Строительство здания районного филиала "Народного банка" в г. Форт-Шевченко

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки республики Казахстан

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга

имени Ш.Е. Есенова

Дипломная работа

на тему: "Строительство здания районного филиала "Народного банка"

в г. Форт-Шевченко"

Актау - 2010

Введение

За годы, прошедшие после обретения Казахстаном независимости, в широком общественном мнении прочно закрепился его положительный имидж как наиболее политически стабильного и динамично развивающегося государства Центральной Азии.

Положительную динамику развития казахской экономики весьма наглядно демонстрирует пример строительной отрасли.

Большое внимание уделяется жилищному строительству. Это связано, прежде всего, с ежегодным приростом столичного населения, число которого уже превысило 500 тыс. человек. За последний год на строительство объектов столицы было направлено около $96 млн. бюджетных средств, или 19 % от всех инвестиций. Объем инвестиций в основной капитал по городу составил около $987 млн. Основными источниками вложения средств инвесторов остаются собственные средства предприятий, организаций и населения. Планируется, что объем инвестиций в строительство административных, офисных зданий, гостиниц в течение текущего года составит более $150-200 млн. Это позволит обеспечить введение в строй около 700 тыс. м 2 общественных помещений.

Заметно активизировалось жилищное строительство и во многих областях. На его нужды в 2009 году было направлено около $422 млн., вследствие чего заметно стали развиваться такие города, как Атырау, Павлодар, Караганда, Семипалатинск, Петропавловск и др. Так, только в Караганде в 2004 году планируется строительство 49 новых социальных объектов. Одновременно ведутся работы по проектам планировки центральных и жилых районов, микрорайонов в городах Астана, Алматы и других областных центрах.

Жилищный сектор Казахстана перешел на рыночные отношения, и главной целью жилищной политики является создание условий для перехода на приобретение и строительство жилья населением через развитие прогрессивных форм кредитования. Изменилась структура вводимых в эксплуатацию жилых домов по формам собственности и источникам финансирования. Радикальные изменения произошли в системе финансирования жилищного строительства, где основную роль стали играть частные и индивидуальные застройщики.

Общие положения. Данным проектом предусмотрено строительство Здания районного филиала "Народного банка" в г. Форт-Шевченко.

Характеристика здания:

- класс ответственности - II,

- степень огнестойкости - II по СНиП II-2-80,

- здание отапливаемое.

Основные климатические данные:

- климатический район строительства - IV Г,

- вес снегового покрова для I района - 0,5 (50) кПа (кгс/м ²),

- скоростной напор ветра для III района - 0,38 (38) кПа (кгс/м ²),

Расчетная температура:

- средняя наиболее холодной пятидневки - -17 ⁰С,

- средняя наиболее холодных суток - -19 ⁰С.

Сейсмичность района строительства - 6 баллов.

За условную отметку 0.000 принят уровень чистого пола здания, что соответствует абсолютной отметке -20.350 на генплане.

Господствующими являются ветры юго-восточного направления. Скоростной напор ветра на высоте 10м над поверхностью земли - 45 кгс/м ^2.

Основанием фундаментов песок средней крупности со следующими физико-химическими характеристиками:

- объемный вес грунта - 1,68 г/см ³,

- угол внутреннего трения - 35⁰,

- модуль деформации - 25 мПа,

- удельное сцепление - 0,0 кПа,

- нормативная глубина промерзания грунта 0,63 метра для песка.

Грунтовые воды не вскрыты. Грунты по содержанию сульфатов (до 410 мг/кг) слабоагрессивные к бетонам на портландцементе и неагрессивные к бетонам на сульфатостойких цементах.

Грунтовые воды на глубине 8 метров не выявлены.

Генеральный план участка. Генеральный план разработан на основании задания на проектирование и топосъемки, выполненной Мангистауским областным центром.

Строительство его предусмотрено на свободной площадке. Архитектурно-планировочное решение генерального плана банка принято в соответствии с осваиваемой территорией.

Рельеф участка равнинный с отрицательными отметками.

Генеральный план разработан в соответствие и с учетом максимального благоустройства, взаимосвязи зданий и полного использования выделенного участка. Расстояния между зданиями и сооружениями принято с учетом санитарных и противопожарных требований. Размещение зданий и сооружений, размещение автодорог определены в результате проработки организаций рельефа, схем вертикальной планировки. При проектировании площадки учтены геологические условия, протяженность зданий и организация системы водостока. Вертикальная планировка разработана с учетом обеспечения нормального водоотвода от здания и входов в него, а также с территории участка.

Вокруг здания выполняется отмостка шириной 1,0м по утрамбованному слою песчано-гравийной смеси.

Покрытие территории филиала выполнено из тротуарной бетонной плитки. Проезд выполнен в асфальтобетонном покрытии.

Озеленение территории производится газоном из голландской травосмеси. Вся свободная от застройки зона озеленяется кустарниками и лиственными деревьями произрастающих в данной местности.

1. Архитектурно-строительная часть

1.1 Архитектурно-планировочное решение

Здание районного филиала "Народного банка" - одноэтажное здание с размерами в плане 18.0 м на 20.5 м и высотой 5.660 м.

В здании расположены: зал для клиентов, менеджеры расчетно-кассового отдела - два кабинета, кассовые кабины, пост охраны, охрана, деньгохранилище, архив/сейфовая, бытовая комната, серверная, кабинет финконтроля, кабинет управляющего, техническое помещение, санузлы.

1.2 Конструктивное решение

Здание по своей структуре представляет собой совокупность различных конструктивных элементов, взаимосвязанных между собой в определенном порядке, обеспечивающих прочность как всей конструктивной системы в целом, так и отдельных ее элементов. Конструктивные элементы и их сопряжения запроектированы на основе направлений внутренних и внешних воздействий, возникающих в конструкциях.

Фундаменты - сборные железобетонные блоки по ГОСТ 13579-86. Материал фундаментов - бетон класса В-15 нормальной плотности на сульфатостойком портландцементе. Для инертных заполнителей следует применить щебень и песок местных карбонатных пород. Боковые поверхности бетонных конструкций обмазать битумом за 2 раза по огрунтовке, а горизонтальную гидроизоляцию выполнить из 2-х слоев рубероида. Фундаменты - под колонны монолитные железобетонные, под стены сборные.

Основанием фундаментов служит слой щебня толщиной 100 мм пропитанный горячим битумом до полного насыщения. Укладку уплотнение бетонной массы производить послойно слоями не более 60см. Снятие несущей опалубки производить после достижения бетонам 70 % прочности (согласно СНиП 3.03-01-87).

Арматурный каркас монолитных конструкций собирать вязальной проволокой.

После монтажа вертикальных и горизонтальных коммуникаций внутренних систем инженерного оборудования все отверстия в стенах заделать строительным раствором.

