Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Исходные данные

1. Компоновка здания

1.1 Разработка схемы поперечной рамы и связей

1.2 Компоновка поперечной рамы

1.3 Подбор конструкций

1.3.1 Подбор сечения и типа колонны

1.3.2 Подбор стеновых панелей и остекления

1.3.3 Подбор подкрановых балок

1.3.4 Подбор стропильной балки

1.3.5 Подбор плиты покрытия

1.3.6 Подбор фундамента

1.3.7 Подбор фундаментной балки

2. Определение нагрузок, действующих на раму

2.1 Определение постоянных нагрузок

2.2 Cтатический расчет поперечной рамы

3. Расчет сечения колонны

3.1 Исходные данные для проектирования

3.2 Расчет надкрановой части колонны

3.2.1 Подбор сечения арматуры в плоскости изгиба по первой комбинации усилий (Мsd,max)

3.2.2 Подбор сечения арматуры в плоскости изгиба по второй комбинации усилий (Мsd,min)

3.2.3 Расчет из плоскости изгиба

3.2.4 Расчет надкрановой части на действие поперечной силы

3.3 Подбор сечения арматуры подкрановой части колонны

3.3.1 Расчетные усилия в ветвях колонн

3.3.2 Подбор площади сечения арматуры подкрановой ветви

3.3.3 Расчет площади сечения арматуры в наружной ветви

3.3.4 Расчет из плоскости изгиба

3.4.1 Расчет прочности распорки на действие изгибающего момента

3.4.2 Расчет прочности распорки на действие поперечной силы

4. Расчет внецентренно-сжатого фундамента

4.1 Исходные данные

4.2 Определение усилий

4.3 Определение размеров подошвы фундамента

4.4 Расчет плитной части фундамента

4.5 Расчет площади сечения арматуры в направлении большей стороны плиты армирование колонна сечение плита

4.6 Расчет площади сечения арматуры в направлении меньшей стороны плиты

4.7 Расчет плитной части фундамента на продавливание

4.8 Расчет подколонника

5. Расчет и конструирование ребристой плиты покрытия

5.1 Исходные данные

5.2 Определение нагрузок на плиту

5.3 Расчет полки плиты

5.4 Расчет поперечного ребра

5.5 Расчет прочности нормальных сечений продольного ребра в стадии эксплуатации

5.5.1 Предварительное определение площади сечения продольной арматуры

5.5.2 Определение геометрических характеристик сечения продольных ребер

5.5.3 Предварительное напряжение арматуры и его потери

5.5.4 Проверка прочности нормального сечения по фактическому армированию

5.6 Расчет прочности наклонных сечений

5.7 Расчет прочности плиты в стадии изготовления и монтажа

5.8 Расчет по образованию нормальных трещин в стадии эксплуатации

5.9 Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси плиты в стадии эксплуатации

5.10 Расчет по образованию нормальный трещин в стадии изготовления

5.11 Расчет плиты по деформациям

6. Расчет преднапряженной двухскатной балки по I и II группам предельных состояния

6.1 Исходные данные

6.2 Определение расчетного пролета балки

6.3 Определение нагрузок

6.4 Расчетные сечения балки и определение усилий в расчетных сечениях

6.5 Расчет прочности нормальных сечений балки в стадии эксплуатации

6.5.1 Определение положения расчетного нормального сечения балки

6.5.2. Предварительный подбор напрягаемой арматуры балки

6.5.3. Определение геометрических характеристик сечения

6.5.4 Предварительные напряжения в арматуре. Потери предварительного напряжения

6.5.5 Проверка прочности нормального сечения по фактическому армированию

6.6 Расчет прочности наклонных сечений

6.7 Расчет прочности балки в стадии изготовления, монтажа и транспортировки (переходная расчетная ситуация)

6.8 Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси балки в стадии эксплуатации



Исходные данные

Требуется выполнить рабочий проект основных несущих конструкций одноэтажного промышленного здания, включающий в себя:

эскизное проектирование и выбор основного варианта конструктивного решения здания;

статический расчет поперечной рамы цеха при помощи ЭВМ;

расчет предварительно напряженной плиты покрытия;

расчет крайней колонны и фундамента под неё;

расчет предварительно напряженной стропильной конструкции (ферма с параллельными поясами) по I и II группам предельных состояний;

графическую часть во всем элементам расчетов и компоновки.

Характеристики здания и условий устроительства:

Шаг колонн - 12 м.

Длина здания - 144 м.

Количество пролетов - 1.

Пролет - 18 м.

Класс ответственности здания - II.

Здание отапливаемое.

Высота до головки кранового рельса - 15,6 м.

Грузоподъёмность крана - 32/5 т.

Несущая стропильная конструкция - двускатная решетчатая балка.

Район строительства - г. Барановичи;

Сопротивление грунта - 0,6 МПа.



1. Компоновка здания

1.1 Разработка схемы поперечной рамы и связей

При компоновке конструктивной схемы здания решают следующие вопросы:

выбор и компоновку конструктивной схемы покрытия;

збивку здания на температурные отсеки;

выбор схемы связей, обеспечивающих пространственную жёсткость здания и жёсткость диска покрытия;

компоновку поперечной рамы.

Основными элементами несущего железобетонного каркаса промышленного здания, воспринимающего все нагрузки, являются плоские поперечные рамы, образованные колоннами и несущеми стропильными конструкциями. В продольном направлении элементами каркаса являются: подкрановые балки, ригели стенового ограждения, плиты покрытия.

Наибольшая длина одного температурного отсека для отапливаемых зданий не должна превышать 72 м. Окончательно принимаем длину температурного отсека - 60 м.

Для обеспечения жёсткости здания в целом, а также жёсткости его элементов (покрытия, торцевых стен) в конструктивной схеме предусматривается система горизонтальных и вертикальных связей.

1.2 Компоновка поперечной рамы

Поперечная рама одноэтажного промышленного здания из сборных железобетонных элементов состоит из стоек, защемлённых в фундаментах, и ригелей, соединённых со стойками шарнирно. Ригели при статическом расчёте рамы принимаются абсолютно жёсткими элементами.

При компоновке поперечной рамы определяют:

размеры колонн по высоте;

типы колонн и размеры сечений их элементов;

привязку колонн к разбивочным осям здания;

принципиальную схему вертикальных ограждающих конструкций.

Рисунок 1.1 Поперечный разрез здания

Определение генеральных размеров поперечной рамы цеха.

В качестве основной несущей конструкции покрытия выбираем решетчатые двускатные балки покрытия пролетом 18 м. Плиты покрытия предварительно напряженные. Подкрановые балки железобетонные предварительно напряженные высотой h_b =1,4 м. Наружные стены панельные навесные. Колонны проектируем двухветвевые.

Отметка кранового рельса 15,6 м. Высота крановоого рельса 150 мм. Данные по крану приведены в табл. 1.1. (табл.1 приложения 7[3]).

Таблица 1.1

Справочные данные по мостовому крану

Грузоподъём-ность крана Q, тс	Пролёт здания L, м	Размеры, мм	Нагрузка, кН	Масса, т
		к					тележки	крана
32/5	16,5	5100	6300	2750	300	235	8,7	28

Высота надкрановой части колонны определяется из выражения

(1.1)

где - высота крана, мм, принимаемая по таблице П6.1 [1];

- высота подкрановой балки, мм, зависящая от шага колонн (т.к. шаг колонн 12 м, то =1400мм);

- высота кранового рельса с прокладками, мм, принимаемая в зависимости от грузоподъемности крана по таблице П5.3 [1] ();

- зазор между верхом крановой тележки и низом железобетонных стропильных конструкций, мм (а₂=150мм).

=4450 мм.

Высота подкрановой части колонны определяется из выражения

(1.2)

где - отметка головки кранового рельса, мм (по заданию 9,6м);

- расстояние от пола до верха фундамента, мм ().

=14200 мм.

Полная высота колонны определяется по формуле

(1.3)

=18650 мм.

Окончательный размер назначается (за счет корректировки высоты ) таким образом, чтобы габаритный размер колонны был кратен модулю 0,6 м.

Принимаем 18750 мм. Тогда

=4550 мм.

1.3 Подбор конструкций

1.3.1 Подбор сечения и типа колонны

Принимаем сквозной тип колонн, со следующими размерами поперечного сечения, согласно таблице 2.2 [1].

колонны крайнего ряда:

- надкрановая часть: b = 500 мм, h₂ = 600 мм ;

- подкрановая часть: b = 500 мм, h₁=1400 мм, h_в = 300 мм ;

Привязку колонн к разбивочным осям принимаем равной 250 мм.



1.3.2 Подбор стеновых панелей и остекления

Стеновые панели выбираем навесные из керамзитобетона для отапливаемых зданий толщиной 300 мм [1, табл. 2.5]. Размер нижней панели принимаем: 1,8х12 м; масса панели 8,8 кН, масса 1м² панели 4,1 кН. Размер остальных панелей 1,2х12 м; масса панели 5,8 кН; масса 1м² панели кН/ м². Остекление выбираем ленточное, высоту остекления кратной 0,6 м, вес остекления 0,4 кН/м². Расположение панелей и остекления на рисунке 1.1.

1.3.3 Подбор подкрановых балок

Подкрановую балку подбираем для крана грузоподъёмностью 32 т. Будем применять предварительно напряженные балки длиной 12 м [1, 16], сечение балки принимаем по [1, рис. 2.4]. Нормативный вес подкрановой балки составляет 115 кН. Вес погонного метра кранового пути с элементами крепления 1,2 кН/м.

1.3.4 Подбор стропильной балки

Выбираем двускатную решетчатую балку. Размеры балки назначаем согласно [1, 17]. Высоту фермы принимаем: Размеры панелей принимаем по 3 м для опирания плит в узлах балки. Рассчитаем размеры элементов фермы (поясов и решетки). Принимаем Принимаем высоту сечения поясов . Высоту опорного участка принимаем 890 мм. Вес фермы составляет =104 кН.

1.3.5 Подбор плиты покрытия

Плиты покрытия выбираем ребристые, размером в плане 3х12 м согласно [1, табл. 2.4]. Высота продