жбк. Проектирование многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом

• Название: Проектирование многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом
• Дата: 27.04.2023
• Размер: 1.26 Mb.
• Имя файла: жбк.docx
• Тип: Пояснительная записка; #1094355
• страница: 14 из 14

6.Расчет и конструирование колонны первого этажа

6.1 Сбор нагрузок и определение усилий

Принимаем сечение колонны размерами 400х400мм с консолями.

Грузовая площадь от перекрытия и покрытия для одной колонны:

Расчетная длина колонны II-ого и вышележащих этажей равна высоте этажа:

3,3 м

Количество этажей - 6.

Расчетная длина колонны I этажа с учетом жесткого закрепления:



Грузовая площадь колонны при сетке колонн 4,5х6,0: А_гр= 4,5м x 6,0м=27 м².

Собственный вес колонны первого этажа:



Собственный вес колонны последующих этажей:



Собственный вес ригеля:



Снеговая нагрузка:

Нормативное значение снего­вой нагрузки на горизонтальную проекцию пок­рытия s следует определять по формуле 10.1 [4]:

S_­0 = с_­е­ ∙ с_­t ∙ μ ∙ S_g;

где S_g  нормативное значение веса снегово­го покрова на 1м² горизонтальной по­верхности земли, по табл. 10.1 [4] S_g = 2,0 кПа (4-й снеговой район);

μ  коэффициент перехода от веса сне­гового покрова земли к снеговой на­грузке на покрытие; μ = 1;

с_{­е ­} - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов



где k = 0,85 (табл. 11.2 [4]), тип местности В

l_­c­ -характерный размер покрытия, принимаемый не более 100 м,

b- наименьший размер покрытия в плане

l- наибольший размер покрытия в плане





с_­t­ - термический коэффициент, с_­t­ = 1 (покрытие с утеплителем);

S_­0 = 180,47 кг/м2

Расчетное значение снеговой нагрузки:



γ_f = 1,4;



Сбор нагрузок на 1 м² покрытия:

Таблица 2

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кгс/м2	Коэффициент надежности по назначению	Расчетное значение нагрузки, кгс/м2
Постоянная нагрузка(g) Гидроизоляция (3 слоя рубероида на битумной мастике) Цементно-песчаная стяжка =20мм; =1800кг/м2 Утеплитель: керамзит =150мм; =600кг/м2 Пароизоляция (1 слой рубероида на битумной мастике) Собственный вес плиты перекрытия Итого Временная нагрузка(v) Снеговая (г. Салехард - 4 снеговой район) Длительная Временная Итого	gн 15 36 90 5 180 ∑gн 326 vн 126,3 54,14 ∑gн + ∑vн 506,47	1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,4 1,4 1,4	gр 20 47 117 6,5 198 ∑gр 388,5 vр 176,86 75,79 ∑gр+∑vр 641,36

Сбор нагрузок на колонну

N=388,5*27 +423*27*6+1392,19*6+1452*5+252,66*27+428,4*27*5=159284,46 кг

6.2 Характеристика прочности бетона и арматуры

Арматура: А-III (А400) стержневая:

R_s = 3467 , R_sw = 2855 , согласно табл. 6.14 [1]

R_sс = 3467 , согласно табл. 6.14 [1]

Е_s = 2∙10⁵МПа (2039432.4 ), согласно п. 6.2.12 [1]

Бетон тяжелый В20:

R_bn = R_b,ser = 15 МПа (152,96 ), согласно табл. 6.7 [1]

R_b =11,5 МПа (117,27 ), согласно табл. 6.8 [1]

R_btn = R_bt,ser = 1,35 МПа (13,77 ), согласно табл. 6.7 [1]

R_bt= 0,9 МПа (9,18 ), согласно табл. 6.8 [1]

Е_b = 27500 МПа (280421,96 ), согласно табл. 6.11 [1]
6.3 Расчет прочности колонны

Величина случайного эксцентриситета для центрально сжатой колонны:


Принимаем e_a=1,33 см.

Гибкость колонны:



Так как гибкость больше 14, коэффициент определяем по формуле:



– условная критическая сила, при которой произойдет потеря устойчивости колонны:

N – полная продольная сила для рассматриваемого элемента, N=159284,46 кгс;



где D – жесткость элемента в предельной по прочности стадии, определяемая как для железобетонных элементов, но без учета арматуры:



;



- относительное значение эксцентриситета продольной силы, принимаемое не менее 0,15 и не более 1,5, ;

– коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки;





– принимается равным 0,001 согласно п. 10.3.6 [2]

a = a' = 60 мм



Расчетная величина эксцентриситета:



Определение площади рабочей арматуры:




A_s=A_s^’= = = 0,55 см²

Расчётное значение площади арматуры получается слишком маленьким поэтому принимаем по манимальному коэффициенту армирования 1%

A_s=A_s^’=40*40=1600=16 см², принимаем А_s= А_s’=2 Ø25 = 9,82 см²




При этом высоту сжатой зоны х определяют по формуле при симметричном армирование:





_{- условие выполняется.}

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечной арматуры принимается из условия свариваемости в зависимости от наибольшего диаметра продольной арматуры: 8 мм. Принимаем арматуру класса А240.
6.4 Расчет прочности и конструирование консоли колонны



На консоль опирается ригель, поэтому для расчета колонны используем опорную реакцию, полученную в расчете ригеля: Q=13823,61 кгс.

Определим минимальную величину площадки опирания ригеля:



Принимаем , для удовлетворения условия прочности по наклонной полосе.

Момент, действующий на консоль колонны:



где l_c – расстояние от линии действия силы до грани колонны:



Рабочая высота консоли:



Принимаем 25 см

Площадь рабочей арматуры:



.

В соответствии с сортаментом принимаем А400, A_s=9.82 см².

Расчет железобетонных коротких консолей колонн на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой должен производиться из условия:



b_конс = b_риг + 50 мм = 25+5 = 30 см








– коэффициент армирования хомутами, расположенными по высоте консоли;




_{Условие выполняется, принятые размеры сечения консоли колонны удовлетворяют условиям.
7.Расчет и конструирование фундамента стаканного типа под колонну}

7.1 Сбор нагрузок

<sub>Сила, действующая на фундамент:

N=159284,46 кгс

R0=2,8 кг/см2</sub>


7.2 Характеристики бетона и арматуры

Арматура: А-III (А400) стержневая:

R_s = 3467 , R_sw = 2855 , согласно табл. 6.14 [1]

R_sс = 3467 , согласно табл. 6.14 [1]

Е_s = 2∙10⁵МПа (2039432.4 ), согласно п. 6.2.12 [1]

Бетон тяжелый В20:

R_bn = R_b,ser = 15 МПа (152,96 ), согласно табл. 6.7 [1]

R_b =11,5 МПа (117,27 ), согласно табл. 6.8 [1]

R_btn = R_bt,ser = 1,35 МПа (13,77 ), согласно табл. 6.7 [1]

R_bt= 0,9 МПа (9,18 ), согласно табл. 6.8 [1]

Е_b = 27500 МПа (280421,96 ), согласно табл. 6.11 [1]
7.3 Назначение размеров сечения фундамента

Фундамент рассчитывается как центрально нагруженный , расчетное усилие N=415667,6 кгс усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке =1,15 (учитывает работу фундамента в грунте) нормативное усилие равно:



Определяем условную площадь фундамента:



где – условное расчетное сопротивление грунта;

– средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах;

– глубина заложения фундамента.

Размеры фундамента в плане принимаем квадратными.

Тогда длина одной стороны подошвы:



Принимаем подошву фундамента размерами 240см х 240см. кратное 30см.

Фактическая площадь фундамента:

A=240·240 = 57600 см²

Полную высоту фундамента назначаем исходя из трех условий:

1. 
   Условие продавливания:
   

где

Давление на грунт от расчетной нагрузки:

≤ R₀ = 2,8

2. 
   Условие заделки колонны в фундамент:
   

3. 
   Анкеровка сжатой арматуры колонны в фундаменте:
   

= 24 ∙ 16 + 25 = 409 мм = 40,9 см

Максимальная высота исходя из рассчитанных условий:

H_ф = 82,73 см

Принимаем высоту фундамента равной H_ф = 900 мм, исходя из условия кратности 150 мм.; три ступени.

7.4 Проверка прочности фундамента на продавливание

Принятые размеры фундамента проверяем по условиям:

продавливание от верхней ступени



900–50=850мм - рабочая высота фундамента,



- продавливающая сила;

– средняя линия пирамиды продавливания;



Условие выполняется.

продавливание от дна стакана

600 – 50 = 550 мм - рабочая высота фундамента,



– продавливающая сила;

– средняя линия пирамиды продавливания;



Условие выполняется.

продавливание от нижней ступени

600–50=550мм - рабочая высота фундамента,



– продавливающая сила;

– средняя линия пирамиды продавливания;



Условие выполняется.

7.5 Расчет арматуры подошвы фундамента

Расчет рабочей арматуры осуществляем по сечениям.





Площадь рабочей арматуры:





Из трех полученных величин принимаем наибольшую величину А= см². Стакан фундамента армируется сеткой с 16 горизонтальными стержнями с шагом 150 мм из арматуры класса A-400 диаметром 12 мм
8. Расчет прочности простенка нижнего этажа несущей наружной кирпичной стены

8.1 Сбор нагрузок и назначение размеров простенка

Размеры оконных проемов в кирпичных стенах: 4,45м х 1,8м.

В каждом шаге между поперечными осями расположено по два окна. Рассчитывается простенок первого этажа как наиболее нагруженный.

Характеристики прочности кирпича и цементно-песчаного раствора.

Расчётное сопротивление сжатию при марке кирпича М200 и марке раствора М100: R=2,7МПа (27,53 кгс/см²).

Временное сопротивление сжатию кладки согласно [3], ф.3: R_u = kR,

где k — коэффициент, принимаемый по табл. 15, [3]: k=2.

R — расчетные сопротивления сжатию кладки.

R_u = 2*27,53 кгс/см²=55,06 кгс/см².

Значение упругой характеристики для неармированной кладки согласно [3], табл.16: α=1000.

Определение нагрузок на простенок:

Вид нагрузки	Нормативная величина (кгс/м2)	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная величина (кгс/м2)	Грузовая площадь (м2)	Нагрузка на простенок (кгс)
От покрытия:
-постоянная нагрузка	326	1,2	388,5	13,5	5244,75
-вес ригеля	-	-	1392,19	-	696,09
-временная нагрузка	180,47	1,4	252,66	13,5	3410,91
				Итого:	9351,75
От перекрытия:
-постоянная нагрузка	355		423	13,5	5710,5
-вес ригеля			1392,19	-	696,09
-временная нагрузка	357		428,4	13,5	5783,4
				Итого:	12189,99
От кирпичной стены:
-парапет				-	1710
-подоконные участки				-	25660,8
-простенок			28740,1	-	28740,09
				Итого:	56110,89

Где:

F1=0,64·2,25·0.6·1800·1.1=1710 кг -вес парапета

F2=(2,25·0.64·(3,3–1,8))·1800·6·1.1=25660,8 кг-вес подоконной части

F3=2,1·0.64·1,8·1800·(6)·1.1=28740,09 кг вес простенка

Нагрузка от перекрытия, расположенного над рассматриваемым этажом: F1=12189,99кг

Нагрузка от покрытия и перекрытий вышележащих этажей:

F=12189,99*5+9351,75=70301,7 кг

Собственный вес стены всех вышележащих этажей N1=56110,89 кг

Расчетная продольная сила (полная сила на простенок): N=126412,59 кг
Эксцентриситет нагрузки относительно центра тяжести сечения простенка:




8.2 Расчет прочности внецентренно сжатого кирпичного простенка

Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций следует производить по ф.13, [3]:

N т_g₁RA_cw

где А_c — площадь сжатой части;

А – площадь сечения простенка: А = 0,64 x 1,55 =0,992 м²;=9920 см²

h — высота сечения в плоскости действия изгибающего момента;

e₀ — эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения;

N – максимальная сила действующая на простенок.

m_g – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки назначаем согласно [3], п.4,4: m_g=1;

R — расчетное сопротивление кладки сжатию;

 — коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего момента, определяемый по расчетной высоте элемента l₀ (см. пп. 4.2, 4.3, [3]) по табл. 18;

Площадь сжатой части сечения

9920·(1–(2·0,0188)/0,64)=9337,2 см2

Эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения е₀

/126412,59=1,88см=0,0188м

Гибкость простенка:

=5,15

Высота сжатой части сечения

hc=h-2e₀ =0,64–2·0,0188=0,602м=602мм

Гибкость сжатой части поперечного сечения простенка λ_hc=l₀/h_c=3300*0,9/602=4,93

Коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения φ_с=0,94(табл.19, [3]).

Коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии

= (0,98+0,97)/2=0,975

Коэфф. 1+0,0188/0,64=1,029<1,45

Несущая способность простенка в сечении I-I как внецентренно сжатого элемента:

Ng*φ*R*Aс*w=1*0,975*27,53*6024*1,029=166383,85 кг

126412,59 кг < 166383,85 кг.

Условие выполняется

8.4 Расчет простенка на местное сжатие.

Простенок необходимо посчитать на смятие от нагрузки первого этажа согласно СП «Каменные и армокаменные конструкции»



126412,59 кг

Ас=30·25=750 см2

А= 155·64=9920см2

(9920/750)^(1/3)=2,36

2,36·27,53=55,06 кг/см2

0,5

d=1,5-0,5*0,5=1,25

Nc=0,5·1,25·64,97 ·750=30454,69кг

12189,99 кг 30454,69кг

Условие выполняется.

Список литературы

1. 
   СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» / Минрегион России – М.: ЭС НТИ «Техэксперт», 2012.
   
2. 
   СП 20.13330.2016 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* . Москва 2011.
   
3. 
   СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции».
   
4. 
   Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Учебник для вузов – 5-ое изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991.
   
5. 
   Улицкий И.И., Ривкин С.А., Самолетов М.В., «Железобетонные конструкции (расчет и конструирование)» - К.: Будивельник, 1973.
   
6. 
   Фролов А.К. и др. «Проектирование железобетонных, каменных и армокаменных конструкций» / Учебное пособие:-М: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004 г. - 176 стр.
   
7. 
   Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб.пособие для строит.техникумов по специальности «Пром. и гражданское строительство». – М.: Стройиздат, 1979.
   
8. 
   Заикин А.И. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: Учеб.пособие. М.: АСВ, 2003.