Условие удовлетворяется.

2.2.4 Расчет прогиба плиты.

_Предельный прогиб составляет

_{, где S=5/48, принимаем по таблице 4.3 [1], l0=5,9м}

_{Так как трещины в плите образуются, то кривизну прогиба определяем по формуле:}

Найдем кривизну от непродолжительно действующих всех нагрузок .

П риведенный модуль деформации сжатого бетона

Найдем кривизну от непродолжительно действующих постоянных и длительных нагрузок .

_{Приведенный модуль деформации сжатого бетона}

Найдем кривизну от продолжительно действующих постоянных и длительных нагрузок .

_{Приведенный модуль деформации сжатого бетона}

Так как прогиб плиты больше допустимого прогиба, то учитываем кривизну, обусловленную остаточным выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона.

где σ_sb и σ'_sb - значения, численно равные сумме потерь предварительного напряжения арматуры от усадки и ползучести бетона соответственно для арматуры растянутой зоны и для арматуры, условно расположенной на уровне крайнего сжатого волокна бетона.

3 Расчет четырехпролетного неразрезного ригеля

Расчетный пролет ригеля между осями колонн , а в крайних пролетах:

где привязка оси стены от внутренней грани, м

глубина заделки ригеля в стену, м

Таблица 2 - Нормативные и расчетный нагрузки на 1 перекрытия

Вид нагрузки	Норматив- ная, КПа	γf	Расчетная, КПа
Постоянная: многопустотная плита слой цементного раствора, δ = 15 мм (ρ = 1800 кг/м3) керамические плитки, δ = 25 мм (ρ = 1800 кг/м3)	2,8 0,27 0,55	1,1 1,3 1,1	3,08 0,351 0,605
Итого: Временная	3,62 4,5	- 1,2	4,036 5,4

3.1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики

Бетон тяжелый класса: В40, , коэффициент условий работы бетона .

Арматура:

- продольная рабочая из стали класса А400 , ;

- поперечная из стали класса А240 ,

3.2 Статический расчет ригеля

Предварительно определяем размеры сечения ригеля:

- высота

- ширина

Нагрузка от массы ригеля:

Н агрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной, равной номинальной длине плиты перекрытия.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.

Постоянная:

- от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению здания : -от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности и

Итого:

Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению здания :

.

Полная расчетная нагрузка:

Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в предположении упругой работы неразрезной четырехпролетной балки.

Д ля трех промежуточных опор устанавливаем одинаковое значение опорного момента, равное сниженному на 30% максимальному значению момента на опоре «В» для загружения 1+4:

Исходя из принятого опорного момента, отдельно для каждой комбинации осуществляем перераспределение моментов между опорными и промежуточными сечениями добавлением треугольных эпюр моментов.

Рисунок 9 - Огибающая эпюра моментов

Опорный момент ригеля по грани колонны на опоре «С» при загружении 1+4 со стороны третьего пролета при высоте сечения колонны

Для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимаем значения поперечных сил ригеля, большие из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов. Максимальная поперечная сила действует на второй опоре слева на загружении 1+4 упругого расчета,

3.3 Подбор арматуры ригеля

Для опорных и пролётных сечений принято расстояние от границы растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры а=0,06 м при расположении арматуры в 2 ряда и а =0,03 м при расположении арматуры в 1 ряд (см. рис. 10)

Рисунок 10 - К расчету прочности ригеля – сечение в пролете (а), на опоре (б).

Определение площади рабочей арматуры в первом пролете:

Определяем вспомогательный коэффициент:

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

По сортаменту принимаем для армирования 2Ø18 А400 и 2Ø20А-400 с

Сечение во втором пролёте:

По сортаменту принимаем 4Ø12А400 c

Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.

Сечение на опоре «С»

Для армирования опорных сечений принимаем:

2Ø16 А400 и 2Ø18 А400 c .

3.4 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

Максимальная поперечная сила (на второй опоре слева)

Q=170,09кН. А240 R_sw=170МПа

,т.к.

Согласно п.5.12 шаг хомутов у опоры должен быть не более 0,5h_o = 195 мм и не более 300 мм, а в пролете не более 0,75 h_o =217,5 мм и не более 500 мм. Максимальный шаг хомутов у опоры :

Принимаем шаг хомутов у опоры S_w1=110 мм, а в пролете - S_w2 = 2S_w1 = 180 мм.

Отсюда

Делаем поперечные стенки, установленные из условия сварки с продольной арматурой. Диаметр 18мм, значит принимаем d=7мм. Поскольку каркаса два, то площадь А_sw=2·38,5=77мм².

Тогда интенсивность

Проверка условия

Длина участка с наибольшей интенсивностью хомутов q_sw1.

Так как Δq_sw = 0,75(q_sw1 - q_sw2 )= 0,75·46,28 = 34,71 Н/мм < q₁ = 40,74 Н/мм

т.к. 3254>990,5 ,то и не более 3h₀=1170мм, примем с=1170мм, тогда

С₀=2h₀=2·390=780мм.

Принимаем .

Прочность бетонной полосы проверим из условия:

т.к.1252>990,5 то значение с принимаем равным 1252мм > 2h₀=780мм. Тогда с_o = 2h₀ = 780 мм и

Q_sw = 0,75q_swc_o = 0,75·119·780 = 69,615 кН;

Q = Q_max – q_1·c = 170,09 – 40,74·1,252 = 119,08 кН.

Проверяем условие

Q_b + Q_sw = 51,023 + 69,615 = 120,638 кН > Q = 119,08 кН,

т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.

3.5 Построение эпюры арматуры

Эпюру арматуры строим в такой последовательности:

- определяем изгибающие моменты М, воспринимаемые в расчетных сечениях, по фактически принятой арматуре;

- устанавливаем графически или аналитически на огибающей эпюре моментов по ординатам М места теоретического обрыва стержней;

- определяем длину анкеровки обрываемых стержней , причем поперечная сила Q в месте теоретического обрыва стержня принимаем соответствующей изгибающему моменту в этом сечении; здесь d – диаметр обрываемого стержня.

- в пролете допускается обрывать не более 50% расчетной площади сечения стержней, вычисленных по максимальному изгибающему моменту.

Р ассмотрим сечение первого пролёта. Арматура 2Ø18 А400 и 2Ø20А-400 с

Арматура 2Ø20А-400 с А_s=628мм² доводиться до опор, а стержни 2Ø18 А400 обрываются в пролете. Определим момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2Ø20А-400:

Графически определяем точки теоретического обрыва двух стержней Ø18 А400.

В первом сечении , во втором . Шаг хомутов в первом сечении Длина анкеровки:

Во втором сечении при шаге хомутов

Рассмотрим сечение второго пролёта. Арматура 4Ø12А400 c

Арматура 2Ø12А-400 с А_s=226мм² доводиться до опор, а два стержня Ø12 А400 обрываются в пролете. Определим момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2Ø12А-400:

Графически определяем точки теоретического обрыва двух стержней Ø12 А400.

_В первом сечении , во втором . Шаг хомутов в первом и втором сечениях

Длина анкеровки:

Рассмотрим сечение на опоре. Арматура 2Ø16 А400 и 2Ø18 А400 c .

Арматура 2Ø18 А-400 с А_s=509мм² не обрывается, а два стержня Ø16 А400 обрываются. Определим момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2Ø18А-400:

Графически определяем точки теоретического обрыва двух стержней Ø16 А400.

В первом сечении , во втором . Шаг хомутов в первом сечении Длина анкеровки:

Во втором сечении при шаге хомутов

3.6 Расчет стыка элементов ригеля

Рассматриваем вариант бетонированного стыка. В этом случае изгибающий момент на опоре воспринимается соединительными стержнями в верхней растянутой зоне и бетоном, заполняющим полость между торцом ригелей и колонной.

Принимаем бетон для замоноличивания класса В15,

стыковые стержни из арматуры класса A400;

Изгибающий момент ригеля на грани колонны ,

рабочая высота сечения

Принимаем арматуру 2Ø25А400 c .

Длину сварных швов для приварки стыковых стержней с закладными деталями ригеля определяем следующим образом:

где

Коэффициент 1,3 вводим для обеспечения надежной работы сварных швов в случае перераспределения опорных моментов вследствие пластических деформаций.

При двух стыковых стержнях и двусторонних швах длина каждого шва (с учетом непровара) будет равна:

Конструктивное требование

Принимаем

З акладная деталь ригеля приваривается к верхним стержням каркаса при изготовлении арматурных каркасов. Сечение этой детали из условия прочности на растяжение:

К онструктивно принята закладная деталь в виде гнутого швеллера из полосы длиной

Длина стыковых стержней складывается из размера сечения колонны, двух зазоров по 5 см между колонной и торцами ригелей и двух длин сварного шва:

Рисунок 12- К расчету бетонированного стыка

4 Расчёт прочности колонны

4.1 Сбор нагрузок на колонны

Сетка колонн 6х4,8 м, высота этажа 3,2м, количество этажей 7. Нормативная нагрузка 4,5 кПа, район строительства – г.Москва.

Бетон В 15 МПа, арматура А400 МПа

Грузовая площадь равна

_{Постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа:}

_{Постоянная нагрузка от веса ригеля:}

_{Постоянная нагрузка от колонны:}

_{Итого вес одного этажа:}

Временная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом :

_{Постоянная нагрузка от покрытия при весе кровли и плит}

Снеговую нагрузку принимаем в зависимости от снегового района, г.Москва относится к ІІІ снеговому району.

4.2 Определение расчётной продольной нагрузки на колонну

1-й этаж

2-й этаж

3-й этаж

4-й этаж

5-й этаж

6-й этаж

7-й этаж

4.3 Расчет прочности колонны

Нагрузка на колонну первого этажа

Расчетная длина l₀ колонны первого этажа:

Расчетная длина остальных колонн равна высоте этажа l=3,2м

Предварительно найдем площадь сечения колонн:

, где

- для арматуры классов A-I, A-II, A-III.

.

_{Принимаем bcol = hcol=400мм}

Минимальный процент армирования устанавливается в зависимости от гибкости элемента.

Вычисляем

т.к. 320 < 400,то достаточно принять 4 стержня продольной арматуры.

,т.к. то принимаем

Определим

и .

Вычисляем

1463мм²>804,4мм², 1463мм^2<4800мм²,значит принимаем

Вычисляем

Принимаем 4Ø22 А400 с Поперечную арматуру из условия свариваемости с продольной рабочей арматурой 22 A-400 принимаю 8 A400 с шагом 300 мм.

Нагрузка на колонну второго этажа

Расчетная длина l₀=3,2 м колонны второго этажа l₀=3,2 м.

Минимальный процент армирования устанавливается в зависимости от гибкости элемента.

Вычисляем

, принимаем 4 стержня продольной арматуры.

,т.к. то принимаем

Определим

и .

В ычисляем

718мм²<804,4мм², значит принимаем

Принимаем 4Ø16 А400 с

Колонны остальных этажей также принимаем с продольной арматурой 4Ø16 А400 с

Поперечную арматуру из условия свариваемости с продольной рабочей арматурой 16A400 принимаю 6 A400 с шагом 200мм.

4.4 Расчёт консоли колонны

Опорное давление ригеля Q=170,090кН.

Длина опорной площадки:

Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет

.

Расстояние от грани колонны до силы Q :

.

Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной

.

У свободного края при угле наклона сжатой грани =45 высота консоли

.

Рабочая высота сечения консоли .

Поскольку выполняется условие , то консоль считается короткой.

Для короткой консоли выполняются 2 условия:

1) условие выполняется.

2) условие выполняется.

Изгибающий момент консоли у грани колонны

Площадь сечения продольной арматуры консоли:

По сортаменту подбираем арматуру 2Ø12 А-400 c

h=36см > 2,5c=25см

Консоль армируем горизонтальными хомутами 28 А400 с

с шагом S_w=0,05 м (при этом и ) и отгибами 2Ø12 400 с

Проверяем прочность сечения консоли по условию:

;

, при этом

Поскольку , прочность консоли обеспечена.

