Расчет кирпичного простенка и армокирпичного столба

   где T=Q_f - сила трения; f=0.15- коэффициент трения стали о сталь;

   Длина шва с каждой стороны ригеля с  учетом непровара:  l_w1=∑l_w/2+1=38.08/2+1=20.04см.

 

3. Расчет колонны со случайным эксцентриситетом

 
   

1. Расчет  и конструирование колонны

 
   

1. задание на проектирование.

 

   Место строительства г. Новосибирск.

   Сетка колонн внутреннего каркаса B×L=6.6×6.4 м.

   Временная полезная нормативная нагрузка на перекрытие 5000 Н/м². Высота этажей Н=3.8 м.

2. Материалы для колонн.

     Колонна проектируется из бетона  класса В15, продольная рабочая арматура из стали класса А-lll, поперечная арматура колонны – класса А-l. Продольная и поперечная арматура колонны – класса А-ll.

   Расчетные характеристики материалов: Бетон класса В15, R_b=8.5 МПа., R_bt=0,75МПа, γ_b2=0,9; Арматура класса А-lll, R_cs=365 МПа-при диаметре 10-40 мм ; Класс А-l, Rcs=225 МПа;  Rsw=175 МПа; Класс А-ll, Rcs=280 МПа, R_sw=225 МПа, Rs=280МПа. Принимаем γ_n=0.95. 
 

   

3. Эскизная проработка конструкции колонны.

 

   Длину колонны членим на отдельные сборные элементы длиной в два этажа с устройством стыков на расстоянии 0,5 м от уровня верха перекрытия, для удобства выполнения мотажных работ.

   Принимаем ширину поперечного сечения колонны  равным 400*400 мм, по всему стержню  колонны и изменяем лишь по этажам зданий сечение арматуры или класс бетона. 
 
 

   

2. Определение нагрузок и усилий.

 

   Грузовая  площадь от перекрытия и покрытия равна 42.24 м² при сетке колонн 6.6×6.4.

   Расчетная длина колонны в пределах первого  этажа равна 

   l₀=1(h_эт+0,6-h_n-0.5h_р)=1(3.8+0,6-0,2-0,5·0,55)=3.925 м.

   где 0,6 м – расстояние от обреза фундамента до уровня чистого пола; h_n- высота сечения панели; h_р- высота сечения ригеля . 

                                                                                                               Таблица 4.

   Нагрузки  на колонну от покрытия.

                                                                                                            

                                                                                                             Таблица 5.

   Нагрузка  на колонну от междуэтажного перекрытия

   Размеры поперечного сечения b×h=40×40 см., длина колонны в пределах одного этажа H=3.8 м., собственный расчетный вес колонны

   G_k=bhHγγ_f=0.4·0.4·3.8·25·1.1=16.78 кН.

                                                                                                                            Таблица 6.

   Расчетная нагрузка на колонну.

 
   

3. Подбор  площади сечения арматуры.

 

     Расчет колонны в пределах  первого этажа. 

   Расчетные нагрузки: N=1705.145 кН-полная, N_ld=1447.481 кН- длительная.

   Усилия  с учетом γ_n=0.95.

   N₁=1705.145·0.95=1619.888 кН; N_ld^’=1447.481·0.95=1375.107 кН.    

   Определяем отношение N_ld^’/ N₁=1375.107/1619.888=0,84; гибкость колонны λ=l₀/h=392.5/40=9.81>4 необходимо учитывать прогиб колонны.

   Величина  случайного эксцентриситета е_а=h/30=40/30=1.33 см, менее 1/600*l₀=392.5/600=0.654 и менее 1 см.; принимаем большее значение е_а=1.33. При l₀≤20h;392.5см≤20·40=800 см и нулевых расчетных эксцентриситетах (при М=0; е₀=0), элементы прямоугольного сечения с симметричной арматурой из стали классов А=l,А=ll,А=lll разрешается рассчитывать как центрально сжатые.

   Сначала определяем размеры поперечного сечения колонны, принимая коэффициенты η=1 при h>200 мм. μ=0,01, φ=1.по формуле:

   A=N/ηφ(R_b·γ_B2+μR_sc)=1619888·0.01/1·1(0.9·11.5+0.01·365)=1453.529 см².

   Определяем  размеры колонн, первоначально принятые b×h=40×40, A=b·h=40·40=1600 см².

1. l₀/h=392.5/40=9.813
2. N_ld^’/ N₁=0,8489;
3. при  l₀/h=9,813 и N_ld^’/ N₁=0,8489, φ_b=0.8946
4. принимаем μ+μ^’=0.01и А_ms≤1(A_s+A_s^’)/3
5. при l₀/h=9.813 и N_ld^’/ N₁=0,8489 и А_ms≤1(A_s+A_s^’)/3; φ=0.9039
6. α=(R_sc/R_b) (μ+μ^’)=(365/8.5*0,9)*0.01=0.4771
7. φ=0.8946+2(0.9039-0.8946)·0.4771=0.9035<0.9039
8. A_s+A_s^’=1619888/1·0.9035·365*100=15.586 см²
9. μ+μ^’=15.586/1600=0,01, что равен первоначально принятому μ+μ^’=0.01

   Подбираем площадь сечения арматуры для 2-го этажа колонны:

   N₁=1235,404·0.95=1173,634 кН; N_ld^’=1053.772·0.95=1001,83 кН.

1. l₀/h=380/40=9.5
2. N_ld^’/ N₁=0,853;
3. при  l₀/h=9,5 и N_ld^’/ N₁=0,853, φ_b=0.8972
4. принимаем μ=0.01и А_ms≤1(A_s+A_s^’)/3
5. при l₀/h=9.5 и N_ld^’/ N₁=0,853 и А_ms≤1(A_s+A_s^’)/3; φ=0.9054
6. α=(R_sc/R_b) (μ+μ^’)=(365/8.5*0,9)*0.01=0.4771
7. φ=0.8972+2(0.9054-0.8972)·0.4771=0.905<0.9054
8. A_s+A_s^’=1173634/1·0.905·365*100=1,995 см²
9. μ+μ^’=1,995/1600=0,0012.

   Полученные  значения μ+μ^’=0,0012> μ_min+μ_min^’=0.001

   α= (365/8.5*0,9)*0.0012=0.0573

   φ=0.8972+2(0.9054-0.8972)·0.0573=0.8981<0.9054

   A_s+A_s^’=1173634/1·0.8981·365*100-1600*8.5/365=2,27 см²

   μ+μ^’=2.27/1600=0,0014 что близко к μ=0,0012.

   Принимаем для армирования колонны в  пределах второго этажа 4Ø14 А-lll с А_s=6,16 cм².

   В пределах  первого этажа 4Ø18 А-lll с А_s=10,18 cм² и 4Ø14 А-Ш, A_s=6.16 см².

   Фактическая несущая способность колонны  сечением 40Х40:

   N_fc=η*ϕ(R_b*_γb2*A+R_s(A_s+A_s`))=1*0.9035(8.5*0.9*100*1600+365*100*15.7)=1623634.6H=1623.635kH>1619.888kH

   Колонны 3-4 этажей армируем конструктивно 4 Ø10 А-Ш A_s=3.14см² 

   

4. Расчет  колонны в стадии транспортировки  и монтажа

   Расчет  производим для колонн 3, 4-го этажей.

   Исходные  данные: длинна колонны L=7,6 м, размеры сечения 40*40, амарматура 4d8  A-III, A_s=2,01, R_sc=365 МПа, класс бетона В 15, Rb=8,5 МПа, γ_b2=0,9, a=a¹=4 см.

   В период транспортировки колонна  опирается на подкладки, установленные  на расстоянии 1,5 м от торца элемента (рис 3.1).

   Подъем  сборного элемента при монтаже осуществляется стропом за консоль. В момент подъема  сборного элемента, захваченный за консоль на расстоянии 1,9 м от верхнего торца, нижним шарниром опирается на горизонтальную площадку (рис 3.2).

   Расчетная линейная нагрузка от собственного веса колонны при γ_f=1 и коэффициента динамичности при монтаже К_d=1,4 и К_d=1,6 - при транспортировке.

   g_k^m=b*h*γ*γf*К_d=0,4*0,4*25*1*1,4=5,6 кН/м; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   g_k^Т=0,4*0,4*25*1*1,6=6,4 кН/м;

   Нагрузка  от собственного веса колонны в начальный момент ее подъема из-за незначительного угла наклона к горизонту принимается равной g_k^m.

   Изгибающие  моменты в характерных точках сечения колонны при транспортировке  равны: