Курсовая работа: Конструирование железобетонных колонн

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

1.
Конструктивный расчет внецентренно сжатых колонн

1.1
Проектирование, конструирование и особенности расчета

Целью конструктивного расчета колонн является подбор арматуры при заданных по конструктивным требованиям размерам поперечного сечения.
Сборные железобетонные колонны, применяемые для одноэтажных производственных зданий, бывают сплошного сечения, двухветвевые, двутаврового и полого сечений. Наибольшее применение получили колонны сплошного сечения и двухветвевые.
В зданиях пролетом до 24 м при шаге колонн 6 м, кранах грузоподъемностью до 50 т и высоте колонн до 12-14 м рекомендуется применять сплошные колонны прямоугольного сечения.
Рекомендации по назначению размеров сечений колонн даны в статическом расчете одноэтажной рамы производственного здания.
Для изготовления колонн используют бетон классов BI5 - В50.
Площадь сечения рабочей продольной арматуры рассчитывают, причем в зависимости от гибкости она должна быть не менее:
при l 0
/h < 5 – A s
= A s
' = 0,0005·b·h 0
; при 5 ≤ l 0
/h < 10 - A s
= A s
' = 0,001·b·h 0
;
при 10 ≤ l 0
/h < 24 - A s
= A s
' = 0,002·b·h 0
; при l 0
/h > 24 - A s
= A s
' = 0,0025·b·h 0
.
В колоннах при воздействии изгибающих моментов разного знака, но близких по величине, рекомендуется симметричное продольное мирование. Продольную рабочую арматуру колонн применяют обычно из стали класса A-III диаметром не менее 16 мм. Расстояние между осями стержней следует принимать не более 400 мм, при больших расстояниях между ними конструктивно устанавливают дополнительные стержни диаметром 12 мм.
В соответствии с конструктивными требованиями поперечную арматуру должны устанавливать на расстояниях при R sc
≤ 400 МПа - не более 500 мм и не более: 20 d - при сварных каркасах и 15 d - при вязаных каркасах; при R sc
> 450 МПа - не более 400 мм и не более: 15 d - при сварных каркасах и 12 d - при вязаных каркасах. Если насыщение элемента сжатой продольной арматурой составляет свыше 1,5%, а также всё сечение сжато и общее насыщение арматурой свыше 3%, то расстояние между хомутами должно быть не более 300 мм и не более 10d [1, п.5], где d - наименьший диаметр сжатых продольных рабочих стержней. Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах назначают из условия сварки [1, прил.3,4].
Для местного усиления железобетонных сборных колонн вблизи их стыков применяют косвенное армирование в виде сварных сеток (не менее 4 шт.) из стали классов А-I, А-Ш и Вр-I преимущественно диаметром 5-10 мм, принимая их шаг не менее 60 мм, не более 150 мм и не более 1/3 меньшей стороны сечения колонны. Размеры ячеек сеток не менее 45 мм, не более 100 мм и не более 1/4 меньшей стороны сечения колонны.
Ветви двухветвевой колонны в нижней части соединяют распорками, расстояние между осями которых принимают (8...12) h w
, где h w
- меньший размер поперечного сечения ветви. Высоту сечения рядовой распорки принимают равной (1,5...2) h w
, а верхней - не менее удвоенной высоты сечения рядовой распорки. Расстояние от уровня пола до низа первой надземной распорки для обеспечения удобного прохода принимают не менее 1,8 м. Армирование распорок обычно симметричное.
Верхнюю распорку армируют рабочими продольными стержнями, отгибами, горизонтальными и вертикальными поперечными стержнями (рисунок 1). Шаг горизонтальных стержней следует принимать не более 1/4 высоты распорки и не более 150 мм, вертикальных стержней - не более 200 мм, при этом суммарная площадь горизонтальных поперечных стержней принимается не менее 0,001·b·h 0
, где b и h 0
- соответственно ширина и рабочая высота сечения распорки, а площадь отгибов - ≥0,002·b·h 0
, при этом необходимость установки отгибов проверяют расчетом.
Рисунок 1 - Схема армирования верхней распорки:
1 и 7 - арматура ветвей соответственно надкрановой и подкрановой;
3 и 5 - отгибы соответственно распорки и подкрановой консоли;
6 и 4 - соответственно вертикальная и горизонтальная арматура распорки.
Для опирания подкрановых балок в колонне устраивают короткие консоли (рисунок 2), размеры сечения которых проверяют расчетом, а назначают исходя из следующих положений: высота консоли в опорном сечении h ≥ 250 мм; h´ принимают в зависимости от грузоподъемности крана Q. При Q < 5 т и h´ > 300 мм, при 5 т < Q <15 т h ≥ 400 мм и при Q > 15 т h' ≥ 500 мм. Кроме того, h´ ≥ (1/3) h.
При h ≤ 2,5·a в качестве поперечной арматуры принимают наклонные поперечные стержни по всей высоте консоли (рисунок 3, а), при h >2,5·а - в виде отогнутых стержней и горизонтальных хомутов (см. рисунок 3, б), при h > 3,5а и Q c
< R b
·b·h 0
- в виде горизонтальных хомутов. Во всех случаях шаг поперечных стержней должен быть не более h /4 и не более 150 мм, диаметр отогнутых стержней - не более 1/15 длины отгиба l inc
и не более 25 мм. Суммарная площадь сечения отгибов и наклонных стержней должна быть не менее 0,002·b·h 0
.
Рисунок 3 - Схемы армирования консолей:
а - наклонными поперечными стержнями; б - отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами, 1 - каркас колонны; 2 - продольная рабочая арматура консоли; 3 и 5 - хомуты соответственно наклонные и горизонтальные; 4 - отгибы
Колонны одноэтажного промышленного здания рассчитывают как внецентренно сжатые на усилия, найденные при расчете поперечной рамы с учетом влияния прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы, как в плоскости рамы, так и из её плоскости. Расчет из плоскости изгиба можно не производить, если гибкость элемента из плоскости рамы меньше гибкости в плоскости рамы. Эксцентриситет продольной силы принимают равным е 0
= М/N, но не менее величины случайного эксцентриситета (е а
= l/600; е а
= h/ 30; е а
= 0,01 м). При расчете колонн из плоскости изгиба величину эксцентриситета е 0
принимают равной случайному эксцентриситету.
Увеличение эксцентриситета из-за влияния прогиба на несущую способность учитывают путём умножения эксцентриситета е 0
на коэффициент η:
где N cr
- условная критическая сила.
При гибкости элемента l 0
/i ≤ 14 (для прямоугольных сечений при l 0
/h b
≤ 4) допускается принимать η = 1.
Колонны поперечной рамы представляют собой стойки с несмещаемыми опорами, поэтому в сечениях I-I и IV-IV влияние дополнительного изгибающего момента незначительно и для этих сечений принимают η =1.
При N ≥ N cr
следует увеличивать размеры сечения.
Рассчитывая колонны, влияние вероятной продолжительности действия нагрузок на прочность бетона учитывают с помощью коэффициента условий работы γ b
2
[1]. При отсутствии нагрузок малой суммарной длительности действия (ветровой, крановой) расчет прочности следует производить при γ b
2
< 1.
Если есть нагрузки малой суммарной длительности, величину γ b
2
принимают в зависимости от выполнения условия
где М I
- момент усилий от всех нагрузок без учета нагрузок малой суммарной длительности; М II
- момент усилий от действия всех нагрузок.
Моменты М I
и М II
- принимают относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения растянутой (или наименее сжатой) арматуры.
Если условие (2) выполнено, то γ b
2
= 1,1, в ином случае γ b
2
< 1.
1.2
Пример конструктивного расчета колонн

За исходные данные при расчете принимают следующие величины.
l - длина элемента; l 0
- расчетная длина элемента; е a
- случайный эксцентриситет; е 0
- эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести сечения;
I и I S
- момент инерции соответственно сечения бетона и площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;
r i
- радиус инерции поперечного сечения элемента относительно центра тяжести;
х и ξ - соответственно высота и относительная высота сжатой зоны бетона;
ξ R
-граничные значения величины ξ ;
h 1
и b 1
- соответственно высота и ширина сечения верхней (надкрановой) части колонны;
h 2
и b 2
- то же, нижней (подкрановой) части сплошной колонны;
h w
и b w
– соответственно высота и ширина сечения ветви;
h - высота поперечного сечения сквозной колонны;
Н 1
и Н 2
- соответственно высота надкрановой и подкрановой частей;
с - расстояние между осями ветвей нижней части колонны;
S - расстояние между осями распорок;
n c
- количество панелей в подкрановой части сквозной колонны;
b S
и h S
– соответственно ширина и высота сечения распорки;
A S
и A /
S
- площадь сечения продольной арматуры, расположенной соответственно в растянутой и сжатой зонах;
е - расстояние от направления действия продольной силы до центра тяжести сечения растянутой арматуры;
S w
– расстояние между вертикальными поперечными стержнями;
А w
- площадь сечения поперечных стержней, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;
φ f
- коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах.
Характеристики материалов и коэффициенты, используемые при расчете:
R b
- расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность);
R bt
- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
R S
- расчетное сопротивление арматуры растяжению;
R SC
- расчетное сопротивление арматуры сжатию;
R SW
- расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры;
Е S
и E w
- модуль упругости соответственно продольной и поперечной арматуры;
α ε
- отношение модуля упругости арматуры Е S
к модулю упругости бетона E b
; α w
- то же, E w
к E b
;
µ S
- коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры к площади поперечного сечения элемента bh 0
;
µ w
- коэффициент поперечного армирования, определяемый как отношение площади сечения поперечной арматуры А w
к площади bS w
;
α, ω, γ b
2
- расчетные коэффициенты прочности железобетонных элементов, назначаемые по нормам [1];
φ l
- коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии.
1.2.1 Надкрановая часть колонны. Расчёт в плоскости изгиба

1.Вычисляют эксцентриситет продольной силы:
2.Определяют коэффициент условий работы γ b
2
:
если М І
≤0,82М ІІ
, то γ b
2
=1,1;
если М І
>0,82М ІІ
, то γ b
2
=0,9.
3. Вычисляют расчётные параметры напряженного состояния внецентренно сжатого элемента:
4.Если гибкость l 0
/h b
>4, определяют по формуле(58) [1] условную критическую силу N cr
:
где β-коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона по табл.30[1](для тяжёлого бетона β=1); М- момент относительно растянутой или наименее сжатой грани от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; М l
- то же, от действия постоянных и длительных нагрузок.
5.По формуле (1) находим коэффициент увеличения эксцентриситета продольной силы η.
6.Определяют расстояние от направления действия продольной силы N до центра тяжести сечения растянутой арматуры:
2. Необходимое количество сжатой арматуры определяют по следующим формулам соответственно для элементов из бетонов классов ВЗО и ниже:
тоже для элементов из бетона класса выше В30
если µ /
s
<µ min
, A /
s
=µ min
· b 1
·h o
. (16)
3.Если принятая площадь сечения сжатой арматуры A 1
s
существенно превышает её значение, вычисленное по формулам (15) и (16), например, при отрицательном значении A 1
s
, то площадь сечения растянутой арматуры согласно условиям (19)-(21):
4.Необходимое количество растянутой (менее сжатой) арматуры при µ 1
s
≥µ min
вычисляют по формулам:
Если µ s
незначительно отличается от предварительно принятого µ 1
s
, расчёт можно не уточнять; в ином случае повторяют расчёт при
5.Аналогично подбирают арматуру и на другие выгодные комбинации нагрузок:
Проверка прочности наклонных сечений.
1.Определяют φ n
и длину проекции сечения с:
φ n
=0,1·N/R bt
· b 1
·h o
≤0,5; (28)
2.Поперечное усилие воспринимаемое бетоном
3.Если Q≤Q b
,
n
, то поперечную арматуру устанавливают конструктивно, а если Q>Q b
,
n
, то производят подбор арматуры:
величина поперечной силы, воспринимаемой бетоном сжатой зоны
интенсивность поперечного армирования согласно формуле:
длина проекции опасного наклонного сечения по формуле:
Расчёт из плоскости изгиба колонны крайнего ряда
1.Если гибкость из плоскости изгиба λ *
=l *
o
/h *
1
меньше аналогичной величины в плоскости изгиба λ=l o
/h 1
, расчёт колонны из плоскости изгиба не производят. Если l *
o
/h *
1
> l o
/h 1
, то расчёт производят из плоскости изгиба.
2.Назначают максимальный случайный эксцентриситет .
3.Если гибкость l *
o
/h *
1
>4, определяют условную критическую силу N cr
:
4.Определяют по формуле (1) η *
и е *
:
е *
= е *
0
· η *
+0,5·h *
1
-a . (41)
х=[ N //
+R s
(A s
+A 1
s
)] /R b
·b *
1
- при A s
≠ A /
s
; (42)
х= N //
/R b
·b *
1
- при A s
=A 1
s
; (42)
N //
·e *
≤R b
·b *
1
·x(h *
o
-0,5x)+R sc
·A /
(h *
o
-a /
). (44)
Если условие (44) не выполняется, увеличивают площадь сечения арматуры:
Если не выполняется условие (43), определяют относительную высоту сжатой зоны бетона ξ, а затем Х:
для элементов из бетона класса В30 и ниже
для элементов из бетона классом выше В30
7. Проверяют по формуле (44) прочность сечения.
Если условие (44) не выполняется, увеличиваем площадь сечения арматуры по формуле (45)
1. Расчётные параметры напряжённого состояния таковы:
площадь сечения арматуры определяется по формуле:
Если условие (56) не выполняется, площади арматуры определяют в такой последовательности:
для элементов из бетона классов В30 и ниже
для элементов из бетона классом выше В30
Если условие (64) не выполняется, площадь сечения арматуры А s
и А /
s
находят в зависимости от гибкости элемента.
3. Аналогично подбирают арматуру и на другие невыгодные расчётные комбинации нагрузок:
Расчёт из плоскости изгиба колонны среднего ряда
1. Расчёт выполняется аналогично расчёту из плоскости изгиба колонны крайнего ряда (см., формулы (37)-(47)).
2. Для элементов из бетона класса В30 и ниже
для элементов из бетона классом выше В30
4. . Проверяют по формуле (44) прочность сечения.
Если условие (44) не выполняется, увеличиваем площадь сечения арматуры по формуле (45).
Расчёт в плоскости изгиба колонны сплошного сечения
1. Вычисляют эксцентриситет продольной силы е о
по формуле (3).
2. Определяют коэффициент условий работы:
еслиМ І
≤0,82М ІІ
, тоγ b2
=1,1, σ sc,u
=400МПа;
при М І
>0,82М ІІ
, то γ b
2
=0,9, σ sc,
u
=500МПа.
4. При гибкости lo/h n
>4 и для сечения III-III определяют условную критическую силу, последовательно вычисляя M /
e
, φ e
, δ e
,
min
, δ e
, α s
·I s
, N cr
, η и e по формулам (8) – (13).
5. Рассчитывают параметры , и δ по формулам (53) – (55).
Если условие (56) не выполняется, площадь арматуры определяют с учётом формул (58)-(62), последовательно вычисляя φ s
, α и ξ; в итоге площадь арматуры А s
и А /
s
находят по формуле (72). При этом
7. Определяют коэффициент продольного армирования:
8. Если μ s
<μ min
, площадь арматуры А s
и А /
s
назначают с учётом конструктивных требований.
9. Аналогично подбирают арматуру и на другие невыгодные расчётные комбинации усилий:
Проверка прочности наклонных сечений
Расчёт аналогичен соответствующему расчёту надкрановой части колонны.
1. При гибкости l *
o/h *
2
> lo/h 2
производят расчёт из плоскости изгиба.
3. Если l *
o/h *
n
>4 , то для сечения III-III определяют условную критическую силу N cr
, η и e *
с использованием формул (38) – (41).
5. Дальнейший расчёт аналогичен соответствующему расчёту надкрановой части средней колонны.
Двухветвевая колонна. Расчёт в плоскости изгиба
1. Определив ω, δ e
,
min
, δ e
, е о
, М I
, М II
, γ b
2
, σ sc,
u
, R b
и ξ, вычисляют для сечение III-III и гибкости l o
/i>14 N cr
и η:
2. Находят изгибающие моменты и продольные силы в ветвях колонны:
Тогда для колонны крайнего ряда в подкрановой ветви
3. Определяют величину эксцентриситетов е о
и е:
4. Дальнейший расчёт аналогичен соответствующему расчёту колонны сплошного сечения.
1. Изгибающий момент и поперечная сила в распорке соответственно
2. Проверяют достаточность размеров поперечного сечения распорки из условия прочности в наклонном сечении:
Q s
≤0,3· φ b
1
·φ w
·R b
·b s
·h 0
. (91)
3. Площадь сечения продольной арматуры:
4. Устанавливают необходимость поперечного армирования:
если условие (96) выполняется, поперечную арматуру устанавливают конструктивно, в ином случае – по расчёту:
При проверке прочности наклонных сечений ветвей колонны расчёт аналогичен соответствующему расчёту подкрановой части колонны сплошного сечения.
Расчёт из плоскости изгиба ветвей колонны аналогичен соответствующему расчёту колонны сплошного сечения.
Расчёт подкрановой консоли колонны сплошного сечения.
1. Принятые размеры консоли в опорном сечении определяется по формуле в предположении, что поперечная арматура отсутствует:
Если Q c
≤Q c
′′
, определяют прочность бетона на смятие:
4. Изгибающий момент у грани колонны
1.3
Пример расчета и конструирования сплошной колонны

Для развития практических навыков приведем пример расчета колонны сплошного сечения крайнего ряда и двуветвевой колонны среднего ряда.
В таблице 1 приведены расчетные сочетания нагрузок, полученные в результате статического расчета рамы .
Размеры прямоугольного сечения надкрановой части: b = 0,5 м=500мм; h = 0,6 м=600мм; а = а'= 0,04 м=40мм; рабочая высота сечения h e
=h - а = 0,6 - 0,04 = 0,56 м=560мм.
Таблица 1 Расчетные усилия и их сочетания для колонны ряда А (моменты – в кН∙м, силы – в кН).
Таблица 2 Комбинация расчетных усилий для колонны ряда А (моменты – в кН∙м, силы – в кН).
За расчетное принимают сечение II-II, усилия в котором значительно больше, чем в сечении I-I. При учете крановых нагрузок расчетная длина надкрановой части колонны lo=2H 2
=2·4,0 = 8,0 м, гибкость колонны прямоугольного сечения l 0
/h 1
=8,0/0,6 =13,3>4.
Следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета продольной силы.
Сечения колонн рассчитывают на наиболее невыгодное сочетание усилий; от всех нагрузок М = -139,9 кНм, N = 416,9 кН; от всех нагрузок, но без учета крановой и ветровой М' = 78,1 кН·м, N ´
= 560,54 кН; от продолжительно действующих нагрузок (в данном случае постоянной) M l
= 56,6 кН·м; N ´
= 416,9 кН.
Так как в рассматриваемой комбинации усилий учтены нагрузки, суммарная продолжительность действия которых мала (ветровая и крановая), для определения коэффициента условий работы бетона γ b
2
проверяют условие (2):
М ІІ
=М-N(0,5·h 1
-a)= - 139,9-416,9·(0,5·0,6-0,04) = -248,3кН·м;
М І
=М /
-N /
(0,5·h 1
-a) = 78,1-560,5·(0,5·0,6-0,04) = -67,6кН·м;
|M І
| < 0,82 |M ІІ
| = 0,82·248,3 = 203,6 кН·м.
Поскольку условие (2) выполнено, принимают γ b
2
= 1.1. Расчетное сопротивление бетона
℮ а
= 0,6/30 = 0,02 м и ℮ а
=8,0/600 = 0,025 м.
Т.к. ℮ 0
>℮ а
, случайный эксцентриситет не учитываем.
Определяют условную критическую силу по формуле (12):
М /
l
=M l
+N l
(0,5·h 1
-a) =56,6+416,9·(0,5·0,6-0,04) = 164,9 кН·м;
δ е
= 0,336/0,6 = 0,56>δ е,
min
= 0.5-0.01·8.0/0.6-0.01·9.35 = 0.273.
Задаются коэффициентом продольного армирования. В первом приближении принимают μ s
=0.005, тогда
α s
J s
= μ s
b 1
h 1
(0.5 h 1
-a) 2
E s
/E b
= 0.005·0.5·0.6·(0.5·0.6-0.04) 2
·200000/23000 = 0.882·10 -3
м 4
;
Коэффициент увеличения эксцентриситет продольной силы согласно формуле (1)
Определяют расстояние от направления действия продольной силы до центра тяжести сечения растянутой арматуры:
℮=0,336·1,11+0,5·0,6-0,04=0,629 м=629мм.
Вычисляют по формуле (16) требуемую площадь сечения арматуры в сжатой зоне:
Следовательно, принимают ее конструктивно:
А s
´
=0.002 b 1
h o
= 0.002·500·560=560 мм 2
=5,6 см 2
.
Принимают 3ø16 А-Ш, А s
=6.03 см 2
.
Вспомогательный расчетный коэффициент определяется по формуле (19):
Относительная высота сжатой зоны определяется по формуле 2.20 или по специальной таблице 5 приложения ξ=0,17.
Площадь сечения растянутой арматуры по формуле (21)
Принимают 3Ø16 А-Ш, А s
=6.03 см 2
.
Коэффициент продольного армирования:
Незначительно отличается от предварительно принятого μ s
=0.005. Следовательно, дальнейшее уточнение расчета можно не производить.
Аналогично производят подбор арматуры и на другое невыгодное сочетаний усилий: М= 77,7 кН·м; N=546,1 кН; М ′
= 78,1 кН·м; N ′
=560,5 кН; М l
= 56,6 кН·м; N l
=416,9 кН. По расчету А s
′
<0, принимают конструктивно 3Ø16 А-Ш; А s
′
=6.03 см 2
; А s
=1.10 см 2
, принимают 3Ø16 А-Ш, А s
=6.03 см 2
.
Окончательно принимают с каждой стороны колонны по 3Ø16 А-Ш; А s
=A s
′
=6.03 см 2
.
Размеры прямоугольного сечения: h 1
*
=0.5 м, b 1
*
=0.6 м. Расчетная длина надкрановой части колонны: l 0
*
=1.5 H 1
=1.5·4.0=6.0 м. Так как гибкость из плоскости изгиба l 0
*
/h 1
*
=6.0/0.5=12.0 меньше аналогичной величины в плоскости изгиба, то l 0
/h 1
=13,3 и расчет колонны из плоскости изгиба не производят.
Действующая на колонну поперечная сила Q= 79,87 кН. При этом сочетании учтены нагрузки, суммарная продолжительность действия которых мала, поэтому γ b2
=1.1.
По формуле (30) проверяют прочность колонны на действие поперечной силы:
где N- действующая продольная сила при принятой комбинации усилий.
Длина проекции наклонного сечения согласно формуле (29)
Поскольку Q=79870 Н< Q b
,и
=242900 МН, поперечную арматуру устанавливают конструктивно. Конструктивные требования определяются разделом 5 норм [1]. Нормируется расстояние между поперечными стержнями, соотношение диаметров продольной и поперечной арматуры из условия технологии сварки.
b 2
=0,5 м=500мм; h 2
=0,8 м=800мм; а = а ′
=0,04=40мм; h 0
=0.8-0.04=0.76 м=760мм.
Подбор сечений продольной арматуры производят по максимальным усилиям, действующим в сечениях.
от всех нагрузок, но без учета ветровой и крановой
Вычисляют моменты внешних усилий относительно центра тяжести сечения арматуры соответственно с учетом и без учета ветровой нагрузки:
|M I
|<0.82 |M II
|=272,1 кН·м<0.82·800,4=616,3 кН·м.
Так как условие (2) выполнено, принимают γ b
2
=1.1 и R b
=9.35 МПа.
Ввиду того, что сечение ΙV-ΙV расположено у заделки колонны, η=1.
℮=0,178·1+0,5·0,8-0,04=0,523 м=523мм.
По формуле (53) определяют относительную величину продольной силы
Минимально необходимое армирование подкрановой части в зависимости от гибкости
A s
=A′ s
=0,002·b 2
·h 0
=0,002·500·760=760 мм 2
=7,6 см 2
.
Принимают по 4Ø16 A-III с каждой стороны (A s
=A′ s
=8,04 см 2
).
Аналогично производят подбор арматуры и на другое невыгодное сочетание усилий: M=293,8 кН·м; N= 1437,2 кН; M′=21,8 кН·м; N′= 791,3 кН; A s
=A′ s
<0, следовательно, продольную арматуру устанавливают конструктивно.
Расчет из плоскости поперечной рамы
: l* 0
= 0,8Н 2
= 0,8·8, 15=6,52 м.
l* 0
/h 2
= 6,52/0,5 = 13,04 м < l 0
/h* 2
= 12,22/0,8 = 15,28
гибкость в плоскости изгиба, расчет из плоскости поперечной рамы не выполняют. Поперечную арматуру в подкрановой части устанавливают конструктивно, так как площадь поперечного сечения подкрановой части больше, чем надкрановой.
Размеры консоли принимают с учетом конструктивных требований и из условия опирания и крепления подкрановых балок. Тогда
h k
=1,45 м; b=0,5м; а = а' = 0,04 м; - h. 0к
= 1,41 м; l c
=0,55; a c
= 0,2 м.
Сечение подкрановой консоли рассчитывают от действия нагрузок: от веса подкрановой балки и подкранового рельса 138,7 кН и вертикальной крановой нагрузки 733,6 кН. Тогда Q с
=138,7+733,6=872,3 кН.
Проверяют принятые размеры консоли в опорном сечении по формулам (103) и (104):
Q c
=872300 Н<0,75(1+0)(1-200/1410)9,35·500·340 =1023000 Н,
Q c
= 872300 Н < 2, 5·0,83·500·1410 = 1462000 Н.
Следовательно, размеры достаточны. Поперечное армирование консоли принимают в соответствии с конструктивными требованиями. Прочность бетона на смятие по формуле (105)
Прочность бетона на смятие обеспечена.
Рисунок 1 – Опалубочный чертеж и армирование колонны
Рисунок 2 – Арматурный пространственный каркас К-1
Определяют площадь сечения продольной арматуры, принимая одинаковое её количество в растянутой и сжатой зонах. При этом изгибающий момент у грани колонны
Принимают 3Ø12 А-Ш, A s
= A′ s
= 3,39 см 2
.
Поперечную арматуру устанавливают согласно конструктивным требованиям. Опалубочный и арматурные чертежи колонны приведены на рисунке 1 и 2, закладных деталей - на рисунке 3.
1.4
Пример расчета и конструирования двухветевой колонны

b b
= 0,5 м; h g
= 0,6 м; a = a′ = 0,04 м; h o
= 0,6 - 0,04 = 0,56 м.
Расчетная длина надкрановой части l 0
= 2Н 1
= 2·4,0 = 8,0.
Гибкость надкрановой части l 0
/h 1
= 8,0/0,6 =13,3> 4. Следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета продольной силы.
Рассматривают наиневыгоднейшее сочетание нагрузок:
Определяют коэффициент условий работы бетона
M II
=M+N(0,5·h c
-a)=-139,9+416,9(0,5·0,6-0,04)=-31,5 кН·м;
M I
=M′+N′(0,5·h c
-a)=78,1+560,5(0,5·0,6-0,04)=223,8 кН·м.
Поскольку |M I
|=223,83 кН·м>0,82 M II
=0,82·31,5=25,83 кН·м, принимают γ b
2
=0,9, R b
=7,65 МПа, R bt
=0,68 МПа.
Эксцентриситет продольной силы ℮ 0
=139,9/416,9=0,336 м, ℮ 0
=0,336 м > ℮ a
=0,02 м, следовательно влияние случайного эксцентриситета не учитываем.
M 1,
l
=56,6+416,9·(0,5·0,6-0,04)=164,9 кН·м;
δ=℮ 0
/h=0,336/0,6=0,56>δ e
,
min
=0,5-0,01·8,0/0,6-0,01·7,65=0,29;
℮=0,336·1,13+0,5·0,6-0,04=0,639 м=639мм.
В итоге площадь сечения арматуры определяется по формуле 2.57:
Аналогично производят подбор арматуры и на другие невыгодные сочетания нагрузок:
М′ = 78,1 кН·м; N′ = 560,5 кН; М l
= 56,6кН·м; N l
= 416,9 кН.
Принимаем окончательно для надкрановой части 4Ø14 A-III, A s
=A′ s
=6,16 см 2
.
Расчёт из плоскости поперечной рамы
h* 1
=0,5 м; b 1
=0,6 м; l* 0
=1,5·4,0=6,0 м.
Расчёт из плоскости изгиба не производят, так как гибкость из плоскости изгиба
меньше гибкости в плоскости изгиба 8,0/0,6=13,3.
Проверка прочности наклонных сечений
Проверка производится аналогично расчету по наклонным сечениям сплошной колонны.
Подкрановая часть состоит из двух ветвей: высота всего сечения h 2
=1,2 м; b 2
=0,5 м; сечение ветви
h w
=0,25 м; a w
=a′ w
=0,03 м; h 0w
=0,22 м; δ=a′/h 0
=0,03/0,22=0,136;
расстояние между осями ветвей с=0,95 м; расстояние между осями распорок s=H 1
/n c
=8,15/4=2,04. Расчётная длина подкрановой части l 0
=1,5·H 2
=1,5·8,15=12,22 м.
Подбор продольной арматуры производят по наибольшим расчётным усилиям в сечениях III-III и IV-IV.
Первоначально расчёт производят на следующую комбинацию усилий:
М = -249,6 кН·м; N = 1530,0 кН; Q=79,87 кН;
Определяют моменты внешних сил относительно центра тяжести растянутой (или менее сжатой) арматуры в ветви:
M II
=-249,6+1530·(0,5·1,2-0,03)=699 кН·м;
M I
= 46,2+884,1·(0,5·1,2-0,03)=594,5 кН·м>0,82· M II
=0,82·699=573,2 кН·м.
Следовательно, γ b
2
=0,9, а R b
=0,9·8,5=7,65 МПа.
Находят по формулам (85) и (82) продольные усилия и изгибающие моменты в ветвях колонны:
M b
= ±0,25·79,87·2,04= ±40,3 кН·м.
Так как ветви колонны испытывают действие равных по абсолютной величине изгибающих моментов, принимают симметричное армирование ветвей.
℮ 0
=M b
/N b
=40,3/527,3=0,077 м=77мм;
℮=0,077+0,5·0,25-0,03=0,172 м=172мм;
Поскольку , то по формуле (59) с учётом зависимости (58)
По формуле (63) требуемая площадь сечения арматуры
Аналогично производят подбор арматуры и на другие комбинации усилий:
Принимают с каждой стороны ветви (внутренней и наружной) 3Ø18 A-
III (A s
=A′ s
=7,63 см 2
(-3,5%)).
b s
=0,5 м; h s
=0,6 м; a=a′=0,04 м; h 0
=0,56 м.
Изгибающий момент и поперечная сила в распорке определяются по формулам (88) и (89):
Проверяют достаточность размеров поперечного сечения распорки по формуле (91):
Q s
=155,18 кН<0,3·0,924·1·7,65·500·560=591 кН.
Следовательно, размеры поперечного сечения достаточны. Поскольку эпюра моментов в распорке двузначная, назначают двойное симметричное армирование (см. формулу (92)):
Принимают 3Ø14 A-III (A s
=A′ s
=4,62 см 2
).
Устанавливают необходимость поперечного армирования. Пролёт распорки равен расстоянию в свету между ветвями: l=0,7 м, с=0,25·l=0,175 м.
Определяют величину Q b
,
u
по формулам (94), (95):
– поперечную арматуру устанавливают конструктивно.
Расчёт из плоскости поперечной рамы
Расчётная длина l* 0
=0,8·H 2
=0,8·8,15=6,52 м. Гибкость подкрановой части l* 0
/h* w
=6,52/0,5=13,04 м; аналогичная величина в плоскости изгиба 12,22/1,2=10,18<13,04. Следовательно, производят расчёт из плоскости изгиба, при этом эксцентриситет продольной силы принимают равным случайному:
По формуле (77) определяют высоту сжатой зоны бетона:
x=0,4 м>ξ R
·h 0
=0,607·0,47=0,285 м
Относительная высота сжатой зоны ξ по формуле (49) с учётом зависимостей (46) и (47)
По формуле (44) проверяют прочность сечения:
1530000·237=362610000Нмм<7,65·2·250·420·(470-0,5·420)+365·763·(470-30)=540227800Нмм,
следовательно, прочность сечения из плоскости рамы обеспечена.
