Расчет прочности средней колонны одноэтажной рамы промышленного здания в сборном железобетоне

Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет

Институт открытого дистанционного образования

Курсовая работа

Расчет прочности средней колонны одноэтажной рамы промышленного здания в сборном железобетоне

1. Расчет колонн по несущей способности

1.1 Общие указания по расчету

Расчет железобетонных колонн поперечника одноэтажной рамы промышленного здания по несущей способности состоит из следующих этапов:

- определения сечения продольной арматуры;

- проверки прочности на усилия при съеме с опалубки, транспортировании и монтаже;

- проверки прочности на внецентренное сжатие из плоскости рамы поперечника;

- расчета подкрановых консолей.

1.2. Расчёт средней колонны

1.2.1 Расчёт продольной арматуры

Как видно из таблицы расчётных усилий, для обоих сечений средней колонны имеем одинаковые по величине значения положительных и отрицательных моментов при соответственно равных продольных силах. Поэтому принимаем для средней колонны симметричное армирование.

Определение продольной арматуры производим в той же последовательности, как и для крайней колонны.

Сечение I-I (подкрановая часть колонны)

1. Размеры сечения:

Высота h = 600 мм, ширина b = 400 мм, a = a' = 50 мм, рабочая высота h₀ = 600 - 50 = 550 мм.

Бетон тяжелый класса В15, R_b = 8,5 мПа; E_b = 24,010³ мПа.

Продольная арматура класса А400: R_S=R_SC=355 мПа; поперечная класса А240, E_S=210⁵мПа.

2. Усилия

Наиболее невыгодные комбинации усилий выбираем из вторых основных сочетаний с учётом крановой нагрузки:

а) М₁ = ±120,00 кНм; N₁ = 1052,93 кН;

б) М₂ = ±48,10 кНм; N₂ = 1351,92 кН.

Для обеих комбинаций длительная часть усилий: M_дл = 0; N_дл = 651,28 кН.

3. Расчетная длина и гибкость колонны

Расчетная длина подкрановой части колонны в плоскости поперечной рамы при учёте крановой нагрузки:

l_он = 1,5 H_Н=1,56,9 = 10,35 м.

Гибкость колонны:

,

следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба колонны на величину эксцентриситета приложения продольных сил.

4. Определение эксцентриситетов приложения продольных сил

Величина случайного эксцентриситета:

Принимаем .

Величина расчётного эксцентриситета:

;

.

Колонна является элементом статически неопределимой конструкции - поперечной рамы. Поэтому, согласно п. 4.2.6 [3], принимаем величину эксцентриситета приложения продольных сил без учёта случайного эксцентриситета:

е₀₁ = е^ст₀₁ = 114 мм, е₀₂ = е^ст₀₂ = 36 мм.

5. Определение величин условных критических сил

а) первая комбинация усилий:

Эксцентриситет приложения длительной части нагрузки:

Моменты внешних сил относительно растянутой арматуры сечения:

- от действия всей нагрузки:

- от действия длительной части нагрузки

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

Суммарный коэффициент армирования для арматуры и при гибкости (табл. 5.2 [4]).

Отношение модулей упругости материалов:

.

Жёсткость колонны:



Условная критическая сила:

б) вторая комбинация усилий:

Эксцентриситет приложения длительной части нагрузки:

Принимаем .

Моменты внешних сил относительно растянутой арматуры сечения:

- от действия всей нагрузки:

от действия длительной части нагрузки

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

Суммарный коэффициент армирования принимаем равным 0,004, при гибкости (табл. 5.2 Пособия [4]).

Жёсткость колонны:

Условная критическая сила:

6. Учет влияния прогиба и определение величин эксцентриситетов «е»

Влияние прогиба колонны на величину эксцентриситета приложения продольного усилия учитываем путем умножения величины на коэффициент, определяемый по формуле 6.23 [3]:

(2)

а) первая комбинация усилий:

Эксцентриситет приложения продольной силы относительно растянутой арматуры :

б) вторая комбинация усилий:

7. Определение площади сечения арматуры

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

,

где ;

а) первая комбинация усилий:

Определяем параметры , _m и _n :

Т.к. площадь сечения арматуры определяем по формуле 3.94 [4], предварительно определив параметры по формулам 3.95, 3.92 [4].



Принимаем

Если , то площадь арматуры следует определять по формуле 3.93 [4]:

.

б) вторая комбинация усилий:



Тогда принимаем

Для подкрановой части средней колонны арматуру подбираем по .Назначаем с каждой стороны сечения A400 с .

Сечение II-II (надкрановая часть колонны)

1. Размеры сечения

Размеры сечения:

Бетон тяжелый класса B15, арматура класса A400.

2. Усилия

Невыгодные комбинации расчетных усилий выбираем из вторых основных сочетаний с учетом крановой нагрузки:

В том числе длительная часть нагрузки:

Принимаем для надкрановой части колонны симметричное армирование.

3. Расчетная длина и гибкость колонны

При учёте в расчёте крановой нагрузки:

Без учёта крановой нагрузки:

Гибкость: - следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета продольных сил.

4. Определение эксцентриситетов продольных сил

Величина случайного эксцентриситета продольных сил:

Принимаем .

Величина расчётного эксцентриситета:

;

.

Величины эксцентриситетов приложения продольных сил принимаем без учёта случайного эксцентриситета (п.4.2.6 [3]):

е₀₁ = 227 мм, е₀₂ = 183 мм.

5. Определение величин условных критических сил

а) первая комбинация усилий:

Эксцентриситет приложения длительной части нагрузки:

Моменты внешних сил относительно растянутой арматуры сечения:

- от действия всей нагрузки:

- от действия длительной части нагрузки



Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

в пределах 10-25.

Суммарный минимальный коэффициент армирования =0,0022=0,004.

Жёсткость колонны:

Условная критическая сила:

б) вторая комбинация усилий:

Эксцентриситет приложения длительной части нагрузки:

Моменты внешних сил относительно растянутой арматуры сечения:

- от действия всей нагрузки:

- от действия длительной части нагрузки

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

Жёсткость колонны:

Условная критическая сила:

6. Учет влияния прогиба и определение величин эксцентриситетов «е»

а) первая комбинация усилий:

Эксцентриситет приложения продольной силы относительно растянутой арматуры :

.

б) вторая комбинация усилий:

7. Определение площади сечения арматуры

, ,

а) первая комбинация усилий:

Поэтому площадь арматуры определяем по формуле (3.93) [4].

Принимаем

б) вторая комбинация усилий:

Принимаем

Для надкрановой части средней колонны арматуру подбираем по .

Назначаем с каждой стороны сечения колонны .

1.2.2 Проверка прочности колонны при съеме с опалубки, транспортировании и монтаже

1. При съёме с опалубки и транспортировании :

1) Нагрузка от веса колонны с учётом коэффициента динамичности :

2) Изгибающие моменты в расчётных сечениях 1-1, 2-2, 3-3:

1. Проверка прочности колонны в расчётных сечениях:

а) сечение 2-2:



Несущую способность определяем как для балки с двойной симметричной арматурой без учёта работы сжатого бетона.

Следовательно прочность колонны по сечению 2-2 обеспечена.

б и в) сечение 1-1, 3-3:

Размеры сечения и армирование такое же как и в сечении 2-2.

Следовательно, прочность колонны по сечениям 1-1, 3-3 обеспечена, т.к.:

2. При монтаже:

1) Нагрузка от веса колонны с учётом коэффициента динамичности :

Изгибающие моменты в расчётных сечениях 1-1, 2-2, 3-3:



Рисунок 1. Расчётная схема и эпюра моментов для средней колонны при съеме с опалубки и транспортировании

определяем на расстоянии Х от левой опоры:

2) Проверка прочности колонны в расчётных сечениях:

а) сечение 1-1:

Несущую способность определяем как для балки с двойной симметричной арматурой без учёта работы бетона.

Следовательно, прочность колонны по сечению 1-1 обеспечена.



Рисунок 2. Расчётная схема и эпюра моментов для средней колонны при монтаже

б) сечение 2-2:

Проверку несущей способности колонны в сечении 2-2 не производим, т.к. высота сечения здесь гораздо больше () при таком же армировании, что и в сечении 1-1.

в) сечение 3-3:

Прочность колонны по сечению 3-3 обеспечена, т.к.:

На основании выполненных расчётов колонны в стадии эксплуатации и проверки её несущей способности на усилия, возникающие при съёме опалубки, транспортировании и монтаже окончательно принимаем армирование колонны (рис. 10):

Рисунок 3. Армирование поперечных сечений средней колонны

- подкрановая часть: - с каждой стороны сечения;

- надкрановая часть: - с каждой стороны сечения.

Библиографический список

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия [Текст]: утв. Госстроем России 29.05.2003: взамен СНиП II-6-74: дата введения 01.01.87. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 44 с.

СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения [Текст]: утв. Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу от 30.06.2003: взамен СНиП 2.03.01-84: дата введ. 01.03.2004. -М.: ГУП НИИЖБ, 2004. - 26 с.

СП-52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры [Текст]: утв. Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу от 30.06.2003: взамен СНиП 2.03.01-84: дата введ. 01.03.2004. - М.: ГУП НИИЖБ, 2004. - 55 с.

Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003) / ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. - М.: ОАО ЦНИИПромзданий, 2005.

Руководство по расчёту статически неопределимых железобетонных конструкций [Текст]: Научно-исследовательский институт бетона и железобетона Госстроя СССР - М.: Стройиздат, 1975. - 192 с.

ГОСТ 23837-79. Здания промышленных предприятий одноэтажные. Габаритные схемы.

Справочник проектировщика. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. - М.: Стройиздат, 1981.

Шерешевский, И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений / И.А. Шерешевский. - Л.: Стройиздат, 1979.

Трепененков, Р.Н. Альбом чертежей конструкций и деталей промышленных зданий / Р.Н. Трепененков. - М.: Стройиздат, 1980.

Байков, В.Н. Железобетонные конструкции. Общий курс [Текст]: учеб. для вузов / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. Изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.: ил.

Серия 1.424.1-5. Колонны железобетонные прямоугольного сечения для одноэтажных производственных зданий высотой 8,4-14,4 м. - М.: ЦИТП, 1985.

Серия 1.426.1-4. Балки подкрановые железобетонные под мостовые опорные краны общего назначения грузоподъемностью до 32 т. Вып. 1. - М.: ЦИТП, 1984.

Серия 1.412-1/77. Монолитные железобетонные фундаменты под типовые колонны прямоугольного сечения одноэтажных промышленных зданий. - М.: ЦИТП, 1978.

Вилков, К.И. Одноэтажная рама промздания в сборном железобетоне: учеб. пособие / К.И. Вилков, Н.И. Смолин. - Горький: ГИСИ, 1990.

Справочник проектировщика промышленных жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. Кн. 1. - М.: Стройиздат, 1972.

Улицкий, И.И. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование) / И.И. Улицкий и др. - Киев: «Будивельник», 1973.

Руководство по производству и применению