Многоэтажное производственное здание (стр. 7 из 9)

Требуемая высота консоли у грани колонны:

h₀≥Q/(2.5*R_bt*b_col)=390.53/(2.5*1.08*0.4)=361.6 мм.

Принимаем h₀=h-a_s=600-50=550 мм.

Изгибающий момент в опорном сечении консоли:

M=1.25*Q*(l-Q/(2*R_b*b_p))=1.25*390.53*(300-390.53/(2*15.3*0.3))=125.68 кН*м.

Требуемая площадь сечения арматуры класса A400:

A_s=M/(R_s*(h₀-a_sc))=125.68/(365*(550-50))=688.7мм².

Принимаем 3Æ18A400; (A_s=763.4 мм²).

Вычисляем параметры консоли:

tgθ=(h₀-a_sc)/(a+0.5*l_sup)=(550-50)/(257.5+0.5*85.08)=1.667

θ=59.04˚

sinθ=0.857

cosθ=0.514

Ширина наклонной полосы:

l_b=l_sup*sinθ+2*5*cosθ=85.08*0.857+2*5*0.514=78.1мм.

h=600<2,5*257.5=2,5*27=644, консоль армируется только наклонными хомутами по всей высоте.

Суммарная площадь наклонных хомутов (отгибов):

A_inc=[Q/(0.8*R_b*b_сol*l_b*sinθ)-1]*b_сol*S_inc/10*α=

=[390.53/(0.8*15.3*0.4*78.1*0.857)-1]*0.4*150/10*6.897=166.2 мм²,

где S_inc=150 мм – шаг отгибов:

S_inc£h/4=600/4=150мм;

S_inc£150мм.

α=6.897.

A_inc=0,002*b_сol*h₀=0,002*400*550=440мм².

Требуемая площадь сечения одного хомута

A_inc1=A_inc/2*n=440/2*3=73 мм²

где n=3 – число пар наклонных хомутов.

По сортаменту подбираем отгибы Æ10A400 (A_inc1=78.5 мм²).

Горизонтальные хомуты принимаем по конструктивным требованиям: Æ8A400 с шагом S=150 мм.

Рис. 5.2. Армирование консоли колонны.

5.3 Расчет стыка ригеля с колонной

Максимальный опорный момент: М_оп=370.04 кН*м.

Максимальная опорная реакция ригеля: Q=390.53 кН.

Требуемая площадь стыковых стержней колонны:

A_sk^оп=M_воп/(R_s*z_s)=291.93/(365*590)=1355.6 мм²,

где М_воп=М_оп-Q*h_col/2=370.04-390.53*0.4/2=291.93 кН*м;

z_s=h₀-a_sс=640-50=590 мм.

Принимаем 2Æ32A400 и Æ16A400 (А_s=1809.6 мм²), т.к. диаметры стыковых стержней и выпусков арматуры ригеля одинаковы, то конструкция стыка является равнопрочной с сечением ригеля и не требует проверки расчетом.

Требуемая площадь сечения нижней опорной пластины ригеля (из стали марки C235 по ГОСТ 27772-88 R_y=230 МПа, R_wz=160 МПа):

А_пл=N/R_y=494.80*10^-3/230=2151.3 мм²;

где N=М_воп/z_s=291.93*10⁶/590=494.80 кН.

Требуемая толщина пластины:

δ_пл=А_пл/b_p=2151.3/300=7.2 мм

δ_пл≥k_f/1.2=9/1.2=7.5 мм,

где k_f=9 мм – толщина катета шва.

Принимаем пластину сечением 300х8 мм.

Суммарная длина швов:

=1,3*(494.80-58.58)/(0.85*9*160)=241.66 мм;

F=Q*f=390.53*0.15=58.58 кН;

l_w1=ål_w1/2+10=241.66/2+10=241.66 мм – требуемая длина сварного шва с каждой стороны ригеля к стальной пластине колонны.

l=300 мм>l_w1+∆=241.66+50=291.7 мм => величина вылета консоли достаточна.

Рис. 5.3. Стык ригеля с колонной.

6 Проектирование монолитного перекрытия

6.1 Компоновка конструктивной схемы перекрытия из монолитного железобетона

Монолитное перекрытие состоит из монолитной плиты, главных и второстепенных балок. Компоновка конструктивной схемы перекрытия с указанием элементов приведена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Компоновка монолитного перекрытия.

6.2 Расчет и конструирование монолитной плиты

6.2.1 Определение шага второстепенных балок

Принимаем толщину монолитной плиты h_пл=60 мм.

Расстояние между второстепенными балками из условия обеспечения жесткости:

L₃≤40*h_пл=40*60=2400 мм.

Минимальное количество шагов второстепенных балок в одном пролете:

n=L/40*h_пл=6400/40*60=2.7, принимаем количество шагов n=3, тогда шаг второстепенных балок: L₃=L/n=6400/3=2133 мм

6.2.2 Выбор материалов

Назначаем для плиты тяжелый бетон класса B15: g_b2=0.9; R_b=8.5 МПа; R_bt=0.75 МПа, (с учетом g_b2 R_b=7.65 МПа; R_bt=0.675 МПа), R_bser=11 МПа, R_btser=1.15 МПа, E_b=23000 МПа, бетон естественного твердения.

При армировании полки плиты раздельными плоскими сетками используется стержневая арматура класса A400: R_s=355 МПа, R_sw=285 МПа, R_sser=390 МПа, E_s=200000 МПа.

Второстепенная балка армируется каркасами из арматуры класса A400: R_s=355 МПа, R_sw=285 МПа, R_sser=390 МПа, E_s=200000 МПа.

6.2.3 Расчет и армирование плиты

Плита рассчитывается на действие нагрузки на полосу шириной 1 м (рис. 6.1.). Расчетная схема плиты принимается как многопролетная неразрезная балка, опорами которой являются второстепенные балки. При вычислении нагрузок на 1 м² перекрытия использованы результаты сбора нагрузок, приведенные в таблице 1.

Таблица 5.

Вычисление нагрузок на перекрытие

№п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4	5
ПЕРЕКРЫТИЕ
I	ПОСТОЯННАЯ (gпер)
1	Собственный вес пола 0.218+0.336+0.410	0.964	1.3	1.115
2	Собственный вес монолитной плиты 1×1×0.06×25×0,95	1.398	1.1	1.538
ИТОГО: ågпер=g1+g2	2.362	2.652
II	ВРЕМЕННАЯ (Vпер)
1	Полезная (V1) а) кратковременная б) длительная	14 7 7	1.2 1.05	8.4 7.35
2	Перегородки (V2)	0.5	1.1	0.55
ИТОГО: åVпер=V1+V2	14.5	16.3
ПОЛНАЯ: gпер=ågпер+åVпер	16.862	18.952

Предварительно назначаем высоту и ширину сечения второстепенной балки из условий:

h_вб=(1/18…1/10)*L=(1/18…1/10)*6400=(355.6…640.0) мм,

принимаем h_вб=550 мм.

Ширина второстепенной балки

b_вб=(0.35…0,45)*h_вб=(0.35…0,45)*550=192.5…247.5 мм,

принимаем b_вб=200 мм.

Расчетный пролет плиты:

L₀₃=L₃-b_вб=2133-200=1933 мм.

Выровненные изгибающие моменты:

- в средних пролетах и над средними опорами:

M₂=q*L₀₃²/16=18.952*1.933²/16=4.43 кН*м/м.

- в первом пролете и на первой промежуточной опоре:

M₁=q*L₀₃²/11=18.952*1.933²/11=6.44 кН*м/м.

Рис. 6.2. Эпюра изгибающих моментов в плите.

Монолитные плиты армируются раздельными плоскими сетками с поперечным расположением рабочей арматуры.

Принимаем защитный слой бетона a₃=25 мм, расстояние от центра тяжести арматуры сеток до ближайшей грани сечения a_s=15 мм, тогда рабочая высота сечения h_o=h_пл-a_s=60-15=45 мм.

Ширина сеток:

С1 и С4 – B_С1=B_С4=L₀₃=1933 мм, принимаем B_С1=B_С4=1900 мм.

С2 и С5 – B_С2=B_С5≥0,5*L₀₃+b_вб=0,5*1933+200=1166.7 мм,

принимаем B_С2=B_С5=1200 мм.

С3 – B_С3≥=0,25*L₀₃+b_вб+15*d=0,25*1933+200+15*8=803.3 мм,

принимаем B_С3=850 мм,

где: d=8 мм – диаметр поперечных стержней сеток принятый в первом приближении.

Длина здания:

L_зд=10*B=10*5800=58000 мм.

Длина сеток:

L_сет=L_зд-2*a₃=58000-2*25=57950 мм.

Подбираем сетку С1:

α_m=M₁/g_b2*R_b*b*h₀²=6.44/7.65*10000*0.045²=0.0416

ξ=0.042

η=0.979

A_s=M₁/(R_s*h₀*η)=6.44/(355*45*0.979)=411.9мм²/м

Принимаем шаг поперечных стержней равным S=100 мм, тогда количество стержней в 1 м длины сетки равно n₁=10.

Требуемая площадь сечения 1 стержня:

A_s1=A_s/n₁=411.9/10=41.2 мм².

Принимаем поперечные стержни Æ8 A400 (A_s1=50.3 мм²).

Сетка С1:

.

Подбираем сетку С2:

.

Параметры сетки С3 назначаются по конструктивным требованиям:

.

Подбираем сетки С4 и С5:

α_m=M₂/g_b2*R_b*b*h₀²=4.43/7.65*10000*0.045²=0.0286

ξ=0.029

η=0.985

A_s=M₂/(R_s*h₀*η)=4.43/(355*45*0.985)=283.2 мм²/м

Принимаем шаг продольных стержней равным S=150 мм, тогда количество стержней в 1 м ширины сетки равно n₁=6.7.

Требуемая площадь сечения 1 стержня:

A_s1=A_s/n₁=150/6.7=42.5 мм².

Принимаем поперечные стержни Æ8A400 (A_s1=50.3 мм²).

Сетка С4:

.

Сетка С5:

.

Рис. 6.3. Армирование плиты раздельными сетками.

6.3 Расчет по прочности второстепенной балки

6.3.1 Назначение размеров второстепенной балки и статический расчет

Расчетный пролет второстепенной балки:

L₀₁=B-b_rб=5800-220=5580 мм,

где b_rб=(0,3...0,4)*h_rб – ширина сечения главной балки,

h_rб=(1/12...1/10)*L=(1/10...1/12)*6400=533.3..640.0 мм.

принимаем h_rб=600 мм., тогда b_rб=(0,3...0,4)*600=180..240 мм.

принимаем b_rб=220 мм.

Предварительные размеры второстепенной балки:

h_вб=200 мм, b_вб=550 мм.

Расчетная нагрузка на 1 п.м. балки:

q_р=g^пер*L₃+b_вб*(h_вб-h_пл)*r_б*g*g_fb*g_n=

=18.952*2133*10^-3+550*(550-60)*2500*9,81*0,95*1,1*10^-9=42.9 кН/м.