Курсовая работа (т): Расчет здания связевой системы

Рис. 2.10.1 Армирование ригеля

Сечение на крайней опоре. Арматура 2&25 А-III с A_s = 9,82 см²;

Сечение на средней опоре слева. Арматура 2&28 А-III с A_s = 12,32 см²;

В месте теоретического обрыва арматура 2&14 А-III с А_s = 6,16 см²;

Сечение в первом пролете. Арматура 4&18 А-III с A_s = 10,18 см²;

В месте теоретического обрыва арматура 2&22 А-III с А_s = 7,6 см²;

3. Проектирование колонны

.1 Определение усилий в средней колонне

панель ригель колонна фундамент перекрытие

Определение продольных сил от расчетных нагрузок

Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн

Постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом коэффициента надежности по назначению здания

от ригеля  от стойки (сечением 0,330,3; l = 4,2 м;

 ù

Итого: G = 223,38 кН.

Временная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом

в том числе длительная

Кратковременная

Постоянная нагрузка от покрытия при весе кровли и плит  составит:  от ригеля ù 11,25 кН, от стойки ù 8,98 кН. Итого: G = 191,23 кН.

Временная нагрузка ù снег для IV снегового района при коэффициентах надежности по нагрузке  и по назначению здания   в том числе длительная  кратковременная Q = 23,94 кН.

Продольная сила колонны первого этажа рамы от длительной нагрузки:

N = 191,23 + 23,94 + (223,38+ 155,952) .3 = 1353,166 кН.

Продольная сила колонны первого этажа рамы от полной нагрузки:

N = 1353,166 + 23,94 + 82,08.3 = 1623,346 кН.

Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок

Вычислим опорные моменты ригеля перекрытия 1-го этажа ù 2-го этажа рамы.

Вычисляем максимальный момент колонн ù при загружении 1+2 (без перераспределения моментов). При действии длительных нагрузок:

При действии полной нагрузки:

Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы:

ù при длительных нагрузках

ù при полной нагрузке

Изгибающий момент колонны 1-го этажа:

ù от длительных нагрузок

ù от полной нагрузки

Изгибающий момент колонны 2-го этажа:

ù от длительных нагрузок

ù от полной нагрузки

Вычислим изгибающие моменты колонны, соответствующие максимальным продольным силам; воспользуемся для этой цели загружением пролетов ригеля по схеме 1.

От длительных нагрузок

ù изгибающий момент колонны 1-го этажа

ù изгибающий момент колонны 2-го этажа

От полной нагрузки

ù изгибающий момент колонны 1-го этажа

ù изгибающий момент колонны 2-го этажа

3.2 Расчет прочности средней колонны

Характеристики прочности бетона и арматуры

Класс тяжелого бетона В20 и класс арматуры А-III принимаются такие же, как и для ригеля.

Колонна 1-го этажа

Две комбинации расчетных усилий:

. maxN = 1623,346 кН, в том числе от отдельных нагрузок N_l = 1353,166 кН и соответствующий момент М = 6,28 кН.м, в том числе от длительных нагрузок М_l = 6,52 кН.м.

. maxM = 31,64 кН.м, в том числе М_l = 21,8 кН.м и соответствующее загружению 1+2 значение N = 1623,346 ù 205,2/2 = 1520,75 кН, в том числе N_l = 1353,166 ù 155,952/2 = 1275,19 кН.

Подбор сечений симметричной арматуры  выполняют по двум комбинациям усилий и принимают большую площадь сечения. Анализом усилий часто можно установить одну расчетную комбинацию и по ней выполнять подбор сечений арматуры. Ограничимся здесь расчетом по второй комбинации усилий.

Рабочая высота сечения  ширина b = 30 см.

Эксцентриситет силы

Случайный эксцентриситет:

 или

но не менее 1 см.

Найдем значение моментов в сечении относительно оси, проходящей через цент тяжести наименее сжатой (растянутой) арматуры. При длительной нагрузке

при полной нагрузке

Отношение

ù следует учитывать влияние прогиба колонны,

где  ù радиус ядра сечения.

Выражение для критической продольной силы при прямоугольном сечении с симметричным армированием  (без предварительного напряжения) с учетом того, что

 принимает вид:

Для бетона

Значение  

принимаем  Отношение модулей упругости

Задаемся коэффициентом армирования  и вычисляем критическую силу по формуле:

Вычисляем коэффициент  по формуле:

Значение

Определяем граничную высоту сжатой зоны по формуле:

Вычисляем по формулам:

Определяем площадь арматуры по формуле:

Принято 2&28 А-III с A_s = 12,32 см²;  .

Консоль колонны для опирания ригеля

Опорное давление ригеля Q = 241,475 кН; бетон класса В20, R_b = 11,5 МПа,  R_bt = 0,9 МПа; арматура класса А-III, R_s = 365 МПа, R_sw = 290 МПа.

Принимаем длину опорной площадки l = 14 см при ширине ригеля b_bm = 15 см и проверяем условие согласно формуле:

Вылет консоли с учетом зазора с = 5 см составит  при этом, согласно формуле, расстояние

Высоту сечения консоли у грани колонны принимаем равной   при угле наклона сжатой грани  высота консоли у свободного края  при этом  Рабочая высота сечения консоли  Поскольку  консоль короткая.

Проверяем высоту сечения короткой консоли в опорном сечении по условию:

 ù условие выполняется.

Изгибающий момент консоли у грани колонны по формуле

Площадь сечения продольной арматуры консоли подбираем по изгибающему моменту у грани консоли, увеличенному на 25 %, по формуле, принимаем

принято 2&14 А-III с A_s = 3,08 см².

Короткие консоли высотой сечения  армируются горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями.

Суммарное сечение отгибов, пересекающих верхнюю половину отрезка l_w,

A_i = 0,002 . b . h_o = 0,002 . 30 . 42 = 2,52 см²,

принимаем 2&16 А-III с A_i = 4,02 см².

Условие  соблюдается. Длина отгибов  Условие d_i =  также соблюдается.

Горизонтальные хомуты принимаем &6 А-I. Шаг хомутов  принято

Расчет стыка ригель - колонна.

Принимаем 2&22 А-III с A_s = 7,6 см².

При t=10мм.

3.3 Конструирование арматуры колонны

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры &28 мм на первом и втором этажах здания равен 6 мм; принимаем &6 А-III с шагом s = = 400 мм, по размеру стороны сечения колонны b = 300 мм, что менее 20.d=20.28=560 мм. Колонна пятиэтажной рамы членится на пять элементов длиной в этаж каждый. Стык колонн выполняется на ванной сварке выпусков стержней с обетонировкой, концы колонн усиливаются поперечными сетками. Армирование колонны изображено на рис. 4.4.1. Элементы сборной колонны должны быть проверены на усилия, возникающие на монтаже от собственного веса с учетом коэффициента динамичности и по сечению в стыке.

3.4 Фундамент колонны

Сечение колонны 30330 см. Усилия колонны у заделки в фундаменте:

1) N = 1623,346 кН,

эксцентриситет

) N = 1520,75 кН,

эксцентриситет

Ввиду относительно малых значений эксцентриситета фундамент колонны рассчитывается как центрально загруженный. Расчетное усилие N = 2546,17 кН; усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке  нормативное усилие  = 1411,6

Грунты основания ù пески пылеватые средней плотности, маловлажные, условное расчетное сопротивления грунта R_o = 0,2МПа; бетон тяжелый класса В12,5; R_bt = 0,66 МПа;  арматура класса А-II; R_s = 280 МПа. Вес единицы бетона фундамента и грунта на его обрезах

Высота фундамента предварительно принимается равной H = 90 см; глубина заложения фундамента H₁ = 105 см.