Проектирование сборного междуэтажного железобетонного перекрытия

 

   3.8. СТЫК РИГЕЛЯ У  КОЛОННЫ 

   Стык  ригеля у колонны выполняется ручной ванной сваркой.

   

   Рисунок 3.4. – Соединение ванной сваркой 
 
 
 
 
 
 
 

   4. РАСЧЕТ КОЛОННЫ 

   4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 

   Колонна рассчитывается как внецентренно нагруженная  стойка расчетной длины l₀ равной высоте этажа. При расчете учитывается случайный эксцентриситет е_а, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Постоянные и временные нагрузки от этажей считаются приложенными с этим эксцентриситетом. рассчитывается колонна нижнего этажа. 

   4.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 

   Здание  пятиэтажное, с плоским покрытием, высотой этажа 4м. сечение колонн 40х40см, схема расположения колонн приведена на рис. 1. Класс арматуры А-II. Класс бетона В20.

   Бетон класса В20 имеет характеристики: расчетное  сопротивление при сжатии R_b=11.5 МПа, то же при растяжении R_bt=0.9 МПа, коэффициент условий работы бетона γ_b2=0.9, модуль упругости Е_в=24000 МПа. Арматура класса А-II имеет характеристики: расчетное сопротивление R_s=280 МПа и модуль упругости Е_s=210000 МПа. 
 

   4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ  В СРЕДНЕЙ КОЛОННЕ  НИЖНЕГО ЭТАЖА 

   Грузовая  площадь при принятой сетке колонн равна: 

   

. 

   Постоянная  нагрузка: 

   

   Временная нагрузка на перекрытие: 

   

. 

   Длительная  часть временной нагрузки: 

   

. 

   Снеговая  нагрузка на покрытие для IV снегового района:

    - s₀=1.5 кПа – нормативное значение веса снегового покрова для IV снегового района;

    - μ=1 – коэффициент перехода от  веса снегового покрова земли  к снеговой нагрузке на перекрытие.  

   

. 

   Длительная  часть снеговой нагрузки: 

   

. 
 
 

   Собственный вес колонны в пределах  этажа: 

   

. 

   Продольное  усилие в колонне нижнего этажа (здание пятиэтажное).

   Полное  расчетное усилие: 

   

   Усилие  постоянной и длительной нагрузок: 

   

   Значение  случайного эксцентриситета выбирается наибольшим из двух значений: 

   

; 

   

; 

принимаем е_а=1.33 см.

   Тогда моменты от случайных эксцентриситетов продольных сил относительно оси  элемента будут равны:

   От  всех нагрузок 

   

; 

   от  постоянных и длительных нагрузок: 

   

. 

   4.4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ  ПОДБОР СЕЧЕНИЯ  АРМАТУРЫ 

   Пренебрегая моментами, считаем колонну центрально-сжатой и определяем предварительное сечение  арматуры.

   Приняв  среднее значение φ_ср=0.9, получим: 

   

   Принимаем 4Ø28 A-II, А_s+А_s^/=24.63 см² и .

   Условие , где μ_мах=3% и μ_min=0.2% при

    , условие удовлетворяется. 

   

   Рисунок 4.1. – Поперечное сечение колонны 

   4.5. РАСЧЕТ КОЛОННЫ  КАК ВНЕЦЕНТРЕННО  СЖАТОЙ СТОЙКИ 

   Последовательно определяются следующие величины.

1. Геометрические характеристики:

 

; 

; 

. 

2. Коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки:

 

- момент  относительно наименее сжатой  грани сечения от действия  постоянных, длительных и кратковременных нагрузок 

; 

- момент  относительно наименее сжатой  грани сечения от действия  постоянных и длительных нагрузок 

; 

- β=1 –   коэффициент для тяжелого бетона; 

. 
 
 

3. Коэффициент :

 

, но не менее 

. 

4. Критическая сила:

 

 
 
 

   

 

5. Коэффициент η, учитывающий влияние прогиба  на значение эксцентриситета е_а:

 

. 

6. Эксцентриситет  силы N относительно менее растянутой арматуры:

 

. 

7. Относительная высота сечения :

 

, 

где . 

8. Относительная высота сечения при расчете внецентренно сжатых элементов с симметричной арматурой при малых эксцентриситетах

 

     

    случай малых эксцентриситетов подтверждается. 

   Высота  сжатой зоны сечения: 

   

. 

