Расчет и конструирование элементов железобетонного каркаса здания.

Определяем полную расчетную нагрузку на 1 метр ригеля:

q_n =q·b_n,

где b_n — номинальная ширина грузовой площади плит, опирающихся на ригель.

q_n =6,612·6=39,67кПа.

Определим максимальный изгибающий момент и поперечную силу, действующие на ригель в пролете:

M =  =  = 123,9 кН·м;

Q =  =  = 99,2 кН;

где l₀ — расчетный пролет ригеля (l₀=5м).

Выполним конструктивный расчет. Зададимся классом бетона по прочности на сжатие отВ20-В30 и классом арматуры АIII.

Произведем расчет по прочности нормального сечения и определим площадь продольной рабочей арматуры А_s.

Для этого зададимся поперечным сечением ригеля:

- высота h = (1/10-1/15)·l=500-333,

принимаем =500мм;

- ширина b = (0,3-0,5)·h=150-250,

принимаем b = 200мм;

- остальные параметры

h_n = 220 мм; С_к = 100 мм.

 Рис. 2. Поперечное сечение ригеля

Находим рабочую высоту сечения:

h₀ = h – а,

где величина а принимается равной 3 см.

h₀ = 500-30 = 470 мм.

Определим А₀:

А₀ =

 А₀ =  = 0,151

=18,5 мПа

По таблице зависимости от А₀находим соответствующие значения ξ и η.

 ξ = 0,165, η = 0,918.

Определяют ξ_R:

ξ_R =

ξ_R =  = 0.53.

где E_s= 2,06·10⁵МПа.

Требуемую площадь рабочей арматуры находим по формуле:

Аs = ,

Аs = = 0,000809м²=809мм²,

Подбираем 4Ф20 с A_S=1256 мм², класса АIII.

Расчет и конструирование колонны подвала

Находим величину грузовой площади покрытия и перекрытия, нагрузка с которой передается на колонну:

А_тр = l · b,

где l – шаг колонны, b – шаг колонны в другом направлении.

А_тр = 5,5·7,7=41,25м².

Нагрузка на колонну от веса перекрытий

P₁ =  ,

P₁ = = 892,1 кН.

где q_п— полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр ригеля;

В — шаг ригелей, м;

р — временная расчетная нагрузка на 1 м² перекрытия (см. табл. 1);

n_пер— число перекрытий в здании (количество этажей+1).

Нагрузка на колонну от веса покрытия

P₂ = 135,3 кН.

где g₁ - расчетная нагрузка от веса пола (см. табл. 1);

,  - объемный вес соответственно утеплителями стяжки, которые принимаются самостоятельно;  = 100-600 кг/м³;  = 1800 кг/м³;

,  - толщина соответственно утеплителя и стяжки; величина  = 0,2м, =0,05м

 - нагрузка от веса рулонной кровли;  = 20 кг/м² (0,2кН/м²);

, ,  — коэффициенты надежности по нагрузке соответственно утеплителя, стяжки и кровли, которые равны 1,1.

Нагрузка от веса колонны

,

Р₃= 0.5²·(3,9+6·3,9)·25·1,1=187,7кН.

где  - размер поперечного сечения колонны(b_k =0,5);

h_под, h_эт — высота соответственно подвала и этажа;

n — число этажей;

 — объемный вес железобетона —  = 2500 кг/м³ (25 кН/м³);

 — коэффициент надежности по нагрузке ( =1,1).

Постоянная расчетная нагрузка на колонну

N₁=P₁+P₂+P₃,

N₁= 892,1+135,3+187,7= 1215,1 кН.

Временная расчетная нагрузка на колонну

N_sh = (2,2·7+2,4·1,4)·41,25 = 773,85 кН

где  — нормативный вес снегового покрова на 1 м² поверхности земли, принимаемый в зависимости от района строительства; район, где находится город, указанный в задании, определяется по карте; равен 2,4 кПа;  —1,4 коэффициент надежности для снеговой нагрузки.

Постоянная расчетная продольная сила в колонне подвала

,

N = 1215,1+773,85 = 1988,95 кН

Определение изгибающих моментов в колонне:

где R — опорная реакция ригеля от временной нагрузки р(табл. 1)

,

где  и  — шаг и пролет ригелей;

R = 0,5·2,2·5,5·7,5 = 45,4кН

M = 0,5·45,4·0,15 = 3,4 кН·м

e₁— эксцентриситет (e₁= 0,15 см).

Конструктивный расчет

Класс бетона колонн В25, R_b = 15,0 мПа. Продольная рабочая арматура диаметром 12-40 A-III.

Рабочая высота сечения h₀=h-a; исходя из предварительно принятых размеров а=3 см, h₀=50-3=7см.

Критическая продольная сила

,

N_cr=  = 2476,3 кН.

Случайный эксцентриситет e_a принимается равным наибольшему из трех значений:

e_a = ; e_a = e_a = 0,65см.

e_a = см,, e_a = 1 см.

принимаем e_a= 1 см.

Расстояние от точки приложения силы N до центра тяжести растянутой арматуры

e = ,

где коэффициент η определяем по формуле:

,

 η =  = 5,26

эксцентриситет e₀ определяем по формуле:

е₀= , e₀ = = 0,0017 см.

Определяем е:

е =

Определяем значение величин:

ξ _R = , ξ _R =  = 0.53.

, .

ξ = ,

,

, .

 = 0,56,

.

Если a_n>ξ_R (1,64>0.53),то:

,

м² = 26см²,

 

либоA_s= 0.002·b·h = 0.002·0,3·0,27=1,8см².

Из двух значений выбираем большее, A_s=26см², по сортаменту подбираем продольную арматуру 4Ф10 АIII с A_s=31,4 см².

Определяем процент армирования:

μ =

 μ = 0,8%

< μ< 3%.

 

 

Библиографический список

1. Кумпяк О.Г. Железобетонные конструкции. Часть 1.: Учебное издание. - М.: Издательство АСВ, 2003.- 286 с.

2. Шевченко А.В. Конструкции городских сооружений и зданий: методические указания к выполнению курсового проекта и раздела выпускной квалификационной работы для студентов специальности 270105.65 и бакалавров профиля 270800.68 – Городское строительство и хозяйство / сост.: А.В. Шевченко, О.С. Чернявский, А.В. Селезнев. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2012. – 52 с.

3. Кумпяк О.Г. Железобетонные и каменные конструкции. Учебник. - М.: Издательство АСВ, 2011.- 672 с.

4. Попов К. Н. Современные материалы для устройства полов. // Строительные материалы, №3, 2000г, с 2–4.

5. Беленя Е.А. Металлические конструкции / Е.И. Беленя – М.: Книга по Требованию. - 2013. – 560 с.

6. СНИП 2.01-85 «Нагрузки и воздействия».

7. СНИП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

8. СНИП ΙΙ - 22-81 «Стальные конструкции».

9. СНИП ΙΙ – 03.01- 84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

10. СНИП ΙΙ – 03.06 - 85 «Алюминиевые конструкции».