Расчет и конструирование консоли колонны

Таблица 4 - Значения моментов, принятых к расчету

Необходимую расчетную высоту сечения ригеля из бетона класса В25 при определяем по максимальному изгибающему моменту.

При ширине ригеля b_р =35 см; x = 0,30

Расчетная высота определяется:

;

Принимаю .

Размеры колонны b_к х h_к=300х300мм.

= 207,81-(31,98+37,69)*0,5*0,380 = 194,57 кН*м

= 220,05-(31,98+37,69)*0,5*0,300 = 207,86 кН*м

= 202,16-(31,98+37,69)*0,5*0,300 = 189,97 кН*м

= 205,73-(31,98+37,69)*0,5*0,300 = 193,54 кН*м

= 228,01-202,16*0,5*0,300 = 192,63 кН*м

= 194,13-205,73*0,5*0,300 = 158,13 кН *м

1.3.1 Расчет продольной арматуры

Заменяем сечение ригеля эквивалентным для расчета продольной арматуры.

Рисунок 11 – Замена на эквивалентное сечение

Находим площадь:

Находим приведенную ширину полки b_f:

Рисунок 12 - К расчету продольной арматуры

В качестве продольной арматуры в ригеле использую арматуру периодического профиля класса А500 с .

Крайний ригель, верхняя арматура

192,63кН*м

Определяем значение h₀

Определяем значение коэффициента α:

;

;

, значит, высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента, следовательно, постановка арматуры в сжатой зоне по расчету не требуется.

Определяем требуемое количество арматуры в растянутой зоне:

; ;

Принимаем 3Ø20 А500 ;

Определяем процент армирования:

,следовательно, продольной арматуры поставлено достаточно

Крайний ригель, нижняя арматура

М_lкр =164,61 кН·м

Определяем значение h₀

Определяем значение коэффициента α:

;

;

;

, значит, высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента.

Определяем требуемое количество арматуры в растянутой зоне:

; ;

Принимаем 2Ø20 А500 и 2Ø12 А500 ;

Определяем процент армирования:

,следовательно, продольной арматуры поставлено достаточно.

Средний ригель, верхняя арматура

158,13*м

Определяем значение h₀

Определяем значение коэффициента α:

;

;

;

, значит, высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента.

Определяем требуемое количество арматуры в растянутой зоне:

; ;

Принимаем 3Ø18 А500 ;

Определяем процент армирования:

,следовательно, продольной арматуры поставлено достаточно

Средний ригель, нижняя арматура

М_lср =133,67кН·м

Определяем значение h₀

Определяем значение коэффициента α:

;

;

;

, значит, высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента.

Определяем требуемое количество арматуры в растянутой зоне:

; ;

Принимаем 2Ø18 А500 и 2Ø10 А500 ;

Определяем процент армирования:

,следовательно, продольной арматуры поставлено достаточно.

1.3.2 Расчет поперечной арматуры

Крайний ригель

Расчет изгибаемых железобетонных элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия

где Q - поперечная сила в нормальном сечении элемента; φb1 – коэффициент, принимаемый равным 0,3; ; ; ;

;

Следовательно прочность бетонной полосы между наклонными сечениями обеспечена.

Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению производят из условия

,

где Q – поперечная сила в нормальном сечении от внешней нагрузки; ;

; , значит, поперечную арматуру необходимо рассчитать.

1) ;

2) ;

3) Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

;

4) Определяем требуемую интенсивность поперечного армирования:

;

5) Согласно конструктивным требованиям шаг хомутов у опоры не должен превышать

и не должен превышать 300 мм.

;

Назначаем шаг хомутов на опоре

Согласно конструктивным требованиям шаг хомутов в пролете не должен превышать и не должен превышать 500 мм.

Назначаем шаг хомутов в пролете

6) Определяем требуемое количество поперечной арматуры:

;

Принимаем хомуты 2Ø10 B500 площадью сечения 157 мм² с шагом 260 мм у опор и шагом 375 мм в пролете.

и

Условия выполняются, значит поперечной арматуры поставлено достаточно.

7) Проверяем прочность наклонного сечения на действие поперечной силы:

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном над наклонной трещиной:

,

где с – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось:

Поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении:

,

где с₀ – проекция наклонной трещины на продольную ось:

Принимаем с₀=с=852 мм.

Определяем поперечную силу в конце опасного наклонного сечения:

Прочность наклонного сечения на действие поперечной силы обеспечивается.

Средний ригель

Расчет изгибаемых железобетонных элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия

где Q – поперечная сила в нормальном сечении элемента; φ_b1 – коэффициент, принимаемый равным 0,3; ; ; ;

;

Следовательно, прочность бетонной полосы между наклонными сечениями обеспечена.

Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению производят из условия

,

где Q – поперечная сила в нормальном сечении от внешней нагрузки; ;

; , значит, поперечную арматуру необходимо рассчитать.

1) ;

2) ;

3) Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

;

4) Определяем требуемую интенсивность поперечного армирования:

;

5) Согласно конструктивным требованиям шаг хомутов у опоры не должен превышать

и не должен превышать 300 мм.

Назначаем шаг хомутов на опоре

Согласно конструктивным требованиям шаг хомутов в пролете не должен превышать и не должен превышать 500 мм.

Назначаем шаг хомутов в пролете

6) Определяем требуемое количество поперечной арматуры:

;

Принимаем хомуты 2Ø10 B500 площадью сечения 157 мм² с шагом 260 мм у опор и шагом 380 мм в пролете.

и

Условия выполняются, значит поперечной арматуры поставлено достаточно.

7) Проверяем прочность наклонного сечения на действие поперечной силы:

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном над наклонной трещиной:

,

где с – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось:

Поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении:

,

где с₀ – проекция наклонной трещины на продольную ось:

Принимаем с₀=с=852 мм.

Определяем поперечную силу в конце опасного наклонного сечения:

Прочность наклонного сечения на действие поперечной силы обеспечивается.

1.3.3 Определение мест обрыва стержней продольной арматуры

Места обрыва стержней определяются расчетом, в соответствии с эпюрами моментов при соответствующих схемах загружения ригеля временной нагрузкой. Расстояния от опор ригеля до мест теоретического обрыва стержней определяем графически по эпюрам моментов в масштабе, при условии, что эпюры вычерчены по пяти ординатам в каждом пролете. Из условия надежности анкеровки обрываемые стержни должны быть заведены за место теоретического обрыва на величину w:

и

В крайних пролетах ригеля в нижней зоне обрываем два стержня диаметром 20 мм, расположенных во втором ряду.

Т.к. то вычисляем по формуле:

Т.к. , то вычисляем по формуле:

В крайних пролетах ригеля в верхней зоне обрываем один стержень диаметром 20мм.

Т.к. , то вычисляем по формуле:

В средних пролетах ригеля в нижней зоне обрываем два стержня диаметром 18 мм, расположенных во втором ряду.

Т.к.

то вычисляем по формуле:

Т.к. , то вычисляем по формуле:

В средних пролетах ригеля в верхней зоне обрываем один стержень диаметром 18мм.

Т.к.

то вычисляем по формуле:

Т.к. , то вычисляем по формуле:

Эпюра материалов – приложение Б.

1.4. Расчет колонны

Принимаем к расчету наиболее нагруженную колонну среднего ряда. Расчет колонны производится в наиболее нагруженном сечении – у обреза фундамента. Нагрузку на колонну с учетом ее веса определяем от опирающихся на нее трех вышележащих перекрытий. Колонну рассчитываем как внецентренно сжатый железобетонный элемент со случайным эксцентриситетом.

1)Расчетная длина колонны нижнего этажа:

К расчету принимаю колонну сечением мм из бетона класса В25 с ; с арматурой класса А500 ;

2) Нагрузка на колонну в уровне обреза фундамента:

Рисунок 13 – Расчетная схема колонны

;

3) Определю коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, ползучесть бетона и гибкость.

Интерполяцией, определим коэффициент φ.