9. Несущая способность  проверяется по формуле:

 

 

 

 

таким образом  условие выполняется (356.82<380.2), и несущая способность колонны обе6спечена при продольной арматуре 4Ø28 А-II/ диаметр поперечной арматуры из условия сварки с диаметрами продольных стержней 28 мм принят равным 8 мм.

Шаг поперечной арматуры принят 40 см, сто меньше 20d=56 см и меньше 50 см. 

5.6. РАСЧЕТ КОНСОЛИ КОЛОННЫ 

Максимальная  сила на консоль Q=230.47 кН.

l – длина опорной площадки ригеля должна удовлетворять условию: 

. 

Принимаем l=15 см и l₁=5+15=20 см 

Рисунок 4.2. – К расчету короткой консоли. 

Проверяется условие прочности по наклонной  полосе между грузом и опорой: 

     Q < 0.8 φ_w2 R_b b ℓ_р sin θ, 

     где:

      - коэффициент армирования поперечной  арматуры 

     

, 

     где S = 10, шаг хомутов принят из условий S ≤15 см и S ≤0.25 h=0.25∙40=10,хомуты приняты Ø8 из условий свариваемости с продольной арматурой 
 
 

      - коэффициент, учитывающий влияние поперечной арматуры консоли 

     

, 

      - , тогда 

     

, 

      но  принимается 

     не  более

     3.5 R_bt b h_o = 3.5·900·0.9·0.4·0.37 = 419.58, 

      не  менее

, 

      и не менее 

2.5 R_bt b h_o = 2.5·900·0.9·0.4·0.37 = 299.7 кН, 

      окончательно  принимается 419.58 кН,  

      и проверяется Q = 230.47 кН < 419.58 кН, условие прочности консоли выполняется. 

Усилие в окаймляющей  арматуре: 

, 

требуемая площадь: 

A_S = N_S / R_S = 117.54 / 365∙10³ = 3.2 см², → 2Ø16, A_S = 4.02 см². 

Рисунок 4.3. – Схема поперечного армирования 

5.7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЫКА КОЛОННЫ 

Стык с  минимальной затратой металла осуществляется ванной сваркой выпусков продольной арматуры, расположенных в угловых подрезках бетона длиной 150 мм. Для удобства монтажа стык располагается на высоте 1 м выше перекрытия. Между торцами колонн вставляется центрирующая прокладка толщиной 10-20 мм и размерами в плане не более 1/3 ширины колонны. Ядро стыка усиливается поперечными сетками, которые устанавливают не менее четырех штук на длине не менее 10d продольной арматуры. Шаг сеток принимается не менее 60 мм и не более 1/3 стороны колонны и 150 мм. Размеры ячеек 45…100 мм и не более ¼ стороны сечения колонны. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА 

5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

   Фундамент проектируется как центрально-загруженный, квадратный в плане формы. Типовые размеры монолитных фундаментов, сопрягаемых со сборными колоннами, разработаны под унифицированные размеры (кратные 300 мм). Глубина заложения фундамента на естественном основании под внутренние колонны отапливаемого здания определена из условия, что его верхний обрез был ниже чистого пола на 15 см. Сборные колонны заделаны в гнезда на глубину не менее 1.5h_col и длины анкеровки арматуры l_an. Толщина днища стакана должна быть не менее 20 см. зазоры между колонной и стенками стакана должны быть по низу не менее 5 см, по верху – 7.5 см.

   Размеры подошвы фундамента определяют по нормативным  нагрузкам, а расчет ж/б элементов  – по расчетным нагрузкам. Средний  коэффициент надежности по нагрузке принят равным . Средний объемный вес материала фундамента и грунта на его обрезах .

   Исходные  данные к проектированию:

    - колонна сечения 40х40 см, заармирована 4Ø28 A-II,

    - расчетная нагрузка на фундамент  N=2015.95 кН;

    - нормативная  ;

    - условное расчетное сопротивление  грунта основания R₀=0.25 МПа;

    - под фундаментом имеется песчано-гравийная  подготовка;

    - класс бетона В20 (R_b=11.5 МПа, R_bt=0.9 МПа);

    - класс арматуры А-II (R_s=280 МПа). 

   5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ, ПОЛНОЙ ВЫСОТЫ И ВЫСОТЫ СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТА 

   Высоту  фундамента предварительно назначаем  равной Н=90 см.

   Требуемая площадь подошвы равна 

   

. 

   Размеры стороны фундамента . Принимаем а_f=3.0 м.

   Высота  фундамента принимается большей из трех условий: 

    - из условия продавливания фундамента  колонной по поверхности пирамиды придавливания: