Кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок

ν=0,15

j_ls =0,8- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки

II. Статический расчёт многоэтажной рамы здания.

1.Определение геометрических характеристик ригеля.

2.1 Определение геометрических характеристик ригеля

а) для ригеля длинной 6м,

Площадь поперечного сечения ригеля

Статический момент сечения относительно оси X₀

Центр тяжести сечения

Момент инерции сечения относительно оси X

Погонная жесткость ригеля

Класс бетона ригеля: В40

– расчетное сопротивление бетона на сжатие R_b = 22,0 МПа

– модуль упругости бетона E_b = МПа

2.2 Сбор нагрузки на 1м ригеля

1.Вес ригеля (ρ=25кН/м³): кН/м

2.Нормативная нагрузка

кН/м

кН/м

2.2.Временная нагрузка

кН/м

2.2.В том числе длительной нагрузки

кН/м

3. Расчетная нагрузка

кН/м

кН/м

4. Постоянная нагрузка

кН/м.

где

2.3 Сбор нагрузки на колонну

Вес покрытия 5 кН/м²

N_I=5·6·9*0,95*1,15=310,5кН

Вес перекрытия n=8эт.

N_I=40,936*6*8*0,95*1,15=3799,6 кН

2.4 Определение геометрических характеристик колонны.

Класс бетона колонны: В25

- расчётное сопротивление бетона на сжатие R_bγ_b2=14,5·0,9=13,05 МПа

- модуль упругости бетона при тепловлажностном твердении 27·10³ МПа

Класс продольной арматуры колонны: A-400, R_s=365 МПа

Предварительная площадь сечения колонны:

Принимаю сечение 50×40см, площадью А_с=2000см2

Определение геометрических характеристик сечения.

Момент инерции колонны:

Класс бетона колонны B30

– расчетное сопротивление бетона на сжатие R_b = 17 МПа

– модуль упругости бетона E_b = 32,5 МПа

Класс продольной арматуры колонны: А400 R_S = R_SС = 355 МПа;

Предварительная площадь сечения колонны

Задаемся стандартной шириной и высотой поперечного сечения колонны

b = 400мм и h = 500мм согласно таблице1.

Площадь колонны:

Момент инерции колонны

2.5 Подготовка данных для расчёта на ЭВМ.

Табличные коэффициенты:

Данные для ввода в ЭВМ

1) Группа БСТ-31

2) Тхан Хаинг Сеа

3) K1= 0.766 K2= 0.383 K3= 0.7 K4= 0.35 Lp=6м

4) Нпод=3м

5) Нэт=3м

6) Нагрузка

а) Расчётные постоянная и полная временная нагрузка для расчёта ригеля, колонны и фундамента по первой группе предельных состояний.

G=40,936

б) Расчётные постоянная и длительная временная нагрузки для расчёта колонны по первой группе предельных состояний.

G=40,936

в) Нормативная постоянная и временная нагрузка для расчёта ригеля по второй группе предельных состояний и основания фундамента.

G=33,91

г) Нормативная постоянная и временная длительная нагрузка для расчёта ригеля по второй группе предельных состояний (раскрытию трещин и деформациям)

G=33,91

III. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РИГЕЛЯ

3.1 Расчёт крайнего ригеля.

Эпюры Q и M

3.2.1Расчёт по нормальным сечениям.

3.2.1.1 Подбор рабочей арматуры в пролете

Принимаю а=4см, h₀=h-a=80-4=76см

Определение положения сжатой зоны бетона:

=> граница сжатой зоны выше уровня опирания плиты.

Для А400 – η=1,1

Т.к. γ_s6> η, то γ_s6 = η =1,1

Принимаю арматуру 4Ø14 As=6,15 см² A-400

3.2.1.2 Армирование консольных свесов. (побор напрягаемой арматуры)

l=100мм

Q_max=351,3 кН

M=Q·l=351,3·0,1=35,13 кН·м

ξ_R=0,43

ζ₁=1-ξ₁/2=0,997

Принимаю арматуру 10Ø4 As=0,26 см² В-500.

3.2.1.3 Расчёт опорной арматуры.(подбор не напрягаемой арматуры)

G+V=40,936+57,6=98,53 кН/м

Принимаю арматуру 6Ø14 As=9,23 см² A-400.

3.2.2 Расчет прочности наклонных сечений

На действие поперечной силы

Цель расчета: при выбранном диаметре и классе поперечной арматуры необходимо определить интенсивность постановки поперечной арматуры на приопорных участках.

Исходные данные:

Материал:

Бетон В40: R_bγ_b2=19,8МПа

Арматура: 1) Точка А: максимальный диаметр продольной арматуры- 16 мм;

минимальный диаметр поперечной арматуры- 4 мм; В-500

2) Точка В: максимальный диаметр продольной арматуры- 14 мм;

минимальный диаметр поперечной арматуры- 6 мм; A-400

Значения поперечных сил:

R_A = Q(А) = 239,9кН

R_BA = Q(ВА)= 351,3 кН

Приведённая распределенная нагрузка на приопорных участках при отсутствии точного распределения временной нагрузки принимается равной

кН/м

Определяем точки расчетного и конструктивного армирования. Для этого необходимо проверить два условия. Если выполняются оба условия, то армирование конструктивное, если хотя бы одно условие не выполняется, то армирование расчётное:

1. Точка А.

а)

Условие а) выполняется.

б)

где для конструкций с предварительным напряжением

Т. к. арматура предварительно напряжённая, то определяю

MПа, где l – длина напрягаемого стержня

, т.е.

Для A-600 = 980 МПа

Принимаю =800 МПа

Условие б) выполняется.

Конструктивно принимаю арматуру 3Вр-I,

S_К ≤ min мм

1. Точка В.

а)

Условие а) выполняется.

б)

Условие б) не выполняется.

Определение интенсивности шага поперечной арматуры

М_b= φ_b2(1+φ_n+ φ_f)· R_bt·b·h₀²=2·(1+0,17)·1,55·0,9·10³· 0,3·0,76²=566кН·м>489 кН·м

Конструктивно принимаю арматуру 6АIII,с шагом 250мм.

3. Армирование в пролете.

Продольная арматура в пролете Ø12А-400, следовательно, принимаем поперечную арматуру в пролете Ø3В-500. Шаг поперечной арматуры

S ≤ min мм

По наклонной сжатой полосе

Проверка прочности по наклонной сжатой полосе должна производиться для наиболее нагруженной точки (точка В участка АВ) из условия

Q = Q_max = Q(BA) = 351,3кН

3.3 Построение эпюры материалов

Цель расчета: Определение точек теоретического обрыва ненапрягаемой арматуры на опоре в точке В.

Исходные данные: Q(BA) = 351,3 кН; Q(A) = 239,9 кН

q^I = g^I + v^I = 40,936+57,6 = 98,53 кН/м

А_s = 9,23 см²

R_s=365 МПа

R_bγ_b2=24,75МПа

Для определения высоты сжатой зоны бетона составим сумму проекций всех сил на ось y:

, откуда при 6-х продольных стержнях

м

Составим сумму моментов относительно точки А:

Составим уравнение изгибающего момента

Координаты точек теоретического обрыва определим из условия равенства значений изгибающих моментов, воспринимаемых бетоном и продольной арматурой, доводимой до опоры и статического изгибающего момента:

Рис. 19 Расчетная схема ригеля

, откуда

Зона анкеровки обрываемой арматуры

где кН;

кН/м;

мм – диаметр обрываемой арматуры.

Длина обрываемого стержня

мм.

Принимаем мм.

Точки теоретического обрыва остальных стержней

м

, откуда

.

кН;

Зона анкеровки

Длина обрываемого стержня

мм.

Принимаем мм.

IV. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ ПОДВАЛА

4.1 Исходные данные:

Рис. 20 Сечение колонны

Класс бетона колонны: В30

– расчетное сопротивление бетона на сжатие МПа

– расчетное сопротивление бетона на растяжение МПа

– модуль упругости бетона при тепловлажностном твердении МПа

Класс продольной арматуры колонны: А-400 365 МПа; МПа; ;

4.2 Расчет прочности и устойчивости колонны подвала

4.2.1 Составление таблицы расчетных усилий

Рассчитаем снеговую нагрузку на покрытие.

Исходные данные: г. Тамбов (III снеговой район);

нормативная снеговая нагрузка на 1 м² горизонтальной поверхности земли: кН/м²;

средняя скорость ветра за период со средней суточной температурой воздуха £ 8°С:

v = 5 м/с

Расчетная снеговая нагрузка

,

где – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие при α < 25⁰;

;

м – ширина здания; м – высота

кН/м².

Для заполнения последней графы таблицы необходимо определить наиболее опасное сочетание нагрузок. Имеется 2 типа сочетания нагрузок:

1. , то есть

кН

2.

Наиболее опасным является I тип сочетания.

Таблица

Сбор нагрузок на нижнее сечение колонны подвала, кН

Нагрузка	Нормативная нагрузка	Расчетная нагрузка
II ГПС		I ГПС
I. Постоянная а) покрытие с перекрытиями (5кн/м^2) б)перекрытия n=8эт.	5.9.6=207   40,936.6.8=1964,92	207.0,95=196,65   1964,92	1,15     -	310,5     1964,92
Итого:		2161,57		2275,42
II.Временная	nэт.V^1.lp =8.43,2.6	2073,6	-	2073,6
Всего:

Примечание: Нормативная нагрузка умножается на коэффициент .

Здесь φ – коэффициент, учитывающий гибкость центральносжатых элементов.

Рис. 22 Сочетания нагрузок 1+2, 1+3 и 1+4

Для определения усилий в точках 1, 2 и 3, необходимо определить вес 1/3 высоты колонны, равной h_п /3=3/3=1 м, где h_п=3 м – высота подвала:

кН

Определим усилия в точках 1, 2, 3, и 4 для сочетаний 1+2 и 1+3:

кН;

4.2.2 Расчет колонны на прочность и устойчивость из плоскости рамы

Расчет центрально сжатых элементов сводится к подбору симметричной арматуры ().

Определяем гибкость колонны подвала:

, следовательно, в любом сечении колонны .

Наиболее опасным сечением является точка 4 при сочетании нагрузок 1+4:

4349,02 кН.

Подбор площади сечения симметричной арматуры выполняют, исходя из условия

, откуда площадь сечения

см².

Принимаем продольную арматуру 4Ø36 А-400; см².

4.2.3 Расчет колонны на прочность и устойчивость в плоскости рамы

Определяем учет гибкости внецентренно сжатых элементов:

, следовательно, в любом сечении колонны .

Наиболее опасным сечением является точка 1 при сочетании нагрузок 1+2, так как в этой точке имеет место внецентренное действие силы ():

кН; кН∙м; ; см.

1. Определяем расчетный случай

, следовательно, имеет место расчетный случай 2.

2. ,

где м

3.

4.

5. Требуемая площадь продольной арматуры

Принимаем продольную арматуру 4Ø12 А-400; см².

4..2.4 Расчет прочности наклонных сечений

,

где – для тяжелого бетона;

;

кН; кН

. Принимаем .

кН.

Условие выполнено.

Конструктивно принимаю арматуру:Ø10 А-400

Шаг

4.3 Расчет и конструирование консоли колонны.

Определяем вылет консоли:

,

где кН;

мм – ширина ригеля.

.

Принимаем мм.

Рис. К конструированию консоли колонны

мм (см. рис.35).

Определяем высоту консоли:

В то же время

Принимаем мм. Тогда мм.

(рис.35)

Определяем требуемую площадь сечения окаймляющей арматуры. Момент

кН∙м

Площадь сечения

Количество стержней шт.

Принимаем окаймляющую арматуру 2Ø18 А-400; см².

Рис. Армирование консоли

Поскольку , то армирование консоли будет иметь вид, представленный на рис.

Шаг

Площадь сечения отгибов

Принимаем арматуру 4Ø12 А-400; см².

Проверка консоли по наклонной сжатой полосе

,

где ;

Рис. 25 К проверке консоли по наклонной сжатой полосе

;

Условие выполнено.

V. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

ПОД КОЛОННУ

5.1 Исходные данные:

Класс бетона фундамента: В30

Pасчетное сопротивление бетона на растяжение МПа

Класс продольной арматуры фундамента: А-400 МПа

Расчетное сопротивление грунта: МПа.

5.3 Расчет основания фундамента по несущей способности

Расчет основания по несущей способности сводится к подбору площади подошвы фундамента.

1. Определение глубины стаканной части фундамента.

мм, где

мм – диаметр продольной арматуры колонны.

Принимаем мм.

2. Предварительная высота фундамента

мм.

3. Глубина заложения

мм.

4. Площадь подошвы фундамента

м², где

кН/м³ – усредненный вес грунта на уступах фундамента.

5. Определение размеров подошвы фундамента.

м.

Принимаем м.

6. Уточнение площади фундамента.

м².

7. Случайный и расчетный эксцентриситеты

;

кН.

.

, следовательно, фундамент центрально нагружен.

Таким образом, расчет основания производится на нагрузку кН; расчет тела фундамента – на кН.

5.4 Расчет тела фундамента

5.4.1 Расчет на продавливание

Определяем требуемую расчетную величину плитной части фундамента:

, где

кН – давление под подошвой фундамента.

Принимаем толщину защитного слоя мм. Тогда высота плитной части фундамента

мм.

Принимаем мм.

Высота фундамента

мм.

Принимаем мм.

Уточняем глубину заложения:

мм.

Окончательно определяем требуемую площадь фундамента:

5.3.2 Расчет на раскалывание

Расчет на раскалывание сводится к выполнению условия:

при

или

при ,

где и – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях по осям колонны параллельно сторонам и b за вычетом площади сечения стакана:

Для начала определим толщину стенки подколонника по верху:

мм.

Ширина подколонника по стороне а:

мм.

Принимаем ширину подколонника 1700 мм.

Ширина подколонника по стороне b:

Принимаем ширину подколонника 1700 мм

Рис. К расчету на раскалывание

;

.

Условие выполнено.

5.4.2 Расчет прочности нормальных сечений

Целью данного расчета является подбор арматурной сетки подошвы фундамента. Подбор арматурной сетки производится по схеме расчета прочности нормальных сечений, так как плитная часть фундамента испытывает изгиб.

Рис. 27 К расчету прочности нормальн ых сечений

Изгибающий момент в i-том сечении можно определить по формуле: , где

кН – давление под подошвой фундамента.

кНм;

кНм;

Площадь продольной арматуры подошвы фундамента

, где

см²;

см²;

Принимаю шаг мм

Так как , то обрыв арматуры непредусматриваю

Минимальный диаметр арматуры мм.

Принимаем продольную арматуру подошвы фундамента 20Ø12 А-400 см².

Мы приннимаем арматуры;

Подколонник столбчатого фундамента, грани вдоль X

Вертикальная рабочая арматура 6D 12 A 400

По прочности по нормальному сечению армирование ДОСТАТОЧНО.

Подколонник столбчатого фундамента, грани вдоль Y

Вертикальная рабочая арматура 8D 12 A 400

По прочности по нормальному сечению армирование ДОСТАТОЧНО.

Стакан в направлении оси Х армируется конструктивно сетками 4D8 A400 - 4 шт.

Стакан в направлении оси Y армируется конструктивно сетками 4D8 A400 - 4 шт.

Сеток в нижней части стакана по расчету на местное смятие не требуется.

5.4.3 Расчет прочности наклонных сечений

Данный расчет сводится к выполнению условия

.

.

Условие выполнено.

Приложение.

ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра - Конструкции зданий и сооружений

Расчет выполнен 04-23-2015

Студент группы BST-31 Тхан Хаинг Сеа

СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НИЖНЕЙ РАМЫ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е

Коэффициенты: K1=.766 K2=.383 K3=.7 K4=.35

Высота колонны этажа Н= 3 м

Длина ригеля LR= 6 м. Высота колонны подвала HKP= 3 м

Р Е З У Л Ь Т А Т Ы Р А С Ч Е Т А

============================================================

Сочетание нагрузки 1+2 1+3 1+4

============================================================

1. Данные для расчета по первой группе предельных состояний

(ригеля, колонны и фундамента)

Полная расчетная нагрузка G= 40.936 кН/м V= 57.6 кН/м

Участок АВ

M(BA)= -334.4 -222.1 kH*м

M(BA)max= 292.0 89.9 kH*м

Q(A)= 239.9 85.8 kH

Q(BA)= -351.3 -159.8 kH

Участок BC

M(BC)= -195.5 -270.4 кН*м

M(BC)max= -11.2 173.0 кН*м

Q(BC)= 122.8 295.6 kH

Колонна подвала. Изгибающие моменты и поперечная сила

MKPB= 55.6 -19.3 -22.4 kH*м

MKPH= -27.8 9.7 11.2 kH*м

QKP= 27.8 -9.7 -11.2 kH

Колонна первого этажа.Изгибающие моменты и поперечная сила

MK1= -83.5 29.0 -44.9 kH*м

QK1= -55.6 19.3 -15.0 kH

============================================================

2. Данные для расчета колонны по 1-ой группе предельных состояний

Длительная расчетная нагрузка G= 40.936 кН/м V= 43.2 кН/м

MKPB= 44.4 -11.8 -19.1 kH*м

MKPH= -22.2 5.9 9.6 kH*м

QKP= 22.2 -5.9 -9.6 kH

Колонна первого этажа.Изгибающие моменты и поперечная сила

MK1= -66.6 17.8 -38.3 kH*м

QK1= -44.4 11.8 -12.8 kH

============================================================

3. Данные для расчета ригеля по 2-ой группе предельных состояний:

по образованию трещин,а также для расчета основания фундамента

Полная нормативная нагрузка G= 33.91 кН/м V= 48 кН/м

M(BA)max= 242.7 74.4 kH*м

M(BC)max= -9.6 144.0 кН*м

MKPH= -23.2 8.1 9.3 kH*м

QKP= 23.2 -8.1 -9.3 kH

Колонна первого этажа.Изгибающие моменты и поперечная сила

============================================================

4. Данные для расчета ригеля по 2-ой группе предельных состояний:

по раскрытию трещин и деформациям

Длительная нормативная нагрузка G= 33.91 кН/м V= 36 кН/м

M(BA)max= 205.1 78.7 kH*м

M(BC)max= 2.6 117.8 кН*м

============================================================

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондаренко В. М., Суворкин Д. Г. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для студентов вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». – М.: Высш. шк. – 1987. – 384 с.: ил.
2. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции.

Дата добавления: 2015-06-28