Проектирование несущих конструкций связевого каркаса четырехэтажного здания, длинна которого равна 54 м, ширина – 16,2 м, а высота этажа – 4,6 м

Объем крайнего ригеля V^риг_кр=(200*400+(550-200)*200)*6090=

=913500000 мм³=0,9135 м³

            среднего ригеля V^риг=(200*400+(550-200)*200)*5660=

=849000000 мм³=0,849 м³

Объемы надколонной, рядовой и крайней плит соответственно:

V^п1=1500*350*5180*0,25=680000000 мм³  =0,68 м³

V^п2=1500*350*5180*0,25=680000000 мм³  =0,68 м³

V^п3=750*350*5180*0,25=3400000000 мм³  =0,34 м³

Аналогично варианту 1расход стали на 1 м³ бетона в панели принимаем 91,8 кг/м³ (Таблица 3).

Расход стали на конструкцию:

p_п1^v=91.8*0.68=62.41кг

p_п2^v=91.8*0.68=62.41кг

p_п3^v=91.8*0.34=31.21кг

Для ригелей q_к^р =1020*5,4=5508 кгс/м³; принимаем расход стали на 1 м³ бетона 163,4 кг/м³ (Таблица 4).

Расход стали на конструкцию:

p_{риг кр}^v=163,4*0,914=149,27 кг

p_риг^v=163.4*0.849=138.73 кг

Результаты расчетов по двум вариантам занесем в таблицы:

Таблица 5.1

ВАРИАНТ 1

Таблица 5.2

ВАРИАНТ 2

Рассчитаем технико-экономические показатели для двух вариантов проектирования и выберем из них более экономичный с помощью TEPS

Исходные данные для расчета TEPS

Таблица 6.1

Таблица 6.2

Сводные таблицы результатов расчета TEPS

Таблица 8.1

Вариант 1. Шаг ригеля 6,0 м

Таблица 8.2

Вариант 2. Шаг ригеля 5,4 м

Расчет технико-экономических показателей позволяет сделать вывод, что более экономичным является первый вариант расположения элементов каркаса.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ

Полная нагрузка

 N=l₁*l₂(p^снег+q^{соб.веспокр}+q^{полн.пер}(n-1))+H_э*n*h_к²*25*1.1.

 N=5,4*6*(3,2+4,08+12,22*(4-1))+4,6*4*0,3²*25*1,1=1459,476 кН

Кратковременная нагрузка

N_sh = l ₁*l₂(p_sh^пер*(n-1)+ p_sh^покр)=5,4*6*(2,4*(4-1)+1,6)=285,12 кН

Длительно действующая нагрузка

N_l=N- N_sh=1459,476-285,12 = 1174,356 кН

Длина колонны

l₀=0.7(H_э+0.15)=0.7*(4,6+0.15)=3,325м

Коэффициент продольного изгиба φ=0.8

Коэффициент армирования для колонны µ=0.01

Площадь сечения колонны

А=N/(φ(R_b + µ* R_sc)*1000)=1459476/(0,8*(0,9*11,5+0,01*355)*1000) = =0,121м²

Так как сечение квадратное h_k=√A_b=√121=0,348 ≈ 0,35м

A_b`= a² = 0.35² =0.1225 м²

φ = φ_b+2(φ_r-φ_b)* R_sc/ R_b* µ

Выбираем φ_b по таблице

N_l/N=1174,356/1459,476=0,805

l₀/h_k=3,325/0,35=9,5

φ_b=0.894

Теперь подбираем φ_r по таблице

 φ_r=0.904

φ=(0,894+2*(0,904-0,894))*355*0,01/11,5=0,9

А_s=N/(φ*R_sc*1000)–A*R_b/R_sc=1459,476/(0,9*355*1000)-0,1125*0,9*11,5/355=

=0,0006 м

µ₁= А_s/ A_b`=0,0006/0,1225=0,00489

µ₁- µ=0,0049-0,01= -0,0051<0,002

По сортаменту подбираем арматуру: 4 стержня ø 14мм (А-III)

Поперечная арматура:

d_sw=d/4=14/4→ d_sw=4 (Bp-I),

шаг стержней: 250 мм

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕБРИСТОЙ ПАНЕЛИ

Требуется запроектировать ребристую панель перекрытия с номинальными размерами 1,3*6 м (без поперечных ребер).

 Расчет прочности по нормальным сечениям. Глубина площадки опирания панели на полку ригеля: (100-10)=90 мм (где 100 мм – ширина свеса полки, 10 мм – зазор), тогда расчетный пролет панели l₀=l_ф-2*90/2=5980-90=5890 мм =5.89 м.

Погонные нагрузки на панель при номинальной ширине 1,3 м и коэффициенте надежности по назначению γ_n=0,95: расчетная q=12.12*0,95*1,3=14.97 кН/м.

Усилия от расчетной нагрузки

M=q*l₀²/8=14.97*5.89²/8= 64.91кН*м

Приведем фактическое сечение плиты к расчетным.

Высота сечения равна фактической высоте панели h=300 мм; рабочая высота сечения h₀=h-a=300-30=270 мм. Расчетная толщина сжатой полки таврового сечения h_f^/=50 мм, ширина полки равна ширине плиты поверху b_f^/=1290-2*20=1250 мм; расчетная ширина ребра b= (85-15)*2=140 мм.

0,9*17*1,25*0,05*(0,27-05/2)=0,2437МПа=

=243.7кН/м М.

Сжатая зона не выходит за пределы полки

С другой стороны, высота сжатой зоны .

Граничная высота сжатой зоны ,

где

< 1

Условие ξ ≤ ξ_R выполнено.

Определяем требуемую площадь сечения  арматуры A_s из уравнения .

As=17*0.9*1.25*0.0135/355=0.000733м²=7.33см².

По сортаменту арматуры Аs_факт=7.6см² ставим 2 стержня d=22мм, тогда

х=355*0,00076/(17*0,9*1,25) ≈ 0,014м = 14 мм

Проверяем несущую способность при подобранной арматуре:

R_b**b_f^/*х^ф*(h₀-х^ф/2)=17*0,9*1,25*0,014*(0,27-0,014/2) =

= 70,98*10⁶Н*мм > М=64,91*10⁶ Н*мм

  Прочность достаточна, арматура подобрана верно.

Расчет прочности по наклонным сечениям

 Q_max ≤ 0.3*φ_w1*φ_b1*R_b**b*h₀

Q=q*l₀/2=14,97*5,89/2= 44,086 кН.

Коэффициент, учитывающий влияние поперечной арматуры,

φ_w1 = 1+5** ≤ 1.3

= E_s/E_b=2*10/32,5*10=6,15

= A_sw/b*s

s=150мм (на длину l/4), , (для 2 стержней)

=0,000057/(0,14*0,15)=0,0027

φ_w1 = 1+5*6,15*0,0027=1,083≤1.3

коэффициент  φ_b1 = 1- β** R_b = 1-0.01*0,9*17 = 0,847

 0.3* φ_w1*φ_b1*R_b*b**h₀ = 0.3*1,083*0,847*17*0,9*0,14*0,27*10 = 159,15кН  > Q_max = 44,086 кН

Проверяем прочность по наклонной трещине из условия Q≤ Q+ Q  

Q=q_sw* с₀

q_sw = R_sw* A_sw / S, где R_sw=290 MПа

q_sw = 285*0.000057*1000 / 0.15= 110,2 H/мм

 φ_f = 0.75[(b’_f - b)* h’_f]/b* h₀ ≤ 0.5

b _f ' ≤ b+3*h _f ' ;

1,26 > 0,14+3*0,05 = 0,29 м b _f '=0,29

φ_f = 0.75[(0,29-0,14)*0,05]/0,14*0,27 = 0,149 < 0.5 => условие выполняется

 R_bt=1.15

 h₀< с₀ < 2 h₀

0.27 < 0.499< 0.54

с₀ < с < 3.33 h₀

0.499 < 1.34 > 0.8991c = 0.8991

Q< Q_b   по СНиПу шаг поперечной арматуры принимается не более 0,75*h0 на расстоянии l/4 от крайних стержней шаг принимаем равным 200мм, на остальном пространстве – 360 мм.

Q=110,2*0,499=54,99 Кн/м

Q+ Q_b=54,99+217=271,99>Q=44,09 Кн/м

Расчет полки на местный изгиб

b0=b_расч-2*20-2*85-2*35=1290-40-160-70=1010 мм

b=1м

q=0.95*(qрасч.пол+1,1*0,05*1*2,2*10+рврем.полн) =

= 0.95*(1.2+1.1*0.05*2.2*10+8.16) = 10.04 кН/м

M=q*l₀²/11=10.04*1.01²/11=0.93 кН*м

h₀=50-15=35мм

Находим корни квадратного уравнения:

Получаем:

где

 < 1

Условие ξ ≤ ξ_R выполнено.

Определяем требуемую площадь сечения  арматуры A_s из уравнения .

As=17*0.9*0,00175*1/355=0.000075м²=0,75см².

По сортаменту арматуры Аs_факт=0,76см²d = 4 мм (Вр-I), 6 стержней (на 1 м), тогда

х=410*0,000076/(17*0,9*1) = 0,002 м

Проверяем несущую способность при подобранной арматуре:

R_b**b*х^ф*(h₀-х^ф/2)=17*0,9*1*0,002*(0,035-0,002/2)*1000 =

= 1,04 кН*м > М=0,93кН*м

  Прочность достаточна, арматура подобрана верно.

Всего в полке устанавливаем 7 продольных стержней ø 4 (Вр-I) шагом 200 мм. Поперечную арматуру устанавливаем конструктивно ø 3 (Вр-I) шагом