4) Определю требуемое количество продольной арматуры в колонне:

требуемое количество арматуры нахожу из условия:

Ø12 А500 A^ф= 452 мм².

Из условий сварки, принимаю поперечные стержни в каркасах диаметром 3 мм из стали класса А240. Поперечную арматуру располагаю с шагом для сварных каркасов .

Расчет и конструирование консоли колонны

Принимаем ширину консоли равной ширине колонны . К расчету принимаю консоль из бетона класса В25 с ; с арматурой класса А500 .

Наибольшая нагрузка на консоль колонны . Нагрузка на короткую консоль, входящую в жесткий узел рамной конструкции, принимаем равномерно распределенной по фактической площадке опирания ригеля .

Необходимая длина площадки опирания ригеля на консоль колонны из условия обеспечения прочности ригеля на местное смятие:

;

Минимальный вынос консоли с учетом зазора 60 мм между колонной и торцом ригеля: .

Принимаю вынос консоли 200 мм.

Принимаю .

Напряжение смятия в бетоне консоли под концом ригеля:

;

Следовательно, прочность бетона при смятии обеспечена.

Расстояние от точки приложения опорного давления до грани колонны:

.

Необходимая расчетная высота сечения консоли шириной 30 см у грани колонны:

;

Полная высота консоли у грани колонны . Принимаю высоту консоли 45 см. ;

Высота у свободного края

При условие не выполняется, консоль армируется отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами. В соответствие со СНиП минимальное количество отогнутой арматуры, располагаемой на верхней половине участка от точки приложения опорного давления до примыкания наклонной грани консоли к колонне l₁ должно быть не менее

Принимаем отогнутую арматуру A_s,ins=2 Ø12A500=226мм²

Прочность короткой консоли с по наклонной сжатой полосе шириной l_b=12,5см между опорным давлением ригеля и опорой определяется:

Значит прочность консоли по наклонной полосе обеспечена.

Необходимое сечение продольной арматуры класса A500 с

определяется по изгибающему моменту, увеличенному на 25%

;

;

;

Принимаю продольную арматуру 2Ø12 А500 c ;

Горизонтальные хомуты в пределах высоты консоли ставим из конструктивных соображений Ø3 А240 с шагом .

Рисунок 14 – Размеры и армирование консоли колонны

1.4.2.Расчет стыка ригеля с колонной.

1) Материалы для сварки: сталь С235, тип электрода Э42, марка проволоки Св-08, расчетное сопротивление металла швов R_wf=180 МПа.

2) Назначаю катет шва: к_w=8мм.

3) ;

1.5. Расчет фундамента под сборную колонну.

Проектирую под сборную колонну сборный фундамент стаканного типа из бетона класса В20 с ; с арматурой класса А240 ;

Расчетная нагрузка на фундамент при расчете по I группе предельных расстояний:

, при расчете по II группе предельных состояний , где - усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

Необходимая площадь подошвы фундамента при расчетном сопротивлении грунта и глубине заложения фундамента

;

Размеры сторон квадратного сечения: принимаю размеры a и b кратно 300 мм : а = b = 2,1 м.

Реактивное значение отпора грунта .

Из расчета на продавливание колонной фундамента найду Н_о:

Определяю высоту фундамента . Принимаю h₀=420мм, H_f=500мм

Определим высоту погружения колонны:

Необходимая высота анкеровки арматуры из условия обеспечения анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента при диаметре стержней 12 мм:

;

Чтобы не производить расчет под стаканом на продавливание принимаю, что высота от дна стакана до подошвы фундамента 250 мм > 200 мм. Таким образом, высота фундамента получается .

Принимаю высоту фундамента кратно 100 мм .

Фундамент проектирую одноступенчатый с высотой ступени 300мм.

Произведу расчет на продавливание всего фундамента:

Произведу расчет прочности нижней ступени на продавливание:

Продавливающая сила:

Условие выполняется, прочность ступени фундамента обеспечена

Определю требуемое количество арматуры:

Изгибающие моменты от реактивного давления грунта в сечениях фундамента по граням колонны и по грани уступов:

;

;

Определю необходимое сечение продольной арматуры у подошвы фундамента в продольном и поперечном направлении.

;

;

Принимаем сварную сетку из стержней диаметром 5 мм с шагом 400 мм в обоих направлениях. Ø .

Принимаю сварную сетку

Рисунок 15– Схема фундамента

Рисунок 16 – План фундамента и схема его армирования

2 Спецификация арматурных изделий

Таблица 5 – Спецификация арматурных изделий

Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса, кг
		Сборная плита П-1		48,34
		Каркасы плоские
		К-1		37,11
		Ø16 А500 l=5980 ГОСТ 5781-82		9,44
		Ø8 В500 l=5980 ГОСТ 5781-82		2,36
		Ø3 В500 l=230 ГОСТ 5781-82		0,57
		Сетки
		С-1		4,84
		ГОСТ Р 52544-2006		2,2
		Детали
		П-1
		Ø12 А240 l=1800 ГОСТ 5781-82		6,394
		Ригели Р-1 и Р-2		250,40
		Плоские каркасы
		К-1		125,482
		Ø20А500 L=5105ГОСТ Р 52544-2006		25,18
		Ø20А500 L=5105ГОСТ Р 52544-2006		25,18
		Ø10 В500 L=550 ГОСТ 5781-82		5,09
		Ø10 В500 L=370 ГОСТ 5781-82		0,46
		Ø6 А240 L=320 ГОСТ 5781-82		0,071
		Ø12А500 L=2685ГОСТ Р 52544-2006		4,77
		Ø20А500 L=805 ГОСТ Р 52544-2006		1,99
		К-2		112,68
		Ø18А500 L=5170ГОСТ Р 52544-2006		20,66
		Ø18А500 L=4830ГОСТ Р 52544-2006		19,30
		Ø10 В500 L=550 ГОСТ 5781-82		7,09
		Ø10 В500 L=370 ГОСТ 5781-82		0,91
		Ø6 А240 L=320 ГОСТ 5781-82		0,14
		Ø10А500 L=2367 ГОСТ 5781-82		2,92
		Ø18 А500 L=1770 ГОСТ 5781-82		3,54
		Ø18 А500 L=892 ГОСТ 5781-82		1,78
		Детали
		П-1
		Ø12 А240 l=1300 ГОСТ 5781-82		4,262
		МД-1
		--- 140х250х10 ГОСТ 19903-74*		8,19
		Колонна К-1		40,32
		Пространственный каркас
		К-1		25,88
		Ø12А500 L =7180ГОСТ 5781-82		25,50
		Ø3 А240 L=260 ГОСТ 5781-82		0,38
		Плоский каркас
		К-2		3,55
		Ø18 А500 L=1540ГОСТ 5781-82		3,077
		Ø6 А240 L=660 ГОСТ 5781-82		0,293
		Ø6 А240 L=400 ГОСТ 5781-82		0,089
		Ø6 А240 L=390 ГОСТ 5781-82		0,087
		Сетки
		С-1
		ГОСТ Р 52544-2006		1,29
		С-2
		ГОСТ Р 52544-2006		0,28
		Детали
		П-1
		Ø12 А240 L=1000 ГОСТ 5781-82		1,776
		МД-2
		--- 150х300х10 ГОСТ 19903-74*		7,02
		МД-3
		--- 95х95х10 ГОСТ 19903-74*		0,704
		Фундамент Ф-1		5,54
		Сетки
		С-1
		ГОСТ Р 52544-2006		3,54
		С-2
		ГОСТ Р 52544-2006		2,00

Список использованной литературы

1. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций. Попов Н. Н., Забегаев А. В. М.: Высшая школа. 1989-400 с.

2. Железобетонные конструкции. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Общий курс:
М.: Стройиздат. 1985- 728с.

3. Примеры расчета железобетонных конструкций. А.П.Мандриков. Москва Техиздат. 2007

4. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции.

Основные положения. Госстрой России: М. 2004-21с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: