Определение усилий в элементах монолитной рамы. Расчет колонны монолитной рамы. Расчет неразрезной балки монолитной рамы

3. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Определение усилий в элементах монолитной рамы

Рис.  3.1  Схема монолитной рамы

Таблица 3.1  Координаты узлов рамы

N	x	y	z	N	x	y	z	N	x	y	z
1	0	0	0	36	13844	2829	9900	71	-2612	-1074	16500
2	2977	1000	0	37	9908	2483	9900	72	-2612	-1074	19800
3	6017	1792	0	38	6017	1792	9900	73	34325	-1074	19800
4	9908	2483	0	39	2977	1000	9900	74	34325	-1074	16500
5	13844	2829	0	40	0	0	9900	75	34325	-1074	13200
6	17897	2829	0	41	0	0	13200	76	34325	-1074	9900
7	21831	2483	0	42	2977	1000	13200	77	34325	-1074	6600
8	25717	1792	0	43	6017	1792	13200	78	34325	-1074	3300
9	28752	1000	0	44	9908	2483	13200
10	31729	0	0	45	13844	2829	13200
11	31729	0	3300	46	17897	2829	13200
12	28752	1000	3300	47	21831	2483	13200
13	25717	1792	3300	48	25717	1792	13200
14	21831	2483	3300	49	28752	1000	13200
15	17897	2829	3300	50	31729	0	13200
16	13844	2829	3300	51	31729	0	16500
17	9908	2483	3300	52	28752	1000	16500
18	6017	1792	3300	53	25717	1792	16500
19	2977	1000	3300	54	21831	2483	16500
20	0	0	3300	55	17897	2829	16500
21	0	0	6600	56	13844	2829	16500
22	2977	1000	6600	57	9908	2483	16500
23	6017	1792	6600	58	6017	1792	16500
24	9908	2483	6600	59	2977	1000	16500
25	13844	2829	6600	60	0	0	16500
26	17897	2829	6600	61	0	0	19800
27	21831	2483	6600	62	2977	1000	19800
28	25717	1792	6600	63	6017	1792	19800
29	28752	1000	6600	64	25717	1792	19800
30	31729	0	6600	65	28752	1000	19800
31	31729	0	9900	66	31729	0	19800
32	28752	1000	9900	67	-2612	-1074	3300
33	25717	1792	9900	68	-2612	-1074	6600
34	21831	2483	9900	69	-2612	-1074	9900
35	17897	2829	9900	70	-2612	-1074	13200

3.1.1 Сбор нагрузок.

Таблица 3.2      Нагрузки на 1м2 покрытия                                        

Город г. Новополоцк находится в IIБ районе по весу снегового покрова.

Поскольку, проектируемое здание предназначено для эксплуатации на территории РБ (по СНиП 2.01.07-85,с учетом изменения №1), полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия , следует определять по формуле:

, где Sо =1,2 - нормативное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, µ=0,66 ,т.к. α<27, µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, α-угол покрытия, град.

Расчетное значение снеговой нагрузки получаем умножением нормативного значения на 1,6:

Линейно-расперделенная нагрузка действующая на чердачный ригель   будет равна половине распределенной нагрузки умноженной на ширину кровли равной l=2800 мм.

Таблица 3.3      Нагрузки на 1м чердачного ригеля                                      

Таблица 3.5           Нагрузки на 1м2 чердачного перекрытия

Линейно-расперделенная нагрузка действующая на чердачный ригель   будет равна половине распределенной нагрузки умноженной на длину плиты перекрытия равной l=4900 мм.

Таблица 3.6      Нагрузки на 1м чердачного ригеля    от чердачного перекрытия                         

Таблица 3.7    Нагрузки на 1м2  типового перекрытия                                            

Таблица 3.8      Нагрузки на 1м ригеля            от перекрытия                                 

При расчете нагрузок на подошву колонны следует учитывать собственный вес.

Статический расчёт каркаса здания и определение расчётных усилий были произведены в программе Raduga.

3.1.2 Статический расчет рамы.

Рис.  3.2   Расчётная схема монолитной рамы здания (постоянная нагрузка).

Рис.  3.3   расчётная схема монолитной рамы здания (постоянная+временная нагрузка).

Рис.  3.4   нумерация узлов и стержней

Рис.  3.5   Эпюра изгибающих моментов(постоянная нагрузка)

Рис.  3.6   Эпюра продольных сил (постоянная нагрузка)

Рис.  3.7   Эпюра поперечных  сил (постоянная нагрузка)

Рис.  3.8   Эпюра изгибающих моментов (постоянная+временная нагрузка)

Рис.  3.9   Эпюра продольных сил (постоянная+временная нагрузка)

Рис.  3.10   Эпюра поперечных  сил (постоянная + временная нагрузка)

По эпюрам внутренних усилий можно сказать, что наиболее неблагоприятной является комбинация нагрузок постоянная + снеговая, поэтому расчетные внутренние усилия в табличной форме получаем только для этого сочетания нагрузок.    

3.2  Расчет колонны монолитной рамы

Были получены следующие результаты (для колонны подвала):

- нагрузка от собственного веса колонны:

- при комбинации нагрузкок максимальное продольное усилие

N_мах = 457,04+52,8=509,88 кН, и соответствующий изгибающий момент                    M = 0,187 кНм.

- при постоянных (длительных)  нагрузках N_l = 417,12+52,8=469,92 кН, и соответствующий изгибающий момент M_l = 0,182 кНм.

3.2.1  Характеристики прочности бетона и арматуры.

Определим по /17/ и приложению характеристики прочности бетона с учетом заданной влажности окружающей среды для класса эксплуатации ХС3.

Бетон тяжелый, естественного твердения, класса С25/30:

g_с = 1,5; f_cd= f_cd /g_с = 25/1,5= 16,67 МПа; f_cdt = 3,3/1,5= 2,2 МПа; E_s = 20000 МПа.

Арматура периодического профиля класса S400, нормативное сопротивление f_yd= 400 МПа., расчётное  сопротивление f_yd= 365 МПа. Согласно табл.6.5 /16/.

3.2.2 Подбор сечений симметричной арматуры.

A_S1 = A_S2

Рабочая высота сечения d = h – c = 40 – 4 = 36см, ширина b = 40см.

Эксцентриситет силы: е_о = M/N = 18,7/509,88=0,04см.

Случайный эксцентриситет: е_о = h/30 = 40/30 = 1,34см, или еo = l_col/600 = 330/600 = 0,55 см, но не менее 1см.

Так как эксцентриситет силы е_о = 0,04 см меньше случайного эксцентриситета е_о =1,34 см,  принимаем  для расчёта статически неопределимой системы е_о =1,34 см.

Найдем значение моментов в сечении относительно оси, проходящей через центр тяжести растянутой арматуры с учётом случайного эксцентриситета