Проектирование многоэтажного здания

/>= φ(Rb
AB
ЧγB
+AS
RS
)= 0.22(17.0Ч0.01Ч0.9+41.24Ч360)= 4997

Проверяем процентное расхождение оно должно быть не больше 10%

N = 4997000 – 3504000 Ч 100% = 4.2 %

3504000

4.2 %<5 % — условие выполняется

AS
= 3504000 17.0Ч0.9

0.9Ч360Ч100 35Ч35Ч 360 = 41.24см2

Возьмем пять стержней диаметром 32 мм,

AS
= 42.02см

М = АS
= 42.02 Ч 100% = 3.40%

AБЕТ
1225

2.3 Расчет колонны второго этажа.

N= 2850 кН;

ℓ01
= 2.87 м

Определим гибкость колонны:

λ= ℓ0
= 287 = 8.2см 9.2>4 – значит при расчете необходимо

hK
35 учитывать случайный эксцентриситет

ℓСЛ
= hK
/30=35/30=1.16см

ℓСЛ
≥ ℓ = 287 = 0.47

600 600

ℓ — высота колонны

Принимаем наибольшее, значение если =1.16см

Рассчитанная длина колонны ℓ0
=287см, это меньше чем 20ЧhК
, следовательно расчет продольной арматуры в колонне вычисляем по формуле:

AS
= N Rb
Ч γВ

φЧRS
AB
Ч RS

φ= φВ
+2 Ч (φЕ
– φB
)Чα

α= МЧRS
= 0.01Ч 360 = 0.23

RB
ЧγB
17.0Ч0.9

φE
и φВ
– берем из таблицы

NДЛ
/N = 2235/2850 = 0.82

ℓ0
/h = 287/35=8.2

φE
= 0.91

φB
= 0.915

φ= 0.915 + (0.91– 0.915) Ч 0.22 = 0.20

АS
= 285000 35Ч35 Ч 17.0Ч0.9 = 43.26 см2

0.9Ч360Ч100 360

Возьмем семь стержней диаметром 28мм,

АS
= 43.20см

М = АS
= 43.20 Ч 100%= 3.3%

AБЕТ
1225

Проверка экономии:

NC
ЕЧ
= φЧ (RВ
ЧγΒ
ЧAБЕТ
+AS
ЧRS
) = 0.87Ч(17.0Ч0.9Ч1225Ч100+43.20Ч360Ч100)=2983621 кН

Проверяем процентное расхождение

2983621 – 2850000 Ч 100% = 4.6%

2850000

4.6% < 5% условие выполняется

2.4Расчет монтажного стыка колонны.

Стык рассчитывается между первыми и вторыми этажами. Колонны стыкуются сваркой стальных торцевых листов, между которыми при монтаже вставляют центрирующую прокладку толщиной 5мм. Расчетные усилия в стыке принимаем по нагрузке второго этажа NСТ
=N2
=2852 кН из расчета местного сжатия стык должен удовлетворять условие :

N ≤ RПР
ЧFСМ

RПР
– приведенная призменная площадь бетона;

FСМ
– площадь смятия или площадь контакта

Для колонны второго этажа колонна имеет наклонную 4 диаметром 20мм, бетон В30 т.к продольные арматуры обрываются в зоне стыка то требуется усиление концов колон сварными поперечными сетками. Проектируем сетку из стали АIII.Сварку торцевых листов производим электродами марки Э-42,

RСВАРКИ
=210мПа

Назначаем размеры центрирующей прокладки

С1
= C 2
= bK
= 350 = 117мм

3 3

Принимаем прокладку 117Ч117Ч5мм.
Размеры торцевых листов:

b=h=b–20=330мм

Усилие в стыке передается через сварные швы по периметру торцевых листов и центрирующую прокладку. Толщина опорной пластины δ=14мм.

NC
Т
= NШ
+ Nп

Определим усилие, которые могут воспринимать сварные швы

NШ
= NСТ
Ч FШ

FK

FШ
– площадь по контакту сварного шва;

FK
– площадь контакта;

FK
= FШ
+ FП

F= 2 Ч 2.5 Ч δ Ч (h1
+в1
–5δ)=2 Ч 2.5 Ч 1.4 Ч (35 + 35–5 Ч 1.4) = 504 см2

FП
= (C1
+3δ) Ч (C2
+3δ ) = (11.7+3Ч1.4) Ч (11.7+3 Ч 1.4) = 252.81см2

FK
= 504+252.81= 756.81см2

NШ
= (2850Ч504) / 756.81 = 1897 кН

NП
= NC
Т
–NШ
= 2850–1897 = 953 кН

Находим требуемую толщину сварочного шва, по контуру торцевых листов

ℓШ
= 4 Ч (b1
–1) = 4 Ч (35–1) = 136см

hтреб
ш
= NШ
= 1897000 = 0.66см

ℓШ
Ч RСВ
136 Ч 210 Ч (100)

Принимаем толщину сварного шва 7мм.. Определим шаг и сечение сварных сеток в торце колонны под центральной прокладкой. По конструктивным соображениям у торцов колонны устраивают не менее 4-х сеток по длине не менее 10d (d ― диаметр рабочих продольных стрежней), при этом шаг сеток должен быть не менее 60мм и не более 1/3 размера меньшей стороны сечения и не более 150см.

Размер ячейки сетки рекомендуется принимать в пределах от 45–150 и не болей 1/4 меньшей стороны сечения элемента.

Из стержней Ш 6мм, класс А-III, ячейки сетки 50Ч50, шаг сетки 60мм. Тогда для квадратной сетки будут формулы:

1) Коэффициент насыщения сетками:

MC
K
= 2Чfa
= 2Ч0.283 = 0.023

аЧS 4Ч6

fa
— площадь 1-ого арматурного стержня

а — количество сеток

2) Коэффициент

αC
= MC
K
Ч Ra
= 0.23Ч360 = 5.7

Rb
Ч m b
17.0Ч0.85

Коэффициент эффективности армирования

К = 5 + αС
= 5 + 5.7 = 1.12

1 + 1.5αС
1 + 8.55

NСТ
≤ RПР
ЧFCМ

RПР
=Rb
Чmb
Чγb
+kЧMC
K
ЧRa
ЧγK

γb= 3
√ FК
= 3
√ 1225 = 1.26

FСМ
756.81

γК
= 4.5 – 3.5 Ч FCM
= 4.5 – 3.5 Ч 756.81 = 1.55

FЯ
900

RПР
=17.0Ч 0.85 Ч1.26 + 1.12 Ч 0.023 Ч 360 Ч1.55 = 2617 мПа

2850 ≤ 2617Ч 756.81 кН

2850 кН ≤ 1980571 кН

2.5Расчет консоли колонны.

Опирание ригеля происходит на железобетонную колонну, она считается короткой если ее вылет равен не более 0.9 рабочий высоты сечения консоли на грани с колонной. Действующая на консоль опорная реакция ригеля воспринимается бетонным сечением консоли и определяется по расчету.

Q= qЧℓ = 22.396 Ч4 Ч 6 = 268.75 кH

2 2

Определим линейный вылет консоли:

ℓКН
= Q = 223960 = 9.6 см

bP
Ч Rb
Ч mb
16 Ч 17.0 Ч (100) Ч 0.85

С учетом величины зазора между торцом ригеля и граней колонны равняется 5см,

ℓК
=ℓКН
+ 5= 9.6+ 5=14.6 ― должно быть кратным 5 Þ ℓКН
=15см

ℓКН
=15см (округлили)

Высоту сечения консоли находим по сечению проходящему по грани колонны из условия:

Q ≤ 1.25 Ч К3
Ч K4
Ч Rbt
Ч bk
Ч h2
0

а

а ― приведенная длина консоли

h0
≤ Q

2.5 Ч Rbt
Ч bК
Ч γb
— максимальная высота колонны

h0
≤ Q

2.5 Ч Rbt
Ч bК
Ч γb
— максимальная высота колонны

h0
≥√ QЧ a минимальная высота

1.25ЧK3
ЧK4
ЧRbt
ЧbK
Чγb

а=bK
Q = 15 223960 = 22.14 см

2ЧbK
ЧRb
Чmb
2 Ч 35Ч17.0Ч (100)Ч0.85

h0 MAX
≤ 223960 = 24 см

2.5 Ч1.2 Ч (100)Ч5 Ч 0.85

h0 MIN
=√ 223960Ч22.14 = 18 см

1.25Ч1.2Ч1Ч1.2(100)Ч3.5Ч0.85

Принимаем высоту h = 25см ― высота консоли. Определяем высоту уступа свободного конца консоли, если нижняя грань наклонена под углом 45°

h1
=h–ℓК
Чtgα = 25– 15Ч 1=10см

h1
> ⅓ h

10 > 8.3 условие выполняется

2.6 Расчет армирования консоли.

Определяем расчетный изгибающий момент:

М=1.25 Ч Q Ч (bK
– Q )= 1.25ЧQЧ a= 1.25 Ч 223960 Ч 22.14 = 61.98 к

2 Ч b Ч Rb Ч m b

Определим коэффициент AO
:

А0
= М = 6198093 = 0.12

Rb
Ч mb
Ч bK
Ч h2
0
17.0 Ч 0.85 Ч 35 Ч322
Ч100

h0
= h – 3 = 35 – 3 = 32 см

ξ = 0.94

η = 0.113

Определяем сечение необходимой продольной арматуры :

F = M = 6198093 = 2.55 см2

η Ч h0
Ч RS
0.113Ч32 Ч 360 Ч 100

Принимаем 4 стержня арматуры диаметром 9 мм. Назначаем отогнутую арматуру :

Fa
= 0.002 Ч bK
Ч h0
= 0.002 Ч 35 Ч 32 = 2.24 см2

Определяем арматуру Fa
= 2.24 см2
— 8стержня диаметром 6 мм

Принимаем хомуты из стали A–III, диаметром 6 мм, шаг хомутов назначаем 5 см.

3. Расчет монолитного центрально нагруженного фундамента

Расчетная нагрузка на фундамент первого этажа :

∑ N1ЭТАЖА
=3504 кН

bЧh = 35Ч35

Определим нормативную нагрузку на фундамент по формуле :

NH
= N1
= 3504/1.2 = 2950 кН

hСР

где hСР
— средний коэффициент нагрузки

Определяем требуемую площадь фундамента

FTP
Ф
= NH
= 2950000 = 7.28 м2

R0
– γСР
Ч hѓ
0.5 Ч106
– 20 Ч 103
Ч 2

γСР
— средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах равен: 20кН/м3

аСТОРОНА ФУНДАМЕНТА
=√FСР
Ф
= √ 7.28 = 2.453 м = (2.5 м ) так как фундамент центрально нагруженный, принимаем его в квадратном плане, округляем до 2.5 м

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды продавливания, при действии расчетной нагрузки :

Наименьшая высота фундамента:

σГР
= N1
= 3504 481.3 кН/м2

FФ
7.28

σ — напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки

h0 MIN
= Ѕ Ч √ N1
hK
+ bK

0.75 Ч Rbt
Ч σTP
4

h0 MIN
= Ѕ Ч √ 2916 0.35 +0.35 = 2.25 см

0.75 Ч 1.3 Ч 1000 Ч 506.3 4

М0 MIN
= h0 MIN
+ a3 = 2.25 + 0.04 = 2.29 м

Высота фундамента из условий заделки колонны :

H = 1.5 Ч hK
+ 25 = 1.5 Ч 35 + 25 = 77.5 см

h0 MIN
= Ѕ Ч √ N1
hK
+ bK

0.75 Ч Rbt
Ч σTP
4

h0 MIN
= Ѕ Ч √ 2916 0.35 +0.35 = 2.25 см

0.75 Ч 1.3 Ч 1000 Ч 506.3 4

М0 MIN
= h0 MIN
+ a3 = 2.25 + 0.04 = 2.29 м

Высота фундамента из условий заделки колонны :

H = 1.5 Ч hK
+ 25 = 1.5 Ч 35 + 25 = 77.5 см
Из конструктивных соображений, из условий жесткого защемления колонны в стакане высоту фундамента принимаем :

Н3
= hСТ
+ 20 = 77.5 + 20 = 97.5 см — высота фундамента.

При высоте фундамента менее 980 мм принимаем 3 ступени назначаем из условия обеспечения бетона достаточной прочности по поперечной силе.

Определяем рабочую высоту первой ступени по формуле :

h02
= 0.5 Ч σГР
Ч (а – hK
– 2 Ч h0
) = 0.5 Ч 48.13 Ч (250 – 35 – 2Ч94 ) = 6.04 см

√ 2ЧRbt
ЧσГР
√2Ч1.2 Ч 48.13 Ч (100)

h1
= 26.04 + 4 = 30.04 см

Из конструктивных соображений принимаем высоту 300 м. Размеры второй и последующей ступени определяем, чтобы не произошло пересечение ступеней пирамиды продавливания.

Проверяем прочность фундамента на продавливание на поверхности пирамиды.

Р ≤ 0.75 Ч Rbt
Ч h0
Ч bCP

bCP
— среднее арифметическое между периметром верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах h0

bСР
= 4Ч (hК
+h0
) = 4 Ч (35 +94)= 516 cм

P = N1
– FОСН
Ч σГР
= 3504 Ч 103
– 49.7 Ч 103
Ч 48.13 = 111.2 кН

0.75 Ч 1.2 Ч (100) Ч 94 Ч 516 = 4365.1 кН.

Расчет арматуры фундамента. При расчете арматуры в фундаменте за расчетный момент принимаем изгибающий момент по сечением соответствующим уступам фундамента.

MI
= 0.125 Ч Р Ч (а–а1
)2
Ч b = 0.125Ч111.2Ч(2.5– 1.7)2
Ч 2.4 = 5337 кН

MII
= 0.125 Ч Р Ч (а–а2
)2
Ч b = 3755 кН

МIII
=0.125 Ч Р Ч (а–а3
)2
Ч b = 1425 кН

Определим необходимое количество арматуры в сечении фундамента :

Faℓ
= МI
= 5337 = 17.52 см2

0.9 Ч h ЧRS
0.9 Ч 0.94 Ч 360

Fa
ℓ
= МII
= 3755 = 12.32 см2

0.9 Ч h Ч RS
0.9 Ч0.94 Ч 360

Faℓ
= МIII
= 1425 = 4.72 см2

0.9Чh0
ЧRS
0.9 Ч 0.94 Ч 360

Проверяем коэффициент армирования (не менее 0.1%)

M1
= 17.52 Ч 100 % = 0.53%

35 Ч 94

M1
= 12.32 Ч 100 % = 0.37%

35 Ч 94

M1
= 4.72 Ч 100 % = 0.14%

35 Ч 94

Верхнею ступень армируем конструктивно-горизонтальной сеткой из арматуры диаметром 8мм, класса А-I, устанавливаем через каждые 150 мм по высоте. Нижнею ступень армируем по стандартным нормам