Расчёт прочности наклонных сечений ветвей
Проверяют необходимость постановки поперечной арматуры
Q b
,
u
=18 кН<0,6·(1+0,5)·0,68·500·220=67 кН.
следовательно необходимо рассчитать поперечную арматуру по формулам(31) - (36).
Опалубочный и арматурные чертежи колонны показаны на рисунке 4 – 6, закладных деталей – на рисунке 3.
Рисунок 4 - Опалубочный чертёж и армирование двухветвевой колонны
Рисунок 5 - Арматурные изделия К1…К5 и С-5, С-7…С-10 двухветвевой колонны
Рисунок 6 - Арматурные изделия С-1…С-4, С-6 и С-11 двухветвевой колонны
1. СНиП 2.03.01-84: Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 79 с.
2.СНиП 2.01.07-85: Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 35 с.
4. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учебник для вузов.- 4-е изд. - М.: Стройиздат, 1985. - 728 с.
4. Железобетонные конструкции: Курсовое и дипломное проектирование / Под ред. А.Я. Барашикова. - Киев: Вища школа, 1987. - 416с.
5. Железобетонные конструкции / Под ред. Полякова Л, П., Лысенко Е.Ф., Кузнецова Л.В. - К.: Вища школа, 1984. - 352 с.
6. Полищук В. П., Черняева Р. П. Проектирование железобетонных конструкций производственных зданий: Учебное пособие. - Тула, 1983. - 109 с.
7. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие / А.Б.Голышев, В.Я. Бачинский и др. Под ред. А.Б.Голышева. Киев: Будiвельник, 1985. - 496 с.
8. Руководство по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона. - М.: Стройиздат, 1977. - 289 с.
Таблица 6- Сортамент стержневой и проволочной арматуры
Таблица
7- Площадь поперечного сечения арматуры

Название: Конструирование железобетонных колонн
Раздел: Рефераты по строительству
Тип: курсовая работа
Добавлен 02:11:00 27 января 2010 Похожие работы
Просмотров: 8189
Комментариев: 17
Оценило: 4 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Вариант 1 – основное сочетание с учетом крановых и ветровых нагрузок
Вариант 2 – тоже, без учета крановых и ветровых нагрузок
Нормативные , и расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы и ,МП
Сжатие осевое (призменная прочность)
Расчетные сопротивления бетона по прочности на сжатие для предельных состояний первой группы и , МПа.
Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении Е в
·10 -3
при классе бетона по прочности на сжатие
подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении;
Нормативные сопротивления R sn
и расчетные сопротивления растяжению для предельных состояний 2 группы , МПа
Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний 1 группы, МПа
Модуль упругости арматуры, Е s
, МПа
Поперечной (хомутов и отогнутых стержней)
Расчетная площадь поперечного сечения, см 2
при числе стержней
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Конструирование железобетонных колонн
Сочинение По Картине Церковь На Нерли Герасимов
Реферат по теме Аборигены Австралии и папуасы Новой Гвинеи
Практическая Работа Социальная Адаптация В Профессиональной Сфере
Контрольная работа: Анализ этносоциальных и этнополитических процессов в Новосибирской области. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Занятость В Условиях Пандемии
Реферат по теме Формы правления в учении М. М. Щербатова
Реферат: Развитие скульптуры
Дипломная работа: Миссия и цели организации
Дипломная работа по теме Финансовый практикум: начисление сложных процентов, определение ставки по кредиту
Краткое Сочинение Про Певца На Английском
Курсовая Работа На Тему Методика Исследования Алиби
Курсовая работа по теме Карст и карстовые отложения
Контрольная работа по теме Медико-статичтические показатели оценки здоровья
Реферат: Дешифрование аэрофотоснимков
Курсовая работа по теме Восстановление потенциала научных кадров в России
Реферат: Marijuana Conflict Essay Research Paper Marijuana ConflictIn
Курсовая работа по теме Проблеми асортименту та якості білизняного трикотажу
Сочинение Егэ Достоевский
Мен Саясаткер Болсам Эссе
Доклад по теме Установление правопорядка на территории Чеченской Республики
Реферат: Демографические проблемы России
Курсовая работа: Анализ себестоимости производства продукции растениеводства
Курсовая работа: Каналы целенаправленного формирования общественного мнения об ООО "Русинтерфарм": сравнительная эффективность