Сборные конструкции многоэтажного промышленного здания

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле [3, (10.3)]: где l0, an — базовая длина анкеровки, определяемая по формуле ;As, cal, As, ef — площади поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету и фактически установленная соответственно;α - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки. Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают α = 1,0, а для сжатых — α = 0,75; для напрягаемой арматуры α = 1,0.Определяем расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном по формуле: = 2,5*1,0*1,04 = 2,60 Н/мм2.Определяем базовую (основную) длину анкеровки по формуле: = = 1212 мм. Определяем требуемую расчетную длину анкеровки арматуры по формуле: = = 1167 мм. В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 15dsи 200 мм, а для ненапрягаемых стержней также не менее 0,3l0,ап.Принимаем с округлением = 1170 мм. Конструирование ригеля.

Пространственный каркас КП1 (см. чертеж КП1.ЖБК.03−1-КЖ.И-Р2) состоит из трех плоских каркасов. Два вертикальных КР1 включают продольные рабочие стержни Ø14 A400 (поз. 2), Ø22 A400 (поз. 4) и распределительные Ø5 Вр500 (поз. 3), а также поперечные Ø8 A400 (поз. 1).Горизонтальный каркас КР2 состоит из продольных рабочих стержней Ø20 A400 (поз. 3) и распределительных: продольных Ø5 Вр500 (поз. 2) и поперечных Ø8 А240 (поз. 1). Для сборки КП1 используем отдельные распределительные стержни Ø5 Вр500 (поз. 3 и 4 на каркасе КП1), причем стержни поз. 4, кроме того, предупреждают отрыв полок при воздействии нагрузок от плит. Укороченные продольные стержни Ø20 A400 каркаса КР2 имеют точки теоретического обрыва, расположенные на расстоянии т = 930 мм от осей опор (Рис. 4.1). В этих сечениях: = = 88,8· 103 Н;шаг хомутов = 200 мм. Значение = 2,6 Н/мм2 определено в п. 4.5, определяем базовую (основную) длину анкеровки по формуле: = = 1346 мм. Определяем требуемую расчетную длину анкеровки арматуры по формуле: = = 1178 мм. В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 15dsи 200 мм, а для ненапрягаемых стержней также не менее 0,3l0,ап.Принимаем с округлением = 1180 мм. Фактическую длину стержней определяют по формуле:

Поскольку m = 930 мм <lan = 1180 мм, обрыв стержней не производим. Стержни Ø20 А400 доводим до опор — так же, как и Ø22 А400. Поскольку КР1 и КР2, являясь деталями для КП1, сами состоят из деталей, оформляем две отдельные таблицы групповых спецификаций: одну для элементов, входящих в ригель (КП1, M1), другую — для элементов, входящих в КП1 (КР1, КР2). Для П-образных стержней (поз. 4 каркаса КП1), нуждающихся в эскизе, составляем ведомость деталей по форме 6 [7]. Опорная закладная деталь Ml включает пластину из стали марки ВСт3пс2 (поз. 1), анкеры 4 Ø 12 A400 (поз. 2), приваренные к пластине втавр под слоем флюса, и горизонтальные стержни 2 Ø 18 A400 (поз. 3), подобранные из условия прочности наклонных сечений на изгиб (см. выше, п. 4.5).Последние приваривают к поз. 1 ручной дуговой сваркой (электроды Э42) двусторонними швами. Длина каждого шва (с учетом отступления стержней от края пластины 20 мм и непровара по концам 10 мм): = 150−20−10 = 120 мм. Сварные швы рассчитываем в соответствии с нормами [4] в двух сечениях. По металлу шва из условия:

где = 0,7; - катет шва, мм; = 120 мм — длина одного шва; = 180 МПа — расчетное сопротивление шва срезу; = 1; = 0,95; = (350*509)/2 = 89,1· 103 Н — продольное усилие в одном стержне (см. п. 4.5), где n = 2 — число стержней. Определяем длину катета: = = 3,1 мм. Принимаем = 5 мм[4, табл. 38]. По металлу границы сплавления из условия:

где = 1; = 1; = 0,45*370 = 166,5МПа — расчетное сопротивление стали по границе сплавления; = 370 МПа — расчетное сопротивление стали ВСт3пс6 (С245) по временному сопротивлению[4, табл. В.5]; = 74< 166,5*1,0*0,95 = 158,2 МПа. Прочность швов достаточна. Диаметр петель определяем по табл. 2.

2.6 [1]. При этом нормативное усилие приходящиеся на одну определяется из условия:

значение массы ригеляmр в формуле необходимо принимать в тоннах;N = = 7,2 кН. Поскольку N = 7,2 кН >7 кН, принимаем петли Ø12 А240. Размеры петель находим по данным табл. 2.

2.7−2.

2.8 [1]. При диаметре петли 10 мм и классе бетона В30 (кубиковая прочность 30 МПа) имеем размеры: = 30 мм; = 20 мм; = 30 мм; = 60+12 = 72 мм; = 25*12 = 300 мм. Расчет и конструирование фундамента.

Задание на проектирование.

В курсовом проекте в качестве фундаментов под колонны предлагается запроектировать центрально-нагруженные столбчатые фундаменты стаканного типа. Фундаменты предлагается запроектировать монолитные из бетона класса В15: = 7,7 МПа; = 0,68 МПа [3, табл. 6.8] при = 0,9, поскольку учитываются и кратковременные, и длительные нагрузки).В качестве основной несущей арматуры необходимо применять арматуру А300 или А400 в зависимости от указанной в задании. Поскольку иное заданием не оговаривается, принимаем арматуру класса А400, поскольку арматура класса А300 в СП [3] отсутствует, видимо, больше не производится: = 350 МПа[3, табл. 6.14]. Так как фундаменты центрально-нагруженные, то их обычно изготавливают симметричными (подошва имеет квадратную в плане форму).Количество ступеней (см. Рис. 5.1) назначают в зависимости от высоты фундамента h: при 450 мм ≤ h < 900 мм — две ступени, при h 900мм — три ступени.

Минимальная высота одной ступени 300 мм. Размеры ступеней проектируются такими, чтобы контур фундамента (см. Рис. 5.1) находился снаружи усеченной пирамиды, верхним основанием которой служит опорное сечение колонны, а грани наклонены под углом 45о. Глубина заложения фундамента в курсовом проекте условно назначена 1500 мм. Вообще глубина заложения для Новосибирска (Барнаула) назначается обычно ниже глубины промерзания грунта, равного 2,2 м, но, так как в проекте необходимо запроектировать фундамент под среднею колонну, то его глубину заложения можно назначать меньше.

Расчетное сопротивление грунта R0= 2,0 МПа — задано в задании. Судя по значению, грунт — скальный. Сбор нагрузок.

Определим значения действующих усилий в колонне первого этажа. Полное усилие в колонне первого этажа определим по формуле:

где nэт — количество этажей здания (определено заданием);принято nэт = 5;B, L — размер сетки колонн, м; В = L = 5,0 м. Нагрузки на колонну приведены в таблице (Таблица 2). Определим снеговую нагрузку согласно [2]. Место строительства — г. Барнаул, IV район по снегу, тип местности В. По формуле 10.1 [2] определяем нормативную снеговую нагрузку:

где = 2,4 кН/м2[2, табл. 10.1]; = 1,0, так как в нашем случае кровля плоская, с уклоном менее 10°;т.к. уклон проектируемого однопролетного здания до 12% и средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца V = 5 м/с, то в соответствии с [2, п. 10.5] необходимо учитывать коэффициент сноса снега, вычисляемый по формуле [2, (10.2)]: = = 0,60,где = 0,9 — коэффициент, определяемый по [2, табл. 11.2] в зависимости от высоты здания;

в нашем случае высота здания = 4,8*5 = 24 м; = 5,0*3 = 15 м — ширина покрытия, принимаемая не более 100 м;вследствие того, что проектируемое здание имеет утеплённую кровлю (проектом не задано, принято самостоятельно), термический коэффициент принимаем равным = 1,0 [2, п. 10.10]; = 0,7*0,6*1,0*1,0*2,4 = 1,01 кН/м2.Коэффициент надежности по снеговой нагрузке = 1,4 [2, п. 10.12]. Таблица. Нагрузка на колонну, кПаНаименование нагрузки.

Норм.

значениеfРасч.

значение1 Собственный вес пола (определено в задании) 0,81,150,922 Собственный вес плиты перекрытия (п. 3.

8.2) 0,561,10,623 Собственный вес ригеля, (п. 4.6) L — расстояние между ригелями в осях3,161,13,484 Собственный вес колонны 0,771,10,855 Временная полная (полезная) 8,01,29,66 Собственный вес кровли (условно принимается равным собственному весу пола) 0,81,150,927 Временная снеговая для г. Барнаул (см. расчет ниже).

1,041,41,46Вычисляем усилие в колонне по формуле: = = 1730,3.Определение размеров фундамента.

Рис.. Двухступенчатый фундамент стаканного типа.

Глубина стакана hgl принимается равной, где b — размер сечения колонны. Принимаем глубину стакана hgl = 400+50 = 450 мм. Толщина дна стакана принимается не менее 200 мм во избежание ее продавливания в процессе монтажа колонны. Минимальную площадь подошвы фундамента можно определить по формуле:

где Nn — нормативное значение усилия действующего от колонны на фундамент (приблизительно можно принять равным Nn=N/1,15);N — продольное усилие в колонне первого этажа; - усредненный удельный вес фундамента и грунта на уступах фундамента равный 20 кН/м3;Н0 — глубина заложения фундамента (в курсовом проекте условно принято 1,5 м);Аmin = = 0,764 м². Так как для центрально-нагруженных фундаментов предполагается квадратная подошва, тогда минимально допустимый размер фундамента bф можно определить как: bф, min = = 0,874 м. При этом размер подошвы фундамента назначают кратно 300 мм. Принимаем bф = 1500 мм как минимально допустимое значение. Площадь фундамента будет равняться:

А = = 2,25 м². Минимальная высота всего фундамента под сборную колонну по конструктивным соображениям определяется как: hmin, к = 400+250 = 650 мм. Минимальная высота фундамента из условия среза определяется как:

где N — расчетное усилие, действующее на фундамент от колонны;- интенсивность давления грунта на подошву фундамента определяемая как ;а — расстояние от грунта до равнодействующей в растянутой арматуре, принимается равной 30…60 мм если выполняется подготовка под подошву фундамента и не менее 70 мм в случае ее отсутствия. Задаемся, а = 50 мм (принимаем устройство подготовки); N = 1730,3 кН; sr = = 769,02 кПа, тогда по формуле: hmin, r = = 267,3 мм. Высоту фундамента h назначают как большую из и, при этом она должна быть кратна 150 мм. Принимаем высоту фундамента из конструктивных соображений равнойh= 750 мм, тогда полезная высота фундамента h0 = 750−50 = 700 мм. Назначаем две ступени высотой 450 мм и 300 мм соответственно. Чтобы пирамида продавливания не выходила за пределы фундамента ширина верхней супени должна быть: = 400+750 = 1150 мм. Минимальная ширина верхней ступени (Рис. 5.1):2*0,3b+b+2*75 = 2*0,3*400+400+2*75 = 790,0 мм. Принимаем ширину верхней ступени равной 1200 мм. Полезная высота нижней ступени h1,0= 450−50 = 400 мм. Рабочая высота нижней ступени фундамента h1,0 определяется из условия равновесия, где- внешнее усилие в наиболее опасном сечении, — минимальное усилие воспринимаемое бетонным сечением без поперечного армирования. Разрешив это неравенство относительноh1,0 получим, что минимальная рабочая высота первой ступени должна быть:

Определяем величину с: = = -150 мм. Полученное отрицательное значение говорит о том, что контур фундамента (см. Рис. 5.1) находится внутриусеченной пирамиды, верхним основанием которой служит опорное сечение колонны, а грани наклонены под углом 45о. Следует увеличить размеры фундамента. Принимаем bф = 1800 мм. Тогда:

с = = 0 мм. Полученное нулевое значение говорит о том, что при такой толщине нижней ступени продавливание нашему фундаменту не грозит. Следовательно, размеры нижней ступени — достаточны. Расчет армирования.

Для определения площади сечения арматуры в нормальных сеченияхI-I иII-II определяют расчетные моменты в этих сечениях как для консольной балки, от интенсивности давления грунта на подошву фундамента. Величина этих моментов определяется по формула:

где l0, I = 300 мм; l0, II = 700 мм. В связи с изменением площади подошвы фундамента вычислим новое значение: sr = = 534,04 кПа. Тогда по формулам и: МI = = 50,5· 106 Н· мм;МII = = 274,8· 106 Н· мм. Требуемая площадь сечения арматуры двухступенчатого фундамента определяется по приближенным формулам:

Аs, I = = 400,8 мм²;As, II = = 1246,3 мм².Сетки для армирования фундамента подбираются по максимальному из двух значений Аs=max (As, I, As, II,) = 1246,3 мм². Так как внутренний момент, возникающий в подошве фундаменте определялся на всю ширину фундамента, то и требуемая площадь арматуры определяется на всю ширину фундамента. Принимаем шаг стержней s = 140 мм, тогда на ширину фундамента будет приходиться 13 стержней, и требуемая площадь сечения одного стержня составит 1246,3/13 = 95,9 мм². По требуемому значению площади сечения одного стержня определяется необходимый диаметр рабочих стержней при назначенном шаге. Принимаем сетку С1 из 14Ø12 А400, As = 13*113,1 = 1470,3 мм². При этом в связи с тем, что фундамент центрально нагружен стержни в продольном и поперечном направлении одинаковы.

Список литературы

Новоселов, А. А. Конструкции многоэтажного промышленного здания: Методические указания к выполнению курсового проекта / А. А. Новоселов, А. Я. Неустроев. — Новосибирск, 2008.

Свод правил СП 20.

13 330.

Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.

01.07−85*. — М., 2011.

Свод правил СП 63.

13 330.

Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52−01−2003. — М., 2012.

Свод правил СП 16.

13 330.

Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23−81* - М., 2011.

Байков В.М., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. М: Стройиздат, 1991. 767 с. ГОСТ Р 21.1101−2013 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации — М., 2012. ГОСТР 21.501−93.-СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. М.: Изд-во стандартов, 1993. — 40 с. Мандриков, А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учебное пособие для техникумов.

— 2-е изд., перераб. и доп. / А. П. Мандриков. -.

М.: Стройиздат, 1989. — 506 с.