7. Каркас из сборного железобетона

Рассмотрим конструктивные схемы каркасов из сборного железобетона.

1. Каркас рамной конструкции.

I.I. Каркас многоэтажных зданий состоит из колонн и балочных междуэтажных перекрытий.

В рамном варианте пространственная жесткость здания обеспечивается жесткими узлами поперечных железобетонных рам.

Рамы установленные вдоль осей 1-11 являются поперечными. По этой схеме ригели опираются на консоли колонн, установленных по направлению осей 1-11. По ригелям укладываются сборные железобетонные или пустотные настилы. Настилы укладываемые вдоль разбивочных осей ряда колон, имеют вырезы для пропуска колонн. Ригели имеют тавровые поперечное сечение.

Колонны К-1, К-2, К-3 делаются высотой на этаж. Стыки колонн располагаются на 60 см выше уровня междуэтажного перекрытия (см. рис. 4).

I.II. Требования к стыкам.

Каркас здания должен работать под нагрузкой как единая пространственная схема. Прочность стыка должна быть не ниже стыкуемых элементов; жесткость стыка должна обеспечивать передачу расчетных усилий сопряженных элементов, неизменяемость их взаимного положения. Стыки должны быть универсальными, технологичными, при монтаже обеспечивать правильность соединений элементов и располагаться в зоне с минимальными усилиями.

Узлы стыков колонн, узлы сопряжений ригелей с колоннами приведены на рис. (приложения)

В сечении стыка ригеля с колонной в рамном каркасе действуют поперечная (относительно ригеля) и продольная силы, изгибающей и крутящий момент см. рис. приложения.

8. Дискретизация расчетной схемы.

Согласно СП 52-103-2007 п. 6.1.6 упрощение сложной пространственной геометрической системы монолитного здания упрощают путем замены реальной конструкции условной ситемой.

В нашем случае упрощение расчетной схемы монолитного каркаса выполним использовав дискретную модель рамы по оси см.рис. приложения. В этом случае можно использовать для анализа плоского рамного каркаса по оси рис. Результаты статического расчета, полученные при расчете монолитного здания в указанных осях в характерных сечениях 1-1...

В таблице 2 приведены результаты расчета.

Таблица 2. Усилия в раме.

№ сечения	M	N	Q
1-1
2-2
3-3
4-4

Выберем расчетные усилия для отправочной марки колонны К-1 сечения .

Расчет колонны К-1.

Определим основные конструктивные параметры:

-высота-3,0 м;

-размеры поперечного сечения 0,4×0,4;

-класс бетона-В25-

9.Расчет прочности ж/б колонны, подбор арматуры

В курсовом проекте для изготовления сварных железобетонных колонн здания промышленного типа принят бетон класса В25.

Для расчета армирования при проектировании известны размеры поперечного сечения колонны:

b = 0,40(м);

h = 0,40(м);

а = а' = 3 (см);

ho = 0,37(м).

А также расчетные сопротивления бетона на сжатие и растяжение:

Rb = 145 Кгс/cм2;

Rbt = 10,7 Кгс/см2

и модуль деформации бетона:

Еь = 325 тс/cм2.

Назначим рабочую продольную арматуру класса A-III с расчетным сопротивлением на сжатие:

Rsc = Rs = 3550Кгс/см2

и модулем деформации

Es = 2 *106 Кгс/см2

Расчетная длина элемента: Lo = 0,9 * Нк = 2,7 м.

Таким образом для сечения 1-1:

1) M_I = 2,55тс и N_I = 260,02 тс;

Предварительно вычисляем:

|M_I| - 0,3 * h₀ * |N_I| = 2,55 - 0,3 * 0,37*260,02 = -26,31 тс*м;

Эксцентриситет сжимающей силы принимается равным ,

но не менее случайного эксцентриситета е_а, который принимают:

е_а ≥ ;

е_а ≥ ;

е_а ≥ ;

Далее ведем расчет при е₀=0,013 м.

- коэффициент приведения,

Получаем:

Находим относительный коэффициент начального эксцентриситета по формуле:

поэтому принимаем .

Задаваясь коэффициентом армирования µ= 0,01 и коэффициентом длительности

φ_l = 1,75, определяем жесткость элемента в предельной стадии, критическую силу и поправочный коэффициент η увеличения начального эксцентриситета за счет прогиба колонн:

где

N- сжимающая сила, в рассматриваемой комбинации усилий.

-коэффициент, учитывающий возможность продольного изгиба колонны, который приводит к увеличению начального эксцентриситета (потеря устойчивости колонны)

При расчете железобетонных элементов различают два характерных случая внецентренного сжатия: случай больших эксцентриситетов и случай малых эксцентриситетов.

Приведенный эксцентриситет (с учетом прогиба):

Расчет ведем по второму случаю, который характеризуется тем, что необходимо проверить прочность чисто бетонного сечения.

Бетон класса В25 с R_b = 0,9  14,5 = 13,05 МПа; R_bt = 0,9  1,05 = 0,95 МПа (см. табл. 2.2 [2]), где _b1 = 0,9; Е_b = 30  10³ МПа (см. табл. 2.4 [3]). Продольная арматура класса А400 с R_s = R_sc = 355 МПа (см. табл. 2.6 [3]); Е_s = 20  10⁴ МПа (см. п. 2.20 [3]).

Расчет сжатых элементов из бетонов классов В15–В35 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при ℓ₀ = 2,70 м < 20  h_c = 20  0,4 = 8 м допускается производить из условия (см. п. 3.58 [3])

,

где φ – коэффициент, учитывающий гибкость элемента, характер армирования и длительность действия нагрузки, определяемый по формуле

, ,

где φ_sb и φ_b – табличные коэффициенты, A – площадь поперечного сечения бетона колонны, A_{s, tot} – площадь поперечного сечения всей продольной арматуры колонны.

Задаемся φ = 0,9, µ = 0,01.

м².

Проектируем колонну квадратного сечения м.

Принимаем размеры поперечного сечения колонны кратными 0,05 м. Тогда h = b = 0,40 м, А = h · b = 0,4 · 0,4 = 0,1600 м².

Задаемся µ = 0,01.

0,272; 0,9; 6,75;

φ_b = 0,9 (см. табл. 3.5 [3]); φ_sb = 0,916 (см. табл. 3.6 [3]);

0,9 + 2(0,916–0,9)0,272 = 0,909 ≤ = 0,916;

= 8,057 см²;

= 0,0050,

незначительно отличается (не более 0.005) от µ = 0.01, которым задавались.

По сортаменту принимаем 9 Ø 12 A400 с А_s,tot = 10,179 см².

Т.к. принято симметричное армирование- то ставим 10 Ø 12 A400 с А_s,tot = 11,31 см²

Поперечные стержни в сварных каркасах назначаем диаметром 6 мм из арматуры класса А240 в соответствии с п. 5.23 [3] с шагом s = 250 мм ( мм и не более 500 мм).

						ГОУ СПбГПУ, ИСФ, кафедра ТОЭС комплексный проект	Лист
Изм.	Кол.уч	Лист	№ док	Подпись	Дата