Главные вкладки

    ПМ 01 МДК 01.01 Основы проектирования строительных конструкций
    учебно-методический материал

    Лагунова Марина Леонидовна

    Практическое задание №30. Расчет и конструирование центально сжатой колонны

    Скачать:

    ВложениеРазмер
    Файл pzno30.docx886.6 КБ

    Предварительный просмотр:

    Практическая работа № 30.

    Расчет и конструирование центрально сжатой колонны

    Цель: Дать обучающимся практические навыки по расчету и конструированию  железобетонных колонн.

    Приобретаемые умения и навыки: Умение выполнять расчет и конструирование железобетонных колонн.

    Теоретическая часть.

          Основная расчётная формула для центрально сжатых колонн прямоугольного (квадратного) сечения имеет вид:

    N ≤ φ [R(As+As) + Rb γb2  bh],

    где Rsc – расчётное сопротивление сжатой арматуры (таблица 6.14 СП63.13330.2012);

          Rb – расчётное сопротивление бетона сжатию (таблица 6.8 СП63.13330.2012);

          γb2 – коэффициент условий работы бетона (для тяжёлого бетона и при учёте постоянных, длительных и кратковременных нагрузок γb2 = 0,9);

          b и h – размеры поперечного сечения колонны, см;

          As и As – площади сечения арматуры, соответственно по одной стороне сечения и по другой;

          φ – коэффициент продольного изгиба колонны:

    φ = φb + 2(φsb – φbs  ≤  φsb ,

    где φb  и φsb  определяются по таблицам 3 и 4,  в зависимости от отношения расчётной длины колонны l0  к меньшей стороне сечения колонны  h и от отношения нагрузок – соответственно длительной части нагрузки ко всей нагрузке Nl /N.

       При расчёте колонн гражданских зданий расчётную длину можно принимать равной высоте этажа l0 = Hэт.(в общем случае l0 = μ l):

    где μ – коэффициент армирования:

    На основании базовой формулы решаются 2 типа задач: подбор сечения арматуры (тип 1) и проверка несущей способности колонны (тип 2).

          Общий порядок подбора сечения рабочей арматуры (тип 1)

          1. Определяют нагрузку, если она не задана по условию задачи (полное значение нагрузки N и её длительную часть Nl ).

          2. Устанавливают расчётную схему.

          3. Принимают расчётную длину колонны l0.

          4. Задаются следующими значениями:

          а) принимают размеры поперечного сечения b, h (рекомендуется размеры сечения принимать не менее 30 см и далее кратно 5,0см);

          б) принимают материалы для колонны:

    • обычно принимают тяжёлый бетон классов прочности В20−В35 и находят расчётное сопротивление бетона сжатии Rb;
    • принимают класс арматуры, обычно А300, А400, и находят расчётное сопротивление арматуры сжатию Rsc;
    • принимают коэффициент армирования μ = 0,01 - 0,02.

          5. Определяют коэффициент αs.

          6. Определяют коэффициент продольного изгиба φ:  если значения  lo/ h и Nl / N не совпали с табличными, необходимо провести интерполирование.

          7. Определяют требуемую площадь арматуры по формуле

    • если в результате получают отрицательное значение, это говорит о том, что бетон один (без арматуры) справляется с нагрузкой (в этом случае иногда возможно уменьшить размеры поперечного сечения колонны и заново произвести расчёт или колонна армируется конструктивно, учитывая, что арматуру необходимо ставить обязательно, чтобы обеспечить минимальный процент армирования);
    • если получают положительное значение требуемой площади арматуры, то по полученной площади назначаем диаметр арматуры (Приложение 3);
    • для армирования принимают 4 стержня арматуры (при h ≤ 400 мм) и располагают их по углам колонны (возможно армировать и большим количеством стержней);
    • при подборе арматуры следует учитывать, что диаметр продольных стержней монолитных колонн должен быть не менее 12 мм; в колоннах с размером меньшей стороны сечения ≥ 250 мм диаметр продольных стержней рекомендуется назначать не менее 16 мм; диаметр продольных стержней обычно принимают не более 40 мм.

          8. Проверяют действительный процент армирования:

    Если действительный процент армирования находится в пределах  от μmin до 3%, то на этом заканчивается подбор арматуры, в противном случае необходимо скорректировать принятую арматуру или сечение элемента.

          9. Назначают диаметр поперечных стержней dsw по условию свариваемости. Это означает, что к продольному стержню арматуры большего диаметра ds  можно приварить поперечный стержень меньшего диаметра  dsw , который должен быть не менее 1/4 ds:

    dsw ≥ 0,25 ds

         10.  Назначают шаг  поперечных стержней s:

                                                 s ≤ 20 ds в сварных каркасах, но не более 500мм;

                                                 s ≤ 15 ds в вязаных каркасах, но не более 500мм.

         11. Конструируют каркас колонны.

          Проверка несущей способности колонны (тип 2) сводится к проверке условия

    N ≤ φ [R(As + As) + Rbγb2 bh].

         

     Дано. По данным рассчитать железобетонную колонну. Принимаем сечение колонны bh = 300 ∙ 300 мм, армирование симметричное, т.е. площади сечений арматуры равны As = As; высота колонны H = 7,25 м; коэффициент надёжности по ответственности γn = 0,95;  N = 563,7 кН; Nl = 451,11 кН.

          Решение.

          1. Для расчёта колонны собираем расчётную нагрузку (её полное значение N и длительную часть нагрузки Nl):

    с учётом коэффициента γn= 0,95 нагрузка равна:

    N = 563,7 ∙ 0,95 = 535,52 кН;

    N1 = 451,11 ∙ 0,95 = 428,55 кН.

          2. Задаёмся материалами колонны: бетон тяжёлый класса В20; γb2 = 0,9; продольная арматура класса А400; поперечная арматура класса Вр500;  расчётные сопротивления: Rb = 11,5 МПа; Rsc = 350 МПа.

          3. Определяем расчётную длину колонны; расчётная длина колонны принимается равной высоте этажа: l0 = 3,6 м.

          4. Находим отношения:

    l0/ h = 360/30 = 12 < 20;

    Nl /N = 428,55/535,52 = 0,8.

          5. По таблицам 3 и 4 определяем значение коэффициентов φb и φsb; с учётом интерполяции φb=0,878; φsb= 0,9.

          6. Задавшись коэффициентом армирования μ, вычисляем значение коэффициента α, принимаем μ = 0,01:

          7. Вычисляем коэффициент продольного изгиба

    φ = φb + 2(φsb –φb)α = 0,878 + 2(0,9 − 0,878) ⋅ 0,338 = 0,893 < φsb = 0,9.

          8. Определяем требуемую площадь арматуры:

          9. Так как требуемая площадь арматуры получилась отрицательной, это значит, что бетон один (без арматуры) справляется с нагрузкой и арматуру следует принимать по конструктивным требованиям; учитывая, что необходимо обеспечить минимальный процент армирования колонны и что при меньшей стороне сечения > 250мм диаметр продольных стержней рекомендуется назначать не менее 16 мм, принимаем 4Ø16 А400, Аs = 8,04 см2.

          10. Проверяем процент армирования:

    что больше минимального значения   μmin  = 0,4% и меньше максимального значения μmax = 3,0%;

    принятая арматура обеспечивает необходимый процент армирования.

          11. Назначаем диаметры и шаг постановки поперечных стержней: dsw 0,25ds = 0,25 ∙ 16 = 4 мм; принимаем поперечную арматуру Ø4 Bр500; шаг поперечных стержней s:s ≤ 20ds = 20∙16 = 320 мм, округляем и принимаем шаг s = 300 мм.

          12. Конструируем сечение колонны.

    Рисунок 30.1

    13. Проверяем несущую способность колонны

    N = 535,52 кН ≤ φ [R(As + As) + Rbγb2 bh] = 0,893 ⋅ [350 ⋅ 8,04 + 11,5⋅0,9⋅30⋅30] = 10831,2 кН.

    Вывод: несущая способность колонны обеспечена.

    № варианта

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    Полная нагрузка N, кН

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    120

    130

    140

    150

    160

    Длительная нагрузка Nl, кН

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    120

    130

    140

    150

    Ширина сечения в, см

    30

    40

    50

    30

    40

    50

    50

    60

    50

    40

    50

    50

    30

    Высота сечения h, см

    40

    50

    60

    40

    50

    60

    60

    70

    60

    50

    60

    60

    40

    Класс бетона

    В20

    В25

    В30

    В20

    В25

    В30

    В20

    В25

    В30

    В20

    В25

    В30

    В20

    Класс  продольной арматуры

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    Класс поперечной арматуры

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    № варианта

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22

    23

    24

    25

    26

    Полная нагрузка N, кН

    45

    55

    65

    75

    85

    95

    105

    115

    125

    135

    145

    155

    165

    Длительная нагрузка Nl, кН

    35

    45

    55

    65

    75

    85

    95

    105

    115

    125

    135

    145

    155

    Ширина сечения в, см

    30

    40

    50

    30

    40

    50

    50

    60

    50

    40

    50

    50

    30

    Высота сечения h, см

    40

    50

    60

    40

    50

    60

    60

    70

    60

    50

    60

    60

    40

    Класс бетона

    В20

    В25

    В30

    В20

    В25

    В30

    В20

    В25

    В30

    В20

    В25

    В30

    В20

    Класс арматуры

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    А500

    А400

    Класс поперечной арматуры

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Вр500

    В500

    Таблица 3

    Коэффициент φb  при l0/h

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    0

    0,93

    0,92

    0,91

    0,90

    0,89

    0,88

    0,86

    0,84

    0,5

    0,92

    0,91

    0,90

    0,89

    0,86

    0,82

    0,77

    0,71

    1,0

    0,92

    0,91

    0,89

    0,87

    0,83

    0,76

    0,68

    0,60

    Таблица 4

    Коэффициент φsb  при l0/h

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    А. При а = а’<0,15h и при отсутствии промежуточных стержней (см. эскиз) или площади сечения этих стержней менее As,tot/3

    0

    0,93

    0,92

    0,91

    0,9

    0,89

    0,88

    0,86

    0,83

    0,5

    0,92

    0,91

    0,91

    0,9

    0,88

    0,87

    0,83

    0,79

    1,0

    0,92

    0,91

    0,90

    0,90

    0,88

    0,85

    0,80

    0,74

    Б. При 0,25h> a = a’ ≥ 0,15h или при площади промежуточных стержней (см. эскиз), равной или более As,tot/3 независимо от а

    0

    0,92

    0,92

    0,91

    0,89

    0,87

    0,85

    0,82

    0,79

    0,5

    0,92

    0,91

    0,90

    0,88

    0,85

    0,81

    0,76

    0,71

    1,0

    0,92

    0,91

    0,89

    0,87

    0,83

    0,77

    0,70

    0,62

    C:\Documents and Settings\User\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\IMG_20200303_083846.jpg

    Обозначения принятые в таблицах 3,4:

    N1 – продольная сила от действия постоянных и длительных нагрузок;

    N – продольная сила от всех нагрузок.

    Таблица 6.8.


    По теме: методические разработки, презентации и конспекты

    Методические рекомендации по выполнению курсовой работы ПМ 01 "Участие в проектировании зданий и сооружений" тема 2.1 "Основы проектирования строительных конструкций"

    Методические рекомендации по выполнению  курсовой работы являются частью учебно-методического комплекса (УМК) по ПМ.01  Участие в проектировании зданий и сооружений.Методические рекоме...

    ПРАКТИКУМ (методическое учебно-практическое издание) по проведению учебно-практического занятия по междисциплинарному курсу МДК 01 Проектирование зданий и сооружений Тема 2.1 Основы проектирования строительных конструкций т.4 Основы расчета строит

    ПРАКТИКУМ адресован будущим техникам строителям. В издании приведена методика расчета стальных колонн. Приведены необходимые извлечения из нормативной документации, требуемые к расчету таблицы. Привед...

    КОС МДК 01.01. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций

    Комплект оценочных средств МДК 01.01. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций. СПО. Строительство и эксплуатация зданий и сооружений....

    Конспект занятия. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций. 1. Основы расчета строительных конструкций Тема: 3. Конструктивные и расчетные схемы. Балки. Расчетные и конструктивные схемы простейших бал

    Конспект занятия . Лекция. Конструктивные и расчетные схемы колонн и балок. СПО. Специальность "Строительство и эксплуатация зданий и сооружений"...

    конспект занятия МДК 01.01. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций.. Практическое занятие по теме 4. Основы расчета строительных конструкций, работающих на сжатие. Расчет стальных колонн.

    МДК 01.01. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций.  Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций. Практическое занятие по теме 4. Основы расчета строительных  к...

    Конспект занятия МДК 01.01. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций. 2. Нагрузки и воздействия. Классификация нагрузок. Нормативные значения нагрузок. Определение норматив

    МДК 01.01. Тема 2.1. Основы проектирования строительных конструкций.2. Нагрузки и воздействия.Классификация нагрузок. Нормативные значения нагрузок. Определение нормативного значения нагрузок.СПО. Спе...