Расчет монолитной плиты перекрытия

Содержание

1. Разбивка сетки колонн

. Сравнение вариантов

. Расчет и конструирование плиты

.1 Расчетная схема и нагрузки

.2 Армирование плиты

. Расчет и конструирование второстепенной балки

.1 Расчетные нагрузки на второстепенную балку

.2 Определение расчетных усилий

.3 Уточнение размеров второстепенной балки

.4 Армирование второстепенной балки

.4.1 Подбор продольной арматуры

.4.2 Расчет наклонных сечений на действие поперечной силы

.5 Посторение эпюры материалов второстепенной балки

. Расчет колонны

Список литературы

1.Разбивка сетки колонн

Ребристое железобетонное перекрытие состоит из следующих конструктивных элементов: системы главных и второстепенных балок соединенные в монолитное целое, а также плиты перекрытий.

Скомпоновать перекрытие надо так, чтобы получить наиболее экономически выгодное решение, при котором объем бетона и вес арматуры наименьшие. Для этого рассмотрим несколько вариантов конструктивной схемы перекрытия, в которых будем менять направление главных балок: в поперечном (Рис 2.1) и продольном (Рис 2.2, Рис 2.3) направлениях.

Расстояние между второстепенными балками определяющие пролет плиты рекомендуется применять при общей нормативной нагрузке  на плиту от 1,80м до 2,50м.

Пролет главных балок берем равным от 6,0м до 8,0м, а пролет второстепенных балок от 5,0м до 7,0м.

2.Сравнение вариантов

Рис2.1.

Варианты сравнивают по расходу бетона. Определяется условная приведенная высота перекрытия по вариантам.

Вариант I (смРис2.1).

Исходные данные для расчета:

- пролет главной балки;- пролет второстепенной балки;

-пролет плиты; - число пролетов плиты;

- число пролетов второстепенной балки;

- число пролетов главной балки;

-полезная нормативная нагрузка

- высота этажа и - количество этажей с колоннами

, где

.

, где .

, где .

Рис2.2.

Вариант II (см.Рис2.2)

Исходные данные для расчета:

- пролет главной балки;- пролет второстепенной балки;

-пролет плиты; - число пролетов плиты;

- число пролетов второстепенной балки;

- число пролетов главной балки;

-полезная нормативная нагрузка

- высота этажа и - количество этажей с колоннами

, где

.

, где .

, где .

колонна перекрытие армирование балка

Рис2.3.

Вариант III (см.Рис2.3)

Исходные данные для расчета:

- пролет главной балки;- пролет второстепенной балки;

-пролет плиты; - число пролетов плиты;

- число пролетов второстепенной балки;

- число пролетов главной балки;

-полезная нормативная нагрузка

- высота этажа и - количество этажей с колоннами

, где

.

, где .

, где .

Выбираем первый вариант, так как он имеет наименьшую суммарную приведенную высоту перекрытия .

В целях выравнивания изгибающих моментов и упрощения армирования в крайних и средних пролетах, крайние пролеты балок и плит могут быть не равны средним. Крайние пролеты делаем меньше средних, причем разница в значениях расчетных пролетов крайнего и среднего не превышает 10% - для второстепенных балок и 20% - для плит.

3.Расчет и конструирование плиты

.1 Расчетная схема и нагрузки

В зависимости от нагрузки высоту плиты принимаем равной , ширину ребра второстепенной балки предварительно принимаем , длину заводки плиты в кирпичную стену берем 120мм. Для крайних пролетов расчетный пролет плиты принимаем равный расстоянию от грани ребра второстепенной балки до оси опирания плиты на стену , для среднего пролета расстояние в свету между балками

Рис. 3.1.

Полная расчетная нагрузка

Плита рассчитывается как многопролетная неразрезная балка (Рис. 3.1.) прямоугольного сечения шириной 100см, опорами которой служат второстепенные балки. При ширине 100см нагрузка, приходящаяся на  плиты, является нагрузкой на 1м плиты. Изгибающий момент в плите определяем как для многопролетной плиты с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций по формулам:

В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

В средних пролетах и на средних опорах:

Момент справа на первой опоре:

В плитах окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты в сечениях средних пролетов и на средних опорах уменьшаем на 20%, тогда получим:

Поперечные силы:

на крайних опорах:  

на первой промежуточной опоре слева:

на первой промежуточной опоре справа

Определяем толщину плиты. Толщину плиты определяем по наибольшему моменту в среднем пролете () исходя из процента армирования . Найдем коэффициент :

для проволочной арматуры класса А-I сопротивление растяжению. Для бетона класса В-20 призменная прочность,  тогда по таблице III.1 [1] находим коэффициент .

Найдем толщину плиты: , где , тогда

Т.к. то принимаем  в соответствии с полезной нагрузкой на перекрытие. Эту толщину плиты принимаем равной для всех пролетов.

.2 Армирование плиты

Площадь поперечной арматуры определяем по двум моментам в середине первого и среднего пролета, как для прямоугольного сечения шириной  и высотой плиты .

Найдем коэффициент : , где ,

площадь арматуры

Рассмотрим сечение 1-1.

Подберем сетку по изгибающим моментам в средних пролетах

 тогда по таблице III.1 [1] находим коэффициент , определяем площадь поперечного сечения арматуры

По сортаменту сварных сеток для средних пролетов и над средними опорами принимаем рулонную сетку с продольной рабочей арматурой

С-1  

Сетку раскатываем вдоль главной балки по низу плиты в полетах и поверху над опорами.

Подберем сетку для крайних пролетов и первой промежуточной опоры.

 тогда по таблице III.1 [1] находим коэффициент , определяем площадь поперечного сечения арматуры

По сортаменту выбираем сетку марки:

С-2

Рассмотрим сечение 2-2.

Подберем сетку по изгибающим моментам в средних пролетах: тогда по таблице III.1 [1] находим коэффициент, определяем площадь поперечного сечения арматуры

По сортаменту подбираем сетку марки:

С-3  

Подберем дополнительную сетку для крайних пролетов.

 тогда по таблице III.1 [1] находим коэффициент , тогда определяем площадь поперечного сечения арматуры

По сортаменту подбираем сетку марки:

С-2

При армировании плиты сетками учитываем, что надопорные сетки располагаются симметрично от оси второстепенной балки на расстоянии

4.Расчет и конструирование второстепенной балки

.1 Расчетные нагрузки на второстепенную балку

Высоту сечения балки предварительно назначаем: .

Ширина сечения ребра второстепенной балки: .

Ширину ребра главной балки назначаем равной .

Рис. 4.1. Второстепенная балка

Расчетные нагрузки на второстепенную балки, постоянная:

от собственного веса плиты и пола:

тоже балки сечением  () и

тогда

с учетом надежности по назначению здания :

Расчетные нагрузки на второстепенную балки, временная:

с учетом ,:

Тогда полная нагрузка будет равна:

.2 Определение расчетных усилий

Второстепенную балку рассчитываем как многопролетную неразрезную балку промежуточными опорами, которой служат главные балки. С учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций расчетные изгибающие моменты определяем по формулам:

- в крайних пролетах

на первой промежуточной опоре:

в средних пролетах и на промежуточных опорах:

Изгибающие моменты как отрицательные, так и положительные определяем по формуле: , , где

- коэффициент, зависящий от отношения расчетной временной нагрузки к расчетной постоянной нагрузке действующей на балку:

- необходимо для вычислений отрицательных моментов на средней и первой промежуточной опорах (см. таблица 3 [2]),

Все значения положительных и отрицательных моментов вносим в Таблицу 4.2.1

Таблица 4.2.1 Положительные и отрицательные моменты

№ точки 

После определения значений  и  строим эпюры изгибающих моментов Поперечные силы в сечениях определяем по формулам:

на первой опоре

на первой промежуточной опоре, слева

на первой промежуточной опоре справа и на второй промежуточной опоре слева

4.3 Уточнение размеров второстепенной балки

Уточняем размеры поперечного сечения по опорному моменту на первой промежуточной опоре. Зададим коэффициент , тогда

Полная высота балки , тогда окончательно примем (должно быть кратно 5см).

Проверяем условие, устанавливающее минимальные размеры сечения и ограничивающее ширину раскрытия наклонных трещин

- условие выполняется и поэтому разрушение бетона по наклонной сжатой полосе не произойдет. Расчет следует продолжать с размерами  и

.4 Армирование второстепенной балки

Введем в расчеты ширину полки , которая зависти от отношения высоты полки к высоте второстепенной балки: .

Ширину полки принимаем меньшую из двух величин:  и , следовательно

.4.1 Подбор продольной арматуры

Подберем рабочую арматуру в трех расчетных сечениях в первом и среднем пролетах и на опоре.

Сечение 1-1

Подберем нижнюю продольную арматуру.

Максимальный момент, который действует в крайнем пролете . Для армирования принимаем сварные каркасы из стали класса А-III. Определим положение нейтральной оси, для этого найдем момент воспринимаемый полкой тавра:

, где

-коэффициент условия работы (см. табл.15 [3])

При двухрядном расположения рабочих стержней в каркасе .

Тогда получим:

- следовательно, нейтральная ось проходит в полке, поэтому балку рассматриваем как балку прямоугольного сечения с шириной .

Определим площадь арматуры:

,

тогда `по таблице III.1 [1] находим коэффициент .

Проверяем граничные условия:

,

где , тогда

- граничные условия соблюдаются.

Найдем требуемую площадь арматуры

по таблице III.1 [1] определяем, что .

По сортаменту примем 2стрежня ,  и 2стержня ,

Арматуру располагаем в два ряда

и .

Подберем верхнюю продольную арматуру.

Принимаем два стержня диаметр стержней ,.      

Арматуру располагаем в один ряд  и .

Сечение 2-2

Расчет ведем для балки прямоугольного сечения шириной равной ширине ребра  

Момент в этом сечении равен .

для двухрядном расположения рабочих стержней в каркасе .

Определим площадь арматуры:

, тогда

 (по таблице III.1[1]).

Проверяем граничные условия:

,

где , тогда -граничные условия соблюдаются.

Найдем требуемую площадь арматуры

по таблице III.1 см. [1] определяем, что .    

.

По сортаменту примем 2стрежня ,  и 2стержня ,

Сечение 3-3

Подберем нижнюю продольную арматуру.

Максимальный момент, который действует в крайнем пролете равен . Для армирования принимаем сварные каркасы из стали класса А-III.

для двухрядном расположения рабочих стержней в каркасе .

Определим положение нейтральной оси из условия.

 - следовательно нейтральная ось проходит в полке, поэтому балку рассматриваем как балку прямоугольного сечения с шириной .

Определим площадь арматуры:

, тогда

 (по таблице III.1 [1]).

Проверяем граничные условия:

,

где, тогда -граничные условия соблюдаются.

Найдем требуемую площадь арматуры

по таблице III.1 [1] определяем, что .

.

По сортаменту примем 2стрежня ,  и 2стержня ,  

Арматуру располагаем в два ряда

и .

Подберем верхнюю продольную арматуру.

Расчет ведем по моменту . Для армирования принимаем сварные каркасы из стали класса А-III.

Защитный слой бетона . С учетом расположения арматуры в один ряд , тогда . Определим положение нейтральной оси из условия. Тогда получим:

 - Расчет ведем для балки прямоугольного сечения шириной равной ширине ребра  .

Определим площадь арматуры:

, тогда

 (по таблице III.1 [1]).

Проверяем граничные условия:

,

где , тогда

- граничные условия соблюдаются.

Найдем требуемую площадь арматуры

по таблице III.1[1] определяем, что .

.

По сортаменту примем 2стрежня , . Арматуру располагаем в один ряд  

Сечение 4-4

Расчет ведем для балки прямоугольного сечения шириной  

Момент в этом сечении равен .

для двухрядном расположения рабочих стержней в каркасе .

Определим площадь арматуры:

, тогда

 (по таблице III.1 [1]). Проверяем граничные условия:

,

где , тогда -граничные условия соблюдаются.

Найдем требуемую площадь арматуры, по таблице III.1 [1] определяем, что .

.

По сортаменту примем 4 стержня ,    

Сечение 5-5

Подберем нижнюю продольную арматуру.

Максимальный момент, который действует в крайнем пролете равен . Для армирования принимаем сварные каркасы из стали класса А-III.

Здесь арматуру берем, что в сечении 3-3, следовательно, примем 2стрежня ,  и 2стержня , Подберем верхнюю продольную арматуру.

Расчет ведем по моменту .

Для армирования принимаем сварные каркасы из стали класса А-III.

Защитный слой бетона . С учетом расположения арматуры в один ряд , тогда . Определим положение нейтральной оси из условия. Тогда получим:

 - Расчет ведем для балки прямоугольного сечения шириной равной ширине ребра .

Определим площадь арматуры:

, тогда

(по таблице III.1 [1]).

Проверяем граничные условия:

,

где,

тогда -граничные условия соблюдаются.

Найдем требуемую площадь арматуры

по таблице III.1 [1] определяем, что .

По сортаменту примем 2 стрежня , . Арматуру располагаем в один ряд  

.4.2 Расчет наклонных сечений на действие поперечной силы

Расчет ведется на при опорных и средних участках в крайнем и среднем пролетах. Значение поперечных сил на участках см.Рис.4.4.2.

Рис. 4.4.2.

Участок 1

, , , .

-расчетное сопротивление бетона растяжению для марки В-20, -расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для класса А-III.

Проверяем необходимость установки поперечной арматуры по расчету:

 -условие не выполняется.

Определяем длину проекции наклонного сечения.

, где ,

,

тогда  и

.

Следовательно, длина проекции наклонного сечения равна  или .

Принимаем наименьшее сечение из двух .

Определим усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения: .

Назначаем диаметр арматуры из условия сварки с продольной арматурой, диаметр которой d = 18мм по таблице 5 [2] примем , тогда .

Число плоских каркасов .

Определим площадь сечения .

Тогда шаг поперечных стрежней равен:

Конструктивное требование при : .

Примем шаг

Участок 2 (средний)

, , .

Проверяем необходимость установки поперечной арматуры по расчету:

 -условие не выполняется.

Определяем длину проекции наклонного сечения.

, где ,

, тогда

 и

.

Следовательно, длина проекции наклонного сечения равна

 или .

Принимаем наименьшее сечение из двух .

Определим усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения:

.

Определим площадь сечения .

Тогда шаг поперечных стрежней равен:

Конструктивное требование при : .

Примем шаг

Участок 3 (приопорный)

, , , .

-расчетное сопротивление бетона растяжению для марки В-20, -расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для класса А-III.

Проверяем необходимость установки поперечной арматуры по расчету:

 -условие не выполняется.

Определяем длину проекции наклонного сечения.

, где ,

, тогда

 и

.

Следовательно, длина проекции наклонного сечения равна

 или .

Принимаем наименьшее сечение из двух .

Определим усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения: .

Назначаем диаметр арматуры из условия сварки с продольной арматурой, диаметр которой d = 18мм по таблице 5 [2] примем , тогда . Число плоских каркасов .

Определим площадь сечения .

Тогда шаг поперечных стрежней равен:

Конструктивное требование при : .

Примем наименьшее значение .

Дополнительно проводим проверку сечения по сжатой полосе между наклонными трещинами по условию: ,

где - поперечная сила в нормальном сечении, принимаемом на расстоянии от опоры не менее ,

, здесь

, ,

-условие выполняется.

Участок 4 (приопорный)

, , .

Проверяем необходимость установки поперечной арматуры по расчету:

 -условие не выполняется.

Определяем длину проекции наклонного сечения.

, где ,

, тогда

 и

.

Следовательно, длина проекции наклонного сечения равна

 или .

Принимаем наименьшее сечение из двух .

Определим усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения:

.

Назначаем диаметр арматуры из условия сварки с продольной арматурой диаметр которой d = 14мм по таблице 5 [2] примем , тогда . Число плоских каркасов .

Определим площадь сечения .

Тогда шаг поперечных стрежней равен:

Конструктивное требование при : .

Примем шаг .

Дополнительно проводим проверку сечения по сжатой полосе между наклонными трещинами по условию: ,

где - поперечная сила в нормальном сечении, принимаемом на расстоянии от опоры не менее ,

, здесь

, ,

-условие выполняется.

Участок 5 (средний)

, , .

Проверим необходимость установки поперечной арматуры по расчету:

 -условие выполняется.

Так как условие выполняется, то арматуру принимаем конструктивно.

Назначаем диаметр арматуры из условия сварки с продольной арматурой диаметр которой d = 14мм по таблице 5 [2] примем , тогда . Число плоских каркасов .

Определим площадь сечения .

Тогда шаг поперечных стрежней равен:

Конструктивное требование при : .

Примем шаг .

4.5 Посторение эпюры материалов второстепенной балки

Для стрежней разных диаметров составляем таблицу единичных моментов (см. таблица 4.5.1.). Где A_s,1 - площадь одного стержня данного диаметра по таблице [2], R_s - сопротивление растяжению продольной арматуры данного диаметра и класса проволочной арматуры по таблице 10 и 11 [2], для А-III - R_s=365 МПа, а также η, вычисляется в зависимости от ζ по таблице III.1 [1].

Таблица 4.5.1.Единичные моменты для разных диаметров стержней.

Для проверки правильности и экономичности армирования балки, обеспечения прочности во всех ее сечениях строим эпюры арматуры. Ординаты эпюры вычисляем как сумму моментов внутренних сил в рассматриваемом сечении балки.

Длину заделки обрываемых стержней за место теоретического определим как , получим:

 - принимаем по Рис. 4.4.2

∅ 18

∅14

∅12

∅16

Принимаем длину заделки для стержней с  280мм, для стержней с  360мм,  246мм, 320мм.

5. Расчет колонны

Требуется запроектировать среднюю колонну 1 этажа многоэтажного здания при ниже приведенных данных:

- конструктивная схема                                            рисунок

-   число этажей                                                               n = 4

-   высота этажа                                                               Н = 3,1 м

- расчетная нагрузка на перекрытие               16,42 кН/м² (табл.1)

-   расчетная нагрузка от веса ригеля                    4,13 кН/м (2)

-   район строительства                                          г. Киев

(III снеговой район)

- снеговая расчетная нагрузка                                 1,8 кН/м² [2]

-   расчетная грузовая площадь

при сетке колонн 6 × 6 м                                            36 м²

- коэффициент надежности по назначению             0,95

Краткие методические рекомендации

Колонны средних рядов зданий и сооружений условно могут быть отнесены к внецентренно сжатым железобетонным элементам со случайным эксцентриситетом. Поэтому:

- рекомендуемые сечения для сжатых (со случайным эксцентриситетом) элементов - симметричные (квадратные, круглые) при минимальных размерах 200 мм для жилых (общественных) зданий и 300 мм - промышленных;

-   сечение колонн целесообразно принимать с таким расчетом, чтобы их гибкость ;

-   рекомендуемые классы

бетона - не ниже В15;

рабочей арматуры - А300, A400;

поперечной - А240, В500.

- минимальный диаметр стержней продольной арматуры принимается равным 12 мм, а поперечной - по условиям свариваемости для сварных каркасов (Прил. 3) и не менее 5 мм (0,25 d) - в вязанных;

-   максимальный диаметр продольных стержней сжатых элементов зависит от вида и класса бетона

-   минимальный коэффициент армирования должен соответствовать требованиям, максимальный - μ_max ≤ 0,03;

-   шаг хомутов не должен превышать 15 d и быть не более 500 (условие обеспечения устойчивости сжатой продольной арматуры);

Примечание: если μ > 3 %, то шаг хомутов принимается менее 10 d и менее 300 мм;

- размещение арматуры в сечении и установка конструктивной продольной и поперечной арматуры должны выполняться с учетом требований . также рис. 6.1).

Таблица 7

К определению нагрузок на среднюю колонну первого этажа

Примечание:       *⁾ расчетная нагрузка от покрытия принята от веса:

3 слоев рубероида -120 · 1,2 = 144 Н / м² = 0,144 кН / м²

цементно-песчаного выравнивающего

слоя толщиной 0,020 м - 400 · 1,3 = 0,52 кН / м²

железобетонной ребристой плиты- 2,5 · 1,1 = 2,75 кН / м²

Предварительно задаемся сечением колонн b_с × h_с = 30 × 30 см;

Определяем полную конструктивную длину колонны Н_с = 15,3 + 0,15 + 0,50 = 15,85 м, где h_зад = 0,5 - глубина заделки колонны в фундамент).

Расчетная нагрузка от массы колонны (без учета веса защемляемого участка колонны)  кН

Расчетные усилия с учетом коэффициента надежности по ответственности γ_n = 0,95 будет иметь следующие значения:

Полное кН,

длительное                  

 кН,

кратковременное         

 кН.

Расчет площади рабочей арматуры

Нормируемые характеристики бетона и арматуры

Принимаем: бетон класса В30, γ_b1 = 0,9 (γ_b1 R_b = 0,9 · 17 = 15,3 МПа)

арматура класса А400 (R_sc = 355 МПа).

Проводим необходимые поверочные расчеты:

- расчетная длина колонны 1^го этажа с учетом защемления в фундаменте

 м;

- гибкость колонны

 < 20 и, следовательно, расчет ведется в предположении наличия только случайных эксцентриситетов методом последовательных приближений.

 мм²,

где φ = 0,8 - предварительно принятое значение для ориентировочной оценки площади арматуры А_{s, tot} .

Принимаем для поверочных расчетов 4 Ø 28 А400 с площадью 2463 мм².

Уточняем расчет колонны с учетом принятого значения А_{s, tot} = 2463 мм² и значение φ = 0,9

Тогда фактическая несущая способность колонны

 кН > 1775 кН,

то есть, прочность колонны обеспечена.

Проверяем достаточность величины принятого армирования

μ_max >  > μ_min = 0,001, т.е. условие удовлетворяется.

Назначение поперечной арматуры

Принимаем d_w = 8,0 мм.

Каркас сварной, поэтому шаг хомутов s_w ≤ 15 d=375 мм, s_w=s_max=350мм.

Расчетное усилие в заделке            - N_fun = 1513 кН;

Нормативное усилие             - N ⁿ_fun = N_fun : γ_fm = 1513 : 1,15 = 1740 кН;

Условная (без учета района строительства

и категории грунта) глубина заложения                              - Н_f = 1,5 м

Расчетное сопротивление грунта (по заданию)                   - R_гр = 0,32 МПа

Средний вес единицы объема бетона фундамента

и грунта на его уступах                                                        - γ_m = 20 кН / м³

Фундамент проектируется монолитным, многоступенчатым

из тяжелого бетона класса В15 (γ_b1 = 0,9)                            - R_bt = 0,675 МПа

Армирование фундамента выполнить арматурой класса А400 (R_s = 355 МПа)

Суть расчета состоит в обоснованном назначении общего конструктивного решения (высоты фундамента Н_f , количества и высоты ступеней, глубины и размеров стакана под колонну) и площади арматуры сетки подошвы фундамента С - 1 (рис. 4)

При этом напоминаем читателю, что:

- размеры подошвы фундамента определяются расчетом основания по деформациям при действии расчетных нагрузок, учитываемых с коэффициентом надежности γ_f = 1 (в Пособии они обозначены N_{n fun});

-   подошва фундамента при загружениях со случайным эксцентриситетом имеет квадратное очертание с размерами кратными 100 мм;

-   обрез фундамента (при отсутствии подвала) принимается расположенным на 0,150 м (сугубо субъективное требование, объясняемое целесообразностью завершения работ нулевого цикла отдельной специализированной организацией);

-   количество ступеней определяется общей высотой фундамента Н_f (рис. 4) и должно быть не более 3^х (из условия большой трудоемкости работ по устройству многоступенчатого фундамента);

-   во всех случаях общая высота стаканного фундамента должна позволять обеспечивать необходимую анкеровку арматуры колонны l_an ≥ λ_an d и толщину дна стакана под колонной не менее 200 мм;

-   рабочая высота фундамента (h₀) определяется из условия, исключающего его продавливания колонной по пирамиде, грани которой находятся под углом 45º;

Одноступенчатый        Двухступенчатый

Трехступенчатый                          Глубокого заложения

1 - сетка плиты, 2 - каркас колонны, 3 - каркас подколонника, 4 - сетка косвенного армирования днища стакана

Рисунок 9 - Варианты конструктивных решений монолитных центрально нагруженных фундаментов

- полезная высота нижней ступени (h₀₁) назначается из условия, исключающего срез бетона от реактивного отпора грунта (p’_s);

-   высота остальных ступеней определяется геометрически (графически);

-   рабочая арматура подошвы фундамента (сетки С-1) определяется исходя из его расчета на консольный изгиб по сечениям (I - I ÷ III - III рис. 4) от реактивного отпора грунта p’_s;

-   рекомендуемые диаметры рабочей арматуры сетки С-1 - 12 ÷ 14 мм, шаг стержней 100 ÷ 200 мм;

-   минимальный коэффициент армирования по каждому направлению принимается равным μ_min = 0,05 %.

Требуемая площадь сечения подошвы фундамента

 мм² = 5,32 м².

Размер стороны квадратной подошвы

 м.

Назначаем а = 2,4м, тогда давление под подошвой фундамента при действии расчетной нагрузки

Н/мм² = 320 кН/м².

Рабочая высота фундамента из условия прочности на продавливание

 мм;

 мм

(а_з = 35 ÷ 70 мм - толщина защитного слоя)

По условию заделки колонны в фундамент

 мм.

По условию анкеровки сжатой арматуры (арматура колонны) диаметром Æ 25 А400 в бетоне класса В30

 мм,

где λ _an = 20.

Слагаемые (200 + 50) - первое слагаемое определяет минимальную (по условию продавливания) толщину днища стакана, а второе - зазор между дном стакана и низом колонны.

С учетом удовлетворения всех требований принимаем окончательно двухступенчатый фундамент:  мм,  мм, высоту нижней ступени h₁ = 400 мм .

Проверяем соответствие рабочей высоты нижней ступени h_{0 1} по условию прочности по поперечной силе, действующей в сечении III - III. На 1 м ширины этого сечения поперечная сила равна

 кН.

Минимальное значение поперечной силы , воспринимаемое бетоном определяем

 Н =

= 118,1 кН > Q₁ = 77 кН.

То есть, прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Ширина второй ступени определена геометрически и составляет  мм.

Проверяем прочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды (пунктир на рис..)

,

где     кН - усилие продавливания;

 м² - площадь основания пирамиды продавливания;

 м - усредненный периметр сечения пирамиды продавливания;

F = 732,7 <  Н = 2175 кН,

т.е. условие прочности на продавливание удовлетворяется.

Определение площади рабочей арматуры

Изгибающие моменты в расчетных сечениях фундамента

= 126 кНм,

= 317 кНм.

Необходимая площадь сечения арматуры для каждого направления на всю ширину фундамента определяется как большее из двух следующих значений

 мм²,

 мм².

Нестандартную сетку принимаем с одинаковой в обоих направлениях с рабочей арматурой 9 Æ 16 А400 (А_s = 1385 мм²) и шагом 150 мм.

Проверяем достаточность принятого армирования фундамента

 >

Список литературы

1.       Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции : Общий курс: Учебник для вузов. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991-767с.ил.

.        Стуков В.П. Железобетонные конструкции: Основные данные и нормативные материалы к выполнению курсовых проектов №1,2 - Архангельск: РИО АЛТИ , 1992 - 36с.

.        СНиП 2.03.01 - 84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1989

.        СНиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия. М., 1985

.        Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учебное пособие для строит. техникумов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». - М.: Стройиздат, 1979. - 419 с., ил.