Рисунок 14 –Армирование отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами

1-каркас колонны;

2-продольная рабочая арматура;

3-хомуты;

4-отгибы.

4.5 Расчёт стыка колонн

Рассчитываем стык колонны между первым и вторым этажом. Колонны стыкуют сваркой стальных листов между которыми устанавливаются при монтаже центрирующая прокладка толщиной 5 мм. Концы колонны усиливают сварными сетками косвенного армирования, т.к. продольная арматура колонн в зоне стыка обрывается. Сварные сетки из арматуры класса А240 d_s=6 мм. Количество сеток, устанавливаемых у торца элемента 5штук, располагающихся на длине 10d=22см. Первая сварная сетка располагается на расстоянии 20мм от нагруженной поверхности элемента.

П ри размерах сечения шаг сеток должен удовлетворять соотношению . При шаг сеток ( мм.) принимаем равным s=100мм. При размерах сечения размеры ячеек сеток должны быть больше 45мм, но не более ¼ меньшей стороны сечения элемента и не более 100мм. При размеры ячеек сеток принимаем равным 64мм. Число стержней , длина стержня (считая выступы по 15 мм) равна . Площадь сечения одного стержня d=6мм мм²

Рисунок 15 - Стык колонн

4.7 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа

При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом расстоянии от торцов, равном 0,5 м. Тогда в сечении колонны под подкладками и в середине пролета между подкладками нагрузка от собственной массы колонны вызовет изгибающие моменты:

;

При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы вводится коэффициент динамичности 1,6.

_{Рисунок 16 - Эпюра моментов, возникающих при транспортировке}

;

_{Для колонны наименее армированной} 4Ø16 А400 с

2Ø16 А400 с

и < - условие выполняется.

В стадии монтажа колонны.

Коэффициент динамичности для нагрузки от собственного веса при подъеме и монтаже – 1,4.

_{Рисунок 17 - Эпюра моментов, возникающих при монтаже}

и < - условие выполняется.

5 Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента

Рисунок 18 - Конструкция отдельного фундамента

Сечение колонны 400х400мм.

Продольные усилия колонны:

Условное расчетное сопротивление грунта:

Класс бетона B15, ,

Арматуру класса А400, .

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах .

Верхний обрез фундамента на отметке -0.150.

Фундамент квадратный в плане.

Высоту фундамента предварительно принимаем Н=1,05м, тогда глубина заложения Н₁=1,2м.

Предварительная площадь подошвы фундамента:

Нормативное значение нагрузки будет:

кН,

_где - нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы. Подсчитываем с учетом усредненного значения

Принимаем 2,7м.

Давление на грунт от расчетной нагрузки:

Определим рабочую высоту фундамента из условия продавливания:

Полную высоту фундамента из условий:

1. условие продавливания:

2) условие заделки колонны в фундаменте:

3) условие анкеровки сжатой арматуры колонны в бетоне фундамента:

Окончательно принимаем высоту фундамента 1,05м.

При этом, высота ступеней h₁=30 см, h₂=30 см,h₃=45см.

_hd=40 см.

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении 3-3:

Для единицы ширины этого сечения: , вычисляя:

– условие удовлетворяется.

Проверяем нижнюю ступень монолитной части фундамента 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;

Продавливающая сила:

кН

условие не удовлетворяется.

Следовательно, прочность нижней ступени фундамента против продавливания не обеспечена.

Прочность на раскалывание:

условие удовлетворяется

Определяем изгибающие моменты в сечениях

.

.

Площади сечений арматуры

Принимаем сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 1910 А400 с шагом s=150х16 и 100х2.

6 Расчет монолитного ребристого перекрытия

Монолитное ребристое перекрытие компонуем с поперечными главными балками и продольными второстепенными балками. Второстепенные балки располагаются по осям колонн и в третях главной балки, при этом пролеты плиты между осями ребер равны:

Предварительно задаемся размерами сечения балок:

- главная балка: - высота

- ширина

- второстепенная балка: - высота

- ширина