  для колонны:
Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В20.   МПа,   МПа; коэффициент условий работы бетона  . 
Арматура:
- продольная рабочая класса A-III(диаметром 12-40мм), МПа,   МПа .
Принимаем  размер сечения  колонны    см.
2.3.2. Определение  усилий  в колонне.
Грузовая  площадь  средней  колонны    м2.
Постоянная нагрузка от перекрытия одного  этажа с учетом  коэффициента надежности по назначению  здания   :
 .
Нагрузка  от  ригеля:   , где
3,39 кН/м – погонная нагрузка от  собственного  веса  ригеля;
5,6 м – длина ригеля при расстоянии между  осями колонн 6 м.
Нагрузка  от  собственного  веса  колонны  типового  этажа:
 .
Нагрузка  от  собственного  веса  колонны  подвального  этажа:
 .
Постоянная  нагрузка  на колонну  с одного   этажа:
147+18,9+12, 6=178,5  кН.
Постоянная  нагрузка  от  покрытия, приходящаяся  на колонну:
 .
Общая постоянная нагрузка на колонну от  покрытия с учетом веса ригеля:
247+18,9=265,9  кН.
Временная  нагрузка, приходящаяся  на  колонну  с  одного  этажа:
 .
Временная  нагрузка, приходящаяся  на  колонну  с покрытия:
 .
Коэффициент снижения  временных  нагрузок  в многоэтажных  зданиях:
 , где
 - число перекрытий, от которых учитывается нагрузка. Для здания, имеющего 3 этажа и подвал, имеем:
 .
Нормальная  сила  в средней  колонне  на  уровне  подвала  составит:
N=  кН.

2.3.3. Расчет  прочности  колонны.
Расчет прочности  сжатых  элементов из тяжелого  бетона классов  В15…В40  на  действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при   допускается производить из  условия:
 , где
 - коэффициент, определяемый  по  формуле:    .
 - коэффициенты, принимаемые по прил.17 м/у в зависимости от  .
 ,где
 - площадь всей  арматуры в сечении  элемента;
  - для  арматуры  классов  A-I, A-II, A-III.
При    можно принимать  .
В первом  приближении  принимаем:  
 ;
  см2;
  см2;
 .
Свободная  длина колонны подвала   м,   м (размер сечения колонны),
 .
 - длительно  действующая  нагрузка на колонну. Временная длительно действующая  нагрузка на перекрытие  1320 Н/м2, кратковременно  действующая  5280 Н/м2, временная длительно действующая нагрузка на покрытие  отсутствует (равна 0), кратковременно  действующая  980 Н/м2. 
Временная  кратковременно действующая нагрузка на колонну с одного  этажа:
 .
Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну  с покрытия:
 .
Временная кратковременно  действующая  нагрузка на колонну:
 .
Остальная нагрузка на колонну – длительно  действующая:
  кН.
 .
По прил. 17 м/у  определяем коэффициенты    и  :   ,   .
 .
Соответственно площадь арматуры составит:
  см2.
Принимаем по прил.12 м/у  428A-III  (  см2).
 ,  , что больше  .
Уточнений делать  не  нужно, т.к.  коэффициент  армирования    не влияет на  отношения  , и  слабо  влияет  на  коэффициент   .

2.4. Расчет и конструирование фундаментов под колонну

2.4.1. Исходные  данные.
Грунты  основания - насыпные с сопротивлением    МПа. 
Бетон  тяжелый  класса В25,    МПа.  Арматура класса  A-III,   МПа.
Вес  единицы  объема  бетона фундамента  и  грунта  на  его  обрезах   кН/м3. 
Высоту фундамента принимаем равной  120 см (кратной 30 см), глубина заложения фундамента  Н1=230см. Расчетное  усилие, передающееся с колонны  на  фундамент    кН. Усредненное значение коэффициента  надежности по нагрузке   . Нормативное значение нагрузки будет:
  кН.
2.4.2. Определение  размера стороны подошвы  фундамента.
Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт    без  учета  поправок в зависимости от  размеров подошвы фундамента и глубины  его заложения:
  где
  нормативное  усилие, передающееся с колонны на  фундамент;
  табличное значение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента, кПа;
  осредненный  удельный  вес стеновых блоков, фундамента  и  грунта, на обрезах фундамента принимается  условно 20 кН/м3;
  глубина  заложения  фундамента, м.
 .
Размер  стороны  квадратной  подошвы:  м.
Принимаем  размер   м  и  уточняем  давление  на  грунт  от  расчетной  нагрузки:
  кН/м2.
Рабочая  высота из условия  продавливания по подколоннику:
 , где
 - размеры  подколонника.
 м.
Полная  высота  фундамента  устанавливается  из  условий:
1) продавливания:  -высота части фундамента под подколонником.
2) заделки колонны  в фундаменте:   см (меньше высоты подколонника).
3) анкеровки  сжатой  арматуры:   
Принимаем полную  высоту  фундамента 120 см, в том  числе высота подколонника 90 см, монолитной части  30 см . 
Проверяем, отвечает  ли  рабочая  высота  нижней  части (или  нижней  ступени)   см условию  прочности при действии  поперечной  силы без  поперечного  армирования в наклонном  сечении. Для  единицы  ширины  этого  сечения (b=1 м) должно  выполняться  условие:
 .
Поперечная  сила  от  давления  грунта в сечении  по  грани  подколонника:
 , где
  - размер  подошвы  фундамента;
 - размер  подколонника;
 - рабочая  высота  фундамента;
 - давление  на  грунт  от  расчетной  нагрузки.
   кН.
Поперечная  сила, воспринимаемая  нижней  ступенью  фундамента  без  поперечного  армирования:
  кН. 
  - условие прочности удовлетворяется.

2.4.3. Расчет  на  продавливание.
Проверяем монолитную  часть  на  прочность против продавливания:   , где
  - расчетное  сопротивление бетона осевому  растяжению;
 - среднее  арифметическое между периметрами  верхнего  и нижнего оснований  пирамиды продавливания в пределах полезной  высоты:
 м;
 - рабочая  высота  нижней  части фундамента.
Продавливающая  сила   , где  
 - расчетное  усилие, передающееся  с колонны;
 - площадь нижнего  основания пирамиды  продавливания.
  м2;
 - давление, оказываемое  на грунт.
Продавливающая  сила    кН.
  кН.
 . 
Следовательно, прочность  монолитной  части  против  продавливания  обеспечена.
2.4.4. Определение  площади  арматуры  фундамента.
Расчетная  схема нижней  части  фундамента принимается в виде  консоли с равномерно распределенной нагрузкой, равной  давлению на грунт. Расчетный изгибающий момент по грани подколонника определяется по формуле:
  кНм.
Площадь  сечения  арматуры   определяется  по  формуле:
  см2.
Принимаем нестандартную сварную  сетку с одинаковой  в обоих  направлениях  рабочей арматурой  из стержней  12 A-III с шагом 200 и 150 мм. Имеем  1812 A-III  с  см2. 
 .


О неработающих или "битых"ссылках сообщайте пожалуйста в комментариях ниже под данным материалом, мы обязательно исправим ошибку и сообщим вам об этом. 
Спасибо! 

Комментариев нет:

Отправить комментарий