1.Курсовой проект по жбк БойкоЗаписка

Рис. 3.6. Схема загружения элементов рамы снеговой нагрузкой (ВН-2)

Рис. 3.7. Схема загружения элементов рамы ветровой нагрузкой при расположении наветренной стороны здания слева (ВН-3)

Рис. 3.8. Схема загружения элементов рамы ветровой нагрузкой при расположении наветренной стороны здания справа (ВН-4)

11

Рис. 3.9. Схема загружения элементов рамы вертикальной крановой нагрузкой при максимальной нагрузке на колонну крайнего ряда (ВН-5)

Рис. 3.10. Схема загружения элементов рамы вертикальной крановой нагрузкой при максимальной нагрузке на колонну среднего ряда (ВН-6)

Рис. 3.11. Схема загружения элементов рамы горизонтальной крановой нагрузкой при ее направлении влево (ВН-7)

12

Рис. 3.12. Схема загружения элементов рамы горизонтальной крановой нагрузкой при ее направлении вправо (ВН-8)

3.3. Определение внутренних усилий.

Интересуемые нас сечения колонн в процессе ее расчета:

1	1
2	2
3	3

4

4

	3820
	8330
14800	14800

Рис. 3.13. Расчетные сечения крайней колонны

Внутренние	усилия	в	расчетных	сечениях	колонны	крайнего	ряда
определяем от следующих расчетных сочетаний воздействий:

КН1	= ВН1+0,7ВН2;
КН2	= 0,85ВН1+ВН2+(0,6ВН3+0,8ВН6);
КН3	= 0,85ВН1+ВН4+0,7ВН2;

КН4 = 0,85ВН1+ВН5+(0,6ВН3+0,6ВН7); КН5 = 0,85ВН1+ВН3+(0,85ВН5+0,8ВН6+0,7ВН2); КН6 = 0,85ВН1+ВН5+0,7ВН2; КН7 = 0,85ВН1+ВН2+0,8ВН5;

Определение внутренних усилий: Комбинация 1:

13

Комбинация 2:

Комбинация 3:

Комбинация 4:

Комбинация 5:

Комбинация 6:

Комбинация 7:

14

Таблица 2 -Сводная таблица усилий в расчетных сечениях колонны.

	Сечение	M sdmax	M sd	Q sdmax
		N sd	N sdmax
	2-2	117,67	117,67
		547,30	547,30
	3-3	100,26	81,38
		683,81	1064,39
	4-4	147,92	147,92	37,65
		1195,15	1195,15

4. Расчет сечения колонны

4.1 Исходные данные для проектирования

Для внецентренно сжатой колонны одноэтажного здания с геометрическими размерами надкрановой части - b×h = 0,5×0,6 м, длиной HВ=3,82 м и размерами подкрановой части – b×h1 = 0.5×0.8 м, длиной HН=8,33м, исходя из условий эксплуатации принят бетон класса С25/30.

Расчетные характеристики для бетона:

fck=25 МПа; c=1,5; fcd=fck/ c=16,67 МПа; Ecm=3,5·104 МПа.

Для армирования колонны принята арматура:

–продольная рабочая класса S500 с расчетными характеристиками fyd=435 МПа,

Es=2·105 МПа;

–поперечная класса S240 с расчетными характеристиками fyd=218 МПа, fywd=157 МПа,

Es=2·105 МПа.

Величина защитного слоя, исходя из условий эксплуатации ХС-2, сmin=35 мм. Расчетные сочетания усилий берутся из статического расчета поперечной рамы.

	4.2 Расчет надкрановой части
Сечение колонны:
b×h=500×600 мм
Расчетные усилия:
Nsd=547,30кН	Msd =117,67кНм;	Nlt=484,52кН	Mlt =103,88кНм;
		Ncrit

				1 - 1
			с		с1
	ee	ea
	etot				ì ì
1		1	As1		b = 500
				d	As2
		f cd
		f ydAs2

Расчетную длину колонны определяем по формуле: 0 = 2,0 , так как в расчетные усилия заложенна крановая нагрузка.

0 = 2,0 3,82 = 7,64 м.

Колонна относится к гибким элементам , для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле :

15

= = 117,67 = 0,215м = 215мм547,30

Случайные эксцентриситет составит :

	=	0	=	7640	= 12,73 мм
	600		600			}	= 20
{
	= ⁄30 = 600⁄30 = 20 мм

= 20 мм

где: 0– расчетная длина элемента Тогда полный эксцентриситет равен :

0 = + = 215 + 20 = 235 мм.

Определим гибкость:

= 0 = 173,217640 = 44,11,

где = √ = √ 2 = √6002 = 173,21 мм - радиус инерции.

12 12

Относительное продольное усилие

n =

N

Ed

=

547300

= 0,109.

A

f

500 600 16,

cd

67

c

Предельная гибкость:

=

20

=

20 ∙ 1,1 ∙ 0,7 ∙ 0,7

= 32,67

√

√0,109

Так как гибкость = 44,11 > 32,67  эффекты второго порядка необходимо учитывать.

Критическую силу определяем по формуле :

6,4

0,11

=

[

(

+ 0,1)

+

]

2

0,1 +

0

l

Где

e = e0

h e,min

= 0, 5 − 0, 01

0

−

0, 01 fcd

;

h

=

235

= 0,392  >

= 0,5 − 0,01

7640

− 0,01

25

= 0,206;

600

,min

600

1,5

Условие выполняется принимаем

= 0,432 мм.

1

227,92

= 1 +

= 1 + 1

= 1,88 ≤ 1 + = 1 + 1 = 2

1

257,78

1

1

где 1 = 1 - для тяжелых бетонов.

1

=

+

(

−

) = 117,67 + 547,30 (

0,556 − 0,044

) = 257,78 кН м;

2

2

1

=

+

(

−

) = 103,88 + 484,52 (

0,556 − 0,044

) = 227,92 кН м.

2

2

Минимальный процент армирования для внецентренно сжатых элементов:

24 +

l0

24 +

7640

5Nsd

5 547,30 100

173, 21

i

= 0,155

min

=

=

= 0, 0023 , но не менее

=

=

f yd bd

435 500 556

440

440

Учитывая минимальный процент армирования ρ = ρmin = 0,0023, принимаем предвари-

тельно 3Ø18 S500 (сжатая арматура As2 = 763мм2) и 3Ø18 S500 (растянутая арматура As1 = 763мм2), расстояние от грани элемента до центра тяжести арматуры с=с1 = 44мм, момент инерции арматуры составит:

		d − c1		2		556 − 44 2			7		4
Is	= ( As1	+ As 2 )			= 2 763			=10, 01 10		мм
			2
						2

16

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

=

3

=

0,5 0,63

= 9 109 мм4 .

12

12

2 105

=

=

= 5,71.

3,5 104

Тогда критическая сила составит:

6,4 3,5 104

9 109

0,11

+ 0,1) + 5,71 10,01 107] = 8138,09 кН

=

[

(

76402

1,88

0,1 + 0,392

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

=

1

=

1

= 1,07

547,30

1 −

1 −

8138,09

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:

=

= 1,07 235 = 251,45 мм.

0

Момент относительно центра тяжести растянутой арматуры составит:

=

=

(

+

−

) = 547,30 (251,45 +

556 − 44

) /1000

1

2

2

= 277,73 кН м.

Для симметрично армированного элемента определяем:

547,3 103

=

=

= 0,118;.

1 16,67 500 556

где

= − = 600 − 44 = 556 мм - рабочая высота сечения.

	lim	= 0,657
Так, как

	lim

имеем случай больших эксцентриситетов.

Требуемая площадь арматуры при симметричном армировании

M

−

f

b d

A

= A

=

2

=

Ed

m,lim

cd

s1

s 2

k

f

(d − c)

s 2

yd

277, 73 10

6

− 0, 387 16, 67

500 556

2

=

0

500

1

(556 − 44)

1,15

Значит по расчету сжатая арматура не требуется. Принимаем конструктивно:

Принимаем 3 18 S500 ( = 763 мм2) - сжатая, 3 18 S500 ( = 763мм2)- растянутая. Определим шаг поперечных стержней, который равен 20 (здесь - диаметр продольной арматуры), тогда s = 20 18 = 360 мм. Принимаем поперечную арматуру 10 S240 с шагом s=250мм для обеспечения минимального процента армирования элемента поперечной арматурой.

Рис. 4.1. Сечение надкрановой части колонны

17

4.3 Расчет подкрановой части

1 сочетание (Mmax, Nсоотв.):

Сечение колонны b × h = 500 × 800 мм. Высота подкрановой части колонны Нн = 8,33м.

Расчетные усилия: = 683,81 кН; = 100,26 кН м; = 621,03 кН; = 92,08кН м (для сечения 3).

Расчетную длину колонны определяем по формуле: 0 = 1,5 , так как в расчетные усилия заложенна крановая нагрузка.

0 = 1,5 8,33 = 12,495 м. .

Колонна относится к гибким элементам , для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле :

= = 100,26 = 0,147 м = 147мм.683,81

Случайные эксцентриситет составит :

	=	с	=	8330	= 13,88 мм
	600		600				= 27мм
{						}
	= ⁄30 = 800⁄30 = 27 мм

= 20 мм

где: – расстояние расчетного элемента

Тогда полный эксцентриситет равен :

0 = + = 147 + 27 = 174 мм.

Определим гибкость:

=	l	=	12495	= 54,1
	0
	i		230, 94

где:

		I		h	2		800	2
	i =		=			=		= 230,94 мм - радиус инерции.
		A		12			12

Относительное продольное усилие

n =	N		Ed		=		633810	= 0, 095
							800 16, 67
	A		f	cd	500
	c
Предельная гибкость
lim =		20ABC				=	20 0, 7 1,1 0, 7		= 35 .
					n		0, 095
Так как гибкость = 54,1 max										= 35	необходимо учесть влияние продольного из-

гиба колонны на расчетные усилия.

Критическую силу определяем по формуле :

6,4

0,11

=

[

(

+ 0,1)

+

]

2

0,1 +

0

Где

= e

h

= 0, 5 − 0, 01

l0

− 0, 01 f

;

e

e,min

cd

е

h

=

147

= 0,184 >

= 0,5 − 0,01

12495

− 0,01 16,67 = 0,177;

800

,min

800

Принимаем = 0,184 мм.

18

					1					340,49
	= 1 +					= 1 + 1					= 1,91 ≤ 1 + = 1 + 1 = 2,
										373,78
		1			1						1
где 1 = 1 - для тяжелых бетонов.
	1 =		+						= 100,26 + 683,81				0,8		= 373,78 кН м;
								2
											2
	1	=		+					= 92,08 + 621,03			0,8		= 340,49 кН м.
								2
											2
Принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования
и толщину защитного слоя с = с1								= 57 мм , момент инерции арматуры составит:

= 0, 0065

Is	h			= 0, 0065 500 800 (400 − 42)	2	= 3, 29	8	4
	= b h	2	−c				10 мм

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит

				b h		3		500 800			3
	Ic		=				=				= 2,13			10	мм	4	.
				12					12				10
								E			5
							=		=	2 10		= 5, 71.
								s
					s			E			3
									35 10
								cm
Тогда критическая сила составит:
=	6,4 3,5 104	[		2,13 1010					(		0,11			+ 0,1) + 5,71 3,29 108 ]
	124952			1,91						0,1 + 0,184

= 10492,5 кН.

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

		=		1			=		1	=1, 07
	ns			N					683,81
			1−			sd		1−
				N	crit				10492,5

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:

e	=	ns	e	+ 0, 5 h
tot			0

При условии,

− c =17, что As1

4 =

1, As

07 + 0, 5 80 − 4, 2 = 54, 22см 2 ,высота сжатой зоны

где

	N			3
Х =		sd	=	683,81 10	= 82, 04мм
	f	cd	b	1 16, 67 500
d = h − c = 800 − 42 = 758 мм - рабочая высота сечения.

Относительная высота сжатой зоны

	=	х	=	82, 04	= 0,109
		d		758

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

lim

=

f yd

1 +

1 −

500

1,1

= 0,85 − 0, 008 fсd = 0,85 − 0, 008 16, 67 = 0, 717

lim =

0, 717

= 0,55

435

0, 717

1+

1−

500

1,1

Так как = 0,109 < lim = 0, 55

имеем случай больших эксцентриситетов.

Msd2 = Nsd es1 = Nsd (etot +0,5 h −c) = 683,81 (0,5422 +0,5 0,8 −0,042) = 614, 2 кН м.

Тогда окончательно требуемая площадь арматуры при симметричном армировании

19

составит:
A		= A			=
	s1		s 2
где			=		с		=
					d
		=		N		sd
	n			f			b
					cd

f

cd

b d

m1

−

n

(1−

n

2)

f

yd

1−

42

= 0, 058.

758

3

=

683,81 10

= 0,109;

d

16, 67

500 758

				M	2
		=			sd		=
	m1		f		b d	2
				cd

A	= A	=	16, 67 50
s1	s2		435

	614, 2 10	6
				= 0,129.
	16, 67 500 758		2

75,8			(			)
		0,129	−0,109 1	−	0,109 2		2	.
			1−0, 058				= 3,99см

Принимаем 3 14 S500 (

As

=

4,62 см2

)

Определим шаг поперечных стержней, который равен 20 (здесь - диаметр продольной арматуры), тогда s = 20 14 = 280 мм. Принимаем поперечную арматуру 10 S240 с шагом s=250мм для обеспечения минимального процента армирования элемента поперечной арматурой.

2 сочетание (Mсоотв, Nmax.):

Сечение колонны b × h = 500 × 800 мм. Высота подкрановой части колонны Нн = 8,33м.

Расчетные усилия: = 1064,39 кН; = 81,38 кН м; = 621,03 кН; = 92,08кН м (для сечения 3).

Расчетную длину колонны определяем по формуле: 0 = 1,5 , так как в расчетные усилия заложенна крановая нагрузка.

0 = 1,5 8,33 = 12,495 м. .

Колонна относится к гибким элементам , для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле :

= = 81,38 = 0,076 м = 76мм.1064,39

Случайные эксцентриситет составит :

	=	с	=	8330	= 13,88 мм
	600		600				= 27мм
{						}
	= ⁄30 = 800⁄30 = 27 мм

= 20 мм

где: – расстояние расчетного элемента

Тогда полный эксцентриситет равен :

0 = + = 76 + 27 = 103 мм.

Определим гибкость:

=

l

=

12495

= 54,1

0

i

230, 94

h2

8002

где: i =

I

= 230,94 мм

=

=

- радиус инерции.

A

12

12

Относительное продольное усилие

20