Расчет и конструирование сборной железобетонной колонны 1-го этажа

Расчет и конструирование сборной  железобетонной колонны 1-го этажа.

 

Исходные данные: Рассчитать и законструировать сборную железобетонную колонну 1-го этажа трехэтажного промышленного  здания при следующих данных:

-Высота этажа Нэт=6,0 м.

-Сечение колонны bк Х hк=400х600 мм

-Материалы: бетон класса  С 20/25, рабочая арматура класса S 400, поперечная арматура класса S 240

-Район строительства-г.  Гомель.

Решение.

1. Определение прочностных  характеристик материалов

Для бетона класса С20/25:

-Нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие fск=25 МПа, осевое растяжение fctk=1,8 МПа ( таб. 6.1 СНБ 5.03.01-02);

-Расчетное сопротивление  бетона на осевое сжатие и  осевое растяжение

fcd=fck/Vc= 25/1,5=16,67 МПа

fctd=fctk/Vc=1,8/1,5=1,2 МПа

Для продольной арматуры класса S400 расчетное сопротивление fyd=365 МПа

 

2. Определение нагрузок  и усилий.

 

 

Определяем грузовую площадь для колонны рис. 1

Fгр=6,0*6,0=36,0 м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

Таб.1 Сбор нагрузки на 1м2 покрытия.

 

Вид нагрузки и ее расчет	Норм. кН/м2	Vf	Расчетн. кН/м2
1. Постоянная 1.1. Техноэласт К-СТ-БЭ-К/ПП-5,0 0,0045*1800*10/1000 1.2. Техноэласт К-СТ-БЭ-ПП/ПП-3,5 0,0035*1800*10/1000 1.3. Грунтовка битумно-полимерной  мастикой 1.4.Стяжка из цементно-песчаного  раствора 0,03*2000*10/1000 1.5. Пенополистирол 0,15*35*10/1000 1.6. Керамзитовый гравий 0,1*400*10/1000 1.7.Пароизоляция из К-СТ-БЭ-ПП/ПП-3,0 0,0025*1800*10/1000 1.8. Железобетонная ребристая  плита приведенного сечения 0,12*2500*10/1000	0,081   0,063   0,05 0,6     0,053 0,4 0,045   3,0	1,2   1,2   1,3 1,3     1,2 1,3 1,2   1,1	0,097   0,076   0,065 0,78     0,064 0,52 0,054   3,3
Итого	4,292		4,956
2. Временная/ снеговая  для района 1Б В том числе кратковременная (70%) В том числе длительная (30%)	0,8 0,56 0,24	1,5 1,5 1,5	1,2 0,84 0,36
Всего	5,092		6,156

 

 

 

Сбор нагрузки на 1м2 перекрытия

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                      Таб. 2

Вид нагрузки и ее расчет	Норм. кН/м2	Vf	Расчет. кН/м2
1. Постоянная 1.1. Цементно-песчаная  стяжка 0,025*1800*10/1000 1.2. Железнение поверхности  0,01*2000*10/1000 1.3. Железобетонная ребристая  плита приведенного сечения 0,12*2500*10/1000 1.4. Вес перегородок	0,45   0,2   3,0   0,5	1,3   1,3   1,1   1,1	0,59   0,26   3,3   0,55
Итого	4,15		4,70
2.Временная (полезная) В том числе кратковременная В том числе длительная	6,30 1,3 5,0	1,3 1,3 1,3	8,19 1,69 6,5
Всего	10,45		12,89

 

 

Определяем полную нагрузку на колонну:

 

-От покрытия Nпокр= qпокр*Fгр=6,156*36=221,62кН

-От перекрытия Nпер=qпер*Fгр(n-1)= 12,89*36/(3-1)=928,08 кН

где n-Количество этажей здания без подвала

-От ригеля приведенного  сечения bхh=0,5х0,26 м

Nриг=b*h(L-bк)*g*vf*n*10/1000=0,5*0,26/(6-0,4)*2500*1,1*5*10/1000=100,1 кН

-От собственного веса  колонны 

Nкол=bк*hк*Hэт*n*g*10*vf/1000= 0,4*0,6*6*3*2500*10*1,1/1000=118,8 кН

Полная расчетная нагрузка на колонну

N=Nпок+Nпер+Nриг+Nкол=221,62+928,08+100,1+118,8=1368,60 кН

Длительно действующая  нагрузка на колонну

Nдл=qдл.пок*Fгр+qдл.пер(n-1)*Fгр+Nриг+Nкол= =(4,956+0,36)*36+2*(4,70+6,50)*36+100,1+118,8=1216,67 кН

 

 

 

 

3. Расчет центрально-сжатой  колонны

 

Определяем расчетную  длину колонны

Lо=М*Нэт=1,0*6,0=6,0м=600 см

Где М=1- коэффициент, учитывающий  закрепление концов колонны и тип здания.

Определяем соотношение Lо/Нк=6,0/0,4=15<20, следовательно колонну можно рассчитывать как центрально-сжатую.

Определяем соотношение Nдл/N= 1216,67/1368,60=0,89

По таблице 5 приложения находим коэффициенты Qв=0,826, Qж=0,851 Определяем требуемую площадь продольной рабочей арматуры

Аs=N/g*qв*fyd- a*fcd/fyd*Вк*hк= 1368,60*103/1*0,826*365*106-(0,85*16,67*106/365*106)*0,4*0,6=-0,004530 м2

Где g=1, т. к. Вк =0,4>0,2м

Так как Аs<0, конструктивно принимаем 4 стержня диаметром 12 мм с Аs=4,52 см2

Определяем процент  армирования

М=Аs/Вк*Нк=4,52*100/40*60=0,0018*100%=0,18%>Мmin=0,05%

М =0,18%<Мmax=3%

Условие выполняется. Определяем несущую способность колонны  при принятом армировании

N1=g*q*(a*fcd*Bк*Hк+fyd*As)= =1*0,826(0,85*16,67*1000*0,4*0,6+365*1000*0,000452)= =2945,24кН>N=1368,60кН

Q=qв+2(qв-qж)*(fyd*As/a*fcdd*A)= 0,826+2*(0,851-0,826)* *(365*4,52/0,85*16,67*40*6)=0,828<qж=0,851

Условие выполняется. Прочность  и устойчивость колонны обеспечена.

Поперечную арматуру принимаем диаметром, равным 0,25*d=0,25*12=3 мм и не менее 5 мм. Где d-диаметр рабочей арматуры. Принимаем поперечные стержни диаметром 5 мм класса S240. Шаг арматуры для вязаных каркасов S=15d=15*12=180 мм и не боее 500 мм. Принимаем     S =150 мм.

 

 

 

 

 

Рис.2

 

Спецификация арматуры.

 

Форматт	Зона	Позиция	Обозначение	Наименование	Кол-во	Примеч.
				Колонна К1
				Сетка С1	6	30
		1	ДП-КЖ-10.01.01	Ø8S500,ГОСТ5781,l=450	14	2,1
		2	ДП-КЖ-10.01.02	Ø8S500,ГОСТ5781l=600	14	2,9
				Итого:		5
				Сетка С2	3	4,2
		3	ДП-КЖ-10.02.01	Ø8S500,ГОСТ5781,l=450	6	0,9
		4	ДП-КЖ-10.02.02	Ø8S500,ГОСТ5781,l=160	8	0,5
				Итого:		1,4
				Отдельные стержни
		5	ДП-КЖ-10.03.01	Ø12S400,ГОСТ5767,l=5980	4	15,4
		6	ДП-КЖ-10.03.02	Ø6S240,ГОСТ103,l=350	25	3,5
		7	ДП-КЖ-10.03.03	Ø8S240,ГОСТ103,l=1430	4	2,24
				Итого:		21,14
				Фундамент Ф1
				Сетка С1	1	48,18
		8	ДП-КЖ-20.01.01	Ø10S400,ГОСТ5767,l=2930	15	21,35
		9	ДП-КЖ-20.01.02	Ø10S400,ГОСТ5767,l=3730	19	26,83
				Итого:		48,18
				Сетка С2	3	13,83
		10	ДП-КЖ-20.02.01	Ø10S240,ГОСТ103,l=830	8	4,10
				Ø10S240,ГОСТ103,l=205	4	0,51
				Итого:		4,61
				Отдельный стержень	4	2,8
		11	ДП-КЖ-20.03.01	Ø10S240,ГОСТ103,l=1200	1	0,7
				Итого		0,7