Расчет сборных элементов многоэтажной колонны

На усилия в период транспортирования и монтажа

Рассмотрим сборный элемент колонны длиной на 2 последних этажа (3-й и 4-й).

Исходные данные

Длина сборного элемента колонны – 10,80 м.

Размеры поперечного сечения – 35х35 см.

Продольная рабочая арматура колонны 4 Ø 20 А-III; = ; ; а = = 4 см. Класс бетона В30 ( ).

Подъем сборного элемента колонны при монтаже осуществляется стропом. В период транспортирования колонны опираются на подкладки, установленные на расстоянии 1,5 м от торцов элемента. В момент подъема сборный элемент, захваченный за консоли на расстоянии 1,9 м от верхнего торца, нижним шарнирно опирается на горизонтальную площадку (рис. 10, б).

Расчетный собственный вес погонного метра колонны при коэффициенте динамичности ; Н/м.

Расчетный собственный вес погонного метра колонны при коэффициенте динамичности ; Н/м.

Нагрузка от собственного веса колонны в начальный момент подъема из-за незначительного угла α к горизонту принимается равной . Расчетные схемы колонны и эпюры изгибающих моментов приведены на рис.10, б.

Изгибающие моменты в характерных сечениях колонны равны: при транспортировании /2 = /2 = 5512,5 кН , /8 - /2) = 4900( /8 – ) =28420 Н ; при монтаже /2 = 7738,94 Н ;

/8 – /2) = 34707,3 Н .

Вычислим изгибающий момент, воспринимаемый сечением колонны, при симметричном армировании = 6,26 );

= 100 Н ,

где = = 35 – 4 – 4 = 27 см.

Прочность сечения обеспечена, так как > 28420>34707,3.

Рис.12. Поперечное сечение колонны

Расчет консоли колонны

Исходные данные

Расчетная сила, передаваемая ригелем 2 этажа на консоль колонны 1 этажа, N = кН. /2 = 308,1 кН.

Класс бетона колонны – В30 ( ; ).

Сопряжение ригеля с колонной – обетонированное, зазор между ригелем и гранью колонны равен 5 см.

Обетонирование сопряжения производится до приложения нагрузки на смонтированный ригель.

Назначим продольную и поперечную арматуру консоли из стали класса А-II ( ); закладные детали из прокатной стали.

Определим вылет консоли из условия обеспечения ее прочности на смятие в месте опирания ригеля /( ) = 308100/0,9 8,5 30(100) = 13.42 см.

С учетом зазора требуемая длина вылета консоли см, принимаем см.

Находим требуемую рабочую высоту консоли в сечении у грани колонны (рис. 11):

.

Полная расчетная высота консоли у грани колонны (при а = 2,5 см): h = + a = 60,86 + 2,5 = 63,36 см.

Окончательно примем h = 65 см, при этом см.

Определим необходимое количество рабочей арматуры по изгибающему моменту, увеличенному на 25% в сечении у грани консоли:

M = 1,25 = 1,25 кН , где 0,15 – размер закладной детали;

Принимаем 2 Ø 14 А-II; = 3,08 .

Поперечное армирование консолей выполним в виде отгибов и горизонтальных стержней, поскольку h = 65 см > 3,5 п. 11.2.3 [13].

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном консоли в пределах условий:

0,8 ≤3,5

0,8 ≤2,5

0,8 =0,8*0,037*17*35*35*0,832²=426,7 кН;

168,75<426,7<236,25 кН. Так условие не выполняется, отгибы требуются.

Примем отгибы 2Ø16 А-II; = 4,02 , что отвечает конструктивным требованиям норм. = 1,6 > 1/1,5 = 1/1,5 = 1,33 см < 2,5 см;

> 0,002 .

Армирование горизонтальными хомутами выполним из арматуры Ø 10 А-II с шагом 100 мм, что не более h/4 = 65/4 = 16,25 см.

Расчет стыковых соединений

Исходные данные

Расчетная продольная нагрузка N = 1572,1 кН в колонне второго этажа.

Размеры поперечного сечения колонны = 35 х 35 см.

Класс бетона в колонне первого этажа – В30 ( ),

Продольная рабочая арматура - 4Ø20 А-III; = 365 МПа, арматура сеток - Ø10 А-III; = 365 МПа.

Стыки с торцевыми листами и центрирующей прокладкой и другие (рис. 13).

Назначаем размеры торцевых листов: см, размеры центрирующей прокладки: C = d = 15 см, ; расчетное сопротивление сварных швов ; размеры сеток косвенного армирования (по осям крайних стержней).

При расчете на местное сжатие элементов из тяжелого бетона с косвенным армированием в виде сварных поперечных сеток должно удовлетворяться условие: N ≤ , где - приведенная призменная прочность бетона при расчете на местное сжатие; - фактическая площадь смятия. = , где 𝜑 = 1/(0,23 + ψ) – коэффициент эффективности косвенного армирования, ; ψ = .

Здесь – соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня сетки (считая в осях крайних стержней) в одном направлении; - то же, в другом направлении; - площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток; S – расстояние между сетками, - коэффициент, учитывающий влияние косвенного армирования в зоне местного сжатия, для данного случая (п. 3.40 [1]) .

Здесь - расчетная площадь смятия (в данном случае площадь поперечного сечения колонны).

, но не более 3,5.

Предварительно зададим величину коэффициента армирования .

При этом ψ = ; 𝜑 =

Определим шаг сеток, при этом примем Ø10, А-III и размер ячейки :

S = см.

Принимаем шаг сеток S = 65 мм, что больше минимально допустимого – 60 мм и меньше b/3 = 35/3 = 11,7см=117 мм и меньше 150 мм.

Уточним , для принятого шага S = 65 мм.

; ψ = ; 𝜑 =

Проверим выполнение условия N ≤ , вычислив предварительно ; ;

МПа.

N = 1572100 Н < 92,93*(100)*225 = 2090925 Н.

Условие выполняется.