Армирование прогона
Расчета прочности центрально-сжатого кирпичного столба
Исходные данные:
o расчетная продольная сила N=500 кН;
o площадь сечения кирпичного столба А=0,26 м2 (размера поперечного сечения 510х510 мм);
o расчетная высота кирпичного столба при неподвижных шарнирных опорах равна высоте этажа здания l0=H=3,0 м;
o виды материалов: кирпич керамический одинарный пластического прессования полнотелый, раствор строительный для каменной кладки марки не менее М25 (упругая характеристика кладки a=1000).
Условие прочности центрально- сжатого кирпичного столба:
N £ mg j R A, где
N – расчетная продольная сила N=500 кН;
R – расчетное сопротивление сжатию кладки определяется в результате расчета;
A – площадь сечения элемента А=0,26 м2 (размера поперечного сечения b´h=510х510 мм);
j - коэффициент продольного изгиба. Определяется по таблице 1 в зависимости от гибкости кирпичного столба lh = l0/h, расчетная длина принимается равной высоте этажа l0 = 3 м, h=0,51 м, lh = 5,88, a=1000 j =0,96
mg – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки. Коэффициент mg =1 при высоте сечения h³ 30 см.
Таблица 1
Коэффициент продольного изгиба j | |||||
Гибкость элемента | Упругая характеристика кладки | ||||
lh | li | a=1200 | a=1000 | a=750 | a=500 |
0,98 | |||||
0,97 | 0,96 | 0,95 | 0,91 | ||
0,93 | 0,92 | 0,90 | 0,85 | ||
0,90 | 0,88 | 0,84 | 0,79 | ||
0,86 | 0,84 | 0,79 | 0,72 | ||
0,81 | 0,79 | 0,73 | 0,66 |
Расчетное сопротивление кирпичной кладки столба сжатию определяется по формуле:
R = N / mg j A,
Несущая способность кирпичного столба будет обеспечена при использовании кирпича марки М125 на растворе марки М100 (подбор марок кирпича и раствора выполнен по таб. 2).
Таблица 2
Расчетное сопротивление R (МПа) сжатию кладки из кирпича всех видов и керамических камней при высоте ряда кладки 50-150 мм на тяжелых растворах | |||||||
Марка кирпича | Марка раствора | ||||||
М200 | М150 | М100 | М75 | М50 | М25 | М10 | |
М300 | 3,9 | 3,6 | 3,3 | 3,0 | 2,8 | 2,5 | 2,2 |
М250 | 3,6 | 3,3 | 3,0 | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 1,9 |
М200 | 3,2 | 3,0 | 2,7 | 2,5 | 2,2 | 1,8 | 1,6 |
М150 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 | 1,8 | 1,5 | 1,3 |
М125 | - | 2,2 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | 1,4 | 1,2 |
М100 | - | 2,0 | 1,8 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 1,0 |
М75 | - | - | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 0,9 |
М50 | - | - | - | 1,1 | 1,0 | 0,9 | 0,7 |
М35 | - | - | - | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
Расчет центрально нагруженный столбчатый бутобетонный фундамент
Расчет бутобетонного фундамента предпринимается после расчета кирпичного столба на продольную силу N=500 кН (расчетное значение нагрузки), действующую в нижнем сечении столба. Расчет включает в себя три части:
o определение требуемой площади подошвы фундамента;
o определение высоты фундамента;
o расчет на смятие бутобетона фундамента под кирпичным столбом.
Требуемая площадь подошвы фундамента определяется по формуле:
, где
Nn – продольная сила (нормативное значение продольной силы можно получить разделив расчетное значение продольной силы на среднее значение коэффициента надежности по нагрузке gf,сред .=1,15), ;
R0 – условное расчетное сопротивление грунта (0,2 МПа);
g - усредненный объемный вес грунта и бутобетона (20 кН/м3);
d – глубина заложения фундамента (предварительно принимается d=1 м).
Сторона фундамента с квадратной подошвой .
Размеры подошвы фундамента 1600х1600 мм (см. рис. 1).
При определении высоты бутобетонного фундамента принимается во внимание, что уширение бутобетонного фундамента к подошве производится уступами. Высота уступа назначается не менее 30 см. Минимальное отношение высоты уступов к их ширине (tg a) для бутобетонного фундамента принимается 1,25 (при s £ 0,2 МПа), 1,5 (при s ³ 0,25 МПа, где s - давление на грунт от продольной нагрузки N (при gf > 1), s = N/A, где А – площадь подошвы фундамента (А=1,6´1,6=2,56 м2, N=500 кН, s = N/A=500/2,56=195 кН/м2=0,195 МПа<0,2 МПа
Высота фундамента определяется по формуле:
.
На рисунке 1 а=1,6 м; h=0,51 м; tga=1,25.
Высота фундамента принимается 700 мм (2´350=700 мм)
Если при проектировании бутобетонного фундамента выполнены конструктивные требования по соотношению высоты уступов 350 мм к их ширине 275 мм, то проверка уступов на изгиб и срез не требуется (конструктивные требования выполняются - 350/275»1,25).
В результате расчета на смятие определяется расчетное сопротивление R сжатию бутобетона и по табл. 3 подбираются марки бутового камня и класс бетона.
Таблица 3
Расчетное сопротивление R (МПа) сжатию бутобетона (невибрированного*) | ||||||
Вид бутобетона с рваным бутовым камнем марки | Класс бетона | |||||
В15 | В12,5 | В10 | В7,5 | В3,5 | В2,5 | |
200 и выше | 4,0 | 3,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,7 |
- | - | - | 2,2 | 1,8 | 1,5 | |
50 (или с кирпичным боем) | - | - | - | 2,0 | 1,7 | 1,3 |
* - при вибрировании бутобетона расчетное сопротивления кладки умножается на коэффициент 1,15
Расчет на смятие производится по формуле:
Nc £ y d Rc Ac, где
Nc – продольная сжимающая сила от местной нагрузки (Nc = N=500);
y - коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки. Под центрально сжатым столбом эпюра давления распределена равномерно (y = 1);
d – коэффициент, вычисляемый по формуле
d=1,5 - 0,5y = 1;
Rc- расчетное сопротивление бутобетона на смятие;
Ac – площадь смятия на которую передается нагрузка, Ac = b´ h (на рисунке Ac = 0,51´0,51=0,26 м2).
Расчетное сопротивление бутобетона на смятие Rc связано с расчетным сопротивлением бутобетона на сжатие через коэффициент x
Rc= x R, , где А – площадь верхнего обреза фундамента (на рисунке 1 размеры обреза фундамента 1050´1050 мм, A = 1,05´1,05=1,1 м2).
Рис. 1. Компоновка бутобетонного фундамента |
; коэффициент x принимается равным 1,5.
Расчетное сопротивления сжатию бутобетона R (МПа):
=1,3 МПа
По таблице 9.5 марка рваного бутового камня принимается М50, класс бетона В2,5. Расчетное сопротивление сжатию бутобетона R=1,3 МПа