Расчётно-конструктивный раздел расчет пилона

1. РАСЧЁТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

   1. Расчет пилона

Нагрузку на колонну с учетом ее веса определяем от опирающихся на нее ригелей вышележащих междуэтажных перекрытий и кровли. При этом неразрезность ригеля не учитывается. Поскольку определение усилий в ригелях выполнено без учета влияния жесткости колонн («рамность» каркаса не учитывается), то в качестве расчетной схемы принимаем сжатую со случайным эксцентриситетом стойку, защемленную в уровне обреза фундамента и шарнирно закрепленную в уровне середины высоты ригеля.

1. Сбор нагрузок

1. Расчет

Расчетная длина колонны нижнего этажа:

Принимаем пилон сечением 140*25 см. Расчетная нагрузка на колонну в уровне обреза фундамента:

где А_г – грузовая площадь ;

Защитный слой:

- Расстояние от равнодействующей усилий в арматуре S до грани сечения
a_s = 4 см = 4 / 100 = 0,04 м;
- Расстояние от равнодействующей усилий в арматуре S' до грани сечения
a'_s = 4 см = 4 / 100 = 0,04 м;

Площадь ненапрягаемой наиболее растянутой продольной арматуры:

(Стержневая арматура, диаметром 25 мм; 9 шт.):
- Площадь ненапрягаемой растянутой арматуры
A_s = 44,2 см ² = 44,2 / 10000 = 0,00442 м ²;

Площадь ненапрягаемой сжатой или наименее растянутой продольной арматуры:

(Стержневая арматура, диаметром 25 мм; 9 шт.):
- Площадь ненапрягаемой сжатой арматуры A'_s = 44,2 см ² = 44,2 / 10000 = 0,00442 м ²;

Размеры сечения:

- Высота сечения h = 25 см = 25 / 100 = 0,25 м;
- Ширина прямоугольного сечения b = 132 см = 132 / 100 = 1,32 м;

Размеры элемента:

- Длина элемента или расстояние между точками закрепления
l = 300 см = 200 / 100 = 3 м;
Результаты расчета:

Класс бетона - B25.

Бетон - тяжелый.

Нормативное значение сопротивления бетона осевому сжатию для предельных состояний первой группы принимается по табл. 6.7 R_bn = 18,5 МПа .

Нормативное значение сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой группы принимается по табл. 6.7 R_btn = 1,55 МПа .

Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию принимается по табл. 6.8 R_b = 14,5 МПа .

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению принимается по табл. 6.8 R_bt = 1,05 МПа .

Класс бетона по прочности:

2) Учет особенностей работы бетона в конструкции

Коэффициент условия работы бетона, учитывающий длительность действия нагрузки:
g_b1 = 1 .

Конструкция бетонируется - в вертикальном положении.

Высота слоя бетонирования - свыше 1,5 м.

Коэффициент условия работы бетона, учитывающий бетонирование в вертикальном положении:

Коэффициент условия работы бетона, учитывающий характер разрушения ячеистого бетона:

Расчетное сопротивление продольной арматуры сжатию:

Расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению:

Расчетное сопротивление продольной арматуры сжатию:

Поперечная арматура - не рассматривается в данном расчете.

5) Значение модуля упругости арматуры

Модуль упругости ненапрягаемой арматуры:

6) Определение эксцентриситета

Случайный эксцентриситет:
e_a = max(l/600 ; h/30 ; 0,01) = max(3/600;0,25/30;0,01) = 0,01 м = 1 см .

Элемент - статически неопределимой конструкции.

Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения:
e_o = M/N = 0,00981/0,19613 = 0,05002 м = 5 см .

Т.к. e_o = 0,05002 м = 5,002 см t e_a = 0,01 м = 1 см :

для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета и не менее е_а

7) Определение расчетной длины внецентренно-сжатого элемента

Элемент - с шарнирным опиранием на двух концах.

Расчетная длина элемента:

8) Определение коэффициента, учитывающего влияние прогиба при расчете конструкций по недеформированной схеме

Коэффициент:
d_e = e_o/h = 0,05002/0,25 = 0,20008 .

Сечение - с симметричной арматурой.

Коэффициент приведения ненапрягаемой арматуры к бетону:
a_s = E_s/E_b = 200000/30000 = 6,66667 .

Рабочая высота сечения:

h'_o = h_o = 0,21 м = 21 см .

Расстояние от наиболее сжатого волокна в бетоне до центра тяжести приведенного сечения:
y_c = h/2 = 0,25/2 = 0,125 м = 12,5 см .

Расстояние от наиболее растянутого волокна бетона до центра тяжести приведенного сечения:

Сечение - прямоугольное.

Момент инерции бетонного сечения относительно центра тяжести приведенного сечения:
I = b h ³/12 = 1,32 · 0,25 ³/12 = 0,00172 м ⁴ = 172000 см ⁴ .

Площадь сечения:

Радиус инерции сечения:

Т.к. l_o/i = 3/0,0722 = 41,55125 > 14 :

Момент инерции всей продольной арматуры относительно центра тяжести сечения элемента:
I_s = A_s (y_t-a_s) ²+A'_s (y_c-a'_s) ² =
= 0,00442 · (0,125-0,04) ²+0,00442 · (0,125-0,04) ² = 0,000063869 м ⁴ = 6386,9 см ⁴ .

Момент относительно центра арматуры As от полной нагрузки:

Момент относительно центра арматуры As от постоянных и длительных нагрузок:

Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки:

Т.к. f_l > 2 :

Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки:
f_l = 2 .

k_b = 0,15/(f_l (0,3+d_e)) = 0,15/(2 · (0,3+0,20008)) = 0,14998 .

k_s = 0,7 .

Изгибная жесткость:

Т.к. l_o/i = 3/0,0722 = 41,55125 > 14 :

Критическая сила:
N_cr = p ² D/l_o ² = 3,14159 ² · 16,68063/3 ² = 18,29236 МН = 1865,3 тс (формула (8.15); п. 8.1.15 ).

N = 0,19613 МН = 19,99969 тс < N_cr = 18,29236 МН = 1865,30161 тс (1,0722% от предельного значения) - условие выполнено .

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба:
h = 1/(1-N /N_cr) = 1/(1-0,19613/18,29236) = 1,01084 (формула (8.14); п. 8.1.15 ).

9) Определение граничной относительной высоты сжатой зоны

Относительная деформация растянутой арматуры:
e_{s, el} = R_s/E_s = 435/200000 = 0,00218 (формула (8.2); п. 8.1.6 ).

Относительная деформация бетона:

10) Продолжение расчета по п. п. 8.1.6 СП 63.13330.2012

Граничная относительная высота сжатой зоны:
x_R = 0,8/(1+e_{s, el}/e_b2) =
= 0,8/(1+0,00218/0,0035) = 0,49296 (формула (8.1); п. 8.1.6 ).

11) Расчет внецентренно-сжатых элементов прямоугольного сечения

Рабочая высота сечения:
h_o = h-a_s = 0,25-0,04 = 0,21 м = 21 см .

Эксцентриситет:

Высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Т.к. x = 0,10267 r x_R = 0,49296 :

Предельное значение продольной силы:
N_ult = (R_b b x (h_o-0,5 x)+R_sc A'_s (h_o-a'_s))/e =
= (12,325 · 1,32 · 0,02156 · (0,21-0,5 · 0,02156)+400 · 0,00442 · (0,21-0,04))/0,13556 = 4,73265 МН = 478,65 тс .

N e = 382 · 0,13556 = 51,78 тсм = 2,71116 тс м r R_b b x (h_o-0,5 x)+R_sc A'_s (h_o-a'_s) = 12,325 · 1,32 · 0,02156 · (0,21-0,5 · 0,02156)+400 · 0,00442 · (0,21-0,04) = 67,7742 тс м (78% от предельного значения) - условие выполнено (формула (8.10); п. п. 8.1.14 ).

Площадь сечения:
A = b h = 1,32 · 0,25 = 0,33 м ² = 3300 см ² .

Момент инерции сечения:

Радиус инерции сечения:

12) Требования к размерам сечений внецентренно-сжатых элементов

Тип элемента - колонна, являющаяся элементом здания.

l_o/i = 3/0,0722 = 41,55125 r 120 (34,62604% от предельного значения) - условие выполнено .

13) Проверка требования минимального процента армирования

Элемент - внецентренно-сжатый.

В данном случае для определения коэффициента армирования принимается полная площадь сечения

Коэффициент армирования:

14) Определение расчетной длины внецентренно-сжатого элемента

Расчетная длина элемента:
l_o = l = 3 м = 300 см .

15) Продолжение расчета по п. п. 10.3.6 СП 63.13330.2012

Т.к. l_o/h = 3/0,25 = 12 t 5 и l_o/h = 3/0,25 = 12 r 25 :

m_s = 2,67879 % t 2 (0,1+(0,25-0,1) (l_o/h-5)/(25-5)) = 2 · (0,1+(0,25-0,1) · (3/0,25-5)/(25-5)) = 0,305 % (878,2918% от предельного значения) - условие выполнено

2. 
   
   Скачать 0,49 Mb.
   
   Поделитесь с Вашими друзьями: