Определение размеров сечения колонны

При продольной сжимающей силе, приложенной со случайным эксцентриситетом (е_о=е_а) и при гибкости , расчёт сжатых элементов с симметричным армированием разрешается производить из условий 7.22 [1].

где: - коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных

эксцентриситетов.

Заменив величину через условие 7.22 [1]примет вид:

(_*)

Необходимая площадь сечения колонны без учёта влияния продольного изгиба и

случайных эксцентриситетов, т.е. при и эффективном значении коэффициента продольного армирования для колонны 1-ого этажа из условия (_*) будет равна:

Принимаем квадратное сечение колонны размером . Тогда

Расчет продольного армирования колонны 1-ого этажа.

Величина случайного эксцентриситета

Принимаем величину случайного эксцентриситета .

Расчетная длина колонны

здесь:

гибкость колонны

При и относительной величины эксцентриситета , интерполируя данные по таблице7.2[2] получаем

Необходимое сечение продольной арматуры

Принимаем 4Æ18+4Æ28S500A_stot=34.81см²

Проверим несущую способность сечения с принятым армированием:

В качестве поперечной арматуры для армирования колонны принимаем стержни Æ 8 мм из стали класса S240 с шагом 25 см, что меньше 15xÆ= 15x1.8=27см.

Расчет продольного армирования колонны 2-ого этажа.

Величина случайного эксцентриситета:

Принимаем величину случайного эксцентриситета е_а=20 мм.

Расчётная длина колонны

где коэффициент, учитывающий условия закрепления; для колонн принимается

равным единице;

высота элемента в свету. При рассмотрении расчетной длины колоны из плоскости

принимается равным высоте колонны.

Определяем условную расчётную длину колонны:

здесь

предельное значение ползучести бетона, допускается принимать равным 2,0.

Тогда гибкость колонны

При и относительной величине эксцентриситета интерполируя данные табл. 3-2 прил.3, получаем

Необходимое сечение продольной арматуры

По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения арматуры составляет

, но не менее

Принимаем 4Æ18S500 A_stot=10.18см²

Расчет консоли колонны.

Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила в данном примере действует на опоре B слева и равна

Конструирование консоли.

Минимально допустимая длина площади опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие (рисунок).

где - ширина ригеля.

Принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани колонны d = 6 см. тогда требуемый вылет консоли равен:

С учетом возможной неравномерности распределения давления по опорной поверхности, а также неточности при монтаже принимаем 25см. При предварительно принятом , требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:

где: - размер грани колонны.

Полную высоту консоли у её основания принимаем

Тогда

Условие выполняется и данная консоль относится к короткой.

Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 45⁰, поэтому высота свободного конца консоли:

Армирование консоли.

Расчётный изгибающий момент силы относительно грани колонны:

где расстояние от силы до грани примыкания консоли к колонне.

Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту , увеличенному на 25%.

Определяем a_m =

величина ранее предварительно принятая.

Тогда

Принимаем 2Æ20 с Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.

Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны на расстоянии то согласно п.7.2.2.28 [1] прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих усилий можно не производить.

При консоль армируется отогнутыми и поперечными стержнями.

Площадь сечения отогнутой арматуры можно определить по минимальному коэффициенту поперечного армирования

Отогнутую арматуру устанавливаем в двух наклонных сечениях по два стержня в каждом сечении т.е. 4 8S500

Поперечные стержни принимаем по двум граням консоли из стали класса S240 8 мм . Шаг поперечных стержней должен быть не более 15 см и не более Принимаем в пределах консоли шаг поперечных стержней

Рис 13. Армирование консоли колонны

Расчет стыка колонн.

Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов рекомендуется выполнять колонны без стыков на несколько этажей.

Из условия производства работ стыки колонн назначают на расстоянии 1÷1,2 м выше перекрытия. При выбранных конструкциях и условиях работы колонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стержней.

Для осуществления этого стыка в торцах стыкуемых звеньев колонн в местах расположения продольных стержней устраивают подрезки. При четырех стержнях подрезки располагают по углам, как показано на рис.. Продольные стержни выступают в виде выпусков, свариваемых в медных съемных формах. После сварки стык замоноличивают бетоном того же класса или ниже на одну ступень класса бетона колонны.

В данном примере приняты бетон класса C ³⁰/₃₇ и выпуски арматуры длинной 30 см и диаметром 32 мм из стали S500.

Стык такого типа должен рассчитываться для стадий: до замоноличивания как шарнирный на монтажные (постоянные) нагрузки и после замоноличивания как жесткий с косвенным армированием на эксплутационные (полные) нагрузки.

Рассмотрим устройство стыка на третьем этаже, где согласно табл. действует продольная сила:

– от полных нагрузок

– от постоянных нагрузок

где: - соответственно нагрузка на колонну в уровне первого и второго этажей.

При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием () и арматурными выпусками, сваренными ванной сваркой (). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:

где – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения под центрирующей прокладкой;

– площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей прокладки или, если она приваривается при монтаже к распределительному листу и толщина листа не менее 1/3 расстояния от края листа до центрирующуй прокладки, площади листа;

j₁ – коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

– площадь сечения всех выпусков арматуры;

– приведенная призменная прочность бетона, определяемая по формуле.

Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм принимаем , а расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки ; за пределами подрезки

Тогда площадь части сечения, ограниченная осями крайних стержней сетки косвенного армирования:

Центрирующую прокладку и распределительные листы в торцах колонн назначаем толщиной 2 см, а размеры в плане: центрирующей прокладки - , что не превышает 1/3 ширины колонны,т.е. , распределительных листов

За площадь сечения принимаем площадь распределительного листа, поскольку его толщина 20 мм превышает расстояния от края листа до центрирующей прокладки

Принимаем

Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:

здесь:

- коэффициент принимается по табл. 7.6 [1]; для элементов с косвенным армированием

Сварные сетки конструируем из проволоки Æ5 S500 с и Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, не более 1/4´ b_к и не более 100 мм. Шаг сеток следует принимать не менее 60 мм, не более 150 мм и не более 1/3 стороны сечения. Число длинных стержней – 2, коротких – 4. Расчётная длина длинных

стержней – 27 см, коротких – 9,0см.

Коэффициент косвенного армирования:

Коэффициент эффективности косвенного армирования:

где:

Здесь: =1.1, т.к. расчёт ведётся в стадии монтажа (переходная расчётная ситуация).

Значение ,определяется по формуле7.150 [1]

где:

Т.к.

то принимаем к дальнейшим расчётам

Для вычисления усилия определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром 32 мм:

Расчётная длина выпусков арматуры равна длине выпусков арматуры, т.е. .

Гибкость выпусков арматуры

Коэффициент продольного изгиба арматуры по табл. 4-3 прил.4

Усилие, воспринимаемое выпусками арматуры:

Предельная продольная сила, воспринимаемая незамоноличенным стыком:

Рис. 14 К расчету стыка колонн между собой

Рис. 15Крепление связевой плиты к ригелю

Рис. 16. Стык ригеля с колонной между собой

Заключение

Привыполнения курсового проекта по железобетонным конструкциям были изучены и усвоены методы проектирования, расчета балочного монолитного перекрытия и сборного перекрытия, а также конструирование этих перекрытий.

Литература

1.Малиновский В.Н., Шалобыта Н.Н.. Расчет и конструирование монолитного железобетонного перекрытия с балочными плитами: Методические указания к выполнению 1 курсового проекта по курсу “ Железобетонные конструкции “ специальности 70.02.01 дневной и заочной форм обучения. – Брест.: БГТУ, 2013. – с.66

2. СНБ 503.01- 02.” Конструкции бетонные и железобетонные “. – Мн.: Стройтехнорм, 2002 г. – 274 с.

3. Малиновский В.Н., Шалобыта Н.Н. Расчет и конструирование сборных железобетонных элементов перекрытий многоэтажного промышленного здания: Методические указания к выполнению 1-го курсового проекта по курсу “Железобетонные конструкции” специальности 1-70.02.01 дневной и заочной форм обучения, – Брест: БрГТУ, 2012 г, 50 стр.

4. СНиП 2.03.01 – 84. Бетонные и железобетонные конструкции, – Москва: 1987 г, 79 стр.

Пролет 2. (верхняя арматура). Принимаем однорядное расположение арматуры в верхней зоне, тогда рабочая высота сечения ригеля при с = 4 см составит:

Принимаем 2 22S400

На опоре В. (верхняя арматура)

Учитывая конструктивное решение опорного узла типового ригеля, принимаем с = 7,5 см.

Тогда

Принимаем 2 32 S500

Результаты расчетов сводим в таблицу 10.

Таблица 10:Определение площади сечения рабочей арматуры ригеля

Положение сечения	Расположение арматуры	М, kН м			, см²	, см²	Принятая Арматура
1 пролет	Нижняя	371.8	0.29	0.818	22.94	24.63	4 28
1 пролет	Верхняя	–	Монтажная конструктивная арматура	2.26	2 12
Опора В	Верхняя	225.68	0.186	0.893	13.12	16.08	2 32
2 пролет	Нижняя	252.6	0.197	0.886	14.39	15.2	4 22
2 пролет	Верхняя	126.2	0.086	0.954	6.44	7.6	2 22