Строительные конструкции

 

 

 

Содержание

1.	Исходные данные	3
2.	Расчет монолитного  перекрытия	3
3.	Расчет и  конструирование второстепенной балки	5
4.	Расчёт главной  балки.	9
5.	Расчёт центрально сжатой колонны.	14
6.	Расчет и  конструирование оголовка колонны	18
7.	Расчет базы колонны.	20
8.	Список литературы	25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

Шаг балок настила 2 м

Пролёт балок  настила 6 м

Пролёт главных балок 14,0 м

Нагрузки:   -постоянная  18 кН/м²

                     -временная 1,6 т/м² = кН/м²

Высота этажа 5,5 м

Толщина ж.б. перекрытия 130 мм

Класс бетона перекрытия  В20

Класс стали: второстепенных балок  С245

                       главных  С255

                       колонн  С375

Класс бетона фундамента  В10

 

2. Расчет монолитного перекрытия

 

1. Сбор нагрузок на перекрытие

Таблица 1

№	Вид нагрузки	Единица измерения	Норм. нагрузка		Рассчётная нагрузка
1	Постоянная	кН/м2	18,0	1,1	19,8
	Бетонный пол 0.03 м *25кН/м3	кН/м2	0,75	1,1	0,825
	Собственный вес  плиты 0.13*25кН/м3	кН/м2	3,25	1,1	3,57
	∑=	кН/м2	21,0		24,195
2	Временная	кН/м2	10,8	1,3	14,04
	Итого:		31,8		38,235

 

2. Определение усилий в плите

 

Расчетная схема монолитного перекрытия

 

Рис. 1

В крайних пролетах:

На вторых от края опорах:

В средних пролетах и на средних опорах:

3. Расчет прочности сечений

Расчетные характеристики материалов (по СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции») :

-Бетон класса  В20:

R_b(расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельных состояний первой группы)=11.5 МПа

R_bt(расчетное сопротивление бетона осевому растяжению первой группы)=0.90 МПа

R_b,ser(расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельных состояний второй группы )=15.0 МПа

R_bt,ser (расчетное сопротивление бетона осевому растяжению второй группы) =1.4 МПа

E_b(начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении)=2.75*10⁴МПа

-Рабочая арматура  класса В500 диаметром 5 мм:

R_s(расчетное сопротивление арматуры растяжения для предельных состояний первой группы)=415 МПа

-Защитный слой  бетона: а=15 мм=0,015 м

где,  h₀ - рабочая высота сечения;

а - толщина защитного  слоя бетона;

d - номинальный диаметр стержня арматуры

 

Определение требуемой площади сечения рабочей  арматуры:

Рабочая арматура класса В500 диаметром 5 мм, R_s=415 МПа

- в среднем  пролете

 

По А_s из сортамента подбираем диаметр и количество стержней арматуры. Принимаем сетку с продольной рабочей арматурой.

12 стержней Ø 5мм, А_s=235,62 мм²

По ГОСТ 23279-85 «Сетки арматурные сварные для ж/бетонных конструкций и изделий. Общие  технические условия» принимаем  сетку С1:

    На  опоре принимаем сетку С2:

                                         

 

- в крайнем пролете

По А_s из сортамента подбираем диаметр и количество стержней арматуры. Принимаем сетку с рабочей арматурой в обоих направлениях.

4 стержня Ø 5 мм, А_s=78,53мм²

По ГОСТ 23279-85 «Сетки арматурные сварные для ж/бетонных конструкций и изделий. Общие  технические условия» принимаем  сетку С3:

 

 

3. Расчет и конструирование второстепенной балки
1. Статистический расчет

Расчетная схема  балки настила представлена на рис.2. сбор нагрузок на балку сведен  в табл.2, с учетом фактического веса монолитного перекрытия. Нормативная нагрузка от собственного веса балки настила в первом приближении принимается q׳_сб=0,3…0,5кН/м³. Коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса металлических конструкций γ_f= 1,05 , по таблице 7.1, СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия.

Таблица 2

№ п/п	Вид нагрузки	Усл. обозн	Ед. изм.	Нормативная нагрузка	Коэффициент надёжности по нагрузке  γf	Рассчет. нагрузка
1	Постоянная	qпост	кН/м2	18,0	1,1	19,8
	Бетонный пол 0.03 м *25кН/м3		кН/м2	0,75	1,1	0,825
	Собственный вес  плиты 0.13*25кН/м3	qсп	кН/м2	3,25	1,1	3,57
	Собственный вес  балки настила	q׳сб	кН/м2	0,4	1,05	0,42
	∑=		кН/м2	21,4		24,615
2	Временная	qвр	кН/м2	10,8	1,3	14,04
	Итого:	q׳б		32,2		38,655

 

Расчетная схема  второстепенной балки

Рис. 2

 

Погонная нормативная  нагрузка на балку:

qⁿ׳_б= qⁿ׳_б·а=32,2·2,0=64,4 кН/м

 

Погонная расчетная  нагрузка на балку:

q׳_б= q׳_б·а=38,655·2,0=77,31 кН/м

Максимальные  расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы для разрезной балки с равномерно распределенной нагрузкой определяются по формулам:

кНм;

кН

2. Конструктивный расчет.

Подбор  сечения балки. Так как расчет второстепенных балок ведется с учетом развития пластических деформаций, то требуемый момент сопротивления сечения определяем по формуле:

где R_y=24 кН/см² – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, принимаемое по [2, табл. В5] для стали балки настила С245 при толщине фасонного проката t_f =2….20 мм;

g_с =1 – коэффициент условий работы [2, табл. 1] ;

c_x = 1,12 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, определяемый в первом приближении по [2, табл. Е1] для двутаврового сечения при отношении A _f / A_W =0,5.

По требуемому моменту сопротивления W_x^тр по сортаменту (4,прил. 5) принимаем двутавр I 45 по ГОСТ 8239-89. Из сортамента выписываем геометрические характеристики подобранного сечения и собственный вес балки:

 

Wx= 1231 см3; Jx =27696 см4; А =84,7 см2; bf = 16 см; h =45 см;

tW =9,0 мм; tf =14,2 мм; Sx = 708 см3; n = 0,644 кН/м.

 

Проверки  несущей способности балки.

Уточняем нагрузки и усилия на балку настила с  учетом ее собственного веса. Фактическая расчетная погонная нагрузка

 

= ^/+( ⁿ - ^n/* a)* g_f =64,4+(0,644 – 0,4*2,0) * 1,05=64,17 кН/м.

 

Фактические расчетные  значения изгибающего момента и поперечной силы

 кН/м

 кН

По  [2, табл. Е1] уточняем интерполяцией коэффициент c_x = 1,10 при фактическом отношении площади полки к площади стенки

A _f / A_W =22,72/39,26=0,579

где A _f = b_f * t_f  = 16,0*1,42 =22,72 см²;

A_W=A – 2* A _f =84,7-2*22,72= 39,26 см².

По [2, табл. В5] уточняем расчетное сопротивление стали по пределу текучести

R_y=24 кН/см² при толщине полки t_f =14,2 мм.

 

Проверка прочности балки  по нормальным напряжениям

.

Прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

 

Проверка прочности балки  по касательным напряжениям

τ=Q_max * S_x/J_х * t_w=192,51 * 708/27696*0,90= 5,47кН/см² < R_s·γ_с= 13,9кН/см²

где R_S = 0,58* R_y= 0,58*24= 13,9 кН/см² – расчетное сопротивление стали сдвигу. Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Уточняем нормативную  нагрузку на балку настила с учетом ее собственного веса

 

= ^/+( ⁿ - ^n/ *a)= 77,31 +(0,644 – 0,4*2,0)=77,154 кН/м

Проверка жесткости  балки

1/358< ,

где - предельный прогиб по [1, табл. Е1] в зависимости от пролета балки настила: при пролете балки ℓ=6 м - .

Жесткость балки  обеспечена.

Проверки местной  устойчивости стенки и сжатого пояса  прокатной балки настила не требуется, так как они обеспечиваются их толщинами, принятыми из условий  проката.

 

4. Расчёт главной балки.

4.1.Статический  расчёт.

Расчётная схема  представлена на рис.3. Сбор нагрузок производится в табличной форме (таб.3) с учётом фактического собственного веса настила и второстепенной балки  (двутавр №45). Нормативная нагрузка от собственного веса главной балки принимается 2% от действующей на неё нагрузки.

Таблица 3.

№ п/п	Вид нагрузки	Усл. обозн	Ед. изм.	Нормативная  нагрузка	Коэффициент надёжности по нагрузке  γf	Рассчет. нагрузка
1	Постоянная	qпост	кН/м2	18,0	1,1	19,8
	Бетонный пол 0.03 м *25кН/м3		кН/м2	0,75	1,1	0,825
	Собственный вес  плиты 0.13*25кН/м3	qсп	кН/м2	3,25	1,1	3,57
	Собственный вес второстепенной балки   n/а= 0,644/2,0=0,322	q׳сб	кН/м2	0,322	1,05	0,338
	∑=		кН/м2	22,322		24,53
2	Временная	qвр	кН/м2	10,8	1,3	14,04
	Итого:			33,122		38,57
3	Собственный вес  главной балки 0,02*32,12=	q׳сгб	кН/м2	0,64	1,05	0,67
	Всего:	q׳гб	кН/м2	33,762		39,24