Эскизное проектирование. Определение габаритов колонны. Подсчет собственной массы колонны, нагрузка от стен

2.  РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Эскизное проектирование.

2.1.1 Определение габаритов колонны.

Отметка низа балки покрытия  +6,000 м,

Отметка обреза  стакана фундамента -0,615 м,

Глубина заделки колонн в фундамент 0,7 м,

Принимаем длину колонны  7500 мм,

Принимаем сечение колонны 400х400 мм.

2.2. Сбор нагрузок.

2.2.1. Подсчет нагрузки от элементов покрытия.

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэфф.	Расчетная нагрузка, Н/м2
1	Слой "Унифлекс ТКП-4" g=45 Н/м2	45	1,3	58,5
2	Слой "Унифлекс ТПП-3" g=30 Н/м2	30	1.3	39
3	Цементная стяжка, 25 мм g=18кН/м3	450	1.3	585
4	Молниезащитная сетка А-1 Ø8 100х100	71	1.05	74.6
5	Разуклонка керамзит γ=700кг/м3, δ ср=65мм	455	1.3	591.5
6	Утеплитель минераловатные плиты, δ=200 мм, g=0,125кН/м3	25	1,2	30
7	1слой рубероида (пароизоляция) γ=5,0кг/м2	50	1,3	65
8	Ж/б плита покрытия 3*6, m=2.9т	1611,1	1,1	1772.2
	ИТОГО:	2737,1		3215.8

Q_балки =121 кН – вес балки,

q_покр=q_кр·B·+Q_балки··/L=3,216*6*0,95+121*1,1*0,95/18=25,36 кН/м.

Расчётная нагрузка от веса покрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению здания на крайнюю колону ;

2.2.2. Подсчет собственной массы колонны, нагрузка от стен.

Колонна:                                             

G_в==0,4·0,4·7,5·25·1,1·0,95=31,35 кН.

Кирпичная стена, примыкающая к колонне – самонесущая, соединение с колонной осуществляется с помощью гибких связей с шагом 1000 мм по высоте колонны.

2.2.3. Подсчет снеговой нагрузки.

Для V снегового района, расчётная нагрузка принимается в соответствии п.5.2 изменения N2   [13]   Постановление N45 от 29.05.2003 [13]: S_р=3,2кПа табл.4.

Снеговая нагрузка определяется по формуле 5 [13] S=S_р×m. Схема распределения снеговой нагрузки - 1, приложения 3. Уклон кровли 3% < 12%, средняя скорость ветра за 3 наиболее холодных месяца V = 4 м/с, принимаем коэффициент перехода  .

Распределённая снеговая нагрузка

Расчётная сосредоточенная нагрузка:

2.2.4. Подсчет ветровой нагрузки на поперечную раму.

Ветровой район строительства I, где нормативное значение ветрового давления по данным таблицы 5, [13] «Нагрузки и воздействия» составляет: W_о = 0,23 кПа (230 Н/м²)

где       W_o – нормативное ветровое давление,

с_е – аэродинамический коэффициент,

k– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте,

B – шаг поперечных рам.

Определяем аэродинамические коэффициенты по прил. 4 [13] схеме 1: ;

при ,;;.

Коэффициент k для типа местности В: 

до высоты 5 м     k = 0,5,     на высоте 10 м    k = 0,65

Низ балки покрытия на отм.+ 6,0 м,

Отметка верха покрытия в ендове +7,2м.

Коэффициенты на отметках:

На высоте колонны равной + 6м    ,

На высоте +7,2 м  .

Подсчет первичных расчетных нагрузок:

=23·0,8·0,5 ·6=55,2,

=23·0,8·0,53 ·6=58,51,

=23·0,8·0,57·6=62,93,

=23·0,5·0,5 ·6=34,5,

=23·0,5·0,53·6=36,57,

=23·0,5·0,57·6=39,33.

,

.

Подсчет приведенных расчетных нагрузок:

Ветер слева:

,

Ветер справа:

Эквивалентную распределенную нагрузку находим из условия равенства моментов в сеч.1–1.

Ветер слева:

кгс·м;

кН/м

Ветер справа:

кг·м;

 кН/м

2.2.5  Подсчет эксцентриситета приложения нагрузок

Эксцентриситет опорного узла стропильной фермы: E₂=0,10 м (а=200 мм).

2.3 Характеристика сечений рамы.

Колонна EJ₁ = 50,4; ЕА₁ = 3840;

РигельEJ₁ = 100,8; ЕА₁ = 7680.

2.4. Расчет поперечной рамы.

2.4.1 Расчётная схема поперечной рамы

 

Статический расчёт выполняем на ЭВМ.

Усилия от постоянной нагрузки.

№ст.	Длина	N – нач.	Q – нач.	M – нач.	N – кон.	Q – кон.	M – кон.
1	6600	- 482.71	0.0	0.0	- 482.71	0.0	0.0
2	6600	- 482.71	0.0	0.0	- 482.71	0.0	0.0
3	17600	0.0	223,168	0.0	0.0	-223,168	0.0

Усилия от снеговой нагрузки.

№ст.	Длина	N – нач.	Q – нач.	M – нач.	N – кон.	Q – кон.	M – кон.
1	6600	-324,672	0.0	-0.0	-324,672	0.0	- 0.0
2	6600	-324,672	0.0	0.0	-324,672	0.0	- 0.0
3	17600	0.0	160,512	-0.0	0.0	-160,512	- 0.0

Усилия  от  ветровой  нагрузки.

№ст.	Длина	N – нач.	Q – нач.	M – нач.	N – кон.	Q – кон.	M – кон.
1	6600	0.0	9,494	-32.914	0.0	1,478	0.0
2	6600	0.0	7.652	-30.704	0.0	2,582	0.0
3	17600	-1.002	0.0	0.0	-1.002	0.0	0.0

Эпюры усилий в стойках рамы

Таблицы усилий в расчетных сечениях левой стойки рамы.

Нагрузки			Сечения стойки
			1-1		2-2
N загр.	наименование		M	N	M	N	Q
1	Постоянная	1	0	- 482,71	- 0	-482,71	0
2	Снеговая	1	0	-324,67	-0	- 324,67	0
		0,9	0	-292,20	-0	- 292,20	0
3	Ветровая (слева)	1	10,445	0	-32,914	0	9,494
		0,9	9,401	0	-29,623	0	8,545

Таблица сочетаний усилий в сечениях левой стойки рамы.

	Сочетания		Сечение стойки
			1-1		2-2
			M	N	M	N	Q
1,0	+ Mmax Nсоотв.	Nнагр			-
		Усилия			-	-	-
0,9		Nнагр			-
		Усилия			-	-	-
1,0	- Mmax Nсоотв.	Nнагр	-		1,2,3
		Усилия	-	-	- 32,914	- 807,38	9,494
0,9		Nнагр	-		1,2,3
		Усилия	-	-	- 29,623	- 774,91		8,545
1,0	Nmax Mсоотв.	Nнагр			1,2,3
		Усилия			- 32,914	- 807,38		9,494
0,9		Nнагр			1,2,3
		Усилия			- 29,623	- 774,91		8,545

2.5 Расчет колонны.

2.5.1 Исходные данные:

Бетон тяжелый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.

R_b=8,5 МПа,  R_bt=0,75 МПа, Е_b=20,5×10³ МПа.

Арматура: продольная класса А-III, d10-40 мм.

R_s=365 МПа, Е_s=2×10⁵ МПа.

Поперечная класса А-I, d 6-8мм.

R_sw=175 МПа, Е_s=2,1×10⁵ МПа.

Сечение колонны bxh =400 x 400 мм при а=а^/=4 см. Полезная высота сечения:h_o=h-a=40-4=36 см

Применяем симметричное армирование, т.к. моменты растягивающие наружные и внутренние волокна сечения близки по значению.

Для расчёта выбираем максимальный момент и соответствующую нормальную силу в сечении 2-2.

Комбинации усилий:

М= - 32,914 кН·м, N=- 807,38кН.

Усилия от продолжительного действия нагрузок:

М_l = - 29,623 кН·м, N_l = - 774,91 кН.

Расчет по первой комбинации усилий:

М= - 32,914 кН·м, N=- 807,38кН.

Вычислим расчётную длину колонны:   

м.

Вычислим случайный эксцентриситет - е_o согласно п. 1.21 [15]

следовательно, расчетным является эксцентриситет е₀ =4,1 см.

, следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента  на величину эксцентриситета продольной силы.

Условная критическая сила:

Момент инерции бетонного сечения:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

   тяжёлый бетон.

Т.к. в соответствии с п.3.6[15]  , принимаем .

,

Принимаем

В первом приближении примем m = 0,01, тогда приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения:

Определим необходимое армирование.

Вычислим:

По таблице 18 пособия к СНиП 2.03.01-84 ,находим  

Так как , значение вычислим по формуле:

Принимаем 2Æ14 AIII c A_s=3,08см² с каждой стороны.

Полученный коэффициент армирования m =  =  = 0,00385. Окончательно принимаем 2Æ14 с A_s = 3,08 см² с каждой стороны.

Расчет сечения колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, не производим, т.к.

2.7.  Конструирование колонны.

Длина колонны принята -  7500 мм,

Сечение колонны 400х400 мм.

Армирование колонны: 4 продольных стержня арматуры