2. Расчет сборной железобетонной средней колонны

3.1. Расчет колонны на сжатие

Требуется рассчитать внутреннюю колонну (одну монтажную единицу) производственного здания, план и разрез которого даны на рис. 1. Сетка колонн м.

Высота этажей между отметками чистого пола – 5,4 м.

Кроме расчета на сжатие, который излагается ниже, колонна должна быть рассчитана на усилия, действующие при транспортировке и монтаже. Однако в курсовом проекте расчет на эти усилия не производятся, но диаметры угловых стержней в сечении колонны должны быть: при Н_эт = 5,4 м не менее ø22 мм.

В данной работе нагрузка на внутреннюю колонну собирается с грузовой площади представленной на рис.1:

Подсчет нагрузок сводится в таблицу 2. Длительная составляющая временной нагрузки на перекрытие и снеговой нагрузки на покрытие равна 50%.

Собственный вес колонны длиной 5,4 м с учетом веса двусторонней консоли и коэффициента будет:

- нормативный – 1,0*[0,4*0,4*5,4+(0,3*0,7+0,35*0,35)*0,4]*25=24,925

- расчетный - 1,124,925=27,42 кН.

Рисунок 12 – К расчету сборной железобетонной колонны.

Расчет колонны первого этажа

Бетон тяжелый класса В25, арматура класса А400.

а) При сплошном загружении временной нагрузкой расчет колонны производится в сечении 1(рис 12).

- от кратковременного действия всей нагрузки, которая равна сумме нагрузок от покрытия, трех перекрытий и четырех этажей колонны.

При соотношении (прил. Д)

- от длительного действия постоянной и длительной части полезной нагрузки:

При соотношении (прил. Д)

Таблица 2. Подсчет нагрузок на колонну

Вид нагрузки	Нагрузка (кН/м2)×Ω ×	Норматив. нагрузка (кН)		Расчетная нагрузка
А. Нагрузка на перекрытие
1.Конструкцийи кровли (ковер, утеплитель, стяжка и т.д.) 2.Вес железобетонной конструкции покрытия. 3.Временная нагрузка (снег)	1,9533,61,0 3,9533,61,0 1,6833,61,0	65,52 132,72 56,45	1,3 1,1 1/0,7	85,176 145,99 80,64
Полная нагрузка		254,69		311,81
Б. Нагрузка на межэтажное перекрытие
1.Вес железобетонных конструкций перекрытия 2.Вес пола и перегородок 3.Временная нагрузка с коэф. снижения К2=0,8	3,9533,61,0 2,533,61,0 0,814.5∙33,61,0	132,72 84 389,76	1,1 1,1 1,2	145,99 92,4 467,71
Полная нагрузка		606,48		706,1

б) при полостном загружении временной нагрузкой перекрытия над первым этажом в сечении 2 (рис12).

За расчетное принимается верхнее сечение колонны первого этажа, расположенное на уровне оси ригеля перекрытия. Расчет выполняется на комбинацию усилий М_max – N, отвечающую загружению временной нагрузкой одного из примыкающих к колонне пролетов ригеля перекрытия первого этажа к сплошному загружению остальных перекрытий и покрытия.

Временная нагрузка на перекрытие 1-го этажа собирается с половины грузовой площади, учитывается полосовое ее расположение через пролет. Расчетная продольная сила N в расчетном сечении колонны с учетом собственного веса трех ее верхних этажей, расположенных выше рассматриваемого сечения:

N=311,81 + 3706,1 - 467,71/3 + 327,42 = 2356,47 кН.

Расчетный изгибающий момент определяется из рассмотрения узла рамы. Величина расчетной временной нагрузки на 1м длины ригеля с учетом коэффициента снижения К₂=0,8:

кН.

Расчетные высоты колонн будут:

- для первого этажа:

Н₁=Н_1эт + 0.15 - h_пол - h_риг + y₀ = 5,4 + 0,15 - 0,1- 0,6 + 0,269 = 4,85 м.

- для второго этажа: Н₂ = Н_2эт = 5,4 м.

Линейные моменты инерции:

- для колонн первого этажа: м³

- для колонн второго этажа: м³

Площадь поперечного сечения:

Статический момент:

Расстояние до центра тяжести сечения до нижней грани ригеля:

Рисунок 13 – К определению геометрических характеристик ригеля

а – фактическое сечение, б – расчетное сечение.

Момент инерции расчетного сечения (рис 13 б):

Изгибающий момент в сечении 2-2 колонны:

- от расчетных нагрузок

- от длительно действующих расчетных нагрузок

Изгибающий момент в сечении 1-1 (на обрезе фундамента):

- от расчетных нагрузок

- от нормативных нагрузок

Для класса бетона В25 модуль упругости .

Для продольной арматуры класса А400 МПа .

Рисунок 14 – К определению усилий в средней колонне.

(предварительно).

необходим учет прогиба колонны.

Моменты внешних сил относительно центра тяжести сжатой арматуры:

Так как принято

В первом приближении μ=0,008.

Жесткость:

Отсюда:

Расчетный изгибающий момент:

Необходимая площадь арматуры определяется следующим образом:

;

Так как n определяется по формуле:

Так как коэффициенты армирования предварительно принятые и полученные незначительно отличаются друг от друга, пересчет площади поперечного сечения арматуры не производится.

По большему из полученных значений: ,

,

Принята арматура 4ø25 А400 с (+4.6%)

Принятую продольную арматуру пропускаем по всей длине рассчитываемой монтажной единицы без обрывов. Колонна армируется сварным каркасом из арматуры диаметром 8мм класса А240 с шагом S=350мм.