Расчет и конструирование колонны

Министерство образования  и науки Российской Федерации

 

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт градорегулирования и управления недвижимостью

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая  работа

по дисциплине: «Железобетонные  конструкции»

на тему:

 

«Расчет и конструирование колонны»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка экстернатуры 2 курса ВШОСЭУН

Кочнева Е.А.

 

 

Проверил:

Преподаватель Вишняков Д.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

 

1.Расчет и конструирование колонны.

 

Для проектирования 7-этажного здания принята сборная железобетонная колонна сечением 40х40см.

Для колонн применяется  тяжелый бетон классов по прочности  на сжатие не ниже В15, а  для сильно загруженных – не ниже В25. Армируются колонны продольными стержнями диаметром 16….40мм из горячекатаной стали А400, А500 и поперечными стержнями преимущественно из горячекатаной стали класса А240.

 

Нагрузка на 1м² перекрытия

Таблица 1

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка ,   кН/м²
1	2	3	4
Постоянная: Многопустотная сборная  плита перекрытия с омоноличиванием швов, δ= 220 мм Цементно-песчаная стяжка, δ = 30 мм (γ = 18 кН/м²) Полы – паркет на мастике, δ = 20 мм	3.4   0.54   0.20	1.1   1.3   1.3	3.74   0.7   0.26
Итого постоянная нагрузка  g	4.14		4.7
Временная: Перегородки, δ = 120 мм (приведенная нагрузка, длительная ) Полезная  В том числе  Кратковременная   νsh длительная   νlon	0.5   2.5 2.0 0.5	1.2   1.2 1.2 1.2	0.6   3.0 2.4 0.6
Итого временная нагрузка  ν	3.0		3.6
Полная нагрузка       g + ν	7.14		8.30

 

Примечание: коэффициент  надежности по нагрузке  γ_f для временной нагрузки принимается:

1.3 – при полном  нормативном значении нагрузки  менее 2кПа (кН/м²)

1.2 – при полном  нормативном значении нагрузки 2кПа  (кН/м²) и более

(По заданию временная  нагрузка – 3.3 кПа)

 

 

Нагрузка на 1м² покрытия

Таблица 2

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, (γf=1) Н/м²	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка ,  (γf>1)  Н/м²
1	2	3	4
Постоянная: Гидроизоляционный ковер (3 слоя) Армированная цементно-песчанная  стяжка, δ= 40 мм , р=2200кг/м3 Керамзит по уклону,  δ = 100 мм , р=600 кг/м3 Утеплитель-минераловатные плиты,  δ = 120 мм , р=150 кг/м3 Пароизоляция 1 слой Многопустотная плита  перекрытия с омоноличиванием швов,  δ = 220 мм	150 880   660   225 50 3400	1.3 1.3   1.3   1.2 1.3 1.1	195 1144   780   270 65 3740
Итого постоянная нагрузка  groof	5305		6194
Временная нагрузка – снеговая*: S=Sg μ в том числе кратковременная часть снеговой нагрузки Sg	630	- -	1800 900
Полная нагрузка       (groof + S)	6565		7994

 

*- снеговая нагрузка и коэффициент μ принимаются по СНиП 2.01.07-85*

 

Материалы для колонны

Бетон:

 – тяжелый, класса по прочности на сжатие В25, расчетное сопротивление при сжатии R_b=14.5 МПа (Приложение 4)

 

Арматура:

–  продольная рабочая класса А500 (ø16-40мм), расчетное сопротивление

R_s= R_sc=435 (Приложение 7)

–  поперечная – класса А240

 

2. Определение  усилий в колонне

 

Рассчитываем среднюю  колонну подвального этажа высотой h_л=3.2м.

Высота типового этажа h_л  также равна 3.2м.

Грузовая площадь колонны  м²

Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле :

Где:

n-количество этажей. В нашем  случае n=7;

 А- грузовая площадь. А=38,44м²

соответственно постоянная и  временная нагрузка на 1м² перекрытия (таблица 1)

Согласно таблице 1: кН/м²     кН/м²    

g_{roof –} постоянная нагрузка на 1м²покрытия (таблица 2)   g_roof=6194кН/м²

S – полная снеговая нагрузка на 1 м² покрытия (таблица 2)

g_b - собственный вес ригеля с учетом и длиной (6,2-0,4)=5,8м;

кН

3,5 кН/м – погонная нагрузка от собственного веса ригеля

g_col – собственный вес колонны

кН

коэффициент сочетаний (коэффициент  снижения временных нагрузок в зависимости  от количества этажей), определяемый по формуле:

 

Где

Длительно действующая  нагрузка на колонну (постоянная и длительно  действующая часть временной)  определяется по формуле:

Где:

кратковременная часть временной  нагрузки на 1м² перекрытия,

    кН/м²   (таблица 1)

 кратковременная часть снеговой  нагрузки на 1м² покрытия,

 кН/м²  (таблица 2)

 кН

 

 

3. Расчет  по прочности колонны

 

 

Расчет по прочности  колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом e_а:

 см,   см;  см

Однако расчет сжатых элементов из бетона классов В15…В35 (в нашем случае В25) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом

см, при  см< см, допускается производить из условия:

 

Где:

площадь сечения колонны

площадь всей продольной арматуры в сечении колонны:

расчетная длин колонны подвала  с шарнирным опиранием в уровне1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента;

см

коэффициент определяемый по формуле:

-коэффициенты, принимаемые по  приложению 19, в зависимости от

 и  

При а_s>0,5 можно принимать

В первом приближении  принимаем 

Тогда при 

<0,5

По приложению 19 коэффициенты =0,91

см²

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн минимальный её диаметр должен быть не менее 20мм

Принимаем 4Ø20 А500 с см²

%

Учитывая что при таких отношениях коэффициенты

уточнение делать не требуется.

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø6 А240 (из условия сварки с продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s=300мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям

Если  , то шаг поперечных стержней должен быть и

Армирование колонны  показано на чертежах.