Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий

                                                      Рис.2

Определим требуемую площадь продольной арматуры основной сетки (А_s)

Принимаем бетон м.з. В20 (R_b=10,5МПа) и арматуру Вр1 (R_s=365МПа).

Принимаем сетку          

Определим требуемую площадь продольной арматуры дополнительной

сетки (ΔA_s):

2.  Расчет второстепенной балки.

Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на второстепенную балку. Согласно рис.3 получим

Определим расчётную нагрузку на 1м второстепенной балки, собираемую с грузовой полосы шириной, равной максимальному расстоянию между осями второстепенных балок

Определим изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий

Рисунок 3. К расчёту второстепенной балки.

         Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре слева) равна Q=0,6ql₀₁=0,6·17,53·5,25=54,6 кН.      

Принимаем бетон В20 (R_b=11,5МПа) и арматуру АII (R_s=280МПа).

Расчет прочности второстепенной балки по сечению, нормальному к продольной оси.

Определим требуемую площадь продольной арматуры:

1)     для сечения в середине первого пролета

граница сжатой зоны в полке поэтому расчет производим как для прямоугольного сечения шириной

принимаем 2Ø18; 1 Ø10   (A_s=5,09см²);(A=0,789см

2)    для сечения в середине первого пролета

граница сжатой зоны в полке поэтому расчет производим как для прямоугольного сечения шириной

принимаем 5Ø10(A_s=3,93см²)

3)  для сечения на первой промежуточной опоре слева

принимаем 5Ø12(A_s=5,65см²)  

4) для сечения на второй промежуточной опоре слева

 принимаем 6Ø10(A_s=4,71см²)

3)    Выполним расчет прочности наиболее опасного сечения балки на действие поперечной силы у опоры слева. По приложению 2 из условия сварки принмаем поперечные стержни d=5 мм класса ВР-I, число каркасов 2. (S=100 мм, q=17,68 кН/м.

Расчет по наклонному сечению.

Проверим прочность наклонной полосы на сжатие по условию:

1. 

Определим М_b и q_sw      

, т.к.

Поскольку

Условие выполняется, следовательно значение  не корректируем.

Определим длину проекции опасного наклонного сечения, т.к. 0,56 значение С определяем по формуле:

Поскольку С=0,87 м> , принимаем С=0,84м

>

Длина проекции наклонной трещины ровна

Проверяем условия:

Прочность наклонного сечения по поперечной силе обеспечена.

Требования п.3.32 СНиП также выполняются, поскольку

3.  Расчет плиты покрытия (сборный вариант).

По результатам компоновки конструктивной схемы перекрытия принята номинальная ширина плиты 1000мм.

Рисунок 4. Компоновка конструктивной схемы покрытия.

Вычисляем расчетные пролеты и нагрузки на плиту перекрытия. Согласно рис.4 получим

Определим расчетную нагрузку на 1м плиты перекрытия

Расчетные усилия:

а)для расчетов по первой группе предельных состояний:

б)для расчетов по второй группе предельных состояний

Принимаем бетон м.з. В35 (R_b=19,5Мпа,) и напрягаемую арматуру класса К-7 (R_s=1210 Мпа, R_s,ser=435 МПа, E_s=180000 МПа).

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры σ_sp=1015 МПа и проверяем условие:

для электротермического способа натяжения  

Расчет плиты по предельным состояниям первой группы.

Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси.

 Сечение двутавровое с полкой в сжатой зоне.

проверим условие:

граница сжатой зоны в полке, значит расчет будем производить как для прямоугольного сечения шириной b=b_f=1000мм

Вычислим относительную граничную высоту сжатой зоны:

 ; 

 Вычислим требуемую площадь сечения напрягаемой арматуры:

по конструктивным требованиям принимаем 3Ø12(A_s=2,72см²).

Расчет прочности плиты по сечениям, наклонным к продольной оси.

_{Проверяем условие:}

_{т.е.условие выполняется. Проверяем условие:}

 _и

_{Находим усилия обжатия от растянутой продольной арматуры}

_{Вычисляем}

_Т.к.

Расчет по предельным состояниям второй группы.

Определение геометрических характеристик приведенного сечения.

a=b=

По таб.2 СНиП определяем категорию требований по трещиностойкости

В закрытом помещение 3-я категория

Определение потерь предварительного напряжения при натяжении арматуры.

Определим первые потери предварительного напряжения по позициям 1-6 табл.5 [1].

Потери от релаксации напряжений

Потери от температурного перепада

Потери  отсутствуют таким образом усилия обжатия Р1 с учётом потерь рас. по поз.1-5 таб.5

        Точка приложения усилия Р1 совпадает с центром тяжести сечения напрягаемой арматуры поэтому

Потери от быстропротекающей ползучести бетона

Напряжение на уровне растянутой арматуры (y=e_op=80мм) будет равно

Напряжение на уровне крайнего верхнего волокна (y=h-y_red=110мм)будет равно:

Потери на уровне растянутой арматуры

Потери на уровне крайнего верхнего волокна

Усилие обжатия с учетом первых потерь определяется

Определим вторые потери предварительного напряжения по позициям     7-11 табл.5 [1].

Напряжение на уровне растянутой арматуры (y=e_op=80мм) будет равно:

Напряжение на уровне крайнего верхнего волокна (y=h-y_red=110мм) будет равно:

Потери от усадки тяжёлого бетона

Потери на уровне крайнего верхнего волокна

Поэтому согласно СНиП п.1.25 потери не увеличиваются

Усилие обжатия с учётом суммарных потерь 

Проверка образования трещин

Расстояние до ядровой точки

При действии Р₁ в стадии изготовления напряжения в верхней зоне бетона равно

Т.е. минимальное напряжение  в бетоне при действии усилия обжатия Р1 будет сжимающим, следовательно верхние начальные трещины не образуются

Согласно п.4,5 СНиП принимаем

Трещины в нижней зоне не образуются, т.е. не требуется расчет ширины раскрытия трещин.

Расчет прогиба плиты выполняем при условии отсутствия трещин в растянутой зоне бетона.

Находим кривизну от действия кратковременных нагрузок

постоянных и длительных

Прогиб плиты без учёта выгиба от усадки пол-и бетона при предварительном обжатии будет равен:

Т.к

то

Выгиб плиты от усадки и ползучести бетона при предварительном обжатии составит

Прогиб плиты будет равен:

4.  Расчет неразрезного ригеля.

Назначаем предварительные размеры поперечного сечения ригеля.

Определим расчетную нагрузку на 1м ригеля, собираемую с грузовой полосы шириной, равной расстоянию между осями ригелей (s=4800 мм).  

                            ИТОГО                                                                       31,32

             Рисунок 5. Огибающая эпюра изгибающих моментов.

Расчет прочности ригеля по сечению, нормальному к продольной оси.

Определим требуемую площадь продольной арматуры:

   1)  для сечения в середине первого пролета

принимаем 6Ø20(A_s=18,85см²)

Назначаем хомуты  А1   d=8мм    S=150  n=3

Определяем значение принимая

Поскольку

Следовательно значение  не корректируем

Согласно п. 3.32 СНиП определяем длину проекции опасного наклонного сечения

Так как

Значение с определяем только по формуле:

Поскольку

принимаем L=1.36м

Длина проекции наклонной трещины ровна

то принимаем

т.е. прочность наклонного сечения по поперечной силе обеспечена

·               Сечение в пролете с продольной арматурой  6Ø20(A_s=1885мм²)

·               Сечение в пролете с продольной арматурой  3Ø20(A_s=763мм²)

·               Сечение в пролете с продольной арматурой  5Ø20(A_s=1272мм²)

·               Сечение в пролете с продольной арматурой  4Ø20(A_s=1018мм²)

1)

5,27

5.  Расчёт колонны.

Определим нагрузку на колонну с грузовой площади, соответствующей заданной сетке колонн 6,8∙5,6=38,08м². 

Постоянная нагрузка от конструкций одного этажа:

- 

- 

- 

итого: 162,22+19,79+15,84=197,85 кН

Временная нагрузка от перекрытия одного этажа: 6·38,08=228,48 кН

в том числе длительная 4,2·38.08=159,94 кН

Постоянная нагрузка от  кровли 5кН/

5·38,08=190,4 кН,

     то же с учетом нагрузки от ригеля и колонны верхнего этажа:

     182,4+18,21+14,52=215,13 кН

Временная нагрузка от снега для г. Самара (IV снеговой район, s=2,4кН/м²) 

2,4·38,08=91,39 кН

В том числе длительная: 91,39·0,7=63,97 кН

Принимаем бетон м.з. В35 (R_b=17,5Мпа) и арматуру АII (R_sс=280Мпа).

Принимая предварительно коэффициент φ=0,8, вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры:

принимаем конструктивно 4Ø16(A_s=804мм²).

Выполним проверку прочности сечения колонны с учетом площади сечения фактически принятой арматуры.

   ;      ;

  ,  уточняем коэффициент φ :

Тогда фактическая несущая способность расчетного сечения колонны будет равна:

 ,

следовательно, прочность колонны обеспечена. Так же удовлетворяются требования по минимальному армированию, поскольку

Поперечную арматуру в колонне конструируем из арматуры класса Вр-I диаметром 5мм, устанавливаем с шагом s=300мм<20d=20·14=320мм и менее 500мм.

6.      Расчёт фундамента.

Нормативная нагрузка на колонну N_ser=1200,71 кН

Условное расчетное сопротивление грунта R_o=0,28 МПа

Удельный вес бетона фундамента и грунта на обрезах γ_m=20·10^-6Н/мм³

Вычислим требуемую площадь подошвы фундамента

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее

Назначаем размер

По условию заделки колонны в фундамент полная высота фундамента должна быть не менее

С учетом удовлетворения всех условий принимаем окончательно фундамент высотой Н=850мм, двухступенчатый, с высотой нижней ступени h₁=450мм.

Выполним проверку прочности нижней ступени по перечной силе без поперечного армирования для единицы ширины этого сечения (b=1мм)

Площадь сечения арматуры подошвы фундамента определим из расчета фундамента на изгиб в сечениях 1-1 и 2-2.

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента  определим из условий:

Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 12 Ø10(A_s=942 мм²) с шагом 150мм.

7.  Расчёт кирпичного столба с сетчатым армированием.

Определим нагрузку на колонну с грузовой площади, соответствующей заданной сетке колонн 6,8∙5,6=38,08м². 

Постоянная нагрузка от конструкций одного этажа:

- 

- 

- 

итого: 162,22+19,79+15,84=197,85 кН

Временная нагрузка от перекрытия одного этажа: 6·38,08=228,48 кН

в том числе длительная 4,2·38.08=159,94 кН

Постоянная нагрузка от  кровли 5кН/

5·38,08=190,4 кН,

     то же с учетом нагрузки от ригеля и колонны верхнего этажа:

     182,4+18,21+14,52=215,13 кН

Временная нагрузка от снега для г. Самара (IV снеговой район, s=2,4кН/м²) 

2,4·38,08=91,39 кН

В том числе длительная: 91,39·0,7=63,97 кН

Принимаем кирпич марки 125 на растворе марки 75 R=2МПа и арматуру Вр-1 (R_s=216Мпа).

Назначаем размеры сечения кирпичного столба 

Т.к. заданная величина эксцентриситета

Вычисляем максимальное напряжение в кладке

где  принято предварительно ориентировочно.

Определяем требуемый процент армирования кладки принимая значение  тогда получим

где  для арматуры диаметром 5мм класса Bp-1       с учётом коэффициента условий работы

Назначаем шаг сеток S=158мм

Принимаем размер с=50 мм, при этом получим

Определяем фактическую несущую способность запроектированного сечения кирпичного столба с сетчатым армированием для определения коэффициентов продольного изгиба расчётная высота столба  будет равна  соответственно гибкость в плоскости действия изгибающего момента

Находим упругую характеристику кладки с сетчатым армированием по формуле:

Находим значение коэффициентов продольного изгиба для армированной кладки при внецентренном сжатии   соответственно получим

Коэффициент   определяем

Тогда фактическая несущая способность будет равна

8.  Список используемой литературы.

1.  СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 88с.;

2.   Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов без предварительного напряжения арматуры ( к СНиП 2.03.01-84)/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 192с.;

3.  Пособие по проектированию предварительно напряжённых железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов ( к СНиП 2.03.01-84). Ч. I/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 192с.;

4.  Пособие по проектированию предварительно напряжённых железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов ( к СНиП 2.03.01-84). Ч. II/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 144с.;

5.  СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 36с.

6.   СНиП П-22-81. Каменные и армокаменные конструкции

7.   Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.: Стройиздат, 1985.

8.   Бородачёв Н.А. Автоматизированное проектирование железобетонных и каменных конструкций: Учеб. Пособие для вузов – М.: Стройиздат, 1995. – 211с.

9.  Улицкий И.И. Железобетонные конструкции ( расчёт и проектирование). Изд. Третье, переработанное и дополненное. Киев, «Будiвельник», 1972. – 992с.

10. Фролов А.К. Проектирование железобетонных, каменных и армокаменных конструкций: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2001. – 170с.