Проектирование и расчет колонны первого этажа
Исходные данные
В соответствии с таблицей 2.1 вес сборных конструкций перекрытий и покрытия (панели и ригеля):
принимаем вес кровли рулонной трехслойной «Стеклоизол» (ρ=4,5кг/м2):
вес утеплителя на покрытии здания, утеплитель – плиты пенополируемые полужесткие (δ=50, ρ=60кг/м3):
вес конструкции пола на всех перекрытиях в соответствии с таблицей 2.1:
Нормативная снеговая нагрузка для города Могилев (IIБ снеговой район) по приложению 16, 17 [4]:
нормативная временная (полезная) нагрузка на сборное междуэтажное перекрытие
Сечение колонн всех этажей здания в первом приближении назначаем 40х40 см.
Для определения длины колонны первого этажа Hс1 принимаем расстояние от уровня чистого пола до обреза фундамента hф = 0,4 м.
Тогда Hс1 =Hfl+ hф=4,2+0,4=4,6м.
Количество этажей n = 4. Высота этажа H=4,2 м.
Определение нагрузок
Все нагрузки и их значения сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Нагрузки, действующие на колонну 1-ого этажа
| Наименование и подсчет нагрузок 1-го этажа | Расчетная нагрузка, кН |
Нагрузка от конструкций покрытий и перекрытий:
| 1380,71 |
Нагрузка от собственного веса колон всех этажей:
| 92,88 |
Временная нагрузка на перекрытия:
| 1465 |
Снеговая нагрузка на покрытие:
| 82,94 |
Принимая в качестве доминирующей временную нагрузку на перекрытие, расчетная продольная сила основные комбинации от действия постоянных и временных нагрузок на колонну первого этажа будет равны:
1 сочетание:
2 сочетание:
От действия практически постоянного сочетания нагрузок:
Расчеты ведем по Nsd 2=2829,64 кН.
Расчет колонны на прочность
Определение размеров сечения колонны
При продольной сжимающей силе, приложенной со случайным эксцентриситетом, расчёт сжатых элементов с симметричным армированием разрешается производить из условий:
где
− коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов.
, получим:
где
ρ – коэффициент продольного армирования.
Необходимая площадь сечения колонны без учёта влияния продольного изгиба и случайных эксцентриситетов ( 
), т.е. при 
и при эффективном значении 
(п. 3.1 [4]) для колонны 1-ого этажа будет равна:
Принимаем сечение колонны размером 
. Тогда 
.
Расчёт продольного армирования колонны первого этажа
Величина случайного эксцентриситета:
где
Принимаем 
.
Расчётная длина колонны:
β – коэффициент учитывающий условия закрепления элементов, для колонны β = 1.
Условная расчётная длина колонны:
где
- предельное значение ползучести бетона, принимается равным 2,0.
Тогда гибкость колонны 
и относительная величина эксцентриситета 
, отсюда 
по прил.15 [2].
Необходимое сечение продольной арматуры:
Принимаем по П10 [2] 4Ø32 с 
В качестве поперечной арматуры для армирования колонны принимаем стержни Ø8 мм из стали класса S400 см с шагом 300 мм (табл. П12 [2]).
Расчет консоли колонны
Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила в данном примере действует на опоре B слева 
. Минимально допустимая величина опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие:
где
b = 250 мм − ширина ригеля.
Принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани колонны
δ = 25мм, тогда требуемый вылет консоли равен:
При предварительно принятом η = 0,95, требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:
где
bc − размер грани колонны.
Полную высоту консоли у её основания принимаем h = 22,5см.
Тогда d = h – c = 22,5 – 2,5=20 см.
Условие 
выполняется и данная консоль относится к короткой.
Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 450.
Тогда высота свободного края колонны:
Армирование консоли
Ригель опирается на консоль на длине площадки, равной 150 мм, так как зазор между торцом ригеля и гранью колонны принят 25 мм, а длины пластины по верху 175 мм.
Расчётный изгибающий момент силы 
относительно грани колонны:
где
а = l1 – lsup/2 = 0,1 м – расстояние от силы 
до грани примыкания консоли к колонне.
Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту 
, увеличенному на 25%.
Определяем:
, принимаем 
Тогда
Принимаем 2Ø18 S400 с 
. Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.
Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны на расстоянии 
, то прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих усилий можно не производить.
Консоль армируется отогнутыми и поперечными стержнями.
Площадь сечения отогнутой арматуры можно определить по эффективному коэффициенту армирования:
Отогнутую арматуру устанавливают в двух наклонных сечениях по два стержня в каждом сечении, то есть 4Ø6 S400 с 
. Поперечные стержни принимаем по двум граням консоли из стали S400 2Æ3 с 
,устанавливаем с шагом 50 мм (табл.7, П15[3]).
Конструирование стыка колонн
Из условия производства работ стыки колонн назначают на расстоянии 0,8м выше верха консоли. При выбранных конструкциях и условиях работы колонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стержней.
Для моноличивания стыка принимаем бетон класса С30/37 и выпуски арматуры длиной 30 см и диаметром 32 мм из стали S400.
Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм принимаем 
, а расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки 
; за пределами подрезки 
.
Центрирующую прокладку и распределительные листы в торцах колонн назначаем толщиной 2см, а размеры в плане: центрирующей прокладки – 7 х 7 см, что не превышает 1/4 ширины колонны, т.е. 1/4 · 35 = 8,75 см, распределительных листов 14 х 14 см.
Сварные сетки конструируем из стержней Ø6 S400 с 
и 
. Размеры ячеек сетки 45 мм. Шаг сеток 100 мм. Расчётная длина длинных стержней – 30,2 см, коротких – 10,2 см. Число длинных стержней – 7, коротких – 3
Список использованной литературы
1. Волик, А.Р., Гаврильчик, М.Н. Монолитное железобетонное ребристое перекрытие. Методические указания к выполнению курсового проекта «Многоэтажное каркасное здание» по дисциплине «Железобетонные конструкции»(часть 1). Электронный вариант.
2. Волик, А.Р., Методические рекомендации к практическим занятиям. Алгоритм расчета по дисциплине «Железобетонные конструкции».
3. СНБ 5.03.01-02 Бетонные и железобетонные конструкции. - Минстройархитектуры, 2003 (с учетом изм. 1 - 5).
4. Волик, А.Р., Сборный вариант. Методические указания к выполнению курсового проекта «Многоэтажное каркасное здание» по дисциплине «Железобетонные конструкции»(часть 1). Электронный вариант.
5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс.– М.: Стройиздат, 1991.–767с.