«Проектирование многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом». ЖБК КП 1. 1. Исходные данные. 3 Компоновка конструктивной схемы 4

• Название: 1. Исходные данные. 3 Компоновка конструктивной схемы 4
• Анкор: «Проектирование многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом
• Дата: 30.01.2022
• Размер: 4.37 Mb.
• Имя файла: ЖБК КП 1.doc
• Тип: Документы; #346172
• страница: 9 из 15

5.3.Расчет крайнего и среднего ригелей по сечению, нормальному к продольной оси.

5.3.1. Расчет крайнего ригеля.

1) Подбор арматуры для растянутой зоны(Первый пролет).


300


Примем величину защитного слоя арматуры равным 60 мм. Тогда рабочая высота сечения:

M=15542.01кг*м =15.54т*м

55–6=49см

1554200.7/(86.7*30*49²)=0.249

1–(1–0.249)^0.5=0.13

1–0.5·0.1334=0.93

1554200.7/(2700·49·0.9333)=12.59см2

По приложению 9 [2] подбираем количество и диаметр рабочих стержней:

3ф 16 A-300 As=3*2.011=6.033см2

+ 3ф 18A-300 As=3*2.545=7.635см2

2. 
   Подбор арматуры на второй опоре
   

300


M=20038.03кг*м =20.04т*м

55–6=49см

2003802.98/(86.7*30*49²)=0.321

1–(1–0.321)^0.5=0.18

1–0.5·0.176=0.91

2003802.98/(2700·49·0.91)=16.64см2

По приложению 9 [2] подбираем количество и диаметр рабочих стержней:

As= 3ф 20A-300 As=3*3.142=9.426см2

+As= 3ф 18A-300 As=3*2.545=7.635см2

5.3.2. Расчет среднего ригеля.

300


1) Подбор арматуры для растянутой зоны.

M=10730.59кг*м =10.73т*м

55–6=49см

1073059.4232/(86.7*30*49²)=0.172

1–(1–0.172)^0.5=0.09

1–0.5·0.0901=0.95

1073059.4232/(2700·49·0.95)=8.54см2

По приложению 9 [2] подбираем количество и диаметр рабочих стержней:

3ф 12A-300 As=3*1.131=3.393см2

+ 3ф 16A-300 As=3*2.011=6.033см2

2. 
   Подбор арматуры на правой опорой
   

300


M=16363.96кг*м =16.36т*м

55–6=49см

1636396.3602/(86.7*30*49²)=0.262

0.85–0.008·0.9·8.5=0.79

= 0.7888/(1+(270/500)·(1–0.7888/1.1))=0.68

= 0.68·(1–0.5·0.68)=0.45

0.262<0.4488

1–(1–0.262)^0.5=0.14

1–0.5·0.1409=0.93

1636396.3602/(2700·49·0.92955)=13.31см2

По приложению 9 [2] подбираем количество и диаметр рабочих стержней:

As= 3ф 20A-300 As=3*3.142=9.426см2

+ 3ф 14A-300 As=3*1.539=4.617см2

Окончательное сечение ригелей:


d 20

d 18

d 20

d 16

d 18

d 20

d 18

d 18

300

300

300



d 20

d 18

d 16

d 20

d 12

d 16

d 20

d 14

d 16

300

300

300

5.3.3.Расчет прочности ригеля по сечению, наклонному к продольной оси.

Данным расчётом подбираем поперечную арматуру каркасов на действие максимальной поперечной силы. Поперечную арматуру назначают из арматуры класса А-I. Шаг поперечной арматуры либо подбирается расчётом либо конструктивно согласно [1] п.5.27.

согласно конструктивным требованиям расстояние между поперечными стержнями или хомутами в балках высотой свыше 400 мм должно быть не более и не более 500 мм – на приопорных участках (1/4 пролета), не более в средней части балки;

назначаем шаг поперечной арматуры на приопорных участках 150 мм

и в средней части 400 мм <550·3/4=412.5мм
Q= 20456.36 кг – максимальная поперечна сила (на опоре В);
Прочность бетона по наклонной трещине без поперечной арматуры:

(8.55)[1]

- коэффициент, принимаемый 0,3 согласно СП п.8.1.32

0.3·86.7·30·49=38234.7кг

где Q - поперечная сила в нормальном сечении элемента;
С=2h₀=49·2=98

; ;

3201.95+3120/2=4761.95 кг/м

с – величина длины проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента, определяемая по формуле:



согласно [1] п.3.32 для тяжелого бетона

= 0 – коэффициент определяемый согласно [1], ф.78.

2.5·49=122.5

49·(1.5·1·7.65·30/47.6195)^0.5=131.75 см

Принимаем 122.5 см

Q=20456.36–4761.95·1.225=14622.97 кг

условие выполняется

Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению

; (8.56)[1]

где: Q_b – поперечное усилие, воспринимаемое бетоном;

Q_s – поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении.

- поперечное усилие, воспринимаемое бетоном,

_{- коэффициент, принимаемый равным 1,5}

(1.5·7.65·30·49^2)/98=8434.13кг

Но принимают не более и не менее

=2.5·7.65·30·49=28113.75кг

=0.5·7.65·30·49=5622.75кг

Принимаем Q_b=8434.13 кг

- усилие для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента;

- коэффициент, принимаемый равным 0,75;

- усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента;

(1730кг/см2*2.355см2)/15см=271.61кг/см

2·49=98см

=0.75·271.61·98=19963.34

14622.97125<8434.125+19963.335=28397.46

условие выполняется
Расчет по наклонным сечениям на действие моментов.

(8.63)[1]

где М - момент в наклонном сечении с длиной проекции С на продольную ось элемента, определяемый от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно конца наклонного сечения (точка 0), противоположного концу, у которого располагается проверяемая продольная арматура, испытывающая растяжение от момента в наклонном сечении; при этом учитывают наиболее опасное загружение в пределах наклонного сечения;

Mmax =20038 кг*м

М=Мmax - q∙c=20038.0297666563–4761.95·98/100=15371.32кг*м

М_s= N_s∙z_{s ;} (8.64) [1]

– момент, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения

2700·17.061=46064.7кг

0.9·49=44.1 см- плечо внутренней пары сил; допускается принимать z_s = 0,9 h₀.

М_s=46064.7·44.1/100=20314.53кг*м

M_sw=0,5∙Q_sw∙c; (8.65) [1]

– момент, для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента,

271.61·98=26617.78кг

M_sw=0.5·26617.78·98/100=13042.71кг

20038.0297666563<20314.5327+13042.7122=33357.24

Условие выполняется

5.3.4.Построение эпюры материала.

1) Определим несущую способность сечения при наличии 3 стержней диаметром d 18 мм.


300

d 18


а=25+18/2=34 Принимаем 35 мм

2700·7.635/(86.7·30)=7.93

ξ =x/h0 =7.93/51.5=0.15

ζ = 1-0.5*ξ =0.92

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ = 2700·7.635·51.5·0.923=979899.95кг*см

2. 
   Определим несущую способность сечения
   

при наличии 3 d 16 мм + 3 d 18мм


d 16

d 18

300

а=25+18+16/2=51 принимаем 55мм

2700·13.668/(86.7·30)=14.19

ξ =x/h0= 14.188/49.5=0.29

ζ = 1-0.5*ξ = 0.94

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ = 2700·13.668·49.5·0.937=1711644.32кг*см

2. 
   Определим несущую способность сечения при наличии 3 d 20 + 3 d 18
   

Ригель на второй опоре


d 20

d 18

300


a= 25+20+18/2=54

2700·17.061/(86.7·30)=17.71

ξ =x/h0= 17.71/49.5=0.36

ζ = 1-0.5*ξ =1.02

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ= 2700·17.061·49.5·1.021=2328086.91кг*см

2. 
   Определим несущую способность сечения при наличии 3 стержней диаметром d 20 мм
   

d 20

300


a=25+20/2=35

2700·9.426/(86.7·30)=9.78

ξ =x/h0= 9.785/51.5=0.19

ζ = 1-0.5*ξ = 0.91

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ = 2700·9.426·51.5·0.905=1186170.2кг*см

5) Определим несущую способность сечения при наличии стержней диаметром 3d 12мм. + 3 d 16мм


d 16

300

d 12


a=25+16+12/2=47

2700·9.426/(86.7·30)=9.78

ξ =x/h0= 9.78/50=0.2

ζ = 1-0.5*ξ = 0.96

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ = 2700·9.426·50·0.962=1224154.62кг*см
6) Определим несущую способность сечения при наличии 3 стержней диаметром d 16 мм.

d 16

300

a=25+16/2=33

2700·6.033/(86.7·30)=6.26

ξ =x/h0=6.263/51.5=0.12

ζ = 1-0.5*ξ = 0.94

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ = 2700·6.033·51.5·0.939=787716.44кг*см

7. 
   Определим несущую способность сечения при наличии 3 d 20 + 3 d 14
   

d 14

300

d 20

a=25+20+14/2=52

2700·14.043/(86.7·30)=14.58

ξ =x/h0=9.785/51.5=0.19

ζ = 1-0.5*ξ =0.91

M₁ = R_s·A_s·h₀·ζ = 2700·14.043·49.5·1.053=1976319.84кг*см

5.3.5. Определение длин анкеровки обрываемых стержней.

Условие 1.

На действие максимального значения Q.

Определим длины анкеровки для обрываемых стержней. Расчет проводим из двух условий: , где:

Q– поперечная сила в нормальном сечении, проходящем через точку теоретического обрыва стержней (с эпюры поперечных сил);

- интенсивность поперечного армирования на рассматриваемом участке длины ригеля,

d – диаметр обрываемых продольных стержней.

Из двух значений длины анкеровки выбираем максимальное.
1) Обрыв нижней арматуры

Для диаметра d 16 - (диаметр обрываемого стержня);

Q=15380.2кг- расчетная поперечная сила в точке теоретического обрыва

стержня, определяемая по эпюре Q см. стр 48

1730·2.355/15=271.61кг/см

20·1.6=32

15380.2/(2·271.61)+5·1.6=36.31

1. 
   Обрыв верхней арматуры
   

Для диаметра d 18-(диаметр обрываемого стержня);

Q= 16440.9 кг - расчетная поперечная сила в точке теоретического обрыва

стержня, определяемая по эпюре Q см. стр 48

1730·2.355/15=271.61кг/см

20·1.8=36см

16440.86/(2·271.61)+5·1.8=39.27см

570

570

640

2460
Условие 2

Определение длины анкеровки по СП52-101-2003. п8.3.21.

d 28

As= 2.011 см2

A-300 Rs= 2700 кгс/см2 табл.2.6(пособие к СП52-101-2003)

Бетон B15 Rbt= 7.65кгс/см2Таблица 2.2 (пособие к СП52-101-2003)

Базовая (основная) длина анкеровки, необходимая для передачи усилий в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон , определяют по формуле (8.1)СП52-101-2003

= (2700·2.011)·10/(19.125·5.024)=565.1см

где: us= 3.14·16/10=5.02 см-периметр сечения арматуры, определяемые по номинальному диаметру стержня см. СП52-101-2003. п8.3.21.

Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле (8.2)СП52-101-2003

R_bond = η₁η₂R_bt = 2.5·1·7.65=19.12 кг/см2

где:

η₁₌2.5 для горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля

η₂₌1при 16 <32

т.е анкеровка=35.3d

принимаем длину анкеровк. 35.3d
Расчет опорного стыка.

Стык элементов неразрезного ригеля с колонной и друг с другом осуществляем у боковых граней колонн при помощи сварки верхней растянутой арматуры с соединительными горизонтальными стержнями. Последние при монтаже пропускаем через специальные каналы, оставленные при изготовлении колонны.

Соединительные стержни забетонированы в колонне и имеют выпуски длиной 120 мм. Сжимающее усилие в нижней части ригеля передается через монтажные сварные швы между закладными ригелями и консоли колонны.

Площадь сечения соединительных растянутых стержней

20038.0297666563·100/(2700·50)=14.84см2

где 20038.02977 кг*м - изгибающий момент на 1 опоре (максимальный) см Огибающую эпюру моментов стр 35.
где z =h – 5= 55–5=50см - плечо пары сил в стыке, равное расстоянию между центрами тяжести сварных швов нижних закладных деталей и верхних растянутых стержней (рис.11). Число соединительных стержней принимаем равным 3 .

Принимаем

3ф 28 As=3*6.158=18.474см2


Суммарная длина швов соединительных стержней с одной стороны

=1.3·40076.1/(0.85·0.8·1500)=51.08см

20038.0297666563·100/(50)=40076.06кг

k = 8 мм - высота катета шва

R_св - расчетное сопротивление углового шва, равное 150 МПа,

Длина одного сварного шва

51.08/3+1=18.03см

По конструктивным соображениям наименьшая длина шва соединительного стержня диаметром d:

90

Длину соединительных стержней и размеры верхних закладных деталей назначаем из условий выполнения сварного соединения. При этом площадь сечения закладной детали

40076.1/(2450)=16.36см2

Площадь сечения стальных пластинок консоли колонны и нижних закладных деталей ригеля принимаем равными .

Толщина закладной детали

16.36/30=0.55см

Суммарная длина швов в сварных соединениях нижней части ригеля

=1.3·(40076.1–3068.454)/(0.7·0.8·1500)=57.27см

T=Q*f= 20456.36·0.15=3068.45кг*см2

Q- поперечная сила на опоре ригеля;

f - коэффициент трения стали по стали, f = 0,15

Длина одного шва между закладными деталями ригеля и консоли колонны

57.27/3+1=20.09см

Эпюра материалов(т*м).


3 d 16

3d 18+3d 16

3 d 16

3d 12

3d 16+3d 12

3d 12

3d 20

3d 20+3d 18

3d 20+3d 18

3d 20+3d 14

3d 20

3d 16+3d 12

3d 18+3d 16

3d 20

3d 20

3d 12

3d 12