3.3.1 Расчет балки по нормальному сечению

Первый пролет:

Предполагаем, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования для прямоугольного сечения с шириной и положение нейтральной оси при расчете тавровых сечений.

что указывает на то, что сечение находится в области деформирования 1б.

С помощью таблиц находим величину изгибающего момента, воспринимаемого бетоном сечения, расположенным в пределах высоты норм, т.е.:

.

Поскольку выполняется условие: ; нейтральная ось расположена в пределах полки. В связи с этим дальнейший расчет производится как прямоугольного сечения имеющие размеры .

Определяем:

По табл. 6.7 по определяем η =0,974. Находим величину требуемой площади растянутой арматуры:

Принимаем из арматуры класса S500, с площадью .

Второй пролет:

Предполагаем, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки и определяем область деформирования для прямоугольного сечения с шириной

что указывает на то, что сечение находится в области деформации 1б.

По формуле, табл. 6.6 находим величину изгибающего момента воспринимаемого бетоном в сечении, расположенным в пределах высоты полки:

Поскольку выполняется условие: значит нейтральная ось расположена в пределах полки. В связи с этим дальнейший расчет производится как прямоугольного сечения имеющие размеры

Определяем:

По табл. 6.7 по определяем Находим величину требуемой площади растянутой арматуры:

Принимаем из арматуры класса S500, с площадью

- на опоре «В»:

Принимаем Определяем величину коэффициента :

Определяем относительную деформацию арматуры по пределу текучести:

Тогда:

Определяем относительную деформацию арматуры по пределу текучести. Определяем граничную величину коэффициента

Поскольку условие выполняется тогда требуемая площадь арматуры составит:

Принимаем 2 сетки марки с площадью

- на опоре «С»:

Принимаем Определяем величину коэффициента :

Определяем относительную деформацию арматуры по пределу текучести:

Тогда:

Определяем граничную величину коэффициента

Поскольку условие выполняется тогда требуемая площадь арматуры составит:

Принимаем2 сетки марки с площадью

Отрицательный изгибающий момент может отсутствовать также и в промежуточном сечении пролета. В этом случае балки находятся в растянутой зоне Тогда расчет производим с помощью таблиц, как для балки прямоугольного сечения. Для чего определяем:

По вычисленному находим коэффициент Тогда:

Принимаем с площадью

3.3.2 Расчет прочности по наклонному сечению

Определение поперечных сил.

- на опоре «А» и «К»

- на опоре «В» (слева) и опоре «Е» (справа):

- на опоре «В» (справа) и на всех остальных опорах слева и справа:

Расчет ведем на максимальное значение поперечной силы

Для типизации каркаса изготавливают с одинаковым расположением поперечной арматуры во всех пролетах второстепенной балки.

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил, в которых отсутствует вертикальная арматура, согласно требованиям норм следует производить из условия:

где – расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении, вызванная действием нагрузок;

– поперечная сила, воспринимаемая элементом без вертикальной арматуры, и определяемая по формуле:

но не менее

,

где , d в мм

– площадь сечения продольной растянутой арматуры, учитывается в расчете, при условии, что она заведена за расчетное сечение на длину не менее d и надежно заанкерована. Из конструктивных требований принимаем .

Расчетное сопротивление бетону:

где – средняя прочность бетона на осевое растяжение.

Тогда:

.

Так как , значит поперечная арматура требуется по расчету.

Задаемся углом наклона трещин к горизонтали .

В пределах длины расчетного участка поперечное армирование рассчитывается из условия:

;

где: – расчетная поперечная сила, воспринимаемая сечением с поперечным армированием.

Задавшись шагом поперечной арматуры определяем площадь ее сечения по последней формуле, учитывая то, что в данном методе количество поперечной арматуры рассчитывают приняв условие, что напряжение в ней достигают предела текучести: .

Принимаем шаг поперечной арматуры

Принимаем класса S500, площадью .

При этом должно выполняться следующее условие:

где: v – коэффициент, учитывающий снижение прочности бетона при сжатии в условиях растяжения и равный для тяжелого бетона:

значит принимаем .

0,25 < 2 – условие выполняется.

Окончательно принимаем поперечные стержни из арматуры класса S500 диаметром 4 мм, с шагом , а в средней части пролета , что удовлетворяет требованиям СНБ (п. 11,2.21 стр. 106).

4 Расчет колонны и фундаментов под колонны

4.1 Расчет колонны

В данном курсовом проекте колонны и фундаменты предусмотрены сборными. Колонны, установленные для изготовления перекрытия, служат несущими элементами опалубки. В них предусматриваются выпуски арматурных стержней для создания неразрезности главных и второстепенных балок. Кроме того, в гранях колонны предусмотрены ниши, создающие бетонную шпонку и ориентирующие опалубку.

Колонну рассчитываем как работающую со случайным эксцентриситетом, так как изгибающий момент от поворота опорных сечений, связанных с колонной главных балок незначительно (нагрузка практически симметрична относительно оси колонны). Нагрузка на колонну складывается из нагрузок покрытия и перекрытия, а также собственного веса. Для определения нагрузки задаемся следующей конструкцией покрытия (рисунок 4.1).

Утеплитель - пенополистерол 140 мм

Рис. 4.1 – Состав покрытия

Переменная нагрузка на перекрытие принимается в зависимости от района строительства. В данном случае для г. Чечерск нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли s_о = 1,2 кН/м² при = 1,5 (IIБ район).

Подсчет нагрузки на 1 м² покрытия и перекрытия сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Нормативные и расчетные нагрузки

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
От покрытия 1 Постоянная 1.1 Верхний слой – изопласт с посыпкой массой m = 3 кг/м2 1.2 Два нижних слоя без посыпки m = 4 кг 1.3 Огрунтовка битумно-кикурсольной мастикой за 1 раз δ = 1 мм, ρ = 1100 кг/м3 1.4 Цементно-песчаная стяжка δ = 20 мм, ρ = 1800 кг/м3 1.5 Утеплитель пенополистирол δ = 140 мм, ρ = 35 кг/м3 1.6 Пароизоляция – из одного слоя рубероида на мастике δ = 1,5 мм, ρ1 = 600 кг/м3 δ = 2 мм, ρ2 = 1200 кг/м3 1.7 Железобетонная плита покрытия δ = 50 мм, ρ = 2500 кг/м3 1.8 Железобетонная второстепенная балка bsb = 200 мм hsb = 350 мм ρ = 2500 кг/м3 l = 5,800 - 0,4 = 5,4 м 1.9 Железобетонная второстепенная балка bmb = 200 мм hmb = 250 мм ρ = 2500 кг/м3 l = 5600 мм	0,03 0,04 0,001∙11 = 0,011 0,02∙18 = 0,36 0,14∙0,35 = 0,049 0,0015∙6 = 0,009 0,002∙12 = 0,024 0,05∙25 = 1,25	1,5 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35	0,04 0,108 0,015 0,486 0,066 0,012 0,032 1,69 1,75 0,30

Продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4
Всего	3,293	-	4,499
2 Переменная (снеговая)	1,2	1,5	1,8
Итого	4,493	-	6,299
От перекрытия 1 Постоянная 1.1 Керамическая плитка δ = 15 мм, ρ = 2000 кг/м3 1.2 Мастика δ = 1 мм, ρ = 1000 кг/м3 1.3 Цементно-песчаная стяжка δ = 30 мм, ρ = 1800 кг/м3 1.4 Звукоизоляция из ДВП δ = 32 мм, ρ = 250 кг/м3 1.5 Монолитная плита δ = 70 мм, ρ = 2500 кг/м3 1.6 Железобетонная второстепенная балка bsb = 200 мм hsb = 330 мм ρ = 2500 кг/м3 l = 5,800 - 0,4 = 5,4 м 1.7 Железобетонная второстепенная балка bmb = 200 мм hmb = 330 мм ρ = 2500 кг/м3 l = 5600 мм	0,015∙20 = 0,3 0,001∙10 = 0,01 0,03∙18 = 0,54 0,32∙25 = 0,08 0,07∙25 = 1,75	1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35	0,405 0,135 0,729 0,108 2,362 1,65 0,4
Всего	4,19	-	5,668
2 Переменная	3,0	1,5	4,5
Итого	7,19	-	10,168

Нагрузка на один квадратный метр перекрытия от собственного веса: перекрытия составляет – 5,668 кН/м²; покрытия – 4,499 кН/м². Переменная (полезная) нагрузка на перекрытие составляет – 4,5 кН/м²; переменная нагрузка на покрытие (снеговая) – 1,8 кН/м².

Грузовая площадь колонны:

Тогда:

Собственный вес колонны в пределах первого этажа:

.

в пределах последующих этажей:

.

Определяем усилие в колонне в пределах первого этажа:

- от постоянных нагрузок:

- от переменных:

;

.

Составим расчетные усилия:

;

где – доминирующая переменная нагрузка.

Наиболее выгодным является второе сочетание – .

Практически постоянную часть усилия от переменной нагрузки определим путем умножения полного значения переменной нагрузки на коэффициент сочетания (зависит от вида нагрузки), определяемой по таблице А.1 приложения А СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции»

;

.

Выберем часть продольной силы при практически постоянном сочетании нагрузок для второй комбинации:

.

Таким образом,

– полное усилие в колонне первого этажа,

– усилие при практически постоянном сочетании нагрузок в колонне первого этажа.

Расчетную длину колонны определяем по формуле

,

где – коэффициент, зависящий от характера закрепления концов стойки.

– геометрическая длина колонны

где – высота этажа по заданию;

400 – Высота сечения главной балки, мм;

-0,015 – отметка обреза фундамента, м.

Случайный эксцентриситет составит:

Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба:

мм.

, следовательно, необходимо учитывать влияние продольного изгиба.

Определяем эффективную расчетную длину:

.

Определяем гибкость через h:

Для изготовления колонны принимаем следующие материалы:

- продольная рабочая арматура класса S500, для которой:

при диаметре 6 – 22 мм;

- бетон тяжелый класса С²⁰/₂₅ для которого .

По табл. СНБ при и величина коэффициента .

Из условия площадь арматуры, требуемая по расчету

Для армирования колонны и принимаем класса S500 .

Коэффициент продольного армирования колонны (табл. 11.1)

где ;

Тогда несущая способность сечения составит , условие выполняется.

Принимаем поперечные стержни из арматуры класса S240 диаметром 6 мм с шагом s = 200 мм, что удовлетворяет условиям:

- не более 500 мм;

- не более мм, как для сварных каркасов не более меньшего размера сечения колонны 400 мм.