Расчет второстепенной балки

Вычисляем расчетный пролет для крайнего пролета балки, который равен расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки:

.

Нагрузки на второстепенную балку:

– постоянная нагрузка:

– временная нагрузка:

Итого нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению здания:

Изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий в балке:

.

Поперечные силы:

– в крайнем пролете:

– в среднем пролете:

.

Согласно задания продольная рабочая арматура для второстепенной балки класса А-300 (Rs=280 МПа)

Выполним расчеты прочности сечений, нормальных к продольной оси балки на действие изгибающих моментов.

М=72,071 Кн м. Определим расчетную ширину полки таврового сечения.

в=ввт = 250 мм

hf'=hП = 80 мм

h=hвт = 450 мм

80/450/0,25=0,711≥0,1

вf' ≤ 2300

вf' ≤ 5450/3+250=2066,66≤2300, принимаем вf' = 2066.

h0=450-30=420

Так как

819,62≥72,071, то границы сжатой зоны проходит в полке и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной в=в'_f=2066

Для армирования балки принята арматура А300 с расчетным сопротивлением арматуры сопротивлению R_s=270 МПа.

Проверка условия :

Условие выполняется: .

Требуемая площадь арматуры:

По сортаменту арматуры принято 2 стержня диаметром d = 20 мм, с расчетной площадью поперечного сечения при всем количестве стержней A_S = 628 мм². Верхние стержни сечения определены из условия свариваемости, и приняты 5 стержней диаметром d = 12 мм.

Крайний пролет балки. Армирование опорного сечения балки

Проверка условия :

Условие выполняется: .

Требуемая площадь арматуры:

По сортаменту арматуры принято 5 стержней диаметром d = 12 мм, с расчетной площадью поперечного сечения при всем количестве стержней A_S = 565 мм².

Принятая компоновка монолитного ребристого перекрытия с балочными плитами приведена на листе №1 чертежей формата А2.

2. Расчет сборного балочного перекрытия

Данные для проектирования:

– класс бетона – В30;

– класс предварительно напрягаемой арматуры – А1000;

– тип плиты перекрытия – плита с овальными пустотами.

1. Компоновка конструктивной схемы

При компоновке конструктивной схемы принято поперечное направление ригелей. Номинальная ширина плиты назначена в соответствии с условием:

где n – количество ребристых плит перекрытия в пролете главной балки.

Расчетный пролет плиты при опирании на ригель высчитан по формуле:

где в_р – ширина ригеля, равная 250 мм.

Колличество пустот считаем по формуле:

Нагрузки на 1м² плиты перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1. Постоянная нагрузка
- от массы плиты	0,092 м ∙ 25 кН/м2 = 2,3 кН/м2	1,1	2,53 кН/м2
- от массы пола	1,1 кН/м2	1,2	1,32 кН/м2
Итого	3,4		3,85
2. Временная нагрузка	6 кН/м2	1,2	7,2 кН/м2
В том числе:
- кратковременная	1,5 кН/м2	1,2	1,8 кН/м2
- длительная	4,5 кН/м2	1,2	5,4 кН/м2
Полная нагрузка	9,4 кН/м2		11,05 кН/м2

2. Определяем расчетные пролеты и усилия:

Нагрузка на плиту для расчета по второй группе предельных состояний:

Расчет по первой группе предельных состояний.

3. Конструктивный расчет

Для дальнейшего расчета в соответствии с выписаны следующие нормативные характеристики материалов:

– арматура предварительно напряженная А1000:

расчетное сопротивление арматуры растяжению R_S­ = 815 МПа;

нормативное сопротивление арматуры R_sn­ = 980 МПа;

расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению R_SW­ = 650 МПа;

– бетон тяжелый В30:

расчетное сопротивление бетона осевому сжатию R_b­ = 17 МПа;

нормативное сопротивление бетона осевому сжатию R_bn­ = 22 МПа;

расчетное сопротивление бетона осевому растяжению R_bt = 1,08 МПа;

1) h₀=h-а=220-30=190

3)

Проверка условия :

Условие выполняется: .

Требуемая площадь предварительно напряженной арматуры:

где γ_S3 – коэффициент условия работы бетона, принят равным 1,1.

По сортаменту арматуры принято 4 стержня диаметром 12 мм, с площадью поперечного сечения стержней А_S = 452 мм².

Gsp=0,9Rsn

Gsp=0,9 · 980 = 882

Принятая компоновка сборного балочного перекрытия приведена на листе №2 чертежей формата А2.

3.Расчет сборной железобетонной колонны

первого этажа

Данные для проектирования:

– Высота этажа – 3 м;

– Количество этажей – 5;

– Класс бетона для сборных конструкций – В30;

– Класс арматуры сборных ненапрягаемых конструкций – А300;

– Район строительства – г.Иркутск.

1. Сборная железобетонная колонна и центрально нагруженный фундамент под колонну

Определим нагрузку на колонну с грузовой площадью, соответствующей заданной сетке колонн 5,7×6,8.

Грузовая площадь:

При сборе нагрузок постоянная расчетная нагрузка от веса плит покрытия и кровли без учета коэффициента по нагрузке γ_f принята равной 5 кН/м²

Снеговая нагрузка соответствует заданному району строительства – г. Иркутск.

I. Постоянные нагрузки

1) Нагрузка от плит покрытия и кровли

2) Нагрузка от вышележащих перекрытий

где q – расчетная нагрузка от конструкции пола и плит перекрытия;

n – количество этажей в здании, равное по заданию 5.

3) Нагрузка от собственного веса ригеля

где ρ – объемный вес железобетона, равный для тяжелого бетона 25 кН/м³;

γ_f – коэффициент надежности по материалу, равный 1,1.

4) Нагрузка от собственного веса колонн

где h_к , b_к – предварительно назначенное сечение колонны, принятые равным 350х350 мм.

II. Временные нагрузки

5) Длительная нагрузка

где р_l – длительная нагрузка на перекрытие.

6) Временная нагрузка

7)

где S₀ – расчетное значение снеговой нагрузки, равное для II снегового района (г. Иркутск) 0,7 кПа;

k – коэффициент, учитывающий долю длительности действия снеговой нагрузки, для II снегового района равный 0.

8) Кратковременная снеговая нагрузка

Полное значение нагрузки на колонну:

;

Длительная нагрузка на колонну:

;

2. Армирование колонны

1) Продольная арматура.

Несущая способность колонны должна удовлетворять требованию:

Коэффициент принят в соответствии с соотношениями:

и

где l₀ – расчетная длина колонны, равная сумме высоты этажа и расстояния до обреза фундамента:

;

h – предварительно назначенное сечение колонны, равное 350 мм.

;

.

Требуемая площадь арматуры в сечении колонны определена по формуле:

где – площадь бетонного сечения, равная:

;

По сортаменту арматуры подобрано 6 стержней диаметром 20 мм, с фактической площадью .

Уточнен коэффициент

;

Коэффициент отличается от коэффициента меньше чем на 10 %, перерасчет не требуется.

Несущая способность колонны равна:

Прочность колонны обеспечена.

Проверка процента армирования:

– требование выполнено.

3. Поперечная арматура.

Для устройства поперечной арматуры принята арматура класса В500. Из условий свариваемости назначен диаметр арматуры – 5 мм.

При назначении шага поперечной арматуры учтены конструктивные требования:

; Принят шаг S = 400 мм.

4. Расчет центрально нагруженного фундамента

под колонну

Данные для проектирования:

– Класс бетона для фундамента – В25 R_bt = 1,05 МПа;

– Класс арматуры фундамента – А300 R_s = 280 МПа;

– Глубина заложения фундамента – Н_d = 1,6 м;

– Условное расчетное сопротивление грунта – R₀ = 0,20 МПа.

Размеры подошвы фундамента

где Nⁿ – нормативная усилие от колонны, с учетом среднего значения коэффициента надежности по нагрузке = 1,15:

;

– средний вес единицы объема бетона фундамента и грунта на обрезах, принятый равным 20 кН/м³.

Размер стороны квадратной подошвы фундамента:

Принимаем сторону квадратной подошвы фундамента равной 3,4 м.

Высота фундамента

Рабочая высота фундамента определена из трех условий:

1. Из условия прочности на продавливание:

где Р – давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки:

Полная высота фундамента:

где а – величина защитного слоя, предварительно назначенная равной 60 мм.

2. Из условия заделки колонны в фундаменте с учетом толщины дна стакана и зазора между колонной и дном стакана фундамента

3. Из условия анкеровки сжатой арматуры колонны в стакане фундамента.

Полная высота фундамента:

Из полученных значений выбрано максимальное, равное 800мм.

Т.к. высота фундамента меньше 900 мм, то необходимое количество ступеней – 2.

Проверка нижней ступени на поперечную силу без постановки поперечной арматуры:

где ;

H=800 мм

h₁=450 мм

h₂=350 мм

Армирование фундамента

Фундамент армируется в плитной части арматурной сеткой с рабочей арматурой в двух направлениях.

Изгибающий момент в каждом сечении определен по формуле:

Требуемые площади арматуры в каждом сечении:

Для дальнейшего подбора арматурной сетки принята максимальная требуемая площадь поперечного сечения арматуры.

Назначен шаг установки арматуры в сетке S = 150 мм.

Количество стержней в одном направлении в сетке:

;

Требуемая площадь одного стержня арматуры:

По сортаменту арматуры подобрана арматура диаметром 16 мм, с фактической площадью А_S = 201,1 мм². Площадь поперечного сечения всех стержней: А_S = 4625,3 мм².