Проектирование строительных конструкций

• 1. Задание на проектирование
• 2. Расчет и конструирование панелей перекрытия
• 2.1 Выбор конструкции перекрытия
• 2.2 Определение расчетного пролета панелей
• 2.3 Определение нагрузки на 1 погонный метр панели
• 2.4 Расчетная схема панелей
• 2.5 Статический расчет панели
• 2.6 Выбор материалов и определение их расчетных характеристик
• 2.7 Вычисление размеров эквивалентного (двутаврового) сечения плиты
• 2.8 Расчет прочности панели по нормальным сечениям
• 2.9 Расчет прочности панелей на действие поперечной силы Q по наклонной полосе между трещинами
• 2.10 Расчет прочности панелей на действие поперечной силы Q по наклонной трещине
• 2.11 Расчет монтажных петель
• 2.12 Описание конструирования плиты перекрытия
• 2.13 Проверка панели на монтажные нагрузки
• 3. Расчет и конструирование колонны первого этажа
• 3.1 Конструктивная схема покрытия
• 3.2Определение грузовой площади на колонну
• 3.3 Снеговая нагрузка
• 3.4 Расчет нагрузки на колонну
• 3.5 Расчетная схема колонны
• 3.6 Расчет стержня колонны
• 3.7 Расчет стыка колонны
• 3.8 Расчет консоли колонны
• 3.9 Определение длины колонны первого этажа
• 3.10 Расчет монтажных петель
• 4. Расчет и конструирование фундамента под колонну
• 4.1 Исходные данные
• 4.2 Конструкция фундамента
• 4.3 Расчет основания
• 4.4 Расчет тела фундамента
• 4.5 Конструирование рабочей сетки фундамента С-5
• 4.6 Расчет монтажных петель
• 5. Охрана труда
• 6. Перечень использованной литературы

1. Задание на проектирование

Схема расположения колонн, плит, ригелей

А) на плане

рис.1.

Б) на разрезе

рис.2.

2. Расчет и конструирование панелей перекрытия

2.1 Выбор конструкции перекрытия

Для служебного помещения принимаем полы (№ 3) из паркета. Несущим элементом перекрытия принимаем шестипустотную панель с круглыми пустотами с номинальной шириной В = 1,2 м. Конструктивная ширина панели В^к = 1,19 м.

рис.3.

2.2 Определение расчетного пролета панелей

Для определения расчетного пролета панелей перекрытия (L₀) ориентировочно задаемся сечением ригеля

h = (1/10ч1/15) L₁ = 1/10L₁ = 1/10*580 = 58 см.

Принимаем h = 58 см.

b = (0,3ч0,5) h = 0,5h = 0,5*58 = 29 см.

Окончательно b*h = 29*58 см.

Расчет панелей перекрытия

Выбор конструкции перекрытия

Определение пролета панелей

Расчетный пролет панели определяем по формуле

L₀ = L₂-b/2-a₁ = 5900−290/2−10 = 5,74 м

Определяем конструктивную длину панели

L_к = L₂-2*a₁ = 5900−20 = 5,88 м

рис.4.

2.3 Определение нагрузки на 1 погонный метр панели

Нагрузку на 1 м² перекрытия сводим в табл. № 1

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр панели

q_n = q*B^н = 6,786*1,2 = 8,143 кН/мп Определение нагрузки на 1 погонный метр панели

2.4 Расчетная схема панелей

Панель рассчитываем как шарнирно опертую балку на двух опорах с расчетным пролетом L₀ = 5,74 м, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой q_n = 8,143 кН/м

рис.5.

2.5 Статический расчет панели

Определяем расчетный изгибающий момент по формуле

M = q_n*L₀²/8 = 8,143*5,74²/8 = 33,54 кН*м

Определяем расчетную поперечную силу по формуле

Q = q_n*L₀²/2 = 8,143*5,74/2 = 23,37 кН

2.6 Выбор материалов и определение их расчетных характеристик

Для изготовления панели, колонны и фундамента принят тяжелый бетон класса В30 с расчетными характеристиками:

А — R_В (расчетное сопротивление бетона сжатию) = 17 МПа (СНиП табл.13)

Б — R_Вt (расчетное сопротивление бетона растяжению) = 1,2 МПа (СНиП табл.13)

В — г_В2 (коэф. условия работы бетона) = 0,9 (СНиП табл.15)

Г — Е_В (модуль упругости бетона) = 32,5*10³ МПа (СНиП табл.18)

Для армирования плиты, колонны, фундамента рабочая арматура принята класса А-III с расчетными характеристиками:

А — R_S (расчетное сопротивление арматуры растяжению) = 365 МПа (СНиП табл.22)

Б — R_SC (расчетное сопротивление арматуры сжатию) = 365 МПа (СНиП табл.22)

В — Е_С (модуль упругости стали) = 20*10⁴ МПа (СНиП табл.29)

Для плиты, колонн, и фундамента монтажная и поперечная арматура принята класса A-I с расчетными характеристиками:

А — R_S = 225 МПа (СНиП табл.22)

Б — R_SW (расч. сопр. растяжению поперечной арматуры) = 175 МПа

Расчетная схема панелей

Статический расчет панели

Выбор материалов

2.7 Вычисление размеров эквивалентного (двутаврового) сечения плиты

Высота плиты принята равной h₀ = 220 мм.

Конструктивная ширина панели b_К = 1,19 м.

Остальные размеры панели показаны на рис.6

рис.6.

Условно заменяем круглые пустоты квадратными со стороной h₁

рис.7.

Приравняв площади круглого и квадратного отверстия находим h₁

h₁² = п*d²/4 = vп*d²/4 = 3,14*15,9²/4 = 14,087 см

Сечение панели показанное на рис. 6 приводим к эквивалентному сечению с размерами, показанными на рис.8

рис.8.

Определяем толщину полок балки

h_f = h'_f = (h-h₁) /2 = (220−141) /2 = 39,5 мм

Определяем ширину ребра

b_p = b'_{f -} n₀*h₁ = 1160−6*141 = 314 мм

Вычисление размеров эквивалентного сечения плиты

Так как нижняя полка работает на растяжение, то работу бетона растянутых свесов полки не учитываем и панель рассчитываем как элемент таврового сечения с расчетной схемой показанной на рис.9.

рис.9.

b'_f = 116 см b_p = 31,4 см

h'_f = 3,95 см h = 22 см

2.8 Расчет прочности панели по нормальным сечениям

Так как h'_f = 3,95 см > 0,1h = 2,2 см, следовательно в расчет вводится вся ширина плиты b'_f = 116 см (СНиП п. 3.16 а).

Задаемся величиной, а = 2,5 см, тогда рабочая высота сечения составит h₀ = h-a = 22−2,5 = 19,5 см.

Определяем положение нейтральная ось (Н. О.), для этого определяем момент воспринимаемый бетоном полки балки M_f = R_в*г_в2*b'_f*h'_f* (h₀-0,5h'_f) = 17*0,9*1,16*0,0395* (0, 195−0,5*0,0395) = 0,123 МН*м = 123 кН*м, что больше М = 33,54 кН*м, следовательно нейтральная ось проходит в полке балки и тавровую балку будем рассчитывать как элемент прямоугольного сечения с размерами b'_f*h = 116*22 см.

Определяем табличный коэффициент

А₀ = М / R_в*г_в2*b'_f*h₀² = 33,54*10^-3/17*0,9*1,16*0, 195² = 0,0497

По таблице в МУ определяем:

о = 0,05

з = 0,975

о_R = 0,568

Так как о = 0,05 < о_R = 0,568 следовательно условие применения формул справедливо и панель армируем одиночной арматурой.

Определяем площадь рабочей растянутой арматуры в панели по формуле А_S = M / R_S*h₀*з = 33,54*10^-3/365*0, 195*0,9725 = 0,483 м² = 4,83 см²

Принимаем 7Ш10 A-III с A_S = 5,5 см².

Расчет прочности панели по нормальным сечениям

2.9 Расчет прочности панелей на действие поперечной силы Q по наклонной полосе между трещинами

Проверяем условие прочности по формуле

Q? 0,3*ц_w1*ц_в1*R_в*г_в2*b_p*h₀ = Q₁

где h_{0 -} рабочая высота балки — 19,5 см,

b_{p -} ширина ребра — 31,4 см,

г_в2 — коэффициент условия работы — 0,9 см,

R_в — расчетное сопротивление бетона сжатию — 17 МПа,

ц_в1 — коэффициент учитывающий вид бетона,

ц_в1 = 1-в*R_в*г_в2 = (в для тяжелого бетона = 0,01) = 1−0,01*17*0,9 = 0,847,

ц_w1 — коэффициент учитывающий влияние поперечных стержней на прочность элемента и определяется по формуле,

ц_w1 = 1+5*б*м_w, где б = E_S/E_B = 20*10⁴/32,5*10³ = 6,154

Для поперечного армирования принимаем конструктивно короткие каркасы, устанавливаемые в приопорных участках панели. Каркасы устанавливаются в крайних ребрах и далее через три пустоты. Количество каркасов с одной стороны для данной панели составляет 3 шт. Диаметр продольных и поперечных стержней каркаса принят из арматуры класса А-I Ш6 мм. Определяем площадь поперечного сечения стержней плиты A_SW = n*f_SW = 3*0,283 = 0,849. Так как h = 220 мм < 450 мм, то S = h/2 = 220/2 = 110 < 150 следовательно условие соблюдается, принимается S = 100 мм.

Определяем коэффициент м_w = A_SW/b*S = 0,849/31,4*10 = 0,0027. Определяем коэффициент ц_w1 = 1+5*б*м_w = 1+5*6,154*0,0027 = 1,083.

Проверяем условие прочности сечения по наклонной полосе между трещинами

Q₁ = 0,3*ц_w1*ц_в1*R_в*г_в2*b_p*h₀ = 0,3*1,083*0,87*17*0,9*0,314*0, 195 = 0,257 803 МН = 250,803 кН, что > Q_max = 23,37 кН — прочность обеспечена.

2.10 Расчет прочности панелей на действие поперечной силы Q по наклонной трещине

Проверяем условие необходимости расчета поперечной арматуры

Q? ц_B3* (1+ц_f) *R_Bt*г_в2*b*h₀ = Q₂

С учетом п. 3.31 СНиП ширину полки b'_f вводимую в расчет таврового сечения, принимаем равной b'_f = b+3*h'_f =31,4+3*3,95 = 43,25 см

Определяем коэффициент ц_f учитывающий влияние сжатых полок ц_f = 0,75* (b'_f-b) *h'_f / b*h₀ = 0,75* (43,25−31,4) *3,95/31,4*19,5 = = 0,057, что < 0,5 — условие применения формулы соблюдается. ц_B3 для тяжелого бетона = 0,6 (СНиП п. 3.31). Определяем Q_2. Q₂ = ц_B3* (1+ц_f) *R_Bt*г_в2*b*h₀ = 0,6* (1+0,057) *1,05*0,9*0,314*0, 195 = = 36,8 кН, что больше Q_max = 23,37 кН — следовательно расчет поперечной арматуры не требуется, армирование производим по конструктивным соображениям (п. 5.27 СНиП) S = 100 мм.

Расчет прочности панелей на действие поперечной силы Q по наклонной полосе между трещинами

2.11 Расчет монтажных петель

Нагрузка от собственного веса панелей с учетом коэффициента динамичности К_д = 1,5 составит

N_С.В. = В^к*h*L_к*p*0,5*К_д = 1, 19*0,22*5,88*25*0,5*1,5 = 28,86 кН

Учитывая возможный перекос при подъеме, нагрузку от веса плиты распределяем на 3 монтажные плиты. Усилие приходящееся на одну монтажную петлю составит

N = N_С.В. /3 = 28,86/3 = 9,62 кН

Требуемая площадь поперечного сечения петли составит

A_S^тр = N/R_S = 9,62*10^-3/365 = 0,427 см²

По таблице в МУ принимаем пепли Ш8 A-I с A_S = 0,503 см²

Определяем длину анкеровки петли в бетоне

L_A = 30*d = 30*8 = 240 мм

Петли проектируем с отогнутыми ветвями для обеспечения требуемой длины анкеровки.

рис10.

2.12 Описание конструирования плиты перекрытия

Рабочие стержни панели приняты из арматуры класса A-III Ш10 мм.

Продольные рабочие стержни устанавливаются в каждое ребро панели.

Продольные стержни объединены в арматурную сетку (С-5) с распределительными стержнями из арматуры класса A-I Ш6 мм с шагом S = = 300 мм. Вверху панель армируется конструктивной сеткой C-II из арматуры класса A-I Ш6 мм. Продольные стержни (8 штук) соединены с распределительными стержнями, шаг которых S = 150 мм. На приопорных участках панель армируем плоскими сварными каркасами КР-I с продольными и поперечными стержнями из арматуры класса A-I Ш6 мм с шагом поперечных стержней S_W = 100 мм. Длина каркаса 1540 мм. Панель имеет 4 монтажные петли из арматуры класса A-I Ш8 мм.

