- •Общие данные
- •Метеорологические и климатические условия в г. Санкт-т-Петербург (сНиП 23 --Петербург (сНиП 23--01 --01- 0101-99*): --99*):
- •Описание и обоснование конструктивных решений здания
- •Описание и обоснование технических решений описание и обоснование технических решений
- •Описание конструктивных и технических решений подземной части здания
- •Монолитный каркас
- •Каркас из сборного железобетона
- •Дискретизация расчетной схемы.
- •9.Расчет прочности ж/б колонны, подбор арматуры
Каркас из сборного железобетона
Рассмотрим конструктивные схемы каркасов из сборного железобетона.
Каркас рамной конструкции.
I.I. Каркас многоэтажных зданий состоит из колонн и балочных междуэтажных перекрытий.
В рамном варианте пространственная жесткость здания обеспечивается жесткими узлами поперечных железобетонных рам.
Рамы установленные вдоль осей 1-11 являются поперечными. По этой схеме ригели опираются на консоли колонн, установленных по направлению осей 1-11. По ригелям укладываются сборные железобетонные или пустотные настилы. Настилы укладываемые вдоль разбивочных осей ряда колон, имеют вырезы для пропуска колонн. Ригели имеют тавровые поперечное сечение.
Колонны К-1, К-2, К-3 делаются высотой на этаж. Стыки колонн располагаются на 60 см выше уровня междуэтажного перекрытия (см. рис. 4).
I.II. Требования к стыкам.
Каркас здания должен работать под нагрузкой как единая пространственная схема. Прочность стыка должна быть не ниже стыкуемых элементов; жесткость стыка должна обеспечивать передачу расчетных усилий сопряженных элементов, неизменяемость их взаимного положения. Стыки должны быть универсальными, технологичными, при монтаже обеспечивать правильность соединений элементов и располагаться в зоне с минимальными усилиями.
Узлы стыков колонн, узлы сопряжений ригелей с колоннами приведены на рис. (приложения)
В сечении стыка ригеля с колонной в рамном каркасе действуют поперечная (относительно ригеля) и продольная силы, изгибающей и крутящий момент см. рис. приложения.
Дискретизация расчетной схемы.
Согласно СП 52-103-2007 п. 6.1.6 упрощение сложной пространственной геометрической системы монолитного здания упрощают путем замены реальной конструкции условной ситемой.
В нашем случае упрощение расчетной схемы монолитного каркаса выполним использовав дискретную модель рамы по оси см.рис. приложения. В этом случае можно использовать для анализа плоского рамного каркаса по оси рис. Результаты статического расчета, полученные при расчете монолитного здания в указанных осях в характерных сечениях 1-1...
В таблице 2 приведены результаты расчета.
Таблица 2. Усилия в раме.
-
№ сечения
M
N
Q
1-1
2-2
3-3
4-4
Выберем расчетные усилия для отправочной марки колонны К-1 сечения .
Расчет колонны К-1.
Определим основные конструктивные параметры:
-высота-3,0 м;
-размеры поперечного сечения 0,4×0,4;
-класс бетона-В25-
9.Расчет прочности ж/б колонны, подбор арматуры
В курсовом проекте для изготовления сварных железобетонных колонн здания промышленного типа принят бетон класса В25.
Для расчета армирования при проектировании известны размеры поперечного сечения колонны:
b = 0,40(м);
h = 0,40(м);
а = а' = 3 (см);
ho = 0,37(м).
А также расчетные сопротивления бетона на сжатие и растяжение:
Rb = 145 Кгс/cм2;
Rbt = 10,7 Кгс/см2
и модуль деформации бетона:
Еь = 325 тс/cм2.
Назначим рабочую продольную арматуру класса A-III с расчетным сопротивлением на сжатие:
Rsc = Rs = 3550Кгс/см2
и модулем деформации
Es = 2 *106 Кгс/см2
Расчетная длина элемента: Lo = 0,9 * Нк = 2,7 м.
Таким образом для сечения 1-1:
1) MI = 2,55тс и NI = 260,02 тс;
Предварительно вычисляем:
|MI| - 0,3 * h0 * |NI| = 2,55 - 0,3 * 0,37*260,02 = -26,31 тс*м;
Эксцентриситет сжимающей силы принимается равным ,
но не менее случайного эксцентриситета еа, который принимают:
еа ≥ ;
еа ≥ ;
еа ≥ ;
Далее ведем расчет при е0=0,013 м.
- коэффициент приведения,
Получаем:
Находим относительный коэффициент начального эксцентриситета по формуле:
поэтому принимаем .
Задаваясь коэффициентом армирования µ= 0,01 и коэффициентом длительности
φl = 1,75, определяем жесткость элемента в предельной стадии, критическую силу и поправочный коэффициент η увеличения начального эксцентриситета за счет прогиба колонн:
где
N- сжимающая сила, в рассматриваемой комбинации усилий.
-коэффициент, учитывающий возможность продольного изгиба колонны, который приводит к увеличению начального эксцентриситета (потеря устойчивости колонны)
При расчете железобетонных элементов различают два характерных случая внецентренного сжатия: случай больших эксцентриситетов и случай малых эксцентриситетов.
Приведенный эксцентриситет (с учетом прогиба):
Расчет ведем по второму случаю, который характеризуется тем, что необходимо проверить прочность чисто бетонного сечения.
Бетон класса В25 с Rb = 0,9 14,5 = 13,05 МПа; Rbt = 0,9 1,05 = 0,95 МПа (см. табл. 2.2 [2]), где b1 = 0,9; Еb = 30 103 МПа (см. табл. 2.4 [3]). Продольная арматура класса А400 с Rs = Rsc = 355 МПа (см. табл. 2.6 [3]); Еs = 20 104 МПа (см. п. 2.20 [3]).
Расчет сжатых элементов из бетонов классов В15–В35 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при ℓ0 = 2,70 м < 20 hc = 20 0,4 = 8 м допускается производить из условия (см. п. 3.58 [3])
,
где φ – коэффициент, учитывающий гибкость элемента, характер армирования и длительность действия нагрузки, определяемый по формуле
, ,
где φsb и φb – табличные коэффициенты, A – площадь поперечного сечения бетона колонны, As, tot – площадь поперечного сечения всей продольной арматуры колонны.
Задаемся φ = 0,9, µ = 0,01.
м2.
Проектируем колонну квадратного сечения м.
Принимаем размеры поперечного сечения колонны кратными 0,05 м. Тогда h = b = 0,40 м, А = h · b = 0,4 · 0,4 = 0,1600 м2.
Задаемся µ = 0,01.
0,272; 0,9; 6,75;
φb = 0,9 (см. табл. 3.5 [3]); φsb = 0,916 (см. табл. 3.6 [3]);
0,9 + 2(0,916–0,9)0,272 = 0,909 ≤ = 0,916;
= 8,057 см2;
= 0,0050,
незначительно отличается (не более 0.005) от µ = 0.01, которым задавались.
По сортаменту принимаем 9 Ø 12 A400 с Аs,tot = 10,179 см2.
Т.к. принято симметричное армирование- то ставим 10 Ø 12 A400 с Аs,tot = 11,31 см2
Поперечные стержни в сварных каркасах назначаем диаметром 6 мм из арматуры класса А240 в соответствии с п. 5.23 [3] с шагом s = 250 мм ( мм и не более 500 мм).
|
|
|
|
|
|
ГОУ СПбГПУ, ИСФ, кафедра ТОЭС комплексный проект
|
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм. |
Кол.уч |
Лист |
№ док |
Подпись |
Дата |