 |
Расчёт центрально - нагруженного фундамента.
|
|
|
|
Введение.
Данная курсовая работа выполняется с целью закрепления теоретических знаний основ расчёта строительных конструкций, железобетонных колонн и монолитных балок.
В процессе выполнения курсового проекта определяется нагрузка (нормативная и расчётная), Устанавливается расчётная схема колонны и балки, задаются материалы и устанавливаются их расчётные характеристики, конструируется средняя монолитная балка и крайняя колонна.
Все расчеты производятся в соответствии с требованиями нормативно - технической литературы (СНиП, ГОСТ, и др.).
Таблица сбора нагрузок на покрытия.
| Вид нагрузки | Норм. нагруз. qn H/м2 | Коэф. по нагрузке кг, ४f | Расчетная нагрузка q H/м2 |
| 1 Постоянная рубероид на мастике 1,1х1600х10 выравнивающий слой3,8х1800х10 утеплитель пенобетон 2х1000х10 ж/б многопустотная плита | 1,2 1,3 1,2 1,1 | 211,2 889,2 | |
| Итого: | 5085,4 | ||
| 2 Временная нагрузка (снег) Длительная Кратковременная | 1,4 1,4 | ||
| Итого: | |||
| Всего: | 7473,6 |
Таблица сбора нагрузок на перекрытие
| Вид нагрузок | Норм. нагруз. qn H/м2 | Коэф.по нагрузке кг, ४f | Расчетная нагрузка q H/м2 |
| 1 Постоянная нагрузка Шпунтовая доска 500х2,6/10 лаги 4х10/10 деревянная изоляционная плита 200х10/10 ж/б круглопустотная плита 3000 | 1,1 1,1 1,1 1,1 | ||
| Итого: | -//- | ||
| 2 Временная (Нагрузка от перегородок) Длительная Кратковременная | 1,3 1,3 1,3 | ||
| Итого: | -//- | ||
| Всего: | -//- |
Статистический расчёт стержня колонны
Цель расчёта: Определение продольного усилия от длительной части нагрузки и от полной нагрузки на колонну.
|
|
|
Вычисляем грузовую площадь колонны среднего ряда.
Агр к = L1хL2 = 6,2х5,8 = 35,96 м2
Вычисляем расчётные нагрузки на колонну 1 этажа в виде сосредоточенной силы.
Полная расчетная нагрузка.
N=[(qпокр+qпер х n пер) Акгр+Вр х hр х lр х n х р х ४+вк х hк х hэ х g х ४f х n] х ४n
N1=(10457+7473,6х4)х35,96х1,1+0,4х0,4х3х2х2500х1,1+0,4х0,6х250х2х1,1=1600099,9784=1600,1кН
N2=(10457+7473,6х3)х35,96х1,1+0,4х0,4х3х2х2500х1,1+0,4х0,6х2500х2х1,1=1304474,2568=1304,5кН
N3=(10457+7473,6х2)х35,96х1,1+0,4х0,4х3х2х2500х1,1+0,4х0,6х2500х2х1,1=1008848,5352=1008,8кН
N4=(10457+7473,6х1)х35,96х1,1+0,4х0,4х3х2х2500х1,1+0,4х0,6х2500х2х1,1=713222,8136=713,2кН
N5=(10457+7473,6х0)х35,96х1,1+0,4х0,4х3х2х2500х1,1+0,4х0,6х2500х2х1,1=417597,092=417,6кН
где n- число перекрытий
९-2500 Н/м3 ४f=1,1
४n-коэффициент надёжности по назначению.
Определение
Собственный расчетный вес колонн на один этаж:
во втором и пятом этажах.
Gк = bк hк Hэ p n = 0,4х0,4х3х25х1,1 = 13,2 кН
в первом этаже
Gк1 = 0,4х0,4х(3+0,6)х25х1,1 = 15,84 кН
Определяем кратковременную расчётную нагрузку от веса перекрытия и покрытия.
Nкр1=(980+1950х4)35,96х1=347301,68Н= 347,3кН
Nкр2 =(980+1950х3)35,96х1=270167,48Н=270,2кН
Nкр3 =(980+1950х2)35,96х1=193033,28Н=193кН
Nкр4=(980+1950х1)35,96х1=115899,08Н=115,9кН
Nкр5=980х35,96х1=38764,88Н=38,8кН
Подсчет расчетной нагрузкой на колонну кН
| этаж | От покрытия и перекрытия | Собственный вес колонн | Расчётная суммарная нагрузка | |||
| длительная | кратковременная | Длительная Nдл | Кратковременная Nкр | полная | ||
| 417,6 713,2 1008,8 1304,5 1600,1 | 38,76 115,89 193,03 270,17 347,3 | 13,2 26,4 39,6 43,8 59,64 | 430,8 730,6 1048,4 1348,3 1659,74 | 38,76 115,89 193,03 270,17 347,3 | 469,56 855,49 1241,43 1618,47 2007,04 |
Расчёт колонны 1 этажа.
предварительно вычисляем отношение
Nдл/N1 = 1659,74/2007,04= 0,82
L0 = 0,6Н1 = 0,6х(3,6+0,6) = 2,52 м
гибкость колонны l = L0 /hk =340 см/40 = 8,5>4 след.
Необходимо учитывать прогиб колонны.
Эксцентриситет L0 сл hk/30 =40/30 =1,33 см, а так же не менее L/600=360/600=0,8см и 1см.
Принимаем большую величину L0 сл =1,33 см
Расчётная длина колонны L0=252 см<20hk =20х40=800 см, следовательно расчёт продольной арматуры можно выполнять по формуле
|
|
|
Задаём процентом армирования µ =1% и вычисляем
L = µ= Rа х с/Rnp х ms1
L = µ= Rа х с/Rnp х ms1=0,01 х(340/14,5 х 0,85)=0,276
При Nдл/N1 =0,82 l=8,5
φ ϭ 0,905625 и получается что, Fп.с. <1/3 Fa, φж=0,91
φϭ= φж
φϭ +2 х(φϭ- φж) l=0,905625+2 х(0,91-0,905625)х 0,276=0,90804< φж=0,91требуемая площадь сечения продольной арматуры по формуле:
(Аs+Аs`)= N1/ φm Rа с - F(Rв kв ч / Rа с)=
=2007х 1000/0,90804 х1х340(100) - 40х40х(14,5х0,85/340)=71,5-58=13,5
Принято 4 Ç 22 Аlll Fa=15,2см2
µ=15,2/1600х100=0,95%, что равно принятому µ =1%
Поперечное армирование в соответствии со СНиПом принят диаметром 10 мм класса А-l с шагом 300 мм<20 d1=20 х 22=440 мм.
Расчет консоли.
Цель расчёта: сконструировать армирование консоли.
Исходные данные
Вылет консоли Lк =250 мм=25 см
величина зазора L3 =50 мм=5 см
Длина опорной площади Lоп =Lк- L3=25-5=20 см
Расстояние от колонны до конца ригеля.
а = L3+(Lоп/2)=5+(20/2)=15 см
Ширина сечения ригеля в= 0,4 м=40 см
Шаг колонны L2=580 см
Пролёт L1=620 см
Бетон тяжелый кл В25
Рабочая арматура класса Аlll
Поперечная арматура класса Аl
Определяем силу давления от ригеля на колонну Q= q х Lр/2=180106,85
где q-интенсивность равномерно распределённой нагрузки.
q= qпер х Аd+в х h х 1 х Р х J=10457 х 6,2+0,4 х 0,6 х 1 х 2500 х 1,1=65493,4 Н/м,
где Аd= L2 х 1=580 см2 - грузовая площадь на 1 м колонны ригеля
в, h- размеры сечения ригеля
Р-плотность т/б=2500 Н/м2
४=1,1
Определяем пролёт ригеля в свету.
Lсв= L1- Lк-2 Lк=6,2-0,4-2,025=5,3 м.
Вычисляем длину ригеля.
L0= L1- Lк-2 L3=6,2-0,4-2 х 0,05=5,7 м
Определяем расчётный пролёт ригеля
Lр= Lв + Lб/2=5,3+5,7/2=5,5 м.
q= q х Lр/2= 65493,4 х 5,5/2=180106,85
Определяем минимальную длину участка опирания ригеля на консоль из условия смятия
= 
=3916,3=3,9 см, где Rb=11,5 Мпа
Вычисляем минимальную требуемую консоль
= + 
=3,9+5=8,9 см
Принятый вылет консоли достаточный, т.к. 
=25> 
25>8,9
Проверим условие.
h>2,5a
где а- сила тяжести
а= 
+ 
lon=5+ х20=18,3 см
h=50 см>45,75 см
Следовательно условие выполняется, то консоль нужно армировать отогнутыми и поперечными стержнями.
Вычисляем требуемую площадь отогнутой арматуры.
=0,002х 
х 
=0.002х40х47=3,76 см,
где =h-a=50-3=47
Принимаем два стержня арматуры.
2Ç16 А3с Аs=4,02 
М%= 
M%min=0.01%
M%max=3%
M%min=0.01%<M%=0.2%<M%max=3%
Процент армирования в пределах нормы.
Диаметр отогнутой арматуры должны удовлетворить двум условиям.
Принятый диаметр отогнутой арматуры удовлетворяет этим условиям.
|
|
|
Назначение диаметра поперечной арматуры.
dw=6 мм A1c Aw=0.283
Шаг поперечных стержней в консоли.
Принимаем меньшее из двух значений S=100 мм
Производим расчет продольной арматуры в консоли. Вычисляем максимальный изгибающий момент.
М=180106,85х18,3=3295955,3 Н·см
= 
=0.03< 
=0.42
ƞ=0.95
Вычисляем требуемую площадь арматуры.
Аs=M/ ƞ х h0 х Rs=3295955,3/0,95 х 47 х (360 х100)=2,05 см2
где Rs=360 мПа=360 х 102Н/ см2
По сортименту принимаем
2 Ç 12 Аlll Аs=2,26
Вычисляем процент армирования
М%= (Аs/вк х h0)х 100%=2,05/40 х 47 х 100=0,10%
Сравниваем полученный процент армирования с минимальным и максимальным значением.
М% min=0,01%
М% max=3%
М%min =0,01% <М%=0,10<М% max =3%
Процент армирования в пределах нормы.
Расчёт ригеля прямоугольного сечения.
Статический расчёт.
Цель расчёта: определение внутренних усилий действующих в опасных сечениях ригеля: поперечных сил изгибающих моментов.
Исходные данные:
Сечение (колонны ригеля) в х h =40 х 60 см
Пролёт ригеля L1 =6,5 м
Шаг колонны L2=5,8 м
Сечение колонны вк х hк=40 х 40
Вылет консоли колонны вкк=25 см
Определяем грузовую площадь ригеля.
Аs=1 м х L2=1 х 5,8=5,8 м2
Вычисляем расчётную нагрузку на 1 колонный метр ригеля с учётом собственного веса.
q=(qпер х As+в х h х p х1 х ४f) ४n=(10457 х 5.8+0,4 х 0,6 х 2500 х 1 х 1,1) 1=61250,6
Определяем пролёт в счету.
Lсв= L1- Lк-2 х вкк=6200-400-2 х 250=5300
Ls=L1-2 L2-вк=6200-2 х 50-400=5700
Расчётный пролёт.
L0= Ls+ Lсв/2=5700+5300/2=5500 мм = 5,5 м
Составление расчётной схемы и определение внутренних усилий. Вычисляем внутренние усилия действующие в опасных сечениях.
М max= q х L02/8=61250,6 х 5,52/8=231603,8
Qmax= q х L0/2=61250,6 х 5,5/2=16839,15=168,4
Конструктивный расчёт.
Цель расчёта: определить площадь рабочей продольной и поперечной арматуры.
Расчёт сечении и оси элемента на прочность. Определяем рабочую высоту сечения.
h0= h-а=60-5=55 см
Определяем коэффициент А0
А0= М max/в х h0 х Rв=23160,38/40 х 55 2 х 1,45=0,132
Определяем практические значения.
А0 max=Ак=0,42-0,405
Sgmax=0,59-0,565
ƞ=0,925, если А0=0,139
Определяем требуемую площадь продольной рабочей арматуры.
Атрs= М max/ ƞ h0 Аs=23160,38/0,925 х 55 х 36=12,64 см2
|
|
|
Принимаем 2 Ç 16 А lll 2 Ç 25 Аlll
Аs=9,82+4,02=13,84 Рекомендуется принимать арматуру разного диаметра с целью, что бы назначения площадь арматуры незначительно отличались от нее Аs =Атрs
Расчёт центрально - нагруженного фундамента.
Статический расчёт.
Цель расчёта: Определение усилий действующих на фундамент.
1 Исходные данные:
ℓ1=6,2 м ℓ2 =5,8 м ℓ=29 м hэ=3 м
Характер грунта - Супеси
Консистенция грунта Ji=0,35
Коэффициент пористости e=0,6
Плотность грунта Jll= ४`ll = 23 кН/м2
му=0,78
М ɋ=4,11
Мс=6,67
По СНиПу 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений"
Определяем расчётным сопротивлением грунта для предварительных расчётов.
R0=100 кПа
В том же СНиПе на стр. 27 по Т2 данным
Характеристики нормативного значения удельного сцепления Сn и угла внутреннего трения уn данного грунта.
Глубина заложения фундамента назначается независимо от расчётного промерзания грунта и назначается по конструктивным
Соображением считается от поверхности грунта, по меньше чем на 0,5 м.
Класс бетона фундамента В25
Класс рабочей арматуры Аlll
Тип пола: полы дощатые
Здание с гибкой конструктивной схемой
Сбор нагрузок
Грузовая площадь фундамента принята.
Афгр= ℓ1 ℓ2=35,96 м2
Таблица сбора нагрузок на 1 м2 покрытия и перекрытия приведены в разделе "Сбора нагрузок"
Схема грузовой площади фундамента.
Соответствует грузовой площади колонны, полная расчётная нагрузка на колонну.
N=2007 кН
Полная расчётная нагрузка на фундамент определиться по формуле:
Nф= 
४+2=(2007/1,2)1=1675
где 
=1,2 осредненный коэффициент надёжности для перевода нагрузки из расчётного положения в нормальное.
४+2=1 коэффициент надёжности по нагрузке для расчёта основания по деформациям
Конструктивный расчет.
Определяем общие размеры фундамента. Глубина заделки колонны в стакан фундамента должна соответствовать следующему условию.
сторона колонны диаметр рабочей продольной арматуры
hзад Вк=40 см
hзад 40 
=40 х 2,2 = 88 Из двух значений принимаем большее.
Глубина стакана фундамента
hст= hзад+5 см=88+5=93 см
где 5 см толщина слоя бетона необходимого для подошвы фундамента которое принимается не менее 20 см. Наименьшая высота фундамента по конструктивным требованиям.
Иf= hст+ hр=93+25=118
где hр=25 см- расстояние от дна стакана до плоскости подошвы фундамента которое принимается не менее 20 см.
Высоту фундамента Иf- следует принимать кратно 10 см Иf-100 см
Отметка поверхности земли принята 0,6 м
отметка подошвы фундамента будет равна
(0,6+d1)=1,8 м
Отметка верха фундамента может быть определена через его высоту.
d1=1,2 м глубина заложения фундамента.
|
|
|
Глубина промерзания-1200 м
Размер фундамента на уровне верха.
d1=вк +2 х 7,5+2tст=40+2 х 7,5+2 х 22,5=100 см
7,5- см -учёт наклона граней стакана
tст- толщина стенки стакана фундамента
Расчёт основания по ll группе предельного состояния.
По заданным характеристикам грунта будем производить дальнейший расчёт.
R0 =100 кПа 
Ji=0,35 е=0,6 ४ ɋ=1
Определяем предварительно площадь подошвы фундамента.
Афпред= Nф/ R0 dr ४ср =1675/100-1,2 х 20=22,03 м2
где ४ср=20 кН/ м2
Определяем предварительные размеры фундамента.
в пред= е пред = 
Афпред= 22,03=4,69 см
Принимаем для расчёта значения
в пред=1,8 м
Уточняем значение расчётного сопротивления грунта основания по формале:
R=४с1 х ४с2/К (му х кz х Bх ४ ll+М ɋ х d1 х ४`ll + Мс х Сll)=
= 
х (0,78 х 1 х 1,8+23 х 4,11 х 1,2+6,67 х 14)=292,9
где ४с1=1,1; ४с2=1 коэффициенты по таблице № 3 стр 8 СНиП 2.02.01-83
Стр 9 СНиП 2.02.01=83
му=0,78
М ɋ=4,11
Мс=6,67
кz=1; к=1,1
Определяем окончательно площадь подошвы фундамента по последнему значению R
Аф= Nф/ R-४ср d1=1675/292,9-20 х 1,2=5,71 м2
Принимаем стороны подошвы фундамента кратной 0,3 в=е=√5,71=2,38м=2,4 м
Проверка грунтов основания.
Среднее давление под подошву фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунтов основания Р<R
Р= (Nф/в х е)+ ४ср d1=(1675/2,4 х2,4)+1,2 х 20=314,7 кН/ м2
|
|
|
