Монолитное железобетонное многоэтажное производственное здание

 

Положение нейтральной оси  сечения определяется по условиям:  
если эти условия выполняются, то нейтральная ось проходит в полке, если нарушается – нейтральная ось пересекает ребра. Значение определяется по следующей формуле:

 

 

Таким образом нейтральная  ось проходит в полке и сечение  рассчитывается как прямоугольное  с шириной  порядок расчета аналогичен расчету над опорой и выполняется в следующей последовательности:

Коэффициент α_m определяется по формуле

 

В соответствии с коэффициентом  α_m определяются оптимальная высота сжатой зоны сечения и относительная величина плеча пары сил η.

Требуемая площадь арматуры в сечении определяется по формуле

 

Согласно требуемой площади  подбирается диаметр стержней арматуры и их количество, причем A_s ≤ A_s’ (A_s’ – площадь арматуры из сортамента).

Результаты расчета сведены  в таблицу 5.2.2.

Таблица 5.2.2
Опора	М, кНм	bf', м	αm	ξ	η	As, см2	As', см2	Диаметр	Класс
М1	977,4	1,36	0,126	0,135	0,933	41,00	50,3	4∅40	A-III
М2	553	1,36	0,071	0,073	0,963	22,48	24,6	4∅28	A-III
М2x/l=1,2	394,9	0,4	0,173	0,191	0,904	17,10	20,36	2∅36	A-III

 

5.3 Расчет балки по наклонным  сечениям 

Проверка условий, при  которых поперечная арматура по расчету  не требуется

   

 

 

 

- коэффициент, учитывающий влияние  продольных сил, но т.к. продольных  усилий нет, он принимается  равным нулю.

Из вышеуказанного расчета  видно, что условие №2 не выполняется. Поэтому требуется установить поперечную арматуру исходя из нижеследующего расчета.

 

Опора А

1) определяется

 

;

коэффициент, учитывающий  наличие полок в сжатой зоне.

 

 

 

 

2) определяется погонное поперечное усилие

 

Шаг арматуры:

 

принимается S=0,25 м при

Для рабочей арматуры диаметром  D=40 мм подбирается поперечная арматура диаметром

При

 

принимается

 

 

где: - площадь одного стрежня;

n=2.

 

условие выполнено.

 

3) определяется максимальный  шаг арматуры 

 

 

условие выполнено.

 

4) определяется изгибающий  момент по бетону

      

 

 

5) определяется расстояние  от вершины наклонной трещины  до грани опоры при 

 

 эквивалентная временная  равномерно распределенная нагрузка, определяемая по формуле для  трех сосредоточенных сил, действующих  в пролете:

 

 

принимается с = 2,58 м.

6) определяется поперечное  усилие, воспринимаемое бетоном  сжатой зоны над вершиной наклонной  трещины

 

условие выполнено.

 

7) определяется длина  проекции расчетного сечения 

 

При этом необходимо 

Принимается .

8) определяется поперечная  сила, воспринимаемая хомутами

 

9) Проверятся условие  прочности по наклонному сечению

 

условие выполнено.

 

10) Проверяем условие прочности  бетона по сжатой наклонной  полосе, расположенной между соседними  наклонными трещинами

 

 

 

 

 

 

 

модуль упругости  бетона класса В20

 

Условие выполнено.

 

Опора В (слева)

1) определяется

 

;

 

 

2) определяется погонное поперечное усилие

 

Шаг арматуры:

 

принимается S=0,25 м

Для рабочей арматуры диаметром  D=40 мм подбирается поперечная арматура диаметром

При

 

принимается

 

где: - площадь одного стрежня;

n=2.

 

условие выполнено.

 

3) определяется максимальный  шаг арматуры 

 

 

условие выполнено.

 

4) определяется изгибающий  момент по бетону

      

 

 

5) определяется расстояние  от вершины наклонной трещины  до грани опоры при 

 

 

принимается с = 2,53 м.

 

6) определяется поперечное  усилие, воспринимаемое бетоном  сжатой зоны над вершиной наклонной  трещины

 

условие выполнено.

7) определяется длина  проекции расчетного сечения 

 

При этом необходимо 

Принимается .

 

8) определяется поперечная  сила, воспринимаемая хомутами

 

 

9) Проверятся условие  прочности по наклонному сечению

 

Условие выполнено.

 

10) Проверяем условие прочности  бетона по сжатой наклонной  полосе, расположенной между соседними  наклонными трещинами

 

 

 

 

 

модуль упругости  бетона класса В20

условие выполняется.

 

Опора В (справа)

1) определяется

 

;

 

 

2) определяется погонное поперечное усилие

 

Шаг арматуры:

 

принимается S = 0,25 м

Для рабочей арматуры диаметром  D = 28 мм подбирается поперечная арматура диаметром

При

 

принимается

 

где: - площадь одного стрежня;

n=2.

 

условие выполнено.

 

3) определяется максимальный  шаг арматуры 

 

 

условие выполнено.

 

4) определяется изгибающий  момент по бетону

      

 

 

5) определяется расстояние  от вершины наклонной трещины  до грани опоры при 

 

 

 

принимается с = 2,53 м.

 

6) определяется поперечное  усилие, воспринимаемое бетоном  сжатой зоны над вершиной наклонной  трещины

 

условие выполнено.

 

7) определяется длина  проекции расчетного сечения 

 

При этом необходимо 

Принимается .

 

8) определяется поперечная  сила, воспринимаемая хомутами

 

 

9) Проверятся условие  прочности по наклонному сечению

 

условие выполнено.

 

10) Проверяем условие прочности  бетона по сжатой наклонной  полосе, расположенной между соседними  наклонными трещинами

 

 

 

модуль упругости  бетона класса В20.

 

Условие выполнено.

5.4 Местное армирование 

В растянутой зоне сечения  второстепенных балок в местах их примыкания к главным могут появиться  трещины. Поэтому нагрузка от второстепенных балок на главную передается через  сжатую зону опорного сечения второстепенных балок. В связи с чем несущая способность поперечной арматуры, обеспечивающей прочность наклонных сечений главной балки в местах примыкания второстепенных балок, может оказаться недостаточной, и может произойти отрыв бетона в растянутой зоне главной балки.

Предельная величина отрыва определяется по формуле:

 

Суммарная площадь дополнительной поперечной арматуры определяется по формуле: 

 

Принимается арматура 4Ø25 А-III и поперечная арматура 4Ø8 А-III.

5.5 Эпюра материалов

Арматура, подобранная для  каждого расчетного сечения балки, необходима только непосредственно  в этом сечении. С удалением от расчетного сечения величина изгибающего  момента убывает, и для его  восприятия в сечении балки требуется  меньшая по площади арматура. Т.е. появляется возможность обрыва части  рабочей арматуры. Это производится таким образом, чтобы была обеспечена прочность балки, т.е. для всех сечений  балки соблюдалось условие прочности: где - несущая способность балки по изгибу сечения с фактической арматурой.

Порядок расчета:

1. определяется фактическое
2. определяется по формулам:

 

 

 

 

3. определяется ;

4. определяется ;

Результаты расчета сводены в таблицу 5.5.

Таблица 5.5
Сечение	Схема и состав арматуры	Asi, см2	h0i, м	ζi	ηi	[M], кНм
1 пролет	4Ø40	50,3	0,870	0,149	0,925	1478,1
	2 Ø40	25,15	0,950	0,068	0,966	842,3
2 пролет	4Ø28	24,6	0,900	0,071	0,965	779,6
	2Ø28	12,3	0,956	0,033	0,983	422,1
	2Ø36	20,36	0,952	0,055	0,972	687,9
Опора В	6Ø36	61,1	0,808	0,663	0,668	1204,2
	4Ø36	40,72	0,880	0,406	0,797	1042,4
	2Ø36	20,36	0,952	0,188	0,906	641,1

 

5. определяется момент, который может воспринимать только бетон

 

 

Кроме этого обрываемую арматуру необходимо заводить за точку теоретического обрыва на величину, определяемую по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

для

 

 

 

 

 

 

 

Построенная по вышеперечисленным  расчетам эпюра материалов представлена на рис 5.5. Здесь во избежание загромождения чертежа на главном виде в пролетах не показана верхняя арматура.

Расчет главной балки  завершается ее конструированием. Принятый вариант армирования балки приведен на рис-10, где на главном виде не показаны хомуты и верхняя арматура в пролетах. Чтобы чертеж не был загроможден.

6. Проектирование  колонны

6.1 Работа колонны

Колонны многоэтажного здания, являясь элементами единой поперечной рамы, работают на внецентренное сжатие. Изгибающие моменты, возникающие в  средних колоннах в случае восприятия горизонтальных сил (ветровых, тормозных  от грузоподъемного напольного оборудования) поперечными связями, невелики. Поэтому  колонны проектируются как «центрально  сжатые», т.е. имеющие эксцентриситет продольной силы не более случайного.

Поскольку на несущую способность  колонны оказывает влияние длительность действия нагрузки, продольная сила в  колоне вычисляется с учетом этого  обстоятельства.

Продольная сила в верхнем  элементе колонны от действия всех нагрузок определяется по формуле:

 

Где и - коэффициенты

       G и P – сосредоточенные силы для главной балки от постоянной и временной нагрузок;

       - площадь поперечного сечения колонны, размерами которого предварительно задаются; 

      - высота этажа;

       - объемный вес железобетона.

Продольная сила от действия длительных нагрузок определяется :

 

соотношение кратковременно действующей и полной временных  нагрузок (из таблицы 3.1).

В колоннах нижерасположенных этажей, в связи с изменением поперечных сечений колонн, необходимо при вычислении продольных усилий N учитывать увеличение собственного веса соответствующих колонн.

 

6.2 Конструкция колонны 

При незначительных случайных  эксцентриситетах поперечное сечение  колонны принимается обычным  квадратным. Рабочая арматура устанавливается  в виде пространственного каркаса, который образуется  из плоских каркасов.

Шаг установки поперечных стержней в сварных каркасах принимается  не более 20D и не более 500 мм. В районе стыка колонн шаг принимается не более 10D и арматура заводится на величину  В случае обрыва арматуры стержни заводятся на величину анкеровки мм.

6.3 Подбор сечений колонн

Сечения подбираются для  колонны в пределах каждого этажа. Расчетная длина элемента прямоугольного сечения принимается равной высоте этажа: .

 

Порядок расчета:

1. задается поперечное сечение колонны в пределах этажа;
2. определяется продольная сила в колонне по формуле:
3. определяется: 
   
4. определяется продольная сила от действия длительных нагрузок:
5. определяется отношение:
6. определяется отношение: где h- размер поперечного сечения колонны;
7. в зависимости от отношений и определяются коэффициенты и ;
8. определяется коэффициент , где - расчетное сопротивление арматуры сжатию, минимальный процент армирования;
9. определяется коэффициент , причем , если ,то .
10. Согласно формуле определяется площадь сечения всей рабочей арматуры в поперечном сечении колонны - (где при и при
11. Исходя из подбираемой в п.10 площади определяют процент армирования, который должен находится в пределах 0,01-0,03, по формуле: ;
12. Определяется коэфф. ;
13. Определяется коэффициент причем , если . то .
14. Проверяется несущая способность колонны по формуле .