смпап. Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции проектирование четырехэтажного промышленного здания

• Название: Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции проектирование четырехэтажного промышленного здания
• Анкор: смпап
• Дата: 28.04.2022
• Размер: 4.21 Mb.
• Имя файла: ZhBK_Lotova_Ekaterina_gr_12-S-4_01_03_2021_1.docx
• Тип: Курсовой проект; #503038
• страница: 12 из 14

4.3 Расчет продольной арматуры колонны

Согласно п. 8.1.16 [3] расчет по прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов при эксцентриситете продольной силы и гибкости

допускается производить из условия

где N_ult – предельное значение продольной силы, которую может воспринять элемент.

A – площадь поперечного сечения бетона колонны; A_s,tot – площадь сечения всей продольной арматуры в сечении колонны; φ – коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл. 8.1 [3] в зависимости от гибкости элемента и класса бетона; при кратковременном действии нагрузки значения коэффициента φ определяют по линейному закону, принимая

По табл. 8.1 [3] при длительном действии нагрузки, классе бетона В30 и принимаем φ = 0,91; при кратковременном действии нагрузки φ = 0,91.

Определяем требуемую площадь сжатой арматуры.

При кратковременном действии нагрузки

При длительном действии нагрузки

Диаметр продольной рабочей арматуры колонны согласно п. 7.3.18 [1] принимается не менее 16 и не более 40 мм. Однако из условия выполнения жестких стыков сборных колонн путем ванной сварки выпусков продольных стержней – не менее 20 мм [12].

Исходя из полученных значений требуемой площади арматуры можно подобрать стержни 420 класса А500С площадью А_s^ф = 1256 мм².

Проверяем расчетный процент армирования колонны. Минимальный процент армирования зависит от гибкости элемента и обеспечивает восприятие воздействий, не учитываемых в расчете (температурные, усадочные и др.), а также предотвращает хрупкое разрушение при образовании трещин в элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения (п.10.3.6 [3])

Для промежуточного значения гибкости колонны минимальный процент армирования определяем линейной интерполяцией μ_min = 0,252%.

Максимальный процент армирования колонн продольной арматурой следует принимать не более 5% (п. 3.64 [16]).

Проверяем условие

условие выполняется, оставляем принятое армирование колонны.

4.4 Поперечное армирование колонны

Согласно п. 10.3.12 [3] диаметр поперечной арматуры в сварном каркасе подбирается из условия технологии сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры. При диаметре стержней продольной арматуры 20 мм поперечные стержни из условия технологии сварки принимаем диаметром 6 мм (d_w ≥ 0,25·d, см. п. 5.8 ГОСТ 14098-2014 [12]) класса А240.

В соответствии с п. 10.3.14 [3] во внецентренно сжатых элементах для предотвращения выпучивания продольной арматуры следует устанавливать поперечную арматуру с шагом

Принимаем наименьшее значение шага поперечной арматуры с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм.

В сварном пространственном каркасе колонны при проценте армирования поперечного сечения менее 3% устанавливаем поперечную арматуруd_w = 6 мм класса А240 с шагом s_w = 300 мм.

Конструкция хомутов (поперечных стержней) во внецентренно сжатых линейных элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере, через один) располагались в местах перегибов, а перегибы – на расстоянии не более 400 мм по ширине грани. При ширине грани не более 400 мм и не более четырех продольных стержнях у этой грани допускается охват всех продольных стержней одним хомутом (поперечной арматурой).

4.5 Расчет консоли колонны

Принимаем ширину консоли равной ширине колонны b = b_c = 400 мм.

За нагрузку на консоль колонны принимаем максимальное значение из поперечных сил при расчете ригеля на опоре В от загружения
II (1+3).

При классе бетона колонны по прочности на сжатие В30 и ригеля В20 необходимую длину площадки опирания ригеля на консоль колонны определяем из условия обеспечении прочности ригеля на местное сжатие (смятие).

Расчет элемента на местное сжатие при отсутствии косвенной арматуры производят согласно п. 8.1.44 [3] из условия

где ψ – коэффициент, принимаемый равным 1,0 при равномерном распределении нагрузки по площади смятия; A_b,loc – площадь приложения сжимающей силы (площадь смятия)

R_b,loc – расчетное сопротивление бетона сжатию при местом действии сжимающей силы, учитывает повышенное сопротивление сжатию бетона в пределах грузовой площади (площади смятия) за счет объемного напряженного состояния бетона под грузовой площадью, зависящее от расположения грузовой площади на поверхности элемента)

где φ_b – коэффициент, принимаемый по формуле

где A_b,max – максимальная расчетная площадь; A_b,max = A_b,loc .

Тогда , но не менее 1,0. Принимаем φ_b = 1,0.

Определяем требуемую длину площадки опирания ригеля

Минимальный вынос консоли с учетом зазора между колонной и торцом ригеля, равного 60 мм, в соответствии с типовым решением в проектах многоэтажных зданий каркасного типа

Вынос консоли округляем в большую сторону кратно 50 мм. Принимаем l₁ = 150 мм.

Определяем фактическую длину площадки опирания ригеля на консоль

Находим напряжения сжатия в бетоне ригеля и консоли колонны под концом ригеля

условие выполняется, следовательно, прочность бетона на местное сжатие обеспечена.


Рис. 21 – К расчету консоли колонны
Назначаем расчетную высоту консоли колонны из условия Ж.1 [3]

отсюда

Полная высота консоли

Высоту консоли округляем в большую сторону кратно 50 мм. Принимаем высоту консоли h = 200 мм.

Пересчитываем рабочую высоту сечения консоли колонны

Определяем высоту консоли у свободного края

условие не выполняется.

Принимаем высоту консоли h = 250 мм.

Пересчитываем рабочую высоту сечения консоли колонны

Определяем высоту консоли у свободного края

условие выполняется.

Определяем момент, растягивающий верхнюю грань ригеля по краю консоли. В расчет принимаем изгибающий момент от той же схемы загружения, что и принятое в расчет консоли значение поперечной силы II (1+3)

Проверяем условие

Условие выполняется, тогда считаем далее по (*).

Прочность короткой консоли при l₁ ≤ 0,9h₀ (при 150 мм < 0,9 · 220 = 198 мм) по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой проверяем из условия Ж.1 [3]

где l_sup – длина площадки опирания нагрузки вдоль вылета консоли, для консолей входящих в жесткий узел рамной конструкции l_sup = l_sup,f;
если выполняются условия

то значение l_sup в условии (*) принимают равным вылету консоли l₁.

Проверяем условия

тогда в условии (*) принимаем l_sup = l_sup,f =90 мм.

Определяем расстояние от грани колонны до места действия силы

В соответствии с п. 3.79 [14] поперечная арматура коротких консолей колонн конструируется следующим образом:

• 
  при h ≤ 2,5c – в виде наклонных хомутов под углом 45° по всей высоте консоли;
  
• 
  при h > 2,5c – в виде отогнутых стержней и горизонтальных хомутов по всей высоте консоли;
  
• 
  при h > 3,5c и Q ≤ _b1R_btbh₀ – в виде горизонтальных хомутов без отогнутых стержней, которые в этом случае допускается не предусматривать.
  

Проверяем условия

h = 250 мм < 3,5c = 3,5 · 105 = 367,5 мм – условие не выполняется;

h = 250 мм < 2,5c = 2,5 · 105 = 262,5 мм – условие не выполняется, следовательно консоль армируем наклонными хомутами под углом 45° по всей высоте консоли.

Рис. 22 - Схема армирования коротких консолей [16]: а) наклонными хомутами; б) отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами; в) горизонтальными хомутами; 1 – каркас колонны;

2 – продольная рабочая арматура консоли; 3 – наклонные хомуты;

4 – отгибы; 5 – горизонтальные хомуты
Во всех случаях шаг хомутов должен приниматься

где s_w – расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.

Принимаем наименьшее значение шага поперечной арматуры с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм.

Принимаем двухветвевые хомуты в каркасах из арматуры класса А240 диаметром 6 мм (как в колонне, см. п. 4.4) с площадью поперечного сечения двух стержней А_sw = 57,0 мм² с шагом s_w = 50 мм, определяем коэффициент армирования хомутами, расположенными по высоте консоли

Коэффициент приведения арматуры к бетону

Находим угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали θ, определяемый как

Находим правую часть неравенства (*)

Принимаем Q_max = 354,2 кН.

Проверяем условие (*) Q =  кН < Q_max = 354,2 кН условие выполняется, следовательно, прочность консоли по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой обеспечена.

При жестком соединении ригеля и колонны с замоноличиванием стыка и привариванием нижней арматуры ригеля к арматуре консоли через закладные детали продольная арматура консоли проверяется из условия

где N_s – горизонтальное усилие, действующее на верх консоли от ригеля, равное

где h_0b – рабочая высота ригеля на опоре (см. п. 3.3).

Горизонтальное усилие N_s принимается

где k_f – высота углового сварного шва в соединении закладных деталей ригеля и консоли, принимаем 8 мм; l_w – длина углового сварного шва в соединении закладных деталей ригеля и консоли, принимаем 170 мм; R_wf – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, определенное согласно табл. Г.2. СП16.13330 [15] для электрода Э42 принимается равным 180 МПа; 0,3 – коэффициент трения стали по стали.

где R_sb – расчетное сопротивление верхней арматуры ригеля; А_sb – площадь верхней арматуры ригеля (см. расчетное сечение ригеля у опоры В в п. 3.3).

Принимаем N_s = 400,8 кН.

Определяем площадь продольной арматуры

Если значение получается отрицательным, то продольной арматуры в консоли по расчету не требуется.

На период монтажа, если не своевременно произведена сварка выпусков арматуры из ригеля и колонны

где g – расчетная постоянная нагрузка на 1 погонный метр ригеля (см. п. 3.2)

В соответствии п. 10.3.6 [3] μ_s,min = 0,001, тогда

В качестве продольной рабочей арматуры консоли колонны принимаем 28 класса А500С площадью больше требуемой А_s^ф = 101 мм² > 88 мм².

В консолях, входящих в замоноличенный жесткий рамный узел, в котором нижняя арматура ригеля приварена к продольной арматуре консоли через закладные детали, постановка специальных анкеров к стержням продольной арматуры консоли необязательна.