Двухветвевые колонны - Проектирование железобетонного каркаса промышленного здания

А) Надкрановая часть.

Колонна из тяжелого бетона класса В15, Rв = 8.5 МПа, Е = 23000 МПа, продольная арматура из стали класса А400 Rs = Rsc = 355 МПа.

Сечение 1-1. Сечение с размерами bh = 6060 см., h0 = 56 см.

В этом сечении действует три комбинации расчетных усилий:

М(кНм)

336.89

- 152.92

0

N(кН)

2301.61

1297.64

2301.61

Усилия от длительно действующей нагрузки: Мдл = 0; Nдл = 1297.64 кН.

Сечение рассчитывается, как прямоугольное с симметричной арматурой, так как колонна испытывает действие разных по знаку, но равных по величине изгибающих моментов. Ниже приведем расчет сечения по первой комбинации.

Расчетная длина надкрановой части колонны ?0 = 2 Hв = 2 4 = 8 м., i = h2/12 = 602/12 = 17.32 см., так как ?0/i = 800/17.32 = 46.2 14, то необходимо учесть влияния прогиба на величину эксцентриситета.

Первая комбинация усилий дает эксцентриситет:

Е0 = 0.146 м.

Определяем условную критическую силу:

Ncr =

Ncr = = 12863.9 кН,

Где J = = 10.8Ч105 см4;

Е = 1, так как Мдл = 0;

Е= 0.24;

Js = b h0 (h/2 - a)2

Js = 8.7 0.005 60 56 (60/2 - 4)2 = 10.57Ч104 см4.

= Еs/Eв = 2Ч105/(2.3Ч104) = 8.7, задаем = = 0.005.

Вычисяем = = 1.22.

Находим эксцентриситет е с учетом прогиба:

Е = е0 + 0.5 h - a = 0.146 1.22 + 0.5 0.6 - 0.04 = 0.44 м.,

Для бетона класса В15 и арматуры класса А400 R = 0.611.

Определяем относительную высоту сжатой зоны при 1-ом случае внецентренного сжатия и при симметричном армировании:

= = 0.73 R = 0.611.

Находим необходимое сечение симметричной арматуры:

AS = A?S = = 10.23 см2.

Принимаем 322 A400 (А = 11.4 см2) и 322 A400 (А?S = 11.4 см2)

= (АS + A?S)/(b Ч h) = 2 Ч 11.4/(60 Ч 60) = 0.006.

сечение надкрановой части средней колонны

Рис.2.3. Сечение надкрановой части средней колонны

Б) Подкрановая часть

Сечение колонны состоит из 2-х ветвей: высота всего сечения hн = 140 см., расстояние между осями ветвей с = 110 см., шаг распорок S = Нн/4, S = 7.2/4 = 1.8 м. Сечение ветви bh = 6030 см., h0 = 27 cм. Подбор арматуры производим по наибольшим расчетным усилиям в сечении 3 - 3:

М (кНм)

+ 483.71

- 607.75

- 218.25

N (кН)

+ 2743.25

+ 3309.85

+ 3309.85

Q (кН)

+ 63.48

- 88.07

+ 59.63

Усилия от длительно действующей нагрузки Мдл = 0, Nдл = 1397.3 кН.

Расчетная длина подкрановой части колонны: ?0 = 1.5 Ч HH

?0 = 1.5 Ч 7.2 =10.8 м.

Приведенный радиус инерции сечения двухветвенной колонны в плоскости изгиба:

I2red = = 859 см2.

Отсюда: ired = 859 = 29.3 см.

При ?0/ired = 10.8/0.293 = 36.86 > 14 необходимо учесть влияние прогиба.

Из анализа расчетных усилий видно, что решающей комбинацией будет вторая, которая дает эксцентриситет:

Е0 = 0.184 м.

Определяем условную критическую силу:

Ncr =

Ncr = = 18419.78 кН,

Где J = = 111.7Ч105 см4;

Е = 1, так как Мдл = 0;

Е= 0.13;

Js = 2 b h (с/2)2

Js = 2 8.7 0.015 60 30 (110/2)2 = 15.3Ч105 см4.

= Еs/Eв = 2Ч105/(2.3Ч104) = 8.7, задаем = 0.015 для одной ветви.

Вычислим = = 1.22.

Находим усилия в ветвях колонны:

Nв = = 1654.93 ± 674.05 кН.

Nв1 = 2328.98 кН; Nв2 = 980,88 кН.

Изгибающий момент (местного изгиба) ветвей колонны определяем по формуле:

MB = Q Ч S/4 = 88.07 Ч 1.8/4 = 39.63 кНм,

Е0 = МВ/NB1 = 39.63/2328.98 = 0.017 м. = 1.7 см.,

Е = е0 + 0.5 Ч h - a = 1.7 + 0.5 Ч 30 - 4 = 12.7 см.

Ветви колонны испытывает действие разных по знаку, но равных по величине изгибающих моментов, поэтому подбираем симметричную арматуру:

= = 1.6 R,

Принимаем = 1; А0 = Ч (1 - 0,5 Ч ) = 1 Ч (1 - 0,5 Ч 1) = 0.5;

А?S = AS = = 13.22 см2

Принимаем: 225 А400 (А?S = 9.82 см2) + 122 А400 (АS = 3.801 СМ2): AS = 13.621.

Коэффициент армирования одной ветви:

= А s + А?s/(b Ч h) = 9.82 + 3.801/(60 Ч 30) = 0.008

В) Расчет промежуточной распорки.

Изгибающий момент распорки равен сумме моментов 2-х ветвей, примыкающих к рамному узлу снизу и сверху и поэтому:

Мр = Q S/2 = 63.48 1.8/2 = 57.13 кНм, (Q взята из 1 комбинации).

Сечение распорки прямоугольное bЧh = 60Ч40 см., h0 = 36 см.

Так как эпюра моментов, двухзначная, сечение армируется двойной симметричной арматурой:

As = А?s = M p/(Rs Ч (h0 - a')) = 57130/(365 Ч (36 - 4)) = 4.89 см2.

Принимаем 218 A400 (As = 5.09 см2 ):

Поперечная сила в распорке: Qp = 2 Ч Mp/c = 2 Ч 57.13/1.1 = 103.87 кН.

Проверяем условие Q в3 Ч Rвt Ч b Ч h0;

103.87 кН 0.6 Ч 0.75 Ч 60 Ч 36 = 97 кН.

Необходим расчет поперечной арматуры. Из конструктивных соображений устанавливаем хомуты 8 A240 с шагом 15 см. (n = 2).

Qsw = Rsw Ч Asw Ч n/S = 175 Ч 0.503 Ч 2/15 = 1173.67 Н/см,

Qsw = 2в2 Ч Rbt Ч b Ч h20 Ч qsw = 22,0 Ч 0,9 Ч 60 Ч 362 Ч 1173.67 = 233900 H,

2339000 H 103870 H, т. е. прочность наклонного сечения обеспечена.

Похожие статьи




Двухветвевые колонны - Проектирование железобетонного каркаса промышленного здания

Предыдущая | Следующая