Файл: Проектирование многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом.docx

6.Расчет и конструирование колонны первого этажа

6.1 Сбор нагрузок и определение усилий

Принимаем сечение колонны размерами 400х400мм с консолями.

Грузовая площадь от перекрытия и покрытия для одной колонны:

Расчетная длина колонны II-ого и вышележащих этажей равна высоте этажа:

3,3 м

Количество этажей - 6.

Расчетная длина колонны I этажа с учетом жесткого закрепления:



Грузовая площадь колонны при сетке колонн 4,5х6,0: А_гр= 4,5м x 6,0м=27 м².

Собственный вес колонны первого этажа:



Собственный вес колонны последующих этажей:



Собственный вес ригеля:



Снеговая нагрузка:

Нормативное значение снего­вой нагрузки на горизонтальную проекцию пок­рытия s следует определять по формуле 10.1 [4]:

S_­0 = с_­е­ ∙ с_­t ∙ μ ∙ S_g;

где S_g  нормативное значение веса снегово­го покрова на 1м² горизонтальной по­верхности земли, по табл. 10.1 [4] S_g = 2,0 кПа (4-й снеговой район);

μ  коэффициент перехода от веса сне­гового покрова земли к снеговой на­грузке на покрытие; μ = 1;

с_{­е ­} - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов



где k = 0,85 (табл. 11.2 [4]), тип местности В

l_­c­ -характерный размер покрытия, принимаемый не более 100 м,

b- наименьший размер покрытия в плане

l- наибольший размер покрытия в плане





с_­t­ - термический коэффициент, с_­t­ = 1 (покрытие с утеплителем);

S_­0 = 180,47 кг/м2

---

Расчетное значение снеговой нагрузки:



γ_f = 1,4;



Сбор нагрузок на 1 м² покрытия:

Таблица 2

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кгс/м2	Коэффициент надежности по назначению	Расчетное значение нагрузки, кгс/м2
Постоянная нагрузка(g) Гидроизоляция (3 слоя рубероида на битумной мастике) Цементно-песчаная стяжка =20мм; =1800кг/м2 Утеплитель: керамзит =150мм; =600кг/м2 Пароизоляция (1 слой рубероида на битумной мастике) Собственный вес плиты перекрытия Итого Временная нагрузка(v) Снеговая (г. Салехард - 4 снеговой район) Длительная Временная Итого	gн 15 36 90 5 180 ∑gн 326 vн 126,3 54,14 ∑gн + ∑vн 506,47	1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,4 1,4 1,4	gр 20 47 117 6,5 198 ∑gр 388,5 vр 176,86 75,79 ∑gр+∑vр 641,36

Сбор нагрузок на колонну

N=388,5*27 +423*27*6+1392,19*6+1452*5+252,66*27+428,4*27*5=159284,46 кг

6.2 Характеристика прочности бетона и арматуры

Арматура: А-III (А400) стержневая:

R_s = 3467 , R_sw = 2855

---

, согласно табл. 6.14 [1]

R_sс = 3467 , согласно табл. 6.14 [1]

Е_s = 2∙10⁵МПа (2039432.4 ), согласно п. 6.2.12 [1]

Бетон тяжелый В20:

R_bn = R_b,ser = 15 МПа (152,96 ), согласно табл. 6.7 [1]

R_b =11,5 МПа (117,27 ), согласно табл. 6.8 [1]

R_btn = R_bt,ser = 1,35 МПа (13,77 ), согласно табл. 6.7 [1]

R_bt= 0,9 МПа (9,18 ), согласно табл. 6.8 [1]

Е_b = 27500 МПа (280421,96 ), согласно табл. 6.11 [1]
6.3 Расчет прочности колонны

Величина случайного эксцентриситета для центрально сжатой колонны:


Принимаем e_a=1,33 см.

Гибкость колонны:



Так как гибкость больше 14, коэффициент определяем по формуле:



– условная критическая сила, при которой произойдет потеря устойчивости колонны:

N – полная продольная сила для рассматриваемого элемента, N=159284,46 кгс;



где D – жесткость элемента в предельной по прочности стадии, определяемая как для железобетонных элементов, но без учета арматуры:



;



- относительное значение эксцентриситета продольной силы, принимаемое не менее 0,15 и не более 1,5, ;

– коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки

---

;





– принимается равным 0,001 согласно п. 10.3.6 [2]

a = a' = 60 мм



Расчетная величина эксцентриситета:



Определение площади рабочей арматуры:




A_s=A_s^’= = = 0,55 см²

Расчётное значение площади арматуры получается слишком маленьким поэтому принимаем по манимальному коэффициенту армирования 1%

A_s=A_s^’=40*40=1600=16 см², принимаем А_s= А_s’=2 Ø25 = 9,82 см²




При этом высоту сжатой зоны х определяют по формуле при симметричном армирование:





_{- условие выполняется.}

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечной арматуры принимается из условия свариваемости в зависимости от наибольшего диаметра продольной арматуры: 8 мм. Принимаем арматуру класса А240.
6.4 Расчет прочности и конструирование консоли колонны



На консоль опирается ригель, поэтому для расчета колонны используем опорную реакцию, полученную в расчете ригеля: Q=13823,61 кгс.

Определим минимальную величину площадки опирания ригеля:



Принимаем

---

, для удовлетворения условия прочности по наклонной полосе.

Момент, действующий на консоль колонны:



где l_c – расстояние от линии действия силы до грани колонны:



Рабочая высота консоли:



Принимаем 25 см

Площадь рабочей арматуры:



.

В соответствии с сортаментом принимаем А400, A_s=9.82 см².

Расчет железобетонных коротких консолей колонн на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой должен производиться из условия:



b_конс = b_риг + 50 мм = 25+5 = 30 см








– коэффициент армирования хомутами, расположенными по высоте консоли;




_{Условие выполняется, принятые размеры сечения консоли колонны удовлетворяют условиям.
7.Расчет и конструирование фундамента стаканного типа под колонну}

7.1 Сбор нагрузок

<sub>Сила, действующая на фундамент:

N=159284,46 кгс

R0=2,8 кг/см2</sub>


7.2 Характеристики бетона и арматуры

Арматура: А-III (А400) стержневая:

R_s = 3467 , R_sw = 2855 , согласно табл. 6.14 [1]

R_sс = 3467

---