Расчет монтажных петель.

Описание конструирования плиты перекрытия

рис.11

2.13 Проверка панели на монтажные нагрузки

Нагрузка от собственного веса на 1 погонный метр панели с учетом К_д = 1,5 составит

q_{с. в.} = К_д*В_К*h*L*p*0,5 = 1,5*1, 19*0,22*1*25*0,5 = 4,91 кН/м

Определяем опорный отрицательный изгибающий момент

М_ОП = q_{с. в.} *L₁^2/2 = 4,91*0,5^2/2 = 0,61 кН*м

Определяем требуемую площадь поперечного сечения A_S^тр = М / R_S*h₀*з = 0,61*10^-3/225*0, 195*0,9 = 0,15 см², что значительно меньше 11Ш6 с A_S = 3,12 см². Проверка панели на монтажные нагрузки

3. Расчет и конструирование колонны первого этажа

3.1 Конструктивная схема покрытия

рис.12

3.2Определение грузовой площади на колонну

Нагрузка на колонну от покрытия и перекрытий передается с грузовой площади

А_{г. п.} = L₁*L₂ = 5,8*5,9 = 34,22 м².

3.3 Снеговая нагрузка

Определяется в зависимости от снегового района (устанавливаем по карте № 1) — г. Ижевска, устанавливаем район №IV.

Нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли определяем по табл.4 СНиП (стр.8)

S₀ = 1,5 кН/ м²

м — коэффициент перехода = 1 (СНиП, приложение 3, п.1).

Коэффициент надежности для снеговой нагрузки (п. 5,7)

г_f = 1,4

Конструктивная схема покрытия. Определение грузовой площади на колонну. Снеговая нагрузка

3.4 Расчет нагрузки на колонну

Подсчет нагрузки от покрытия и перекрытия на колонну сводим в табл. № 3

Предварительно задавшись сечением колонны b*h = 30*30 см, определяем расчетную нагрузку на колонну 1-ого этажа Длительная — N_дл = N_дл^{покрытия} + N_дл^{перекрытия} * (n_э-1) + N_дл^колонн =

= N_дл^{покрытия} + N_дл^{перекрытия} * (n_э-1) + b*h*H_э*p*г_f*n_э =

= 262,65 + 207,55* (6−1) +0,3*0,3*2,7*25*1,1*6 = 1340,495 кН Кратковременная — N_кр = N_кр^{покрытия} + N_кр^{перекрытия} * (n_э-1) =

= 35,92 + 53,38 * (6−1) = 302,82 кН Полная — N = N_дл + N_кр = 1340,495+302,82 = 1643,315 кН Расчет нагрузки на колонну.

Определяем требуемую площадь сечения колонны по расчету, предварительно задавшись величинами m = 1, ц = 1, м% = 1%

А_в = N / m*ц* (R_B + м*R_sc) = 1643,315*10^-3/1*1* (17+0,01*365) = 0,0795 м² = 795 см²___, b = h = vА_в = v795 = 28,19 см Окончательно принимаем b*h = 30*30 см.

3.5 Расчетная схема колонны

рис. 13.

Расчетная длина колонны при шарнирном опирании как показано на рис.13 равна

L₀ = м*H_э = 1*2,7 = 2,7 м.

3.6 Расчет стержня колонны

N? m*ц* (R_B*A_B+R_sc*A_s')

Коэффициент m = 1, так как h_min = 30 см > 20 см.

Определяем отношение

N_дл / N = 1340,495/1643,315 = 0,816

L_0/h = 2,7/0,3 = 9

По приложению в МУ — ц_В = 0,9; ц_R = 0,905.

Приняв ц = ц_R = 0,905 определяем требуемую площадь сжатой рабочей арматуры

A_S' = (N / m*ц*R_{sc) — (}R_B*b*h*г_В2/R_sc) =

= (1643,315*10^-3/1*0,9*365) — (17*0,3*0,3*0,9/365) =

= 0,1 197 м² = 11,97 см².

Принимаем 4Ш20 А-III с A_s'= 12,56 см².

Определяем значение коэффициента ц по формуле

ц = ц_В + 2* (ц_R — ц_B) *R_SC*A_s' / R_B*г_В2*b*h =

= 0,9+2* (0,905−0,9) *365*12,56*10^-4/17*0,9*0,3*0,3 = 0,903, что меньше ц_R = 0,905, принимаем ц = 0,903.

Проверяем несущую способность по формуле

N = m*ц* (R_B*A_B+R_sc*A_s') = 1*0,903* (17*0,9*0,3*0,3+365*0,1 256) =

= 1,657 МН = 1657 кН, что > N = 1643 кН следовательно несущая способность обеспечена.

Расчетная схема колонны

Расчет стержня колонны

Поперечную арматуру принимаем конструктивно — Ш поперечных стержней из условия сварки принимаем Ш = 6 мм.

Шаг поперечных стержней принимаем равным S_W = 20*d = 20*20 = 400 мм. Принимаем S_W = 400 мм, что < 500 мм.

3.7 Расчет стыка колонны

Для соединения колонн по высоте, верхний конец колонны имеет закладную деталь — оголовок. Оголовок состоит из торцевого горизонтального листа с центрирующей прокладкой. К торцовому листу приварены вертикальные листы, к вертикальным листам приварены рабочие стержни колонны.

Концы стыков колонн армируют конструктивно сварными сетками. Конструкция стыка показана на рис.14.

Расчет стыка колонны

рис.14.

В стыке колонны действует расчетная сила N_ст равная нагрузке в уровне пола второго этажа (см. рис.2)

N_ст = N — N_дл^{перекр. -} N_кр^{перекр. -} N_кол =

= N — N_дл^{перекр. -} N_кр^{перекр. -} b*h*H_эт*p*г_f =

= 1643,315 — 207,55 — 53,38 — 0,3*0,3*2,7*25*1,1 = 1375,702 кН

Определяем длину сварного шва L_w

L_w = (b_кол-2) *4 = (300−20) *4 = 112 см

Определяем толщину сварного шва t

K_f = t = N_ст / L_w*R_wy = 1375,702/1,12*230*10³ = 0,534 м,

где R_wy для ст. 235 = 230 МПа.

Принимаем K_f = 6 мм.

Размеры центрирующей прокладки

b_{ц. п.} = h_{ц. п.} = b_кол / 3 = 100 мм

Толщина t_{ц. п.} = 4 мм.

Размер горизонтального листа b_{г. л.} = h_{г. л.} = b_{кол -} 2 = 30−2 = 28 см

Толщина горизонтального листа t_{г. л.} = 10 мм.

Длину вертикального листа принимаем 150 мм, а толщину 10 мм.

Колонну у оголовка армируем конструктивно сварными сетками. Принимаем 4 сварные сетки из арматуры класса А-I Ш6 мм, с размером ячеек сетки C = 45 мм, с шагом сеток S = 80 мм.

3.8 Расчет консоли колонны

Консоль колонны проектируем постоянного по длине сечения, заармированную двумя каркасами-балками. Размеры консолей принимаем:

длина консоли

L_К = 15 см;

высота консоли h_К = 15 см; ширина консоли b_К = 30 см;

Расчет стыка колонны

рис.15.

Расчет консоли колонны

Определяем нагрузку на консоль колонны

Q_констр = N_дл^{перекр. -} N_кр^{перекр.} / 2 = (207,55+53,38) / 2 = 130,465 кН

Принимаем величину а₁ = 20 мм, а величину защитных слоев арматуры а₂=а₃ = 30 мм. Определяем длину опоры ригеля на консоль

L_оп = L_констр — а₁ = 15−2 = 13 см.

Расстояние от нагрузки до боковой грани колонны

С = (L_оп / 2) +а₁ = (13/2) +2 = 8,5 см.

Определяем изгибающий момент в консоли у грани колонны

М_К = Q_К*С*1,25 = 130,465*0,085*1,25 = 13,86 кН*м.

Определяем плечо внутренней пары сил

Z = h_{констр -} а_{2 -} а₃ = 15−3-3 = 9 см.

Определяем требуемую площадь сечения растянутой арматуры консоли в двух каркасах балки

А_S = М_К / R_S*Z = 13,86*10^-3/365*0,09 = 0,421 м² = 4,21 см².

По таблице в МУ принимаем 2Ш18 A-III с А_S = 5,09 см².

Стержни каркаса балки соединяем между собой стальными листами толщиной t = 4 мм.

3.9 Определение длины колонны первого этажа

Высота колонны первого этажа принята равной Н_К = 4650 мм = 4,65 м.

Расчет консоли колонны. Определение длины колонны первого этажа

рис.16.

3.10 Расчет монтажных петель

Нагрузка от собственного веса колонны с учетом коэффициента динамичности К_д = 1,5 будет равна

N_{с. в.} = К_д*b_кол*h_кол*L_кол*p = 1,5*0,3*0,3*4,65*25 = 15,7 кН

Определяем усилие приходящееся на одну монтажную петлю

N = N_{с. в.} / 2 = 15,7/2 = 7,85 кН

Зная усилие можно найти площадь монтажной сечения петли

A_S = N / R_S = 7,85*10^-3/225 = 0,35 м² = 0,35 см²

По таблице в МУ принимаем монтажные петли Ш8 A-I с A_S = 0,503 см²

Длина анкеровки петли в бетоне

L_а = 30*d = 30*8 = 240 мм

Принимаем L_а = 250 мм.

Петли принимаем с не отогнутыми ветвями как показано на Рис.17.

Расчет монтажных петель

рис.17.

4. Расчет и конструирование фундамента под колонну

4.1 Исходные данные

нагрузка на фундамент (в уровне пола 1-ого этажа) N = 1643,315 кН;

сечение колонны b*h = 30*30 см;

расчетное сопротивление грунта R = 0,27 МПа;

бетон класса В30, тяжелый с расчетными характеристиками:

R_B = 17 МПа; - R_Bt = 1,2 МПа; - г_B2 = 0,9 МПа;

рабочая арматура класса А-III с R_s = 365 МПа;

конструктивная и монтажная арматура класса А-I с R_s = 225 МПа;

4.2 Конструкция фундамента

Расчет и конструирование фундамента под колонну

рис.18.

Исходные данные. Конструкция фундамента

4.3 Расчет основания

Плотность ж/б фундамента p = 25 кН/м³. Плотность грунта на уступах фундамента p = 15 кН/м³. Средняя плотность материала фундамента и грунта на его уступах составит

p_ср = (p_ф + p_гр) / 2 = (25+15) /2 = 20 кН/м³.

Принимаем г_fср (коэффициент надежности по нагрузке) = 1,2.

Определяем нормативную нагрузку на основание (под подошвой фундамента) с коэффициентом надежности по нагрузке г_fср = 1,2

Nⁿ = N / г_fср = 1643,315/1,2 = 1369,429 кН

Определяем требуемую площадь подошвы фундамента

А_ф^тр = Nⁿ / (R — p_ср*d) = 1369,429/ (0,27−0,02*17) = 5,8 м²

Тогда требуемый размер квадратной стороны подошвы фундамента

а_ф^тр = vА_ф^тр = 2,4 м

Принимаем сторону квадратного фундамента в плане а_ф = 2,4 м.

Определяем фактическую площадь подошвы фундамента

А_ф = а_ф * а_ф = 2,4*2,4 = 5,76 м²

Среднее давление в грунте на поверхность основания от нормативной нагрузки составит

P_ср = Nⁿ/А_ф + p_ср*d = 1369,429/5,76+20*1,7 = 271,75 кН*м² = 0,27 175 МПа что? R=0,27 МПа, следовательно прочность грунта обеспечена.

Глубина заделки колонны в фундамент

h_зад = 1,5*b_кол = 0,45 м

Минимальная толщина дна стакана t_дн = 20 см.

4.4 Расчет тела фундамента

Определяем давление на поверхность основания от расчетной нагрузки

P_гр = N / А_ф = 1643,315*10^-3/5,76 = 0,2853 МПа

Определяем рабочую высоту фундамента h₀ из условия продавливания его колонной по боковой поверхности пирамиды продавливания, наклоненной под углом б=45⁰_____

h₀ = - b_кол/2 + v N/ (R_Bt+P_гр) /2 =____ _

= - 0,3/2 + v1643,315*10^-3/ (1,2+0,2853) / 2 = 0,4 м

Задаемся величиной, а = 5 см.

Тогда высота фундамента по расчету составит

h = h₀ + а = 0,4+0,05 = 0,45 м = 45 см

Высота фундамента по конструктивным требованиям из условия защемления колонны в стакане принимается равная

h_констр = h_зад + t_дн + 5 см = 45+20+5 = 70 см

Окончательно принимаем высоту фундамента h = 70 см.

Фундамента проектируется двухступенчатым с высотой ступеней

h₁ = 30 см; h₂ = 40 см.

Рабочая высота первой ступени h₀₁ = h₁-а = 30−5 = 25 см

Рабочая высота фундамента h₀ = h-а = 70−5 = 65 см

Глубина стакана h_ст = h-t_дн = 70−20 = 50 см

Размер стакана в плане вверху а_ст^в = b_кол+2*7,5 = 30+15 = 45 см

Размер стакана в плане внизу а_ст^н = b_кол+10 = 30+10 = 40 см

Расчет основания

Расчет тела фундамента

Определяем размер второй ступени в плане

a₁ = 2*h₂ + b_кол = 2*40+30 = 110 см

Определяем толщину стенки стакана

t_ст^ст = (a_{1 -} а_ст^в) /2 = (110−45) /2 = 32,5 см, что > 20 см и больше 2/3*h₂ = 26,6 см.

Проверяем достаточность высоты нижней ступени в сечении, образованным поверхностью пирамиды продавливания и осью растянутой арматуры фундамента, то есть в сечении расположенном от боковой грани первой ступени на расстоянии величины С.

Определяем длину консоли

С = (a_ф — b_кол — 2*7,5 — 2* t_ст^ст — 2*h₀₁) / 2 = (2400−300−150−2*325−2*250) / 2 = 0,4 м = 40 см.

Определяем требуемую рабочую высоту нижней ступени

h₀₁^тр = P_гр*С/R_Bt*г_В2 = 0,2853*0,4/1,2*0,9 = 0,105 м, что < h₀₁=0,25 м.

Определяем изгибающий момент по грани колонны в сечении II-II.

М^II-II = 0,125*P_гр* (a_ф-b_кол) ²*a_ф = 0,125*0,2853* (2,4−0,3) ²*2,4 = 0,3774 МН*м.

Определяем изгибающий момент в сечении I-I

М^I-I = 0,125*P_гр* (a_ф-a₁) ²*a_ф = 0,125*0,2853* (2,4−1,1) ²*2,4 = 0,1446 МН*м.

Принимаем табличный коэффициент з = 0,9. Определяем площадь сечения арматуры у грани колонны сечение II-II

A_S^II-II = М^II-II/R_S*h₀*з = 0,3774/365*0,65*0,9 = 0,177 м² = 17,7 см².

Определяем площадь сечения арматуры у грани второй ступени сечение I-I

A_S^I-I = М^I-I/R_S*h₀₁*з = 0,1446/365*0,25*0,9 = 0,176 м² = 17,6 см²

За расчетную площадь принимаем большее значение

A_S = A_S^II-II = 17,7 см².

4.5 Конструирование рабочей сетки фундамента С-5

Шаг стержней в сетке С принимается в пределах

С = (100ч200) мм.

Рис. 19

Расчет тела фундамента Конструирование рабочей сетки фундамента

Задавшись шагом стержней в сетке С-5 С = 100 мм, принимаем количество стержней одного направления в сетке

n = ((а_{ф -} 2* (а_з'+L)) /С) + 1 = ((2400−2* (30+20)) /100) + 1 = 24 стержня.

Определяем требуемую площадь сечения одного стержня

A_S1 = A_S / n = 17,7/24 = 0,74

Принимаем стержни Ш10 A-III с A_S1 = 0,785 см², а в сетке в каждом направлении принимаем 24Ш10 A-III с A_S = 0,785*24 = 18,84 см².

4.6 Расчет монтажных петель

Определяем объем бетона фундамента

V_ф = а_ф*а_ф*h₁ + a₁*a₁*h₂ — ((а_ст^в+а_ст^н) /2) ²*h_ст =

= 2,4*2,4*0,3 + 1,1*1,1*0,4 — ((0,45+0,4) /2) ²*0,5 = 2,12 м³

Нагрузка от собственного веса фундамента с учетом К_д = 1,5

N_{с. в.} = К_д*V*p = 1,5*2,12*25 = 79,5 кН

Определяем усилие на одну петлю

N = N_{с. в.} / 3 = 79,5/3 = 26,5 кН

Определяем требуемую площадь сечения монтажной петли

A_S = N / R_S = 26,5*10^-3/225 = 0,115 м² = 1,15 см².

По таблице в МУ принимаем петли Ш12 A-I с A_S = 1,131 см².

Петли проектируем без отогнутых ветвей как показано на рис. 20.

рис. 20

Стакан армируем конструктивно сеткой С-6, уложенной в стенке стакана на расстоянии 200 мм от верха стакана, Ш арматуры 6 мм A-I.

Конструирование рабочей сетки фундамента

Расчет монтажных петель

5. Охрана труда

Техника безопасности при арматурных, опалубочных и бетонных работах.

Арматуру в настоящее время изготавливают, как правило, в хорошо оснащенных механизмами специализированных цехах и доставляют на площадку в готовом виде. При небольших объемах арматурных работ в некоторых случаях заготовку арматуры производят в построечных мастерских, которые должны быть оснащены механизмами и станками. Для безопасности производства работ в арматурной мастерской основные операции отделяют от подсобных, а также расставляют станки с таким расчетом, чтобы исключить возможность пересечения потоков арматуры и разворачивание стержней для обработки другого конца, соблюдая при этом технику безопасности при работе на станках и производстве сварочных работ.

При выполнении работ по заготовке арматуры предусматривается ограждение рабочих мест при разматывании бухт и обработке стержней арматуры, применение приспособлений при резке на станках стержней арматуры на отрезки длиной 0,3 м против их разлета, складирование заготовленной арматуры в специально отведенные места и закрытие торцов стержней в местах общих проходов. При выполнении работ по натяжению арматуры в местах прохода работающих устанавливаются защитные ограждения высотой не менее 1,8 м. Устройство для натяжения арматуры оборудуется сигнализацией, приводимой в действие при включении привода натяжного устройства. В рабочих местах по заготовке арматуры не допускается пребывание людей ближе, чем на 1 м от арматурных стержней, нагреваемых электротоком.

Конструкция опалубки для возведения монолитных конструкций зданий и сооружений должна обладать прочностью и устойчивостью при укладке бетонной смеси. Установку опалубки, состоящей из крупноразмерных щитов, следует производить ярусами, причем каждый последующий ярус устанавливается после закрепления нижнего, при помощи механизмов с надежных рабочих подмостей и лесов.

Перед бетонированием конструкций ежесменно проверяют состояние опалубки, подмостей, ограждений и лестниц. Обнаруженные неисправности устраняют до начала производства работ. Бадьи (бункера) и другие емкости для подачи бетона к месту укладки должны быть оборудованы исправными затворами с замками, не допускающими случайной выгрузки смеси. Перемещение загруженного или порожнего бункера разрешается только при закрытом затворе. Расстояние между бадьей и ранее уложенным бетоном или поверхностью должно быть не более 1 м.

Разборка опалубки может производиться только после приобретения бетоном прочности. Пред разборкой необходимо установить отсутствие нагрузок и дефектов в работе, которые могут привлечь за собой деформации или обрушивание конструкции. При разборке опалубки следует принимать меры против случайного падения элементов опалубки и обрушения лесов и подмостей.

Материалы используемые для приготовления бетонных смесей (цемент и другие составляющие), вредно действуют на организм человека, вызывая заболевания кожи лица и рук. Кроме того, при обработке, транспортировании и прочих операций с цементом и другими вяжущими, образуется значительное количество пыли, вредно действующее на дыхательные пути человека. Отдельные механизмы для приготовления и

Охрана труда

Уплотнения бетонных смесей издают значительный шум, который вредно влияет на органы слуха и нервную систему обслуживающего персонала. В этом случае занятый на производстве персонал обеспечивается средствами индивидуальной защиты: спецодеждой, очками и респираторами и должен соблюдать правила производственной санитарии.

строительная конструкция колонна перекрытие При уплотнении бетонной смеси электровибраторами необходимо перед началом работ тщательно проверить их исправность и принять меры защиты от поражения электрическим током. Не допускается во время работы прижимать руками поверхностные вибраторы, становиться на площадку, подтягивать гайки, проверять исправность вибратора к площадке. Перемещение вибраторов вручную с одной бетонной площадки на другую во время уплотнения разрешается только при помощи гибких тяг. При перерывах в работе, а также при переходах бетонщиков на новое место вибраторы выключают. Через каждые 30−35 мин работы вибратор нужно выключать для охлаждения.

6. Перечень использованной литературы

1. СНиП 2.03.01−84, «Бетонные и железобетонные конструкции»;

2. СНиП 2.01.07−85, «Нагрузки и воздействия»;

3. Т. Н. Цай, «Строительные конструкции», том 2, 1985 г.;

4. П. Г. Буга, «Промышленные, гражданские здания и сельскохозяйственные здания», 1987 г.;

5. Методические указания по выполнению курсового проекта, 1988 г.;

6. Н. П. Сугробов, «Охрана труда в строительстве», 1985 г.