Исходные данные для расчёта приняты на основании Примера 10 из книги: Мандриков А.П. Примеры расчёта железобетонных конструкций
Задание на проектирование
Рассчитать и законструировать колонну среднего ряда производственного пятиэтажного трёхпролётного здания с плоской кровлей (см. рис. 3.4). Высота этажа Н=4.2 м. Сетка колонн 6х6 м. Верх фундамента заглублен ниже отметки пола на 0.6 м. Здание возводится в III климатическом районе по снеговому покрову. Полезная (временная) нагрузка на междуэтажные перекрытия 7 кН/м2 (700 кгс/м2), в том числе длительная 5 кН/м2. Конструктивно здание решено с несущими наружными стенами, горизонтальная (ветровая) нагрузка воспринимается поперечными стенами и стенами лестничных клеток. Членение колонн поэтажное. Стыки колонн располагаются на высоте 0.6 м от уровня верха панелей перекрытия. Ригели опираются на консоли колонн. Схема сборного перекрытия показана на рис.3.4.а. Класс бетона колонн В30, продольная арматура класса А400.
Решение
1. Определение нагрузок и усилий. Грузовая площадь от перекрытий и покрытий при сетке колонн 6х6 м равна 36 м2. Подсчёт нагрузок сведён в табл.4.1. Для подсчёта нагрузок высота и ширина сечения ригеля приняты: h=0.1*l=0.1*600=60см и b=0.4*h=0.4*60=24 см принимаем 25 см (кратно 5 см). При этих размерах масса ригеля на 1 м длины составит: h*b*g=0.6*0.25*2500=375 кг, а на 1 м2 =375/6=62.5 кг/м2.
Сечение колонн принимаем bk*hk=40x40 см. расчётная длина колонн во втором-пятом этажах равна высоте этажа с учётом некоторого защемления колонны в фундаменте lo=0.7*H1=0.7*(4.2+0.6)=3.4 м.
Собственный вес колонн на один этаж: во втором-пятом этажах
Gк=bк*hк*Нэ*Y*n=0.4*0.4*4.2*25*1.1=18.5 кН;
в первом этаже
Gк1=0.4*0.4*(4.2+0.6)*25*1.1=21.2 кН.
Подсчёт расчётной нагрузки на колонну сведён в табл.4.2. Расчёт нагрузки от покрытия и перекрытия выполнен умножением их значений по табл.4.1 на грузовую площадь Fгр=36 м2, с которой нагрузка передаётся на одну колонну: Nп=(g+p)*Fгр. В табл.4.2 все нагрузки по этажам приведены нарастающим итогом путём последовательного суммирования сверху вниз. При этом снижение временной нагрузки, предусмотренного п.3.9 СНиП II-6-74 при расчёте колонн в зданиях высотой более двух этажей, не делалось, так как для производственных зданий это можно выполнять по указаниям соответствующих инструкций, ссылка на которые даётся в задании на проектирование.
Расчёт в ЛИРА САПР
Нагрузки
Нагрузки к колоннам прикладываются на выступающие консоли в уровне опирания ригелей перекрытия. Колонны разбиты по высоте узлами в уровнях примыкания ригелей и стыков колонн. Схемы приложения нагрузок по загружениям изображены на рисунке. Размерность нагрузок - тонны.
Результаты статического расчёта
Результаты расчёта представим в виде эпюр продольных сил N.
Подбор арматуры
Сравнение результатов подбора арматуры в ЛИРА САПР с результатами ручного расчёта
Сравнение будем выполнять на примере колонны первого этажа. Сопоставим результаты подбора армирования в ПК ЛИРА САПР и в учебном примере:
Как видно, из результатов, в ПК ЛИРА САПР, подобрана значительно большая площадь продольной арматуры: 4*3.45=13.8 см2 > 8.04 см2. Для того, чтобы выяснить, в чём причина выполним подбор арматуры в колонне первого этажа в локальном режиме расчёта:
Необходимо сравнить исходные данные, а именно: прочностные характеристики бетона и арматуры, и коэффициенты условий работы материалов, используемых в программном и ручном расчётах.
Сравнение прочностных характеристик.
Расчётное сопротивление бетона сжатию:
Программный расчёт Rb=17 МПа (бетон класса В30), ручной расчёт Rпр=17.5 МПа (бетон марки М400);
Расчётное сопротивление арматуры растяжению:
Программный расчёт Rs=350 МПа (А400), ручной расчёт Rа.с.=340 МПа (А-III);
Сравнение коэффициентов условий работы.
Коэффициенты условий работы в программном расчёте принимаются в соответствии с действующим нормативным документом СП 63.13330.2018, п.6.1.12:
а) Yb1=0.9 – при действии только постоянных и длительных нагрузок;
б) Yb2=1 – для железобетонных конструкций;
в) Yb3=0.85 – для ЖБК, бетонируемых в вертикальном положении;
Произведение всех коэффициентов равно 0.9*1*0.85=0.77;
Коэффициенты условий работы, принятые в ручном расчёте:
Принят коэффициент mб1=0.85, на который умножается расчётное сопротивление бетона сжатию.
Как видно, произведение коэффициентов условий работы по СП 63.13330.2018 меньше, чем коэффициент условий работы, принятый в ручном расчёте (0.77<0.85). Для того, чтобы сравнение выполнялось корректно, необходимо увеличить расчётное сопротивление бетона в программном расчёте на отношение коэффициентов 0.85/0.77=1.1039, для этого, можно воспользоваться возможностью ПК ЛИРА САПР по созданию материалов для расчёта ЖБК с индивидуальными характеристиками, на усмотрение пользователя.
Расчётное сопротивление бетона Rb=17.5*1.1039=19.3183 МПа
Расчётное сопротивление арматуры Rs=340 МПа;
Создадим пользовательские классы бетона и арматуры с указанными характеристиками и выполним подбор арматуры:
По результатам расчёта получаем, что площадь арматуры, подобранной программой, совпадает с результатами ручного расчёта.
#железобетонные изделия #проектирование зданий #колонна #типовой проект #образование #пгс #lirasapr
