144356 (620536), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Определим жесткость по формуле:
D = Eb * b * h3 * [0.0125 / (φb * (0.3 + δe)) + 0.175 * μ * α1 * ((h0 - a’) / h)2],
D = 32500 * 80 * 403 * [0.0125 / (1.751 * (0.3 + 0.046)) + 0.175 * 0.0054 * 6.15 * ((35 - 5) / 40)2] / 100000 = 39771 кН*м2.
Условная критическая сила:
Ncr = π2 * D / l02,
Ncr = π2 * 39771 / 13.262 = 2232 кН.
Коэффициент продольного изгиба:
η = 1 / (1 - N / Ncr),
η = 1 / (1 - 734.7 / 2232) = 1.49.
Расчетный момент:
M = M * η,
M = 13.52 * 1.49 = 20.15 кН*м.
αn = N / (Rb * b * h0) = 734.7 / (17 * 103 * 0.8 * 0.35) = 0.154.
ξR = 0.531
αn = 0.154 < ξR =0.531
Расчет ведем для случая αn ≤ ξR:
As = As’ = Rb * b * h0 * (αm - αn * (1 - αn / 2) / (Rs * (1 - δ)),
где αm = (M + N * (h0 - as’) / 2) / (Rb * b * h02) = (20.15 + 734.7 * (0.35 - 0.05) / 2) / (17000 * 0.8 * 0.352) = 0.078.
δ = as′ / h0 = 5 / 35 = 0.143.
As = As’ = 17 * 104 * 0.8 * 0.35 * (0.078 - 0.154 * (1 - 0.154 / 2)) / (355 * (1 - 0.143)) = - 10 cм2.
Прочность обеспечена.
6.4 Расчет подкрановой консоли колонны
а) Расчёт продольной арматуры
Рабочая высота консоли колонны:
hok = hк - aк,
hok = 0.7 - 0.05 = 0.65 м.
Эксцентриситет усилия Qк относительно грани колонны внизу консоли:
eк = - hнk,
eк = 0.75 - 0.8 = -0.05 м.
Поперечная сила, действующая на консоль, от постоянных и крановых нагрузок:
Qк = F4 + D2max,
Qк = 40 + 322.1 = 362.1 кН.
Изгибающий момент относительно грани колонны внизу консоли:
Мк = 1.25 * Qк * eк,
Мк = 1.25 * 362.1 * (-0.05) = -22.63 кН*м площадь продольной арматуры консоли колонны определим из условия работы консоли на изгиб:
Ask.min = 0.0005 * b * hok,
Ask.min = 0.0005 * 40 * 65 = 1.3 см2.
Принимаем продольную арматуру консоли колонны: 2 16 A400 Ask = 4.02 см2.
б) Расчёт поперечной арматуры
Рассчитываемая консоль колонны относится к типу коротких консолей, так как:
lk = 0.25 < 0.9 * hok = 0.9 * 0.65 = 0.585 м.
Предельное усилие, воспринимаемое бетоном наклонной полосы консоли:
Qbk = 0.8 * Rb * b2 * 1000 * b * bf * sin2,
где sin = hк / (hк2 + (bf / 2 + ek)2)0.5 = 0.7 / (0.72 + (0.3 / 2 - 0.05)2)0.5 = 0.99 – синус угла наклона сжатой полосы бетона к горизонтали,
Qbk = 0.8 * 17 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.3* 0.992 = 1759 кН.
2.5 * Rbt * b2 * 1000 * b * hok = 2.5 * 1.15 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.65 = 822.25 кН,
3.5 * Rbt * b2 * 1000 * b * hok = 3.5 * 1.15 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.65 = 1151.15 кН.
Принимаем Qbk = 1151.15 кН.
Поперечная арматура в консоли колонны по расчету не требуется, так как выполняется условие:
Qk = 362.1 кН < Qbk = 1151.15 кН.
Принимаем поперечную арматуру консоли колонны по конструктивным требованиям: 2 8 A400 Ask = 1.57 см2.
6.5 Конструирование колонны сплошного прямоугольного сечения
Армирование надкрановой и подкрановой частей колонны представлено на рисунке 7.
Рисунок 7. Армирование колонны: а) надкрановая часть; б) подкрановая часть
Надкрановая часть колонны армируется каркасом КР1.
Диаметр поперечных стержней каркаса примем конструктивно из условий:
dsw ≥ 0.25 * ds max (условие свариваемости),
d
sw ≥ 6 мм,
d sw ≥ 0.25 * 16 = 4 мм.
dsw ≥ 6 мм.
Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:
S ≤ 15 * ds max,
S ≤ 300 мм
S ≤ 15 * 16 = 240 мм,
S ≤ 300 мм.
Принимаем поперечную арматуру каркаса из арматуры класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.
Длина плоского каркаса КР1 равна:
l = Нв - 20 + lan,
l = 3500 - 20 + 700 = 4180 мм,
где lan – расстояние заглубления каркаса от консоли принятое из условий:
lan ≥ (0.7 * 355 / (0.9 * 8.5) + 11) * 16 = 696 мм.
lan ≥ 20 * 16 = 320 мм.
Расстояние от верха каркаса до поперечных стержней:
b 20 + 3 * 70 + 200 = 430 мм.
На всю длину колонны устанавливается каркас КР2.
Диаметр поперечных стержней каркаса примем конструктивно из условий:
d sw ≥ 0.25 * ds max (условие свариваемости),
dsw ≥ 6 мм,
d sw ≥ 0.25 * 16 = 4 мм.
dsw ≥ 6 мм.
Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:
S ≤ 15 * ds max,
S ≤ 300 мм
S ≤ 15 * 16 = 240 мм,
S ≤ 300 мм.
Принимаем поперечную арматуру каркаса из арматуры класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.
Длина плоского каркаса КР2:
l = Н - 30,
l = 15450 - 30 = 15420 мм.
В подкрановой части колонны устанавливается плоский каркас КР3. Поперечная арматура каркаса класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.
Длина плоского каркаса КР3:
l = Н - Нв - 110,
l = 15450 - 3500 - 110 = 11840 мм.
В подкрановой части колонны устанавливается также плоский каркас КР4. Продольная и поперечная арматура каркаса принимается по конструктивным требованиям: ds = 12 мм, dsw = 6 мм, S = 200 мм.
Диаметр продольных и поперечных стержней горизонтальной сетки С2 и наклонной сетки С3 принимается по конструктивным требованиям 8 A400.
Диаметр поперечных стержней, объединяющих плоские каркасы в пространственный, назначается из условия свариваемости: dw = 0.25 * 20 = 5 мм, dw ≥ 6 мм, принимаю dw = 6 мм.
Объем бетона колонны:
V = (hв * Hв + hн * Hн + 0.5 * Lкон * (hкmax + hкmin) * b,
где Lкон – вылет консоли от подкрановой части колонны,
hкmax – высота консоли у подкрановой части колонны,
hкmin – минимальная высота консоли.
V = (0.38 * 3.5 + 0.8 * 11.95 + 0.5 * 0.67 * (0.7 + 0.45)) * 0.4 = 4.51 м3.
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА
7.1 Исходные данные для расчета
Для проектируемого здания применены отдельные железобетонные фундаменты ступенчатого типа под колонны из бетона класса В20 армированные арматурой класса А400.
Характеристики арматуры класса А400:
Rs = 355 МПа; Rsc = 355 МПа; Rsw = 285 МПа; Es = 200000 МПа.
Характеристики бетона класса В20:
Rbt.ser = 1.35 МПа; Rb.ser = 15 МПа; Rbt = 0.9 МПа; Rb = 11.5 МПа; γb2 = 0.9; Eb = 27500 МПа.
Расчетное сопротивление грунта – R0 = 0.2 МПа.
Расчетные и нормативные усилия на уровне обреза фундамента (сечение 4-4):
Мmax = 322.5 кН*м;
Nсоот = 734.7 кН;
Qсоот = 38.9 кН;
Мser = Мmax / 1.15 = 322.5 / 1.15 = 280.4 кН*м;
Nо ser = Nсоот / 1.15 = 734.7 / 1.15 = 638.9 кН;
Qser = Qсоот / 1.15 = 38.9 / 1.15 = 33.8 кН.
7.2 Предварительный выбор основных размеров фундамента
7.2.1 Глубина заложения фундамента
Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:
dfn = d0 * Мt0.5,
где d0 = 0.23 – для суглинков и глин;
Mt = 18.5 + 22.3 + 17.2 = 58 – коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.
dfn = 0.23 * 580.5 = 1.75 м.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:
df = kh * dfn,
где kh = 0.5 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания без подвалов при температуре внутреннего воздуха +20оС.
df = 0.5 *·1.75 = 0.875 м.
Предварительно принимаем минимальную глубину заложения фундаментов: d = 1.65 м.
7.2.2 Размеры стаканной части фундамента
Величина заделки сплошной колонны в фундамент:
hз = hкол = 0.8 м.
Глубина стакана:
hс = hз + 0.05,
hс = 0.8 + 0.05 = 0.85 м.
Принимаем hс = 0.95 м, тогда hз = 0.9 м.
Минимальная высота фундамента:
Hf min = hс + 0.2,
Hf min = 0.95 + 0.2 = 1.15 м.
Принимаем для дальнейшего расчета высоту фундамента: Hf = 1.5 м.
Минимальные длина и ширина подоколонника:
lп = hкол + 2 * 0.075 + 2 * lw,
bп = bкол + 2 * 0.075 + 2 * bw,
где lw = bw = 0.175 м – минимальные толщины стенок стакана расположенные соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента.
lп = 0.8 + 2 * 0.075 + 2 * 0.175 = 1.3 м,
bп = 0.4 + 2 * 0.075 + 2 * 0.175 = 0.9 м.
Принимаем следующие размеры подоколонника:
lп = 1.5 м,
bп = 0.9 м.
Толщина стенки стакана расположенной параллельно плоскости действия изгибающего момента:
lw = (lп - hкол - 0.15) / 2,
lw = (1.5 - 0.8 - 0.15) / 2 = 0.275 м.
Толщина стенки стакана расположенной перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента:
bw = (bп - bкол - 0.15) / 2,
bw = (0.9 - 0.4 - 0.15) / 2 = 0.175 м.
7.2.3 Размеры подошвы фундамента
Расчетное значение момента на уровне подошвы фундамента:
М = Мmax + Qсоот * Hf,
М = 322.5 + 38.9 * 1.5 = 380.85 кН*м.
Длина и ширина подошвы:
l = (Nо ser / (m * (R0 - * d))0.5, b = l * m,
l = (638.9 / (0.6 * (200 - 20 * 1.65)))0.5 = 2.53 м,
b = 2.53 * 0.6 = 1.52 м.
Принимаем предварительно размеры подошвы: l = 2.7 м, b = 2.1 м.
Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие условия:
1) для среднего давления:
Р < R0,
где Р – среднее давление на грунт:
Р = Nser / (b * l),
Nser – сила под подошвой фундамента:
Nser = * b * l * d + Nо ser,
Nser = 20 * 2.1 * 2.7 * 1.65 + 638.9 = 826.01 кН.
Р = 826.01 / (2.1 * 2.7) = 145.68 кПа < R0 = 200 кПа - условие выполняется.
2) для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно одной главной оси инерции подошвы фундамента:
Pmax 1.2 * R0,
где Pmax – максимальное давление на грунт:
Pmax = Nser / (b * l) + Мser / (b * l2 / 6),
Pmax = 826.01 / (2.1 * 2.7) + 280.4 / (2.1 * 2.72 / 6) = 255 кПа.
Pmax = 255 кПа > 1.2 * R0 = 1.2 * 200 = 240 кПа - условие не выполняется, принимаем размеры подошвы: l = 3 м, b = 2.4 м.
1) Сила под подошвой фундамента:
Nser = 20 * 2.4 * 3 * 1.65 + 638.9 = 876.5 кН.
Среднее давление на грунт:
Р = 876.5 / (2.4 * 3) = 121.74 кПа < R0 = 200 кПа - условие выполняется.
2) Максимальное давление на грунт:
Pmax = 876.5 / (2.4 * 3) + 280.4 / (2.4 * 32 / 6) = 199 кПа < 1.2 * R0 = 1.2 * 200 = 240 кПа - условие выполняется, принимаем окончательно: l = 3 м, b = 2.4 м.
7.3 Расчет и конструирование плитной части фундамента
7.3.1 Конструирование плитной части фундамента
Плитная часть фундамента рассчитывается по двум группам предельных состояний.
Расчет по первой группе включает проверку прочности на продавливание плитной части в целом и по каждой ступени в отдельности, а также расчет на изгиб консольных выступов в сечениях по граням ступеней и подколонника.
Расчет по второй группе предельных состояний – на образование и раскрытие трещин в подошве фундамента.
Толщина дна стакана:
hbot = Hf - hс,
hbot = 1.5 - 0.95 = 0.55 м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
