Проектирование многоэтажного здания
ℓ01= 0.7 Ч H=0.7Ч (3.5+0.6)=2.87 м, расчетная длина первого этажа
где Н– высота этажа; 0.7 – понижающий коэффициент;
Задаем сечение (колонну) равную
h Ч b=35 Ч 35
hK Ч bK=35 Ч 35см=0.35 Ч 0.35м
ℓ = 4м; b = 6м; АГР = 4Ч6 =24м2
hР = b Ч 0.1 = 4Ч0.1=0.4м — высота ригеля;
bР = 0.4Ч hР=0.4Ч0.4 = 0.16м — ширина ригеля;
mP= hP Ч bРЧр = 0.4Ч0.16Ч2500= 160 кг — масса на один погонный метр;
М = 160/6= 60кг — на один квадратный метр;
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка, qН кН/м |
Коэффициент запаса прочности γf |
Расчетная нагрузка q, кН/м2 |
1.Постоянная: - рулонный ковер из трех слоев рубероида - цементная стяжка - утеплитель - паризол - панель ЖБ перекрытия - ригель Σ 2.Временная: – кратковременная – длительная Полная нагрузка от покрытия II.Нагрузка от перекрытия 1.Постоянная: -собственный вес ЖБ конструкций 25кН/м3Ч0.11м – пол деревянный 0.02Ч8 – утеплитель 0.06Ч5 – ригель –звукоизоляция 0.06Ч5 Σ 2.Временная: – длительнодействующая – в том числе кратковременно действующая Σ Всего перекрытия |
0.12 0.4 0.48 0.04 2.75 0.625 qН=4.415 0.7 0.3 5.415 2.75 0.16 1.04 0.625 0.3 qН=4.875 11.5 1.5 qН=13 17.875 |
1.2 1.3 1.2 1.2 1.1 1.1 1.4 1.4 1.1 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 1.3 |
0.144 0.52 0.576 0.048 3.025 0.687 q=5 0.98 0.42 6.4 3.025 0.176 1.248 0.687 0.36 q=5.496 14.95 1.95 q=16.9 22.396 |
|
От перекрытия и покрытия |
Собственный вес колонны |
Расчетная суммарная нагрузка |
|||
Длительная | Кратковременная |
NДЛ |
NКР |
NПОЛН |
||
4 3 2 1 |
1171 1659 2147 2635 |
325 470 615 760 |
52 70 88 104 |
1223 1729 2235 2743 |
325 470 615 760 |
1549 2200 2850 3504 |
Расчет нагрузки колонны
Подсчет расчетной нагрузки на колонну.
2.2 Расчет колонны первого этажа
N=3504кН; ℓ 01=2.87
Определим гибкость колонны.
λ= ℓ0 = 2.87 =8.2см
hK 35
8.2>4 значит, при расчете необходимо учитывать случайный эксцентриситет
ℓСЛ = hК = 35 =1.16см
30 30
ℓ/600 = 287/600 = 0.48
ℓСЛ≥ℓ/600
1.16
≥ 0.48
Принимаем наибольшее, если=1.16см.
Рассчитанная длинна колонны ℓ0=3.22см, это меньше чем 20ЧhK,
следовательно, расчет продольной арматуры в колонне вычисляем по формуле:
АS = N – AB Ч RbЧγb
φ Ч RS RS
φ=φB+2Ч(φE +φB)Чα
φE и φВ – берем из таблицы
φℓ=0.91
φB=0.915
α= μЧ RS = 0.01Ч 360 = 0.24
RBЧγB 17.0Ч0.9
NДЛ/N=2743/3504=0.78
ℓ0/h=2.87/35=8.2
φ= 0.915 + (0.91– 0.915) Ч 0.24 = 0.22
Проверяем коэффициент способности
NСЕЧ = φ(RbABЧγB+ASRS)= 0.22(17.0Ч0.01Ч0.9+41.24Ч360)= 4997
Проверяем процентное расхождение оно должно быть не больше 10%
N = 4997000 – 3504000 Ч 100% = 4.2 %
3504000
4.2 %<5 % — условие выполняется
AS = 3504000 17.0Ч0.9
0.9Ч360Ч100 35Ч35Ч 360 = 41.24см2
Возьмем пять стержней диаметром 32 мм,
AS = 42.02см
М = АS = 42.02 Ч 100% = 3.40%
AБЕТ 1225
2.3 Расчет колонны второго этажа.
N= 2850 кН;
ℓ01= 2.87 м
Определим гибкость колонны:
λ= ℓ0 = 287 = 8.2см 9.2>4 – значит при расчете необходимо
hK 35 учитывать случайный эксцентриситет
ℓСЛ = hK/30=35/30=1.16см
ℓСЛ ≥ ℓ = 287 = 0.47
600 600
ℓ — высота колонны
Принимаем наибольшее, значение если =1.16см
Рассчитанная длина колонны ℓ0=287см, это меньше чем 20ЧhК, следовательно расчет продольной арматуры в колонне вычисляем по формуле:
AS = N RbЧ γВ
φЧRS AB Ч RS
φ= φВ+2 Ч (φЕ – φB)Чα
α= МЧRS = 0.01Ч 360 = 0.23
RBЧγB 17.0Ч0.9
φE и φВ – берем из таблицы
NДЛ/N = 2235/2850 = 0.82
ℓ0/h = 287/35=8.2
φE = 0.91
φB = 0.915
φ= 0.915 + (0.91– 0.915) Ч 0.22 = 0.20
АS = 285000 35Ч35 Ч 17.0Ч0.9 = 43.26 см2
0.9Ч360Ч100 360
Возьмем семь стержней диаметром 28мм,
АS = 43.20см
М = АS = 43.20 Ч 100%= 3.3%
AБЕТ 1225
Проверка экономии:
NCЕЧ = φЧ (RВЧγΒЧAБЕТ +ASЧRS) = 0.87Ч(17.0Ч0.9Ч1225Ч100+43.20Ч360Ч100)=2983621 кН
Проверяем процентное расхождение
2983621 – 2850000 Ч 100% = 4.6%
2850000
4.6% < 5% условие выполняется
2.4Расчет монтажного стыка колонны.
Стык рассчитывается между первыми и вторыми этажами. Колонны стыкуются сваркой стальных торцевых листов, между которыми при монтаже вставляют центрирующую прокладку толщиной 5мм. Расчетные усилия в стыке принимаем по нагрузке второго этажа NСТ=N2=2852 кН из расчета местного сжатия стык должен удовлетворять условие :
N ≤ RПРЧFСМ
RПР – приведенная призменная площадь бетона;
FСМ – площадь смятия или площадь контакта
Для колонны второго этажа колонна имеет наклонную 4 диаметром 20мм, бетон В30 т.к продольные арматуры обрываются в зоне стыка то требуется усиление концов колон сварными поперечными сетками. Проектируем сетку из стали АIII.Сварку торцевых листов производим электродами марки Э-42,
RСВАРКИ =210мПа
Назначаем размеры центрирующей прокладки
С1 = C 2 = bK = 350 = 117мм
3 3
Принимаем прокладку 117Ч117Ч5мм.
Размеры торцевых листов:
b=h=b–20=330мм
Усилие в стыке передается через сварные швы по периметру торцевых листов и центрирующую прокладку. Толщина опорной пластины δ=14мм.
NCТ = NШ + Nп
Определим усилие, которые могут воспринимать сварные швы
NШ = NСТ Ч FШ
FK
FШ – площадь по контакту сварного шва;
FK – площадь контакта;
FK = FШ + FП
F= 2 Ч 2.5 Ч δ Ч (h1+в1–5δ)=2 Ч 2.5 Ч 1.4 Ч (35 + 35–5 Ч 1.4) = 504 см2
FП = (C1+3δ) Ч (C2+3δ ) = (11.7+3Ч1.4) Ч (11.7+3 Ч 1.4) = 252.81см2
FK = 504+252.81= 756.81см2
NШ = (2850Ч504) / 756.81 = 1897 кН
NП = NCТ –NШ = 2850–1897 = 953 кН
Находим требуемую толщину сварочного шва, по контуру торцевых листов
ℓШ = 4 Ч (b1–1) = 4 Ч (35–1) = 136см
hтребш = NШ = 1897000 = 0.66см
ℓШ Ч RСВ 136 Ч 210 Ч (100)
Принимаем толщину сварного шва 7мм.. Определим шаг и сечение сварных сеток в торце колонны под центральной прокладкой. По конструктивным соображениям у торцов колонны устраивают не менее 4-х сеток по длине не менее 10d (d ― диаметр рабочих продольных стрежней), при этом шаг сеток должен быть не менее 60мм и не более 1/3 размера меньшей стороны сечения и не более 150см.
Размер ячейки сетки рекомендуется принимать в пределах от 45–150 и не болей 1/4 меньшей стороны сечения элемента.
Из стержней Ш 6мм, класс А-III, ячейки сетки 50Ч50, шаг сетки 60мм. Тогда для квадратной сетки будут формулы:
1) Коэффициент насыщения сетками:
MCK = 2Чfa = 2Ч0.283 = 0.023
аЧS 4Ч6
fa — площадь 1-ого арматурного стержня
а — количество сеток
Коэффициент
αC= MCKЧ Ra = 0.23Ч360 = 5.7
RbЧ m b 17.0Ч0.85
Коэффициент эффективности армирования
К = 5 + αС = 5 + 5.7 = 1.12
1 + 1.5αС 1 + 8.55
NСТ ≤ RПРЧFCМ
RПР=RbЧmbЧγb+kЧMCKЧRaЧγK
γb= 3√ FК = 3√ 1225 = 1.26
FСМ 756.81