Вибір схеми розташування головних та другорядних балок

Зміст

1. Вихідні дані........................................................................................................3

2. Матеріали для проектування............................................................................3

3. Вибір схеми розташування головних та другорядних балок........................3

4. Розрахунок та конструювання монолітної плити...........................................5

4.1. Статичний розрахунок плити................................................................5

4.2. Розрахунок міцності перерізів, нормальних до поздовжньої осі елементу.................................................................................................................6

5. Розрахунок та конструювання другорядної балки.........................................8

5.1. Статичний розрахунок балки................................................................8

5.2. Розрахунок міцності нормальних перерізів другорядної балки......10

5.3. Розрахунок міцності похилих перерізів другорядної балки............11

5.4. Побудова епюри матеріалів.................................................................12

6. Розрахунок колони..........................................................................................14

6.1. Навантаження на колону.....................................................................15

6.2. Розрахунок міцності перерізів колони...............................................15

7. Розрахунок фундаменту..................................................................................16

7.1. Визначення розмірів підошви фундаменту.......................................16

7.2. Визначення висоти фундаменту.........................................................16

7.3. Розрахунок арматури підошви фундаменту......................................17

Література.............................................................................................................18

 

Вихідні дані

1. Призначення будівлі – завод хімреактивів.

2. Район будівництва – І.

3. Розміри будівлі в плані А х В = 58 х 26 м.

4. Кількість поверхів n_f = 3.

5. Висота поверху H_f = 3,6 м.

6. Ступінь агресивної дії середовища – середньоагресивний.

7. Тимчасове характеристичне навантаження J₀ = 7,0 кПа.

8. Розрахунковий опір грунту R₀ = 0,260 МПа.

9. Матеріали монолітного перекриття:

бетон класу В30; арматура плити А400С; арматура балки А500С.

Матеріали для проектування

Згідно рекомендацій норм (п.2.5, 2.19 [1]) призначаємо бетон важкий класу В30, робочу арматуру з сталі класу А400С, поперечну арматуру зі сталі класу А240С. Розрахунковий опір бетону осьовому стиску становить R_b ^т= 17,0 МПа, опір осьовому розтягу R ^т _bt = 1,2 МПа, з урахуванням коефіцієнта умов роботи g_b2 = 0,9 опір становить

R_b = g_b2R ^т _b = 0,9 · 17= 15,3 МПа = 1,53 кН/см²,

R_bt = g_b2R ^т _bt = 0,9 · 1,2 = 1,08 МПа = 0,108 кН/см².

За табл. 18 [1] початковий модуль пружності бетону E_b = 32,5 · 10³ МПа.

Розрахунковий опір поздовжньої робочої арматури (табл. 22 [1]) становить:

для Ø 6¸8 мм – R_s = 355 МПа = 35,5 кН/см²,

для Ø 10¸40 мм – R_s = 365 МПа = 36,5 кН/см².

Поперечна арматура: R_sw = 175 МПа = 17,5 кН/см², модуль пружності за табл. 29 E_s = 2,1 · 10⁵ МПа.

Вибір схеми розташування головних та другорядних балок

Для вибору схеми розташування головних та другорядних балок перекриття приймаємо два варіанти їх розміщення: в першому варіанті головні балки розташовані вздовж сторони А, у другому – вздовж сторони В, схеми розташування наведені на рис.1.

Обчислюємо зведену товщину елементів перекриття.

Перший варіант.

l_mb1 = 6,8 м, l_mb = 7,4 м, n_mb = 8.

l_sb1 = 6,5 м, l_sb = 6,5 м, n_sb = 4.

l_s1 = 1,25 м, l_s = 1,85 м, n_s = 32.

Зведена товщина головної балки

h_{mb, red} = 0,014J_n l²_mb (n_sb – 1) / n_sb = 0,014 · 7· 7,4² (4 – 1) / 4 = 4,02 см.

Зведена товщина другорядної балки

h_{sb, red} = 0,012·(1,5·l_s+J_n)·l²_sb·(n_s–1)/n_s = 0,012·(1,5·1,85+7)·6,5²·(32–1)/32 = 4,80 см.

Зведена товщина колони

h_c,red=0,03·J_n·H·n_f ·(n_mb–1)(n_sb–1)/(n_mb·n_sb)=0,03·7·3,6·(3–1)(8–1)(4–1)/(8·4)=0,99 см.

Товщина плити

= .

Сумарна зведена товщина перекриття

h_{red І} = h_{mb, red} + h_{sb, red} + h_{c, red} + h_s,red = 4,02 + 4,8 + 0,99 + 6 = 15,8 см.

 

Другий варіант.

l_mb1 = 6,4 м, l_mb = 6,6 м, n_mb = 4.

l_sb1 = 5 м, l_sb = 6 м, n_sb = 10.

l_s1 = 2 м, l_s = 2,2 м, n_s = 12.

h_{mb, red} = 0,014 · 7 · 6,6² (10 – 1) / 10 = 3,84 см.

h_{sb, red} = 0,012 · (1,5 · 2,2 + 7)· 6² · (12 – 1) / 12 = 4,08 см.

h_c,red = 0,03 · 7 · 3,6· (3 –1) (4 – 1) (10 – 1) / (4 · 10) = 1,02 см.

= 6,67 см.

h_{red ІІ} = 3,84 + 4,08 +1,02 + 6,67 = 15,61 см.

Оскільки h_{red І} = 15,8 см > h_{red ІІ} =15,61 см, до розрахунку приймаємо більш економічний другий варіант перекриття.

Призначаємо розміри поперечного перерізу елементів монолітного перекриття.

Висоту головної балки приймаємо h_mb = (1/8…1/15)l_mb =(1/8…1/15)6,6=0,6 м, ширину балки приймаємо b_mb = (0,35…0,5) h_mb = (0,35…0,5)0,6 = 0,3 м. Висоту другорядної балки приймаємо h_sb = (1/15…1/20)l_sb = (1/15…1/20)6 = 0,4 м, ширину b_sb = (0,35…0,5) h_sb = (0,35…0,5) 0,4 = 0,2 м.

Товщину монолітної плити призначаємо 7 см.

 

Рис.1. Схеми розташування головних та другорядних балок перекриття

Статичний розрахунок плити

Плиту розраховуємо як п’ятипрольотну нерозрізну балку, завантажену рівномірно розподіленим навантаженням. Призначаємо конструкцію підлоги і обчислюємо навантаження на 1 м² перекриття, при цьому враховуємо коефіцієнт надійності за навантаженням g_n = 0,95.

Розрахунок зведено в табл. 1.

Таблиця 1

Навантаження на 1 м² перекриття

№ з/п	Вид навантажень	Характеристичне нав-ня, кПа	Коеф. надійн. за експл. нав-ням gfе	Експл-не розрахункове нав-ня	Коеф. надійн. за гран. нав-ням gfm	Граничне розрахункове нав-ня
	Постійні навантаження Чиста бетонна підлога t = 20 мм, r =2,4 т/м^3 Теплозвукоізоляційний шар з легкого бет. t = 60 мм, r = 0,6 т/м^3 Монолітна з/б плита t = 70 мм, r = 2,50 т/м^3	0,48     0,36   1,75		0,456     0,342   1,663	1,3     1,3   1,1	0,593     0,445   1,889
Всього постійні			2,461		2,867
	Тимчасове навантаження Згідно завдання			6,65	1,2	7,98
	Повне навантаження			9,111		10,847

Для розрахунку приймаємо плиту шириною b = 1 м, погонне навантаження на яку становить

q_s = q · b =10,847 · 1 = 10,847 кН/м.

Обчислюємо значення розрахункових прольотів згідно рис.1

l₀ = l_s – b_sb =2,2 – 0,2 = 2,0 м,

l₀₁ = l_s1 – 0,5b_sb – a + 0,5c= 2 – 0,5·0,2 – 0,2 + 0,5·0,12 = 1,76 м.

 

Рис.2. До визначення розрахункових прольотів плити

Величини згинаючих моментів обчислюємо за формулами:

перший проліт M₁ = q_s l²₀₁ /11 кНм;

перша проміжна опора M₂ = q_s l²₀ / 11 кНм;

середні прольоти та опори M₃ = q_s l²₀ / 16 кНм;

середні прольоти та опори, які з чотирьох сторін оточені балками

M₄ = 0,8M₃ = 0,8 · 2,71 = 2,17 кНм.

Рис.3. Розрахункова схема монолітної плити та епюра згинаючих моментів

До поздовжньої осі елементу

За табл. 2 [2] встановлюємо, що за нормальної вологості та наявності газів групи В ступінь дії внутрішнього середовища відноситься до середньоагресивного.

Згідно табл. 10 [2], мінімальна товщина захисного шару a_s = 20 мм, гранична ширина розкриття тріщин a_crc1 = 0,25 мм, a_crc2 = 0,2 мм (табл.9 [2]).

Рис.4. Розрахункові перерізи плити: а) в прольоті; б) на опорі

Обчислюємо граничну відносну висоту стиснутої зони за формулою:

,

де w =α – 0,008R_b = 0,85 – 0,008 · 15,3 = 0,7276.

Робоча висота перерізу:

h_o = h – a_s – d / 2 = 7 – 2 – 0,5/2 = 4,75 см,

де попередньо приймаємо діаметр робочої арматури 5 мм.

Розраховуємо площі поздовжньої робочої арматури.

Перший проліт. M₁ =3,05 кНм.

^; .

Умова x = 0,092 < x_R = 0,585 виконується. Площа робочої арматури

см²,

де h = 1 – 0,5 · ξ = 1-0,5·0,092=0,954.

Перша проміжна опора. M₂ =3,94 кНм

^,

h = 1 – 0,5 · 0,121 = 0,940, см².

Середні прольоти та опори. M₃ =2,71 кНм

, .

h = 1 – 0,5 · 0,082= 0,959, см².

Середні прольоти та опори, які з чотирьох сторін оточені балками

M₄ =2,17 кНм.

,

h = 1 – 0,5 · 0,065 = 0,968, см².

Мінімальна площа робочої арматури:

A_s,min =0,0005·b·h₀= 0,0005 · 100 · 4,75 = 0,24 см².

За таблицею 1.2 призначаємо діаметр та крок робочої арматури.

Розподільчу арматуру призначаємо конструктивно за табл.1.3 в залежності від прийнятої робочої арматури. Результати зведені у табл. 2.

Таблиця 2

Армування плити

Переріз плити що розглядається	Розрахункова площа перерізу арматури As, см^2	Прийняте армування
Робоча арматура класу А400С	Розподільча арматура діаметр/крок, мм
діаметр/крок мм	Площа перерізу As, см^2
Крайні прольоти	1,87	6/125	2,26	4/350
Перша проміжна опора	2,45	6/100	2,83	4/350
Середні прольоти та опори: -не оточені по 4-х сторонах балками -оточені по 4-х сторонах балками	1,65   1,31	6/150   6/200	1,84   1,41	3/350   3/350
В неробочому напрямку над головними балками та біля цегляних стін	–	6/200	2,26	3/350

Розрахунок та конструювання

Другорядної балки

Статичний розрахунок балки

Балку розраховуємо як п¢ятипролітну нерозрізну. Обчислюємо погонні навантаження на балку:

від постійних навантажень

g₁ = g · l_s + g’_b, де g’_b = (h_sb – h_s) b_sb · r _b (10) g_fm ·g_n – вага 1 п/м балки.

g₁ = 2,867 · 2,2 + (0,4 – 0,07) · 0,2 · 2,5·10 · 1,1 · 0,95 = 8,032 кН/м;

від тимчасових навантажень J₁ = J · l_s= 7,98 · 2,2 = 17,556 кН/м;

повне навантаження q_b = g₁ + J₁ = 8,032 + 17,556 = 25,588 кН/м.

Розрахункові прольоти згідно рис. 5:

=6 – 0,3 = 5,7 м;

= 5 – 0,3/2 – 0,2 + 0,3/2 = 4,8 м.

Величини поперечних сил:

на крайній (вільній) опорі

Q₁ = 0,4q_b · l₀₁ = 0,4 · 25,588 · 4,8 = 49,13 кН;

на першій проміжній опорі зліва

Q_2л = 0,6q_b · l₀₁ = 0,6 · 25,588 · 4,8 = 73,69 кН;

на першій проміжній опорі зправа

Q_2п = 0,5q_b · l₀ = 0,5 · 25,588 · 5,7 = 72,93 кН.

Співвідношення тимчасових та постійних навантажень:

J₁ /g₁ = 17,556/8,032 = 2,2.

За таблицею 1.4 методичних вказівок знаходимо відповідні значення коефіцієнтів b_і і обчислюємо значення згинаючих моментів за формулою M_i = b_i · q_b · l²_oi. Результати розрахунку зводимо в табл. 3.

Віддаль від першої проміжної опори до перерізу, де опорний момент рівний нулю знаходимо за умови c₀ = 0,258l₀₁ = 0,258 · 4,8 = 1,24 м.

Рис. 5. До визначення розрахункових прольотів другорядної балки

 

 

Таблиця 3

Значення згинаючих моментів в перерізах другорядної балки

Проліт	Віддаль x / l0 від лівої опори до перерізу	Значення bі	Величина множника qb · l^2oi	Значення Мі, кН.м
+	¾	+	¾
Перший	0,0 (0) 0,2 (1) 0,4 (2) 0,425 0,6 (3) 0,8 (4) 1,0 (5)	0,065 0,09 0,091 0,075 0,02	-0,0715	25,588 · 4,8^2 = = 589,55	38,32 53,06 53,65 44,22 11,79	-42,15
Другий	0,0 (5) 0,2 (6) 0,4 (7) 0,5 0,6 (8) 0,8 (9) 1,0 (10)	0,018 0,058 0,0625 0,058 0,018	-0,0715 -0,031 -0,010 ¾ -0,007 -0,025 -0,0625	25,588 · 5,7^2 = = 831,35	14,96 48,22 51,96 48,22 14,96	-59,44 -25,77 -8,31   -5,82 -20,78 -51,96
Третій	0,0 (10) 0,2 (11) 0,4 (12) 0,5 0,6 (13)	0,018 0,058 0,0625 0,058	-0,0625 -0,024 -0,004 ¾ -0,004	1139,2	20,51 66,07 71,2 66,07	-51,96 -19,95 -3,33   -3,33

 

За результатами розрахунку будуємо огинаючу епюру моментів та поперечних сил.

Рис. 6. Розрахункова схема другорядної балки,

огинаюча епюра згинаючих моментів

 

Перерізів другорядної балки

Обчислюємо значення відносної граничної висоти стиснутої зони

.

Граничне значення a рівне a _R =x_R (1–0,5x_R)=0,558(1 – 0,5 · 0,558) = 0,402.

Визначаємо мінімальну висоту балки:

= см,

раніше прийнята висота балки 40 см достатня.

Рис. 7. Розрахунковий переріз другорядної балки на опорах

Робоча висота перерізу

h₀ = 40 – 2,5 – 2 – 3/2 = 34 см.

Перша опора

M = 59,44 кНм; ;

h = 1 – 0,5 · 0,185 = 0,908.

Площа перерізу робочої арматури

см².

Середні опори М = 51,96 кНм, a = 0,147; h = 0,92; A_s2 = 3,69 см².

Рис. 8. Розрахунковий переріз другорядної балки в прольотах

При розрахунку прольотних перерізів враховуємо стиснуті полиці, розрахункова ширина приймається з умов:

b_f’ £ l_sb / 3 + b_sb= 6/3 + 0,2 = 2,2 м; b_f’ £ l_s=b_f’ £ 2,2 м.

Приймаємо b_f’ = 2,2 м.

Для визначення положення нейтральної лінії в перерізі обчислюємо величину M_fu за формулою:

M_fu = R_b · b_f’ · h_f’ (h₀ – 0,5 h_f’)= 1,53 · 220 · 7 (34 – 0,5 · 7) · 10 ^–2 = 718,64 кНм.

Перший проліт: М = 53,65 кНм. Оскільки М < M_fu = 718,64 кНм, то нейтральна лінія проходить в межах полиці, розрахунок проводимо як для прямокутного перерізу шириною b_f’.

; x = 0,014; h = 0,993; A_s3 = 3,53 см².

Другий проліт М = 51,96 кНм < M_fu.

; x = 0,013; h = 0,994; A_s4 = 3,42 см².

Армування другорядної балки виконуємо плоскими зварними каркасами, варіанти армування балки наведені на рис. 9, та у табл. 4.

Армування другорядної балки

Таблиця 4

Місце перерізу	Розрахункова площа перерізу арматури As, см^2	Армування зварними каркасами
Прийнята арматура	Площа перерізу арматури (см^2)
Перша проміжна опора	4,28	4Ø12АІІІ	4,52
Середні опори	3,69	4Ø12АІІІ	4,52
Перший проліт	3,53	4Ø12АІІІ	4,52
Середні прольоти	3,42	4Ø12АІІІ	4,52

Другорядної балки

Фактична робоча висота перерізу h₀ = 40 – 2,5 – 1,2 – 3/2 = 34,8 см.

Максимальне значення поперечної сили Q_max = 73,69 кН.

Призначаємо поперечну арматуру діаметром 6 мм зі сталі А240С. За конструктивними вимогами максимальний крок поперечної арматури на приопорних ділянках s_w £ h_sb /2 = 40/2 = 20 см, але не більше 15 см. Призначаємо крок s_w = 15 см. Перевіряємо міцність стиснутої похилої смуги за формулою:

Q_max = 73,69 кН < 0,3j_b1 j_w1 R_b·b_sb·h₀ =0,3·0,847·1,06·1,53·20·34,8 = 286,82 кН,

де j_b1 = 1 - bR_b = 1 – 0,01 · 15,3 = 0,847;

Умова виконується, міцність забезпечена, розміри поперечного перерізу балки достатні.

Погонне зусилля в поперечних стержнях за умовами: .

q_b = 0,256 кН/см < 0,56 · q_sw = 0,56 · 0,66 = 0,37 кН/см.

q₁ = q_b = 0,37 кН/см.

Проекція похилого перерізу на вісь балки:

Обчислюємо поперечну силу, яку сприймає бетон стиснутої зони за формулою: 2,5 R_bt·b_sb·h₀ =

j_b3·R_bt·b·h₀ = , отже .

Проекція похилої тріщини на вісь балки становить:

,

с₀ £ 2h₀; 89см>69,6см, в подальшому розрахунку приймаємо с₀=2h₀=69,6 см;

с₀ < c; 69,6см<118,91см;

при c > h₀=118,91см>34,8см с₀ ≥h₀=69,6см>34,8см.

Розрахункове значення поперечної сили в кінці похилого перерізу

Q = Q_max – q_b · c = 73,69 – 0,37 · 118,91 = 29,69 кН.

Перевіряємо міцність перерізу:

Q = 29,69 < Q_b + q_sw · c₀ = 45,1 + 0,66 · 69,6 = 91,036 кН,

умова виконується. Міцність забезпечена.

Прольотні ділянки балки армуємо з кроком s_w = 3/4h_sb = 3/4 · 40 = 30 см що не перевищує 50 см.

 

Побудова епюри матеріалів

Розглянемо варіант армування балки зварними каркасами. Обчислюємо несучу здатність балки в розрахункових перерізах.

Рис. 9. Армування другорядної балки зварними каркасами

Перший проліт. Розрахункова ширина перерізу b_f’ = 220 см, робоча висота h₀ = 34,8 см. Повна площа перерізу арматури (поз.1 та 2) становить A_s1 = 4,52 см².

; = 1 – 0,5 · 0,017 = 0,992;

= 0,992 · 34,8 · 45 · 4,52 · 10 ^–2 = 70,22 кНм.

Біля першої опори середні стержні переводимо у верхню зону, площа арматури, що залишилася (поз.1) становить A_s2 = 2,26 см².

; h₂ = 0,996; М₂ = 37,38 кНм.

Другий проліт: Арматура поз.3 та 4 A_s3 =4,52 см².

М₃ = М₁=70,22 кНм.

Арматура поз.3: A_s4 = 2,26 см²; М₄ = М₂ =37,88 кНм.

Перша проміжна опора: Розрахункова ширина перерізу b_sb = 20 см, робоча висота h₀ = 34,8 см. Арматура поз.5. A_s5 = 2,26 см².

; h₅ = 0,955; М₅ = 35,84 кНм.

Арматура поз.5 та 6: A_s6 = 4,52 см².

x₆ = 0,191; h₆ = 0,905; М₆ = 64,06 кНм.

Середні опори. Арматура поз.7 та 8: A_s7 = 4,52 см².

М₇ = М₅=64,06 кНм.

Арматура поз.7: A_s8 = 2,26 см²; М₈ = М₆=35,84 кНм.

В крайніх прольотах передбачаємо монтажну арматуру 2 Ø10А500С, обчислюємо несучу здатність перерізу з цією арматурою (A_s = 1,57 см²).

; h = 0,969; М = 25,26 кНм.

При побудові епюри матеріалів віддаль від точок перегину стержнів поз.2 та 4 до лінії епюри згинаючих моментів має бути не менше h₀ /2.

Для визначення довжини анкеровки стержнів, які обриваються згідно епюри моментів, обчислюємо погонне зусилля, що сприймають поперечні стержні:

приопорні ділянки s_w = 15 см, кН/см;

прольотні ділянки s_w = 30 см, кН/см.

Величини поперечних сил в точках теоретичного обриву визначаємо з епюри Q.

Точка 1. ; ; ;

.

Точка 2. ; ; .

Точка 3. ; ; .

Точка 4. ; ; .

Точка 5. ; ; .

Точка 6. ; ; .

Точка 7. ; ; .

Точка 8. ; ; .

Точка 9. ; ; .

Точка 10. ; ; .

Точка 11. ; ; .

 

Прольотну арматуру заводимо за грань головної балки на довжину анкеровки, яку обчислюємо за формулою: ;

де w_оn = 0,5; D l_оn = 8.

При d = 12 мм, l_оn = 270 мм

Розрахунки зведено в табл. 5.

Таблиця 5

Несуча здатність другорядної балки

Місце перерізу	Прийнята арматура	Площа перерізу арматури, As, см^2	Розрахун-кова ши-рина перерізу, см	Робоча висота перерізу, h0, см	x і	hі	Несуча здатн. пер-зу Мі , кНм	Розраху-нковий момент в перерізі, кНм
Перший проліт	4Ø12А500С 2Ø12А500С	4,52 2,26		34,8 36,9	0,017 0,008	0,992 0,996	70,22 37,38	53,65
Перша проміжна опора	4Ø12А500С 2Ø12А500С 2Ø10А500С*	4,52 2,26 1,57		34,8 36,9 36,9	1,191 0,090 0,063	0,905 0,955 0,969	64,06 35,84 25,26	59,44
Другий проліт	4Ø12А500С 2Ø12А500С	4,52 2,26		34,8 36,9	0,017 0,008	0,992 0,996	70,22 37,38	51,96
Середні опори	4Ø12А500С 2Ø12А500С 2Ø10А500С*	4,52 2,26 1,57		34,8 36,9 36,9	0,191 0,090 0,063	0,905 0,955 0,969	64,06 35,84 25,26	51,96

*2Ø10А500С – монтажна арматура, яка ставиться в прольотних каркасах.

 

 

Аналогічно обчислюємо і довжини анкеровки стержнів, що обриваються.

Таблиця 6

Визначення довжин анкеровки арматури

Величини	Номера точок
Q, кН
sw, см
qsw, кн/см	0,66	0,33	0,66	0,66	0,66	0,33	0,33	0,33	0,66	0,66	0,66
d, см	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
lоn
lоn,min

 

Розрахунок колони

Розраховуємо колону першого поверху як найбільш навантажену. Переріз призначаємо квадратний з розмірами b_c = h_c = 0,3 м.

Умова м – виконується.

Геометрична довжина колони становить l = 3,6+0,05=3,65 м.

 

Навантаження на колону

Визначаємо величину поздовжньої сили, що діє на елемент від повних розрахункових навантажень та постійних і тривалих. Для цього попередньо обчислюємо необхідні величини:

;

,

;

.

Вага снігового покриву для І-го району будівництва становить , тоді .

Розрахунок фундаменту

Глибина промерзання грунту в І-му районі будівництва становить 0,6 м (табл. [4]). Приймаємо глибину закладання фундаменту м. Навантаження на фундамент визначено у розділі 6.1.

Література

1. СНиП 2.03.01 – 84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования. Госстрой СССР – М.:1989 – 80с.

2. СНиП 2.01.07 – 85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР – М.: 1989 – 28с.

3. Голышев А.Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие. К.: 1985 – 496с.

4. Бабич В.І., Огороднік В.І., Романюк В.В. Таблиці для проектування будівельних конструкцій. Довідник. – Рівне, 1999.

 

 

Зміст

1. Вихідні дані........................................................................................................3

2. Матеріали для проектування............................................................................3

3. Вибір схеми розташування головних та другорядних балок........................3

4. Розрахунок та конструювання монолітної плити...........................................5

4.1. Статичний розрахунок плити................................................................5

4.2. Розрахунок міцності перерізів, нормальних до поздовжньої осі елементу.................................................................................................................6

5. Розрахунок та конструювання другорядної балки.........................................8

5.1. Статичний розрахунок балки................................................................8

5.2. Розрахунок міцності нормальних перерізів другорядної балки......10

5.3. Розрахунок міцності похилих перерізів другорядної балки............11

5.4. Побудова епюри матеріалів.................................................................12

6. Розрахунок колони..........................................................................................14

6.1. Навантаження на колону.....................................................................15

6.2. Розрахунок міцності перерізів колони...............................................15

7. Розрахунок фундаменту..................................................................................16

7.1. Визначення розмірів підошви фундаменту.......................................16

7.2. Визначення висоти фундаменту.........................................................16

7.3. Розрахунок арматури підошви фундаменту......................................17

Література.............................................................................................................18

 

Вихідні дані

1. Призначення будівлі – завод хімреактивів.

2. Район будівництва – І.

3. Розміри будівлі в плані А х В = 58 х 26 м.

4. Кількість поверхів n_f = 3.

5. Висота поверху H_f = 3,6 м.

6. Ступінь агресивної дії середовища – середньоагресивний.

7. Тимчасове характеристичне навантаження J₀ = 7,0 кПа.

8. Розрахунковий опір грунту R₀ = 0,260 МПа.

9. Матеріали монолітного перекриття:

бетон класу В30; арматура плити А400С; арматура балки А500С.

Матеріали для проектування

Згідно рекомендацій норм (п.2.5, 2.19 [1]) призначаємо бетон важкий класу В30, робочу арматуру з сталі класу А400С, поперечну арматуру зі сталі класу А240С. Розрахунковий опір бетону осьовому стиску становить R_b ^т= 17,0 МПа, опір осьовому розтягу R ^т _bt = 1,2 МПа, з урахуванням коефіцієнта умов роботи g_b2 = 0,9 опір становить

R_b = g_b2R ^т _b = 0,9 · 17= 15,3 МПа = 1,53 кН/см²,

R_bt = g_b2R ^т _bt = 0,9 · 1,2 = 1,08 МПа = 0,108 кН/см².

За табл. 18 [1] початковий модуль пружності бетону E_b = 32,5 · 10³ МПа.

Розрахунковий опір поздовжньої робочої арматури (табл. 22 [1]) становить:

для Ø 6¸8 мм – R_s = 355 МПа = 35,5 кН/см²,

для Ø 10¸40 мм – R_s = 365 МПа = 36,5 кН/см².

Поперечна арматура: R_sw = 175 МПа = 17,5 кН/см², модуль пружності за табл. 29 E_s = 2,1 · 10⁵ МПа.

Вибір схеми розташування головних та другорядних балок

Для вибору схеми розташування головних та другорядних балок перекриття приймаємо два варіанти їх розміщення: в першому варіанті головні балки розташовані вздовж сторони А, у другому – вздовж сторони В, схеми розташування наведені на рис.1.

Обчислюємо зведену товщину елементів перекриття.

Перший варіант.

l_mb1 = 6,8 м, l_mb = 7,4 м, n_mb = 8.

l_sb1 = 6,5 м, l_sb = 6,5 м, n_sb = 4.

l_s1 = 1,25 м, l_s = 1,85 м, n_s = 32.

Зведена товщина головної балки

h_{mb, red} = 0,014J_n l²_mb (n_sb – 1) / n_sb = 0,014 · 7· 7,4² (4 – 1) / 4 = 4,02 см.

Зведена товщина другорядної балки

h_{sb, red} = 0,012·(1,5·l_s+J_n)·l²_sb·(n_s–1)/n_s = 0,012·(1,5·1,85+7)·6,5²·(32–1)/32 = 4,80 см.

Зведена товщина колони

h_c,red=0,03·J_n·H·n_f ·(n_mb–1)(n_sb–1)/(n_mb·n_sb)=0,03·7·3,6·(3–1)(8–1)(4–1)/(8·4)=0,99 см.

Товщина плити

= .

Сумарна зведена товщина перекриття

h_{red І} = h_{mb, red} + h_{sb, red} + h_{c, red} + h_s,red = 4,02 + 4,8 + 0,99 + 6 = 15,8 см.

 

Другий варіант.

l_mb1 = 6,4 м, l_mb = 6,6 м, n_mb = 4.

l_sb1 = 5 м, l_sb = 6 м, n_sb = 10.

l_s1 = 2 м, l_s = 2,2 м, n_s = 12.

h_{mb, red} = 0,014 · 7 · 6,6² (10 – 1) / 10 = 3,84 см.

h_{sb, red} = 0,012 · (1,5 · 2,2 + 7)· 6² · (12 – 1) / 12 = 4,08 см.

h_c,red = 0,03 · 7 · 3,6· (3 –1) (4 – 1) (10 – 1) / (4 · 10) = 1,02 см.

= 6,67 см.

h_{red ІІ} = 3,84 + 4,08 +1,02 + 6,67 = 15,61 см.

Оскільки h_{red І} = 15,8 см > h_{red ІІ} =15,61 см, до розрахунку приймаємо більш економічний другий варіант перекриття.

Призначаємо розміри поперечного перерізу елементів монолітного перекриття.

Висоту головної балки приймаємо h_mb = (1/8…1/15)l_mb =(1/8…1/15)6,6=0,6 м, ширину балки приймаємо b_mb = (0,35…0,5) h_mb = (0,35…0,5)0,6 = 0,3 м. Висоту другорядної балки приймаємо h_sb = (1/15…1/20)l_sb = (1/15…1/20)6 = 0,4 м, ширину b_sb = (0,35…0,5) h_sb = (0,35…0,5) 0,4 = 0,2 м.

Товщину монолітної плити призначаємо 7 см.

 

Рис.1. Схеми розташування головних та другорядних балок перекриття