Монолитные стены, полы и покрытия хранилища выполнить из фибробетона марки кл. В 25 толщиной 300 мм, армированный двумя каркасами из арматуры Ш16АIII с шагом 100х 100 мм.

Наружные стены выполнены из ракушеблоков на цементно-песчаном растворе марки М 50, с утеплением минераловатной плитой "Фасад Батс" Y=145 кг/м ³ д=100 мм ТУ 5762-002-45757203-99 толщиной:

- для стен - 390, 520 мм;

- для перегородок - 100мм. По периметру наружных стен здания выполнить асфальтобетонную отмостку толщиной 50 мм и шириной 2000мм. Горизонтальную гидроизоляцию стен выполнить из цементно-песчаного раствора состава 1:2 толщиной 30 мм. В зоне примыкания наружных стен к грунту основания, под отмосткой, по периметру здания, предусмотреть утепление из керамзита Y=160 кг/м ³ по грунту основания на ширину 800 мм от наружных стен. Толщину слоя керамзита выполнить 320 мм.

Все деревянные элементы изготовить из воздушно-сухой древесины с последующей пропиткой антисептиками и растворами огнезащитных солей.

В мокрых помещениях перегородки выполняются из кирпича К-75/1/25 ГОСТ 530-95 на цементно-песчаном растворе М 50 толщиной 120 мм. Перегородки в простых помещениях гипсокартонные д=100 мм.

При производстве кладочных работ в зимнее время, применять растворы не ниже М 50 с противоморозными химическими добавками (поташ, нитрит, натрия), твердеющими на морозе без прогрева. Стены, полы и покрытие хранилища выполнить из фибробетона марки В 25 толщиной 300 мм армированный двумя каркасами из арматуры ф 16А III с шагом 100х 100 мм.

Покрытия и перекрытия - сборные железобетонные плиты. Все элементы конструкций покрытия (настил из профлиста, связи, балки, прогоны, косынки и т.д.) оштукатурить цементно-песчаным раствором М 150 толщиной 30 мм. Каркас - колонны ригели монолитные железобетонные.

Перемычки - монолитные по Госту 5781-82.

Кровля выполнена из профилированного листа.

Блоки дверные однопольные с глухими полотнами. Для крепления коробок в откосы дверных проемов заложить деревянные антисептированные пробки размером 65х 120х 250. через 1200 мм по высоте по мере возведения кладки. Откосы дверных и оконных проемов отштукатурить цементно-песчаным раствором М 100.

Оконные блоки со спаренными створками, а также витражи из герметичных стеклопакетов в алюминиевой или пластиковой обвязке.

1.3 Внутренняя отделка помещений

Внутренняя отделка помещений производится с учетом ведомости отделки помещений.

Облицовка стен санузлов керамической плиткой производится на всю высоту помещения.

Сантехнические изделия и оборудование выполнены из белого глазурованного фаянса.

Радиаторы, трубы систем отопления, водопровода и канализации окрашены эмалью ПФ-115 светлых тонов по грунтовке ГФ-1 ГОСТ 25-129-82.

В здании установлены каркасы для подвесных потолков, которые облицованы плитами "Армстронг" и окрашены.

Стены здания облицованы гипсокартоном и окрашены акриловыми красками, оштукатурены поливинилацетатным водоэмульсионным составом.

Дверные и оконные блоки окрашены белилами.

1.4 Наружная отделка здания

Фасад оштукатурить, окрасить фасадной краской, декоративный камень. Декоративное штукатурное покрытие - мозаичная и фактурная штукатурка с наполнителями (многоцветная мраморная или кварцевая крошка) под "шубу", "валик", "хлопья".

Цоколь облицевать керамической плиткой под природный камень.

Крыльцо - керамическая плитка под мрамор (не скользкая).

1.5 Внутренний водопровод и канализация

Проектом предусмотрены следующие сети:

- водопровод питьевой воды В 1 на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды;

- водопровод горячей воды Т 3 от теплового узла;

- бытовая канализация К 1 для отвода стоков самотеком в проектируемую сеть К 1.

Трубы В 1 на вводе и до пожарных кранов предусмотрены стальные электросварные по ГОСТ 10704-91.

Трубы стальные, проложенные в земле, подлежат антикоррозийной изоляции типа "усиленная".

Проектируемые сети водопровода, проложенные в помещении монтируются из полиэтиленовых труб Ш50 тип "С" по ГОСТ 18599-83.

Фасонные части В 1, Т 3 приняты питьевые по ТУ 38-102-100-76.

Трубы К 1 и фасонные части - пластмассовые канализационные по

ГОСТ 22689-80.

1.6 Наружный водопровод и канализация

Данный проект выполнен на основании генплана в соответствии со СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения", СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения".

Проектом предусмотрены следующие сети:

- водопровод питьевой воды;

- водопровод на противопожарные нужды и полив зеленых насаждений.

Сеть хозяйственного водопровода запроектирована для подачи воды к санитарным приборам. Сети водопровода выполняются из стальных водогазопроводных оцинкованных труб по ГОСТ 3262-75.

Система бытовой канализации предусмотрена для отвода стоков в наружную сеть канализации. Канализационные стояки и подводки к сантехприборам прокладываются из чугунных канализационных труб

d=50-100 мм ГОСТ 69423-98. Вытяжные стояки выводятся выше кровли на 500 мм.

Расход по зданию составляют:

- водопровод - 0,24 м ³/сут,

- канализация - 0,24 м ³/сут.

1.7 Теплоснабжение

Источником теплоснабжения является пристроенная автономная котельная.

Система отопления - водяная, с параметрами теплоносителя 85-65 ⁰С.

Теплоснабжение здания осуществляется от существующих тепловых сетей. Расходы тепла по зданию составляют:

- на отопление - 25830 ккал/час.

Прокладка теплосети запроектирована из стальных электросварных труб ГОСТ 10704-91. Трубопроводы прокладывать с уклоном не менее 0,2 % в сторону движения среды. В верхних точках трубопроводов установить воздушники, в нижних - спусники.

Арматуру устанавливать в местах удобных и доступных для обслуживания.

Монтаж трубопроводов производить при температуре наружного воздуха не ниже минус 20⁰С.

В помещении котельной установить противопожарный инвентарь и огнетушитель.

1.8 Отопление

Схема отопления - однотрубная, с горизонтальной разводкой трубопроводов. В качестве нагревательных приборов проектом приняты чугунные секционные радиаторы М-90.

Регулирование теплоотдачи нагревательных приборов осуществляется кранами двойной регулировки КРДП, устанавливаемые у каждого прибора.

Удаление воздуха из системы производится воздушными кранами конструкции Маевского.

Проектом предусматривается прокладка трубопроводов системы отопления из стальных электросварных труб по ГОСТу 10704-91. Прокладка труб открытая, и частично в конструкции пола.

Для регулирования теплоотдачи и отключения приборов на подводках устанавливаются терморегулирующие краны на подаче и отключающие краны на обратке.

1.9 Вентиляция

Система вентиляции офиса предусматривается с механическим и естественным побуждением. Приток воздуха - естественный, неорганизованный. Механическая вытяжная вентиляция запроектирована из верхних зон зала для клиентов и санузлов. Для помещения архива денег предусматривается общеобменная система вентиляции с естественным побуждением.

Воздуховоды приняты из стальных оцинкованных листов толщиной 0,5 мм. Монтаж систем отопления и вентиляции вести в соответствии со СНиП 3.05.01-85 в увязке с сетями водоснабжения и канализации.

В здании для создания комфортных условий в летний период устанавливаются кондиционеры системы "сплит".

1.10 Электроснабжение

По степени надежности электроснабжения проектируемое сооружение относится к II категории.

Электроснабжение здания предусматривается от ТП № 11/2 воздушной линией ВП-0,4 кВ на железобетонных опорах. Наружное освещение выполнено светильниками тип-I и тип-II. Электропитание наружного освещения выполнено от ВРУ кабелем марки АВВГ в траншее.

Управление наружного освещения осуществляется от магнитного пускателя, установленного на входе.

Для прокладки выбран кабель марки АВВГ, который прокладывается в траншее на глубине 0,7 м от планировочной отметки земли. При пересечении с асфальтированными площадками и подземными коммуникациями, кабель проложить в асбоцементных трубах Ш100 мм. Проектируемый кабель выбран по допустимому току и проверен на потерю напряжения.

Основные показатели проекта:

- напряжение сети - 380/220 В

- расчетная мощность - 23,4 кВт

- расход электроэнергии - 16,3 тис/кВт/час.

Напряжения питающей сети на вводе 380/220 В сглухозаземленной нейтралью. Электроснабжение здания осуществляется от проектируемых низковольтных сетей. В качестве вводного устройства принят щит ВРУ.

Учет электроэнергии предусматривается на щите ВРУ. Магистральные и распределительные сети выполняются кабелем марки ВВГ по стене, конструкциям здания. Проектом предусматривается рабочее, аварийное и ремонтное освещение. Групповые сети выполняются кабелем марки ВВГ в подвесном потолке в гофрированной трубе, по стене в поливинилхлоридной трубе.

Электроосвещение запроектировано светильниками с люминесцентными лампами и лампами накаливания.

Осветительный щиток принят типа СП "SINA". Основное электроснабжение банка от проектируемых низковольтных сетей.

Для резервного питания установлен дизель-генератор. При исчезновении питания автоматически включается дизель-генератор.

Компьютерные розетки и блоки питания связи (БП) подключаются через источник бесперебойного питания (UPS).

Во всех помещениях открытые приводящие части светильников общего освещения и стационарных электроприемников (Электрических щитов, бытовых кондиционеров, электрополотенец и т.п.) присоединены к нулевому защитному проводнику.

Для защиты групповых линий, питающих штепсельные розетки для переносных электрических приборов, предусмотрено устройство защитного отключения (УЗО).

1.11 Канализация слаботочных систем

Канализация для слаботочных систем для потребностей здания районного филиала "Народного банка" в г. Форт-Шевченко выполняется по периметру в пластмассовых трубах Ш 110мм. Проходные и осветительные колодцы приняты типа ККС-2 (колодец кабельной связи, состоящий из бетона М 200, вес - 2375кг, объем - 0,95м³ сборной и монолитной железобетонной конструкций) или конструкциями из серии 3-900. К каждому колодцу от ближайшего колодца прокладываются 2 пластмассовые трубы того же диаметра в земле, в траншее на глубине 0,4-0,7м.

1.12 Сеть телефонизации

В г. Форт-Шевченко запроектирована телефонная канализация из пластмассовых труб Ш 110мм. От распределительного шкафа ШР 2201 проектом предусмотрен гидрофобный кабель ТППэп 3 10х2х0,5, который войдя в здание районного филиала "Народного банка" заканчивается распределительной коробкой КРТВ-10х 2 на высоте 1,5м от уровня чистого пола. Далее по коридорам за фальш-потолками кабель ТПП 10х2х0,5 входит в серверную комнату на телефонный кросс.

1.13 Охранная, пожарная и тревожная сигнализация

Помещение хранилища оснащено в соответствии с требованиями Государственных органов (МВД РК, Национального банка, Государственного пожарного надзора) и передается под охрану на пульт центрального наблюдения. На ПЦН также предусмотрена установка тревожной кнопки охраны. Помещения и кабинеты, не сдаваемые под охрану на пульт центрального наблюдения, заблокировано PIR-детекторами. В помещениях, имеющих окна дополнительно установлены детекторы на разбитие стекла. Входные двери в помещения и открывающиеся окна заблокированы магнитными датчиками. Каждое помещение имеет возможность независимой установки под сигнализацию. Места кассовых работников и менеджеров оснащены охранно-тревожной сигнализацией согласно требованиям "Инструкции Национального банка РК". Территория двора здания защищена от проникновения путем установки периметровой сигнализации. Охранная, пожарная сигнализация и система контроля доступа выходят на персональный компьютер, установленный в дежурной части охраны, также СКД проектом предусмотрен принтер НР 1010.

Системой контроля доступа оснащены следующие помещения: дежурная часть охраны, входные двери кассиров, архив, серверная. В системе контроля доступа сообщения, передаваемые оборудованием поступают и сохраняются на центральном компьютере АРМ "Орион".

Автоматическая пожарная сигнализация предназначена для:

- автоматического обнаружения пожара и загорания в начальной стадии его развития,

- оповещения персонала о возникшем загорании (пожаре),

- включение устройства оповещения (оптических и акустических) о происшедшем загорании (пожаре).

1.14 Система видеонаблюдения

Системой видеоконтроля оборудованы следующие помещения: зал для клиентов, центральный вход в здание, комнаты кассиров, серверную, помещение охраны, кабинет управляющего, архив, кабинет финконтроля. В данном проекте использованы стационарные видеокамеры, которые сходятся в цифровой видеорегистратор (с функцией мультиплексора) с возможностью использования цифровых устройств (расширителя дискового накопителя) с ПО на базе персонального компьютера.

Таблица. Спецификация элементов заполнения оконных проемов

Марка, поз.	Обозначение	Наименование	Кол-во, шт.	Площ. ед., м2	Примеч.
В-1	РЕИЗ	Витраж В-1	1	7.3
В-2	РЕИЗ	Витраж В-1	1	10.9
В-3	РЕИЗ	Витраж В-1	2	6.1
В-4	РЕИЗ	Витраж В-1	1	14.0
В-5	РЕИЗ	Витраж В-1	1	13.3
Ок-1	РЕИЗ	Окно Ок-1	5	1.9
В-6	РЕИЗ	Витраж Дн-1	2	5.6

Система наружного видеонаблюдения обеспечивает контроль территории, с выводом видеосигнала в помещение охраны. Видеокамеры предлагается установить на здании с учетом видеоконтроля предлагаемой территории.

1.15 Теплотехнический расчет стен здания

Оптимальный микроклимат (состояние воздушной среды помещений по параметрам температуры, влажности и чистоты) обеспечивается комплексом мер: расположением здания в застройке, его объемно-планировочным решением в соответствии с природно-климатическими условиями строительства, избранной системой искусственной климатизации помещений (отопление, вентиляция и др.) и выбором конструкций наружных ограждений, обеспечивающих необходимую теплозащиту помещений. Последняя задача решается методами строительной теплотехники.

Для проведения теплотехнического расчета стен здания районного филиала "Народного банка", расположенного в городе Форт-Шевченко подбираем вид природного камня-ракушечника и штукатурки и соответствующие им данные (л,S) согласно СНиП РК 2-04-01-2001 "Строительная теплотехника", температуру наружного воздуха согласно СНиП РК 2-04-03-2002 "Строительная климатология и геофизика", подбираем температуру (t) наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 при зоне 2 влажности наружного воздуха "Б".

Определение зон влажности производят по схематической карте СНиП РК 2-04-01-2001.

1. Для конструкций средней массивности расчетная зимняя температура наружного воздуха будет равна:

где - средняя температура наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92.

= -19 ⁰С.

- средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.

= -171 ⁰С.

2. Требуемое сопротивление теплопередаче (м^{2 0}С/Вт) ограждающих конструкций за исключением световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей) следует определять по формуле:

= м^{2 0}С/Вт

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной ограждающей поверхности по отношению к наружному воздуху. Принимается согласно СНиП II-3-79 табл.3.

n =1.

t_B - расчетная температура внутреннего воздуха помещений здания, принимается согласно ГОСТ 12.1005-76 и нормам проектирования соответствующего здания или сооружения.

t_B=16 ⁰С.

t_H - расчетная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая в соответствии со СНиП II-01-01-82 с учетом тепловой инерции.

t_H = -18 ⁰С.

?t_H - нормативный температурный перепад между внутренней и наружной поверхностью ограждающей конструкции согласно

СНиП II-3-79 табл.2.

?t_H =9 ⁰С.

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций согласно СНиП II-3-79 табл.4.

=8,7 Вт/ м^{2 0}С.

3. С учетом низкой температуры для данных условий принимаем камень известняк-ракушечник.

Плотность - 1200кг/ м³

Теплопроводность = 0,43 Вт/ м^{2 0}С

Теплоусвоение (при периоде 24 ч) s = 6,41 Вт/ м^{2 0}С

4. Находим сопротивление теплопередаче:

Сопротивление 1-го слоя (наружной штукатурки):

R₁= 0,047 м ² t ⁰/Вт.

Сопротивление 3-го слоя (внутренней штукатурки):

R₃= 0,047 м ² t ⁰/Вт.

Сопротивление 2-го слоя (внутренней штукатурки):

R₂== 0,741-1/8,7-1/23-0,047 = 0,489 м ² t ⁰/Вт,

где = 23 (табл.6).

Найдем сопротивление теплоотдаче ограждающих конструкций:

R₀= 1/+ R_к+1/

R_к = R₁ +R₂ +R₃ +R_вп,

где R_вп - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки (согласно табл.4 R_вп - принимаем =0)

R₀= 1/+ R_к+1/= 1/+ R₁ +R₂ +R₃ +R_вп+1/,

R₀= 0,115 + 0,047 + 0,047 + 0,043 +0,047 + 0,489 =0,741 м ² t ⁰/Вт.

5. Находим толщину стены камня-ракушечника:

R₂

R₂ = = 0,390.

Принимаем толщину стены равную 390 мм.

Тепловая инерция D ограждающих конструкций вычисляется по формуле:

D = .

7. Определяем температуру на поверхности стены, обращенной внутрь помещения:

.

8. Определяем температуру под штукатуркой, обращенной внутрь помещения:

.

Распределение температур в ограждающих конструкциях.

Наружная стена:

Покрытие:

Оконный переплет:



2. Расчетно-конструктивная часть

2.1 Расчет неразрезанного 4-х пролетного ригеля

2.1.1 Расчетная схема и нагрузки

Поперечная многоэтажная рама имеет регулярную расчетную схему с равными пролетами ригелей и равными длинами стоек (высотами этажей). Сечение ригелей и стоек по этажам также приняты постоянными. Такую многоэтажную раму расчленяют для расчета на вертикальную нагрузку на одноэтажные рамы с нулевыми точками моментов - шарнирами, расположенными по концам стоек, - в середине длины стоек всех этажей, кроме первого.

Нагрузка на ригель от многопустотных плит считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам 6 м. Подсчет нагрузок на 1 м ² перекрытия приведен в таблице.

Таблица 1. Сбор нагрузок на плиту перекрытия

Нагрузки	Нормат. нагрузка Н/м 2	Коэфф. надежн. f	Расчетная нагрузка, Н/м2
Постоянные: Линолеум на битумной мастике	0,09	1.2	0,108
Цементно-песчаная стяжка =2000 кг/м 2; = 20 мм	0,4	1.3	0,52
Ж/б пустотная плита	3,27	1.1	3,597
Итого:	gn = 3,76		gr = 4,225
Временная в т.ч.	2	1,4	2,8
Длительная	1,4	1,4	1,96
Кратковременная	0,6	1,4	0,84
Итого:	gn = 2		gr =2,8
Всего:	5,76		7,025

Вычисляем нагрузку на 1 м длины ригеля.

Постоянная: от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания.

г_n = 0,95;

4,225 • 6 • 0,95 = 24,0825 кН/м.

От веса ригеля сечением 0,20 х 0,45 м (с = 2500 кг/см ³) с учетом коэффициентов надежности г_f = 1,1 и г_n = 0,95 кН/м.

0,3 • 0,45 • 25 • 1,1 • 0,95 = 3,50075 кН/м.

Итого g = 24,0825 + 3,50075 = 27,6 кН/м.

Временная с учетом г_n = 0,95; v = 16,8 • 0,95 = 15,96 кН/м.

В т.ч. длительная 1,96 • 0,95 • 6 = 11,172 кН/м.

Кратковременная 0,84 • 6 • 0,95 = 4,788 кН/м.

Полная нагрузка g + v = 27,6 + 15,96 = 43,5 кН/м.

2.1.2 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля

Опорные моменты для ригелей, соединенных с колоннами на средних и крайних опорах жестко, вычисляются по формуле:

М = (бg + вv) ? l². (1.1)

Табличные коэффициенты б и в зависят от схем загружения ригеля и коэффициента k - отношения погонных жесткостей ригеля и колонны. Сечение ригеля принято равным 30 х 45 см, сечение колонны 30 х 30 см, длина колонны l = 3,0 м.

k =I_bm • l_соl / I_соl • l_bm = 30 • 45³ •300 / 30 • 30 ³ •600 = 1,26. (1.2)

Вычисление опорных моментов ригеля от постоянной нагрузки и различных схем загружения временной нагрузкой приведены в таблице 2.

Пролетный момент ригеля:

в крайнем пролете - схема загружения 1+2, опорные моменты М ₁₂ = -99,3 кН•м,

М ₂₁ = -132,5 кН•м; нагрузка g +v = 43,5 кН/м;

поперечные силы:

Q₁ = (g + v) • l / 2 - (М ₁₂ - М ₂₁) / l = 43,5 • 6 / 2- (-99,3 + 132,5)/6=125,1 кН.

Q₂ = 130,6 + 5,53 = 136,2 кН.

Таблица 2. Опорные моменты ригеля при различных схемах загружения

Схема загружения	Опорные моменты, кН/м
	М 12	М 21	М 23	М 32
	-60,3	-90,3	-84,9	-84,9
	-39,0	-41,6	-7,8	-7,8
	4,2	-10,9	-41,4	-41,4
	-34,1	-55,5	-54,6	-36,9
Расчетные схемы для опорных моментов	1+2	1+4	1+4
	-99,3	-146,3	-139,5	-139,5
Расчетные схемы для пролетных моментов	1+2	1+2	1+3
	-99,3	-132,5	-126,3	-126,3

Максимальный пролетный момент:

М=Q₁² / 2 (g+v) + М ₁₂ = 125,1² / 2 • 43,5-99,3 =69,7 кН•м.

2) в среднем пролете - схема загружения 1+3, опорные моменты М ₂₃ = М ₃₂ = -126,3 кН/м;

максимальный пролетный момент:

М = (g +v) •l² / 8 - М ₂₃ = 43,5 • 6² /8 + 126,3 = 693,7 кН•м.

Эпюры моментов ригелей при различных комбинациях загружения строятся по данным табл. 2. см. рис. 1. Постоянная нагрузка по схеме загружения 1 участвует во всех комбинациях: 1+2, 1+3, 1+4.

Рис. 1. Эпюра моментов ригеля

Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле.

Данный расчет заключается в уменьшении примерно на 30 % опорных моментов ригеля М ₂₁ и М ₂₃ по схемам загружения 1+4; при этом намечается образование пластических шарниров на опоре.

К эпюре моментов схем загружения 1+4 добавляют выравнивающую эпюру моментов так, чтобы уравнялись опорные моменты М ₂₁ = М ₂₃ и были обеспечены удобства армирования опорного узла рис. 2.

Ординаты выравнивающей эпюры моментов:

Д М ₂₁ = 0,3 • 146 = 43,9 кН•м

Д М ₂₃ = 37,1 кН•м

При этом:

Д М ₁₂ ? - М ₂₁ / 3 = - 43,9 /3 = -14,6 кН•м;

ДМ ₃₂ ? ДМ ₂₃ /3 = -37,1 / 3 = -12,4 кН•м.

Рис. 2. Выравнивающая эпюра

Разность ординат в узле выравнивающей эпюры моментов передается на стойки. Опорные моменты на эпюре выровненных моментов составляют:

М ₁₂ = (-60,3-99,3) - 14,6 = 109,1 кН•м.

М ₂₁ = -146 + 43,9 = -102,4 кН•м.

М ₂₃ = -139,5 + 37,1 = -102,4 кН•м.

М ₃₂ = -84,9-36,9-12,4 = 134,2 кН•м.

Рис. 3. Эпюра моментов после перераспределения

Пролетные моменты на эпюре выравненных моментов могут превысить значения пролетных моментов при схемах загружения 1+2 и 1+3, тогда они будут расчетными.

Опорные моменты ригеля по грани колонны. На средней опоре при схеме загружения 1+4 опорный момент ригеля по грани колонны не всегда оказывается расчетным (максимальным по абсолютному значению). При большой временной нагрузке и относительно малой погонной жесткости колонн он может оказаться расчетным при схемах загружения 1+2 или 1+3, т.е. при больших отрицательных моментах в пролете. По таблице 2. выполняем вычисления.

Опорный момент ригеля по грани средней колонны слева М_(21),1 (абсолютные значения):

1) по схемам загружения 1+4 и выравненной эпюре моментов:

М_(21),1 = М ₂₁ - Q₂ • h_соl / 2 = 102,4 +131,73•0,3 /2 = 83,01 кН•м

Q₂ = (g + v) •l / 2 - (М ₂₁ - М ₁₂) / l = 43,5 • 6 / 2 - (-102,4 + 109,1) / 7,2 = 130,6 +0,93 =131,73 кН;

Q₁ = 130,6-0,93 = 131,73 кН.

2) по схеме загружения 1+3:

М_(21),1 = 83,26 кН•м

Q₂ = g •l / 2 - (М ₂₁ - М ₁₂) / l =90,37 кН;

3) по схеме загружения 1+2:

М_(21),1 = 112,081 кН•м.

Опорный момент ригеля по грани средней колонны справа М_(23),1:

по схемам загружения 1+4 и выровненной эпюре моментов:

М_{(23), 1} = М ₂₃ - Q • h_соl / 2 = 102,4-125,34 • 0,3 / 2 = 83,64 кН•м

Q = 43,5 •6 / 2 - (-102,4 + 134,2) /7,2 = 125,34 кН;

по схемам загружения 1+2 М_{(23), 1} = 80,28 < М ₂₃ = -92,7 кН•м.

Следовательно, расчетный опорный момент ригеля по грани средней опоры М = 112,08 кН•м.

Опорный момент ригеля по грани крайней колонны по схеме загружения 1+4 и выровненной эпюре моментов:

М_(12).1 = М ₁₂ - Q • h_соl / 2 = 109,1-131,73 • 0,3 / 2 = 89,29 кН•м.

Опорный момент ригеля по грани третьей колонны:

М_(32).1 = М ₃₂ - Q • h_соl / 2 = 114,7 кН•м.

Поперечные силы ригеля. Для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимают значения поперечных сил ригеля, большие из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов. На крайней опоре Q₁ = 131,7 кН, на средней опоре слева по схеме загружения 1+4 Q₂=139,28 кН.

На средней опоре справа по схемам загружения 1+4 Q₂ = 133,58 кН.

На третьей опоре по схеме загружения 1+4 слева Q₂ = 112,9 кН.

2.1.3 Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Характеристики прочности бетона:

Бетон тяжелый класса В 20.

Расчетное сопротивление при сжатии R_b = 11,5 МПа.

Расчетное сопротивление при растяжении R_bt = 0,9 МПа.

Модуль упругости Е_b = 270000 МПа

Коэффициент условия работы бетона = 270000 МПа.

Коэффициент условия работы бетона г_b2 =0,90. Прил. 1 и 2 [2]

Арматура продольная рабочая класса А-III:

Расчетное сопротивление R_s = 365 МПа;

Модуль упругости Е_s = 200000 МПа.

Определение высоты сечения ригеля. Высоту сечения подбирают по опорному моменту при = 0,35, поскольку на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. Принятое сечение ригеля затем проверим по пролетному моменту (если он больше опорного) так, чтобы относительная высота сжатой зоны была < _R и исключалось переармированное неэкономичное сечение. По таблице 3.1. [2]и при =0,35 находим значение б_m = 0,289, а по формуле определяем граничную высоту сжатой зоны:

_R = (1.3)

щ = 0,85-0,008 • R_b = 0,85-0,008 • 0,9 • 11,5 = 0,77;

у_SR = R_S = 365 МПа.

Вычисляем:

h₀ = (1.4)

h = h₀ + а = 42 +3 = 45 см; принимаем h = 45 см.

Принятое сечение не проверяют в данном случае по пролетному моменту, так как М=90,21< М₍₁₂₎ = 112,08 кН•м.

Подбираем сечения арматуры в расчетных сечениях ригеля.

Сечение в первом пролете:

М = 90,21 кН•м; h₀ = h- а = 45-3 = 42 см; вычисляем:

б_m = (1.5)

= 0,825;

А_s = см ² (1.6)

Принимаем 4Ш16 с А_S = 8,04 см ².

Сечение в среднем пролете

М = 93,51 кН•м

б_m = .

= 0,85;

А_s = см²

Принимаем 4Ш16 с А_S = 8,04 см ². А-III.

Арматура для восприятия отрицательного момента в пролете устанавливают по эпюре моментов. Принимаем 2Ш12 А-III с А=2,26 см ².

Сечение на средней опоре

М = 112,08 кН•м; арматура расположена в 1 ряд;

h₀ = h - а = 45-3 = 42 см.

Вычисляем б_m = .

= 0,81;

А_s = см ²

Принимаем 2Ш25 с А_S = 9,82 см ². А-III.

Сечение на крайней опоре М = 114,7 кН•м;

h₀ = h - а = 45-3 = 42 см.

Вычисляем

б_m = .

= 0,805;

А_s = см²

Принимаем 2Ш25 с А_S = 9,82 см ². А-III.

2.1.4 Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

На средней опоре поперечная сила Q = 139,3 кН.

Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия сварки их с продольной арматурой диаметр d = 25 мм и принимаем равным d_sщ = 8 мм с площадью А_s = 0,503 см ².

При классе А-III R_sщ = 290 МПа;

поскольку d_sщ /d = 8 / 25 = 1 /3,125 < 1/3 - принимаем R_sщ = 265 МПа.

Число каркасов - 2, при этом А_sщ = 2 • 0,503 = 1,01 см ²

Шаг поперечных стержней определяется из конструктивных условий.

S = h / 3 = 45 /3 = 15 см, принимаем S = 15 см.

На всех приопорных участках диной l /4 принят шаг S = 15 см, в средней части пролета шаг S = 3•h /4 = 3 • 40 /4 = 33,75 см. Принимаем 35 см.

Вычисляем g_sщ = R_sщ • А_s /S = 255 • 1,01 • 100 / 15 = 1717 Н / см.

Q_{b, min} = ц_b3 • R_bt • b • h₀ = 0,6 • 0,9 • 0,9 • 20 • 42 •100 = 40,8 кН.

g_sщ = 1717 Н /см > Q_b,min / 2h₀ = 40,8 • 10³ / 2 • 42 = 485 Н/см.

- условие удовлетворяется.

Требование S_mах = ц_b4 • R_bt • b • h₀² / Q = 1,5 • 0,9 • 0,9 • 20 • 42² • 100 / 139300 = 30,8 см > S = 15см - условие удовлетворяется.

Расчет прочности по наклонному сечению. Вычисляем:

М_b = ц_b2 • R_bt • b • h₀² = 2 • 0,9 • 0,9 • 20 • 42² • 100 = 57,2 • 10⁵ Н•см.

Поскольку g₁ = g + v/2 = 27,6 + 15,96 /2 = 35,6 кН/м = 356 Н/см < 0,56 g_sщ = 0,56 • 1717 = 962 Н /см.

Значение С вычисляем по формуле:

С =

При этом Q_b = М_b / С = 57,2 • 10⁵ / 126,8 = 45,1 •10³ Н >Q_b,min= 40,8 • 10³Н.

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Q =Q_mах - g₁ • С = 139,3 • 10^3-356 • 139 = 89,8 • 10³ Н.

Длина проекции расчетного наклонного сечения:

С = .

Вычисляем Q_sщ = g_sщ • С ₀ = 1717 • 57,7 = 99,1 • 10³ Н.

Условие прочности:

Q_b + Q_sщ = 45,1 • 10³ + 99,1 • 10³ = 144,2 • 10³Н > Q = 89,8 • 10³Н - обеспечивается.

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

м_щ = А_sщ / b • S = 1,01 / 20 • 15 = 0,003.

б = Е_s / Е_b = 200000 / 27000 = 7,4.

ц_щ1 = 1 + 5 б ? м_щ = 1 +5 • 7,4 • 0,003 = 1,1.

ц_b1 = 1-0,01 R_b = 1-0,01 • 0,9 • 11,5 = 0,9.

Условие Q = 139300 < 0,3 ? ц_щ1 ? ц_b1 • R_b • b • h₀ = 0,3 • 1,1 • 0,9 • 0,9 • 11,5 • 20 • 42 • 100 = 258212Н - удовлетворяется.

2.1.5 Конструирование арматуры ригеля

Стык ригеля с колонной выполняют на ванной сварке выпусков верхних надопорных стержней и сварке закладных деталей ригеля и опорной консоли колонны. Ригель армируют двумя сварными каркасами, часть продольных стержней каркасов обрывают в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов и по эпюре арматуры моментов и по эпюре арматуры (материалов). Обрываемые стержни заводят за место теоретического обрыва на длину заделки W.

Эпюру арматуры строим в такой последовательности:

определяем изгибающие моменты М, воспринимаемые в расчетных сечениях, по фактически принятой арматуре;

устанавливаем графически на изгибающей эпюре моментов по ординатам М места теоретического обрыва стержней;

определяем длину анкеровки обрываемых стержней:

W = Q / 2q_sщ + 5d 20d,

причем поперечную силу Q в месте теоретического обрыва стержня принимаем соответствующий изгибающий момент в этом сечении. Рис. 4.

Рассмотрим сечение второго пролета:

На средней опоре арматура 2Ш25 А-III с А_s = 9,82 см ².

м = А_s / b•h₀ = 9,82 / 20 • 42 = 0,0116.

= м ? R_s / R_b = 0,0116 • 365 / 11,5 • 0,9 = 0,4.

т = 0,8; М =R_s • А_s ? т ? h₀=365 • 9,82 • 0,8 • 42 • 100 • 10^-5 =120,4 кН.

В месте теоретического обрыва арматура 2Ш12 А-III с А_s = 2,26 см².

Рис. 4. Эпюра материалов

м = А_s / b•h₀ = 2,26 / 20 • 42 = 0,0027.

= м ? R_s / R_b = 0,0027 • 35,268 = 0,095.

т = 0,953; М =365 • 2,26 • 0,953 • 42 • 100 • 10^-5 =33 кН•м.

Поперечная сила в этом сечении Q = 110,2 кН; поперечные стержни Ш 8 А-III в месте теоретического обрыва стержней 2Ш25 сохраняем с шагом S = 15 см; q_sщ = R_sщ • А_sщ /S = 1717 Н/см.

Длина анкеровки W₁ = Q / 2 q_sщ + 5d = 110200 / 2 • 1717 + 5 • 2,5 = 44,6 см.

20d = 20 • 2,5 = 50 см.

Принимаем длину анкеровки 50 см.

Арматуре в пролете принимаем 4Ш16 А-III с А_s = 8,04.

м = А_s / b•h₀ = 8,04 / 20 • 42 = 0,0096.

= м ? R_s / R_b = 0,0046 • 365 / (11,5 • 0,9) = 0,339.

т = 0,83; М =365 • 8,04 • 0,83 • 42 • 100 • 10^-5 =102,3 кН•м.

В месте теоретического обрыва пролетных стержней остается арматура 2Ш16 А-III с А_s = 4,02 см ².

м = А_s / b•h₀ = 4,02 / 20 • 42 = 0,0048.

= м ? R_s / R_b = 0,0048 • 365 / (11,5 • 0,9) = 0,169.

т = 0,915; М =365 • 4,02 • 0,915 • 42 • 100 • 10^-5 =56,4 кН•м.

Поперечная сила в этом сечении Q = 66,3 кН;

S = 35 см; q_sщ = R_sщ • А_s /S = 255 • 1,01 • 100 / 35 = 735,9 Н/см.

Длина анкеровки W₂ = 66300 / 2 • 735,9 + 5 • 1,6 = 53,04 см.

20d = 20 • 1,6 = 32 см. Принимаем длину анкеровки 55 см.

Поперечная сила в месте теоретического обрыва стержней в пролете справа Q = 45,4 кН;

q_sщ = 735,9 Н/см.

Длина анкеровки W₃ = 45400 / 2 • 735,9 + 5 • 1,6 = 38,8 см.

20d = 20 • 1,6 = 32 см. Принимаем длину анкеровки 40 см.

На третьей опоре 2Ш25 А-III с А_s = 9,82. М = 120,4 кН•м.

Поперечная сила в месте теоретического обрыва стержней:

Q = 89,2 кН; q_sщ = 1717 Н/см.

Длина анкеровки W₄ = 89200 / 2 • 1717 + 5 • 2,5 = 38,5 см.

20d = 20 • 2,5= 50 см. Принимаем длину анкеровки 50 см.

2.2 Расчет колонны

2.2.1 Определение усилий в средней колонне

Определение продольной силы от расчетных нагрузок.

Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн 6 • 6 = 36 м ².

Постоянная нагрузка от перекрытия (см. расчет ригеля) с учетом коэффициента надежности по назначению здания.

г_n = 0,95 • 4,255 • 36 = 145,5 кН.

От ригеля: вес ригеля 1950 кг, что соответствует 19,5 кН (по спецификации).

От стойки: вес колонны 1737 кг = 17,4 кН сечением 0,3х 0,3 м (2-х этажном).

Итого G = 145,5 +19,5 +17,4 = 182,4 кН.

Временная нагрузка от перекрытия с учетом г_n = 0,95.

Q = 2,8 • 36 • 0,95 = 95,8 кН

В т.ч. длительная:

Q = 1,96 • 36 • 0,95 = 67 кН.

Кратковременная:

Q = 0,84 • 36 • 0,95 = 28,8 кН.

Постоянная нагрузка от покрытия при весе кровли и плит 5,22 кН/м ² составляет:

5,22 • 36 • 0,95 = 178,5 кН.

От ригеля - 19,5 кН.

Итого: G = 178,5 + 19,5 = 198 кН.

Временная нагрузка - снег для IV снегового района при коэффициентах надежности по нагрузке г_f = 1,4 и по назначению здания г_n = 0,95.

Q = 1,4 • 36 • 0,95 =48 кН.

В том числе длительная:

Q = 0,42 • 36 • 0,95 = 14,4 кН.

Кратковременная:

Q= 33,6 кН.

Продольная сила колонны первого этажа рамы от длительной нагрузки:

N = 198 + 14,4 + 182,4 + 67 = 462 кН.

То же от полной нагрузки:

N = 198 + 48 + 182,4 + 95,8 = 525 кН.

Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок.

Вычисляем опорные моменты ригеля первого этажа. Отношение погонных жесткостей, вводимых в расчет:

k₁ = 1,2 • k = 1,2 • 1,26 = 1,5.

Определяем максимальный момент колонн при загружении 1+2 без перераспределения моментов.

При действии длительных нагрузок:

М ₂₁ = (б g + вv) = (-0,092 ? 27,6-0,071 • 11,17) • 6 ² = -120 кН•м.

М ₂₃ = (-0,086 • 27,6-0,015 • 11,17) • 6 ² = -91,5 кН•м.

При действии полной нагрузки:

М ₂₁ = -120-0,071 • 4,8 • 6 ² = - 132,3 кН•м.

М ₂₃ = -92,5-0,015 • 4,8 • 6 ² = -94 кН.

Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы:

При длительных нагрузках:

Д М = 120-91,5 = 28,5 кН•м.

При полной нагрузке:

Д М = 132,3-94 = 38,3 кН•м.

Изгибающий момент колонны в уровне первого этажа от длительных нагрузок:

М = 0,6 • Д М = 0,6 • 28,5 = 17,1 кН•м.

От полной нагрузки:

М = 0,6 • 38,3 = 23 кН.

Вычисляем изгибающие моменты, соответствующие продольным максимальным силам; для этой цели используется загружение пролетов ригеля по схеме 1.

От длительных нагрузок:

Д М = (0,092-0,086) • (27,6 + 11,17) • 6² = 8,4 кН•м.

Изгибающий момент колонны первого этажа:

М = 0,6 • 8,4 = 5,1 кН•м.

От полных нагрузок:

Д М = (0,092-0,086) • 43,5 • 6² = 9,4 кН•м.

Изгибающий момент колонны первого этажа:

М = 0,6 • 9,4 = 5,6 кН•м.

2.2.2 Расчет прочности средней колонны

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Класс тяжелого бетона В 20: R_b = 11,5 МПа.

R_bt = 0,9 МПа.

Е_b = 27000 МПа.

Рабочая арматура А - III R_s = 365 МПа.

Е_s = 200000 МПа.

Комбинации расчетных усилий для колонны первого этажа:

mах N = 525 кН, в т.ч. от длительных нагрузок N_i = 462 кН и соответствующий момент.

М = 5,6 кН•м, в т.ч. от длительных нагрузок: М ₂ = 5,1 кН•м.

mах М = 23 кН•м, в т.ч. М_i = 17,1 кН•м и соответствующие загружению 1+2 значение N = 525-95,8/2 = 477,1 кН, в т.ч. длительная: N_i = 462-67/2 = 428,5 кН.

Подбор сечения симметричной арматуры. Установим расчетную комбинацию усилий по эксцентриситету.

По первой комбинации:

N = 525 кН М = 5,6 кН•м.

е = 560 / 525 = 1,07 см.

По второй комбинации:

N = 294 кН М = 23 кН•м.

е = 2300 / 477,1 = 4,8 см.

Расчет ведем по второй комбинации усилий:

Предварительно принимаем колонну в х h = 30х30 см.

Рис. 5. Схема колонны

Рабочая высота сечения:

h₀ = h-а = 30-4 = 26 см, ширина в = 30 см.

Случайный эксцентриситет:

е ₀ = h / 30 = 30/30 = 1 см или е ₀ = l_кол / 600 = 3,30 / 600 = 0,55.

Поскольку эксцентриситет силы е₀ = 4,8 см больше случайного эксцентриситета е₀ = 1 см, его и принимаем для расчета статически неопределимой системы.

Находим значение моментов в сечении относительно оси, проходящей через центр тяжести наименее сжатой (растянутой) арматуры.

При длительной нагрузки:

М _1l = М_l + N_l (h/2 - а) = 17,1 + 428,5 (0,3/2-0,4) = 64,3 кН•м

При полной нагрузки:

М ₁ = 23 + 477,1 • 0,11 = 75,5 кН•м.

Отношение l₀ /r = 330 / 8,67 = 46,7 > 14, где r = 0,289 • h = 8,67 см - радиус ядра сечения.

Выражение для критической продольной силы при прямоугольном сечении с симметричным армированием А_s = А_s¹ (без предварительного напряжения) с учетом, что:

I_b = r²•А, I_s = м ? А (h/2 - а)²; м = 2? А_s /А,

N_сr = (1.7)

Расчетная длина колонны многоэтажного здания при жестком соединении ригелей с колоннами в сборных перекрытиях принимают равной высоте этажа l₀ = l. В нашем расчете l₀=l ?3,3 м.

Для тяжелого бетона ц_l = 1 + М _1l / М = 1 + 64,3 / 75,5 = 1,85.

Значение д = е ₀ / h = 4,8/30 = 0,16 < д_min • 0,5-0,01 • l₀ / h - 0,01•R_b

д_min = 0,5-0,01 • 330/30-0,01 • 0,9 • 11,5 = 0,286, принимаем д=0,29.

Отношение модулей упругости б = Е_s / Е_b = 200000 / 27000 = 7,4.

Задаемся коэффициентом армирования м₁ = 2А_s / А = 0,025 и вычисляем критическую силу:

N_сr = кН.

Вычисляем коэффициент как:

= 1 / 1(1 - N / N_сr) = 1 / (1-477,1 / 54137) = 1,01 (1.8).

Значение е равно:

е = е ₀ • + h / 2 = 4,8 • 1,01 +30 / 2-4 = 15,8 см (1.9)

Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны

_R = 0,77 / [1 + 365 / 500 (1-0,77-1,1)]= 0,6,

где щ = 0,85-0,08 • R_b - для тяжелого бетона.

у_sр = R_s = 365 МПа.

у_sсu = 500 МПа.

щ = 0,85-0,008 • 0,9 • 11,5 = 0,77.

_n = = 0,63.

Вычисляем:

б_n = < _R = 0,63.

принимаем б_n = _р = 0,63.

д^I = б^I / h₀ = 4 / 26 = 0,154.

б_s = .

т.к. б_s < 0 принимаем А_s = А_s^I конструктивно по минимальному проценту армирования.

М = 0,005.

М = (1.10)

А_s = b ? h ? м = 30 ? 30 ? 0,005 = 4,5 см² т.к. коэффициент армирования значительно отличается от принятого, то необходим пересчет N_сr м = 0,005.

N_сr = .

з = .

Принимаем продольную рабочую арматуру 4Ш16 А-III с А_s = 8,04 см ².

Поперечное армирование колонны. Колонна армируется сварным пространственным каркасом. Наибольший диаметр продольного стержня 16 мм. По условию технологии сварки диаметр в этом стержне 6 мм. Шаг поперечных стержней в сварке каркаса сжатых элементов должен быть:

S = 20 d₁ = но не более 500 мм.

Принимаем S = 20 • d = 20 • 16 = 320 мм < 500 мм.

Окончательно принимаем S = 350 мм.

2.2.3 Расчет консоли колонны

Принимаем прямоугольную консоль размером l_n х h_n = 150 х 150 мм. Армирование консоли представляет собой две двутавровые балочки составного сечения, поясами которых являются стержни, а стены выполнены из листовой стали.

Из-за большего насыщения металлом консоль рассчитывают не как железобетонную, а как металлическую. Металлическая консоль - это консольная балка, работающая на изгиб. Ее расчет заключается в определении сечений поясов и стенок.

Т.к. стенки не сквозные и у граней колонн обрываются и в работе сечения они участвовать не будут и изгибающий момент в сечении будет восприниматься только продольными стержнями - полками.

Момент, воспринимаемый консолью, равен

М_сеч = А_n • R_s • z, (1.11)

где А_n - площадь сечения поясов;

Рис. 6. Консоль колонны

R_s - расчетное сопротивление стали;

z - плечо внутренней пары сил.

Действующий на консоль момент определяется как для коротких железобетонных консолей по формуле:

М_к = 1,25 • Q • с, (1.12)

где с- плечо силы Q;

Q - наибольшая поперечная сила.

По условию прочности:

М_к М_сеч т.е. М_к А_n • R_s

а) момент на консоли:

М = 1,25 • Q •с, (1.13)

где Q = 133,5 кН

С = .

М_к = 1,25 • 133,5 • 8,25 = 1376,7 кН•см = 13,8 кН•м (1.14)

б) плечо внутри пары сил:

Z = h_конс - h_з.с. - д_пл - d = 150-25-20-20 = 85 мм, (1.15)

где диаметр стержней d = 20 мм принят условно.

в) требуемая площадь поясов:

F_n = (1.16)

Принимаем 2Ш18 А-III с А_s = 5,09 см ²

...