Добавил:

MSV Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Гродненский государственный политехнический колледж

Предмет:

Строительство. Строительные конструкции

Файл:

Курсовой / Колонна и Фундамент

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.05.2023

Размер:

553.83 Кб

Скачать

☆

Пппппппппп

3 РАСЧЕТ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ

3.1 Сбор нагрузок на колонну

Нагрузка на колонну складывается из постоянной (от собственной массы колонны, конструкции покрытия и перекрытия) и переменной (снеговой) нагрузки.

Для подсчета нагрузки от покрытия задаемся конструкцией кровли, приняв (рис. 3.1).

							Рисунок 3.1 – Конструкция кровли.
			Для заданного района (г. Гомель снеговой район - II), S0=1,2 кН/м2, F 1.5.Подсчет
	нагрузки на 1 м2 покрытия и перекрытия сводим в таблицу 3.1 .
	Таблица 3.1 – Нормативные и расчетные нагрузки.
								Нормативная		Расчетная
				Вид нагрузки				Нормативная	γF	нагрузка,
								нагрузка, кН/м2		нагрузка,
								нагрузка, кН/м2		кН/м	2
										кН/м
				1				2	3	4
1 ПОСТОЯННАЯ ОТ ПОКРЫТИЯ
1.1 Верхний слой «Техноэласт» с посыпкой								0,025	1,35	0,0338
(массой 2,5 кг/м2)								0,025	1,35	0,0338
(массой 2,5 кг/м2)
1.2 Два нижних слоя «Техноэласт» без посыпки								0,04	1,35	0,054
(массой 4 кг/м2);								0,04	1,35	0,054
(массой 4 кг/м2);
1.3 Огрунтовка битумно-кукерсольной мастикой
1мм, 1000кг / м3								0,001×10.=0,01	1,35	0,0135
1.4 Цементно-песчаная стяжка
25мм, 1600кг / м3								0,025×16=0,4	1,35	0,54
1.5 Утеплитель пенополистирольные плиты
110мм, 30кг / м3								0,11×0,3=0,033	1,35	0,0445
1.6 Пароизоляция из 1 слоя рубероида на мастике
	1	1мм ,		550кг / м3				0,001×5,5=0,0055	1,35	0,0074
	1	1						0,001×5,5=0,0055	1,35	0,0074
2		1мм, 2		950кг / м3				0,001×9,5=0,0095	1,35	0,0128

							КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ				Лист
											20
											20
Изм.		Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата					20

Пппппппппп

Окончание таблицы 3.1
				Нормативная				Расчетная
Вид нагрузки				Нормативная			γF	нагрузка,
			нагрузка, кН/м2					нагрузка,
			нагрузка, кН/м2					кН/м	2
								кН/м
1.7 Многопустотная плита
hred=120 мм, 2500кг/ м3				0,12×25=3,0			1,35	4,05
1.8 Железобетонный ригель
b h 400 450мм, 2500кг/ м3		0,2 0,2 0,4 0,25 25 0,5					1,35	0,7621
				6,6 0,4
ВСЕГО				4,088			-	5,5181
2 ПЕРЕМЕННАЯ (СНЕГОВАЯ)				1,20			1,5	1,80
ИТОГО				5,288			-	7,3181
ИТОГО
1 ПОСТОЯННАЯ ОТ ПЕРЕКРЫТИЯ
1.1 Линолеум на теплозвукоизоляционной подос-
нове
δ=6 мм, ρ=1500 кг/м3				0,006×15=0,09			1,35	0,122
				0,006×15=0,09			1,35	0,122
1.2 Прослойка из мастики
δ=2 мм, ρ=1400 кг/м3				0,002×14=0,028			1,35	0,038
1.3 Стяжка из цементно-песчаного раствора М100
δ=35 мм, ρ=1800 кг/м3				0,035×18=0,63			1,35	0,851
1.4 Железобетонная плита перекрытия
hred=120мм, ρ=2500кг/м3				0,12×25=3,0			1,35	4,05
1.5 Железобетонный ригель
b h 400 450мм, 2500кг/ м			0,2		25	0,5645	1,35	0,7621
	3
				6,6 0,4
ВСЕГО				4,3125			-	5,8231
ВСЕГО
2 ПЕРЕМЕННАЯ (ВРЕМЕННАЯ)				3,9			1,5	5,85
2 ПЕРЕМЕННАЯ (ВРЕМЕННАЯ)
ИТОГО				8,2125			-	11,6731
ИТОГО

Нагрузка на 1м2 составит:

постоянная от перекрытия – gперек=5,8231 кН/м2; постоянная от покрытия – gпокр=5,5181 кН/м2; переменная на перекрытие (полезная) – qперек=5,85 кН/м2; переменная на покрытие (снеговая) – qпокр=1,80 кН/м2.

						КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ	Лист
							21
							21
Изм.	Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата		21

Пппппппппп

Рисунок 3.1 - Схема определения грузовой площади

Нагрузка на колонну собирается с грузовой площади равной

6,6 6,6

40,92м

6,2

Тогда сосредоточенные нагрузки от покрытия и перекрытия равны:

постоянные

Gпокр= gпокр × А= 5,5181×40,92=225,8 кН;

Gперек= gперек × А= 5,8231×40,92=238,28 кН,

(3.1)

переменные

Qпокр= qпокр × А = 1,80×40,92=73,66 кН;

Qперек qперек × А = 5,85×40,92=239,38 кН,

(3.2)

Собственный вес колонны в пределах первого этажа

Gcol1 b h Hэт 0,15 F 0,4 0,4 3 0,15 25 1,35 17,01кН ,

(3.3)

Собственный вес колонны последующих этажей

Gcol2 .....

b h Hэт F

0,4 0,4 3 25 1,35 16,20кН ,

(3.4)

Определяем усилие в колонне первого этажа:

от постоянных нагрузок

G1 Gпокр

n 1 Gперек

Gcol1

n 1 Gcol2 .....

(3.5)

225,8

3 1 238,28 17,01

3 1

16,20 751,77кН

						КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ	Лист
							22
							22
Изм.	Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата		22

Пппппппппп

от переменных нагрузок

Q1 n 1 Qперек 3 1 239,38 478,76кН ,		(3.6)
	Q2 Qпокр 73,66кН ,	(3.7)
Составим расчетное сочетание усилий
Nsd,1 G1 0	Q 751,77 0,7 (478,76 73,66) 1138,46кН ,	(3.8)
Nsd,2 G1 QД	0 Q 0,85 751,77 478,76 0,7 73,66	(3.9)
1169,33кН	,	(3.9)
1169,33кН

где QД=Q1 – доминирующая переменная нагрузка

=0,85 – коэффициент уменьшения для неблагоприятно действующей постоянной нагрузки.

Наиболее невыгодным является второе сочетание – Nsd2=1169,33 кН.

Практически постоянную часть усилия от переменной нагрузки определяем путем умножения полного значения переменной нагрузки на коэффициент сочетания 2 , который зависит от назначения здания и определяется согласно указаний СНБ 5.03.01-02.

Q1.l Q1 2 478,76 0,35 167,57кН

Q	2.l	Q	2		2	73,66 0,2 14,73кН снеговая нагрузка (3.10)
	2.l		2		2

Определяем часть продольной силы при практически постоянном сочетании нагрузок для второй комбинации

Nsd.lt G1 Q1.l Q2.l 0,85 751,77 167,57 14,73 821,30кН , (3.11)

Таким образом

Nsd=1169,33 кН – полное усилие в колонне первого этажа;

Nsd.lt =821,30 кН – усилие при практически постоянном сочетании нагрузок в колон-

не первого этажа.

3.2 Расчет колонны первого этажа Расчетную длину колонны определяем по формуле [1, п.7.1.2.15]

		l0 lc o l 1, 0 2 7 0 0 2 7 0 0 м м ,	(3.12)
где		1,0 - коэффициент, зависящий от характера закрепления концов колонны;

lcol - геометрическая длина колонны, равная расстоянию между внутренними граня-

ми горизонтальных элементов перекрытий

						КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ	Лист
							23
							23
Изм.	Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата		23

Пппппппппп

lcol =Hэт + 150 - 450=3000+ 150 - 450=2700 мм,

т.е. расстояние между нижней и верхней плоскостью балки и обрезом фундамента.

Случайный эксцентриситет составит [1, п.7.1.2.11]
					l	col	2700	4,5мм
	ea					col
	ea			600			600
				600			600
ea						ea 20мм
ea	max					ea 20мм
						h	400 13.3мм
		e				h
		e	a		30
			a		30		30
Принимаем ea = 20 мм.
Радиус инерции сечения колонны
								i	h	400	115,5	,
											115,5
									12	12
									12	12

(3.13)

(3.14)

Определим гибкость колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба [1,

п.7.1.2.15]

	l0		2700	23,38	>14,
	i	115,5
i

следовательно, необходимо учитывать влияния продольного изгиба. Определяем эффективную расчетную длину [1, п.7.1.2.16]

k		1 0,5	Nsd .lt	Ф( ,t		) 1 0,5	821,30 2 1,702 ,
	lt				0
			Nsd				1169,33

Условная расчетная длина leff определяется по формуле [1, п.7.1.2.16]

leff l0 klt 2700 1,702 3522,44мм ,

Определяем гибкость по ширине сечения колонны [1, п.7.1.2.16]

		leff			3522, 44				8, 81 ,
h
			h			400

	ea			20			1	0,05;
	h			400
						20

(3.15)

(3.16)

(3.17)

(3.18)

(3.19)

Вычисленным h =8,81 и	ea	=0,05 соответствует коэффициент [1, табл. 7.2], учи-
	h

тывающий влияние гибкости = 0,87595.

						КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ	Лист
							24
							24
Изм.	Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата		24

Пппппппппп

Согласно норм проектирования принимаем для колонны следующие материалы: Бетон тяжелый класса С16/20, прочностные характеристики которого следующие:

fck = 16 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию [1,

табл.6.1];

расчетное сопротивление бетона сжатию fcd определяется по формуле (2.4)

fcd 161,5 10,67МПа

модуль деформации бетона [5, табл.6.2]

Есm=36∙103∙0,9=32,4ГПа.

Арматура продольная рабочая класса S500:

fyk=500 МПа – нормативное сопротивление арматуры [1, табл.6.5];

расчетное сопротивление арматуры fyd определяется по формуле (2.7)

fyd 5001,15 435МПа

где γs - частный коэффициент безопасности для арматуры, равный для арматуры класса

S500 – 1,15.

Арматура класса S240 для каркасы сварных:

fyk=240 МПа – нормативное сопротивление арматуры [1, табл.6.5];

расчетное сопротивление арматуры fyd определяется по формуле (2.7)

fyd 2401,1 218МПа

fywd=157 МПа – расчетное сопротивление поперечной арматуры [1, табл.6.5].

Расчет колонны производится из условия [1, п. 7.1.2.17]

NSd NRd ,

(3.20)

где

NRd

fcd Ac fyd

As,tot ,

(3.21)

где

- коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцен-

триситетов, принимаемый по [1, табл. 7.2];

As,tot - полная площадь продольной арматуры в сечении.

Тогда выражая из формул (3.20) и (3.21) получаем

Nsd

1169,33 103 1,0 10,67 400 400

0,87595

855,8мм2

s.tot

fyd

435

КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ

Лист

Изм.

Кол.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Пппппппппп

По сортаменту арматурной стали [4, п.4.7] принимаем 4 Ø 16 S500, площадью

As.tot =804 мм2.

Процент продольного армирования колонны по формуле

		A											min ,%
		s.tot		100% max												,
		b h		100% max									,%			,
		b h											,%
где
		min			2				5 Nsd					,
		min			2				fyd b h					,
									fyd b h
									27	l0
	0,10%								27		i	0,25%,
											i

								440
Тогда
	min	2			5 1169,33 10									3	0,17%;
	min	2			435			400 400							0,17%;
					435			400 400
						27		2700
	0,10%							115,5			0,11% 0,25%;
	0,10%										0,11% 0,25%;
							440
	804														min		0,17%
			100 0,50% max														0,11%
	400 400		100 0,50% max
	400 400

Проверяем условие (3.20)

NSd 1169,33кН NRd 0,87595 1,0 10,67 400 400 435 804 .1801776,59Н 1801,78кН.

(3.22)

(3.23)

(3.24)

Условие соблюдается.

Принимаем поперечные стержни из арматуры класса S240 диаметром 6 мм с шагом S=300 мм, что удовлетворяет условиям:

1)не более 400 мм и не более чем двадцать диаметров рабочей арматуры

2)20 d 20 16 320мм.

						КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ	Лист
							26
							26
Изм.	Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата		26

Пппппппппп

4 РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ

Согласно изменениям норм проектирования [1] принимаем для фундамента бетон класса С1620для которого:

fck = 16 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию [1,

табл.6.1];

расчетное сопротивление бетона сжатию fcd определяется по формуле (2.4)

fcd 161,5 10,67МПа

fctk,0.05 = 1,3 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию соответствующее 5% квантилю статистического распределения прочности [1, табл.6.1];

fctm=1,9 МПа – средняя прочность бетона на осевое растяжение [1, табл.6.1];

расчетное сопротивление бетона растяжению fctd определяется по формуле

(2.5)

fctd 1,31,5 0,87МПа

Рабочая арматура класса S500, для которой:

fyk=500 МПа – нормативное сопротивление арматуры [1, табл.6.5];

расчетное сопротивление арматуры fyd определяется по формуле (2.7)

fyd 5001,15 435МПа

где γs - частный коэффициент безопасности для арматуры, равный для арматуры класса

S500 – 1,15.

Для заданных грунтов – пески– необходимые данные составят:

условное расчетное сопротивление грунта R0=400 кПа;

расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента СII=2 кПа;

угол внутреннего трения φII=38°.

При угле внутреннего трения φII=38° значения коэффициентов составят [13, табл.В.2]

Мγ=2,11; Мq=9,44; Мс=10,80.

Для определения размеров подошвы фундамента устанавливаем расчетные усилия

N		Nsd		1169,33kH	866,17kH ,	(4.1)
	sd		F	1,35

где γF=1,35 – усредненный коэффициент безопасности для нагрузки.

						КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ	Лист
							27
							27
Изм.	Кол.	Лист	№док.	Подпись	Дата		27

Пппппппппп

Для заданного района принимаем глубину заложения фундамента d=1,05 м. Площадь подошвы фундамента:

A		Nsd '			866,17	2,29м2 ,	(4.2)
	R		mf	d	400 20 1,05

	0

где γmf=20kH/м3 – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его ступенях.

Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента b a A 1,51м . Прини-

маем ширину подошвы фундамента a=b=2,2 м.

Определяем расчетное сопротивление грунта [13, прил. В]

c1 c2

b II

Mq d1 II

1 db II

cII

(4.3)

где γс1, γс2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по [13, табл.В.1];

k	— коэффициент, принимаемый равным – 1,1, так как прочностные
	характеристики грунта (φ и с) приняты на основе статистических данных;
kz	— коэффициент, принимаемый равным – 1, так как ширина подошвы
	фундамента меньше 10 м;

b— ширина подошвы фундамента, м;

II II — осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже

и выше подошвы фундамента, принимаем II II 18кН / м3 ;

— глубина заложения фундамента, м;

— глубина подвала, принимается равным нулю, так как подвал отсутствует;

Тогда

1,4 1,2

2,11 1,0 2,2

9,44 1,05 18 (9,44 1) 0 18 10,8 2 433,09кПа

1,1

Среднее давление грунта под подошвой фундамента

Nsd

1169,33

20 1,05 262,60kH

(4.4)

2,2 2,2

м2

Проверяем условие

P≤R,

(4.5)

P=262,60 кПа<R=433,09 кПа

Условие соблюдается.

Определяем реактивное давление грунта

Ргр=

Nsd

1169,33

241,60kH / м2 ,

(4.6)

2,2 2,2

КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ

Лист

Изм.

Кол.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Пппппппппп

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

H0,min

400

1169,33 103

123мм ,

col

1,0

10,67 262,60

10 3

(4.7)

Полная высота фундамента при с=50мм (при наличии подготовки)

Hf H0,min

c 123 50 173мм,

(4.8)

Для обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и достаточной анке-

ровки её рабочей арматуры высота фундамента составит

lbd

200 543,8 200 743,8мм,

(4.9)

где

fyd

435 10

543,8ммрасчетная длина анкеровки,

fbd

Ø=10мм – предварительный диаметр рабочей арматуры из конструктивных требова-

ний,

fbd= 2МПа – предварительное напряжение для бетона класса С16/20.

Высота сечения фундамента из условия заделки колонны

Hf=1,5∙400+250=850мм.

Принимаем высоту фундамента Hf=900мм.

Фундамент проектируется 3-х ступенчатый высотой ступени 300мм. Толщина дна

стакана 200+50=250мм.

Определяется изгибающий момент по грани колонны:

Msd

0,125Pгр a hcd 2

b 0,125 241,60 2,2 0,4 2 2,2 215,27кН м,

(4.10)

Площадь сечения рабочей арматуры сетки укладываемой в уровне подошвы фунда-

мента определяется по вычисленному Msd=215,27 кН∙м.

Тогда сечение арматуры составит

215,27 106

6,47см2

(4.11)

0,9 850 435

0,9 d

где d=900-50=850мм=85см.

Принимаем по сортаменту арматурной стали 12 стержней диаметром 10.мм из арма-

туры класса S500 площадью Ast=9,42 см2 с шагом s=200мм.

КП 2-70 02 01-01.31.20-1.10.23 КЖ ПЗ

Лист

Изм.

Кол.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Соседние файлы в папке Курсовой

#
19.05.2023710.43 Кб5Введение и многопустотка.pdf
#
19.05.2023553.83 Кб5Колонна и Фундамент.pdf
#
19.05.2023187.14 Кб3Лист 2 (А2).pdf
#
19.05.2023210.26 Кб5Литература.pdf
#
19.05.2023141.44 Кб4Содержание.pdf