Строительство и архитектура \ Железобетонные конструкции

Проектирование промышленного четырехэтажного здания с наружными стенами из кирпича и с внутренним железобетонным каркасом и железобетонными перекрытиями (длина здания - 36 м, ширина здания 19,8 м, высота этажа - 4,8 м), страница 9

Усилия от нагрузок в расчетном сечении

Грузовая площадь определяется по формуле

А = a×b, где а = (L – l_оп)/2 = (6,0 – 0,25)/2 = 3,775 м., b = b_пр + b_w = 1,6 + 1,2 = 2,8 м.

Тогда А = 3,775×2,8 = 10,6 м².

Площадь рабочего простенка :

А₁ = b×(h_зд – h_w – 0,9 м) – h_w×b_w×(n – 1) = 2,8×(19,7 – 2,1 – 0,9) – 2,1×1,2×(4-1) = 39,2 м².

Нагрузка от покрытия и снега: N₁ = S×A×g_n = 6,6×10,6×0,95 = 54,4 кН;

Вес штукатурки N_ш = 2×0,02×2,2×1,3×А₁ = 2×0,02×2,2×1,3×39,2 = 4,5 кН;

Нагрузка от веса стены:

N₂ = (A₁×d_ст×g_k×g_f + N_ш)×g_n = (39,2×0,64×18×1,1 + 4,5)×0,95 = 476 кН;

Сила в расчетном сечении 1-1:

N = N₁ + N₂ + Q×(n – 1) = 54,4 + 476 + 331,4×3 = 1524,6 кН;

Эксцентриситет приложения нагрузки от перекрытия первого этажа:

е₀ = d_ст/2 – l_оп/2 = 0,64/2 – 0,25/2 = 0,195 м;

Момент на уровне потолка первого этажа:

M₁ = Q×e₀ = 331,4×0,195 = 64,6 кН×м;

Расстояние от потолка первого этажа до расчетного сечения:

x = h_эт – h_w – d_п – 0,9 = 4,8 – 2,1 – 0,9 – 0,9 = 0,9 м.

Приведенная высота первого этажа: Н = h_эт – d_п = 4,8 – 0,9 = 3,92 м.

Момент в расчетном сечении

М = М₁×(1 – х/Н) = 64,6×(1 –0,9 / 3,92) = 49,8 кН×м;

Приведенный эксцентриситет e^’₀ = M / N = 49,8 / 1524,6 = 0,03 м.

Характеристики прочности кирпичной кладки

Принимаем кирпич марки М150. Раствор марки М100. Для такой кладки расчетное сопротивление составляет R = 2,2 МПа. Упругая характеристика кирпичной кладки a = 1000.

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений по высоте сечения: w = 1 + е^’₀/d_ст = 1 + 0,03/0,64 = 1,04 < 1,45;

Площадь сечения простенка: А_п = d_ст×b_пр = 0,64×1,6 = 1,024 м².

Площадь сжатой зоны простенка:

A_c = А_п×(1 – 2×e^’₀/d_ст) = 1,024×(1 – 2×0,03/0,64) = 0,928 м².

Проверка прочности простенка

Определяем коэффициенты продольного изгиба для кирпичной кладки:

Гибкость для всего сечения кладки:

l_h = H/d_ст = 3,92/0,64 = 6,1 Þ j = 0,957;

Высота сжатой зоны простенка: h_c = d_ст – 2×e^’₀ = 0,64 – 2×0,03 = 0,58 м;

Гибкость для сжатой части сечения:

l_hc = H/h_c = 3,92/0,58 = 6,7 Þ j_с = 0,960;

Коэффициент продольного изгиба в средней трети этажа:

j₁ = (j + j_с)/2 = (0,957 + 0,960)/2 = 0,958.

Коэффициент продольного изгиба в расчетном сечении:

j_I = j₁ + = 0,958 + = 0,955;

Коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки m_д = 1;

Несущая способность кладки:

A_c×R×m_д×w×j_I = 0,928×2,2×1×1,04×0,955 = 3505,4 кН > N = 1524 кН,

следовательно прочность кладки простенка обеспечена.

Проверка прочности кирпичной кладки на смятие

Характеристики расчетного сечения

На смятие проверяем кладку под распределительной железобетонной плитой, передающей опорную реакцию ригеля на кирпичную стену. Между ригелем и распределительной плитой устанавливаем фиксирующую прокладку. Располагаем ее так, чтобы равнодействующая опорного давления ригеля совпадала с центральной осью распределительной плиты.

Принимаем размеры распределительной плиты: Длина а = 510 мм. Ширина b = 250 мм. Толщина h_п = 220 мм. Площадь смятия кирпичной кладки: А_см = а×b = 0,51×0,25 = 0,1275 м².

Рабочая площадь кирпичной кладки: А_w = (2×d_ст + a)×b = (2×0,64 + 0,51)×0,25 = 0,45 м².

Упругая характеристика кирпичной кладки a = 1000.

Средний предел прочности кирпичной кладки сжатию R_u = 2×R = 2×2,2 = 4,4 МПа;

Модуль деформации кирпичной кладки: Е = 0,5×a×R_u = 0,5×1000×4,4 = 2200 МПа;

Модуль деформации распределительной плиты: Е_п = 0,85×26500 = 22525 МПа;

Момент инерции плиты: J_п = а×h_п³/12 = 45254 см²;