Проектирование железобетонных конструкций

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона (п.

3.12*, формула (25) СНиП [3]) = 0,550; = 0,399;требуемая площадь сечения сжатой арматуры: = = -37,2 см2< 0. Назначаем так же по конструктивным соображениям не менее 0,2%.Принимаем 2Ø16А-III и 1Ø22А-III, = 4,02+3,8 = 7,82 см². При принятом сечении значение: = = 0,1422,по табл. прил. 3 [1] находим = 0,154.Определяем сечение растянутой арматуры: = = 5,2 см². Сечение также назначаем из конструктивных соображений, принимая = 7,82 см² (2Ø16А-III+1Ø22А-III).Проверка подкрановой частиколонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, расчетная длина = 0,8*7,35 = 5,88 м. Радиус инерции = = 14,43 см. Гибкость = = 40,7, что меньше = = 47,7 в плоскости действия момента; следовательно, расчет из плоскости изгиба можно не выполнять. Окончательно принимаем в сечении надкрановой части колонны у наружной и внутренней грани по 3Ø16А-III; в сечении подкрановой части колонны у наружной и внутренней грани по 2Ø16А-III+1Ø22А-III.Подбор поперечной арматуры

В условиях курсового проекта поперечная арматура не требуется по расчету, принимаем ее конструктивно, принимаем Ø10AI.Так как насыщение сечения продольной арматурой составляет:

для надкрановой части:= 0,402%< 3%, для подкрановой части:= 0,39%< 3%, шаг поперечных стержней должен быть не более:

для надкрановой части: = 20*16 = 320 мм, = 2*500 = 1000 мм, 500 мм, принимаем = 300 мм;для подкрановой части: = 20*16 = 320 мм, = 1000 мм, 500 мм, принимаем = 300 мм. Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну

Данные для проектирования

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной = 1,65 м. Обрез фундамента на отметке-0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания = 0,28 МПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем = 20 кН/м³.Бетон фундамента тяжелый класса В25 с расчетными характеристиками при = 1,1; = 14,5*1,1 = 15,95 МПа; = 1,05*1,1 == 1,16 МПа. Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.Определение нагрузок и усилий

На фундамент в уровне его обреза (сечение IV-IV) передаются от колонны следующие усилия (Таблица 4.2).Расчет выполняем на наиболее опасную комбинацию расчетных усилий = -1545,3 кН; = 350,3 кН· м; = -16,6 кН. Нормативные значения усилий: = = 1343,7 кН; = 350,3/1,15 = 304,6 кН; = 16,6/1,15 = 14,4 кН. где = 1,15- усредненный коэффициент надежности по нагрузке. Расчетная нагрузка от веса части стены ниже отметки 7,2, передающаяся на фундамент = 67,72 кН кН; нормативная нагрузка = 67,72/1,1 = 61,6 кН. Эксцентриситет приложения нагрузки от стены = 0,55 м. Изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента: = 67,7*0,55 = 37,2кН· м; = 61,6*0,55 = 33,9 кН· м. Расчетная схема усилий дляфундамента показана на Рис. 7.

1.Расчетные усилия, действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента, без учета массы фундамента и грунта на нем: = 350,3+16,6*1,5−37,2 = 338 кН· м; = 1545,3+37,7 = 1583 кН. То же, нормативные значения усилий: = 304,6+14,4*1,5−33,9 = 292,3 кН· м; = 1343,7+61,6 = 1405,3 кН. Рис… Расчетная схема усилий для фундамента

Определение размеров подошвы фундамента

Примем соотношение сторон = 0,8 и предварительно устанавливаем размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента: = = 2,39 м. Размер большей стороны = 2,4/0,8 = 3,00 м; принимаем унифицированные размеры, кратные 0,3 м = 2,4×3,0 м; тогда площадь подошвы=2,4*3,0 = 7,2 м², а момент сопротивления:= = 3,6м³.Проверка давлений под подошвой фундамента

Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:;;.Давление на грунт определяем с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле, где = 1405,3 кН, = 292,3 кН· м — усилия на уровне подошвы фундамента от нагрузок с коэффициентом = 1. Знак при переходе на фундамент меняется на обратный. Комбинация: = = 195,2±81,2+33; = 195,2+81,2+33 = 309,4 кПа > = 280 кПа; = 195,2−81,2+33 = 147 кПа > 0; = 195,2+33 = 228,2 кПа< 280 кПа. Давление = 309,4 кПа превышает допустимое, поэтому следует увеличить размеры подошвы фундамента с сохранением пропорций. Принимаем = 2,7 м, = 2,7/0,8 = 3,38 ≈ 3,3 м и повторяем проверку: = 2,7*3,3 = 8,91 м²; = = 4,9 м³; = = 157,7±59,7+33; = 157,7+59,7+33 = 259,3 кПа < = 280 кПа; = 157,7−59,7+33 = 122,1 кПа > 0; = 157,7+33 = 190,7 кПа< 280 кПа. Давление не превышают допускаемых, т. е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны. Для расчета фундамента по прочности нужны также величины давления на грунт от нагрузок при коэффициенте, но без учета веса фундамента и грунта на нем: = = 177,7±69,0; = 177,7+69,0 = 246,7кПа; = 177,7−69,0 = 108,7кПа; = 177,7 ≈ 180 кПа. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени

Проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью (Рис. 6.2): = 800+2*250+2*100 = 1500 мм; = 500+2*250+2*100 = 1200 мм, где, и , — соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон и .Рис… Геометрические размеры фундамента

Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания от граней подколонника по формуле, принимая ми м, получим: = = 0,23 м. Принимаем плитную часть из двух ступеней высотой = 300 мм, при этом консольный вынос нижней ступени получается меньше оптимального, равного: = 0,5*(3,3−2,1) = 0,6<3*0,25 = 0,75 м, где = 300−50 = 250 мм = 0,25 м. Размеры в плане второй ступени назначаем кратно 300 мм, т. е. = 1,8×2,1 м. Тогдаконсольные выносы ступеней составят:

первой (нижней) — = 0,5*(3,3−2,1) = 0,6 м < 0,75 м;второй- = 0,5*(2,1−1,5) = 0,3 м. Глубина стакана под колонну = 800+50 = 850 мм, размеры дна стакана: = 500+2*50 = 600 мм; = 800+2*50 = 900 мм. Проверка высоты нижней ступени

Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия:

где — продавливающая сила; = 1,8+0,25 = 2,05 м — размер средней линии грани пирамиды продавливания. При = 2,7−1,8 = 0,9 м > = 2*0,25 = 0,5 м площадь:= = 0,905 м², тогда продавливающая сила: = 246,7*0,905 = 223,3кН< 1160*2,05*0,25 = 594,5 кН, продавливание нижней ступени не произойдет. Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения, начинающегося от грани второй ступени. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения = 0,25 м, поперечная сила, создаваемая реактивным давлением грунта, в конце наклонного сечения: = 246,7*(0,6−0,25)*2,7 = 233,1 кН. Минимальное поперечное усилие, воспринимаемое одним бетоном: = 0,6*1160*2,7*0,25 = 469,8 кН. Так как = 233,1 кН < = 469,8 кН, прочность нижней ступени по поперечной силе достаточна. Проверку второй ступени на продавливание можно не производить, так как принятая рабочая высота плитной части = 600−50 = 550 мм значительно превышает требуемую из расчета на продавливание. Подбор арматуры подошвы

Общие данные для расчета

Рис.. К подбору арматуры подошвы фундамента

Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по граням уступов и по грани колонны (Рис. 6.3).Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле:

где и — момент и рабочая высота в i-ом сечении. Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы

Сечение I-I (= 250мм): = = 221,6 кПа; = = 115,8 кН· м; = = 18,38 см². Сечение II-II (= 550 мм):= = 209,1 кПа; = = 256,1 кН· м; = = 18,48 см². Сечение III-III (= 1450 мм): = = 194,4 кПа; = = 483,6 кН· м; = = 13,23 см². Принимаем в направлении длинной стороны 14Ø14А-II (= 2155 мм2> = 1848 мм2) с шагом 200 м. Подбор арматуры в направлении короткой стороны

Расчет ведем по среднему давлению по подошве = 180 кПа. Учитываем, что стержни этого направления будут во втором (верхнем) ряду, поэтому рабочая высота. Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны тоже будет не более 14 мм. Сечение I'

— I' по грани второй ступени (= 300−50−14 = 236 мм): = = 60,1 кН· м; = = 10,11 см². Сечение II'

— II' по грани подколонника (= 600−50−14 = 536 мм): = = 167,1 кН· м; = = 12,37 см². Сечение III'

— III' по грани колонны (= 1500−50−14 = 1436мм): = = 359,4 кН· м; = = 99,32 см².В соответствии с конструктивными требованиями наименьший допустимый диаметр стержней должен быть не менее 10 мм (при длине стороны до 3 м), а наибольший шаг стержней не должен превышать 200 мм. Принимаем вдоль короткой стороны фундамента 17Ø10А-II (= 1335мм2> = 1237 мм2) с шагом 200 мм. Расчет подколонника и его стаканной части не производим. По конструктивным требованиям количество продольной арматуры должно быть не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника: = 0,0005*1500*1200 = 900 мм². Принимаем 5Ø16А-II (= 1005 мм²) у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба, принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т. е. по 5Ø10A-II.Поперечную арматуру стакана принимаем конструктивно Ø8А-I (= 50,3 мм2).Расчет полигональной стропильной фермы

Общие данные для расчета

Ширину сечения верхнего и нижнего поясов ферм принимают одинаковой. Из условия опирания панелей покрытия на верхний пояс ширина должна назначаться300−350 мм при шаге ферм 12 м. Принимаем ширину сечения элементов фермы равной 280 мм из условия опирания панелей покрытия пролетом 12 м. Все размеры сечений рекомендуется назначать кратными 50 мм (для размеров сечений менее 200 мм -20 мм) и принимать их не менее 200×160 мм для поясов и 150×100 мм для элементов решетки.

Список литературы

Методические указания к курсовому проекту. — М., 2013. СНиП 2.

01.07−85 (2003)* Нагрузки и воздействия. — М., Стройиздат, 2003. СНиП 2.

03.01−84* Бетонные и железобетонные конструкции. — М., Стройиздат, 1984

Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.

03.01−84). — М., Стройиздат, 1984

Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.

03.01−84). — М., Стройиздат, 1984

Байков, В. Н. Железобетонные конструкции. Общий курс / В. Н. Байков, Э. Е. Сигалов. — М., Стройиздат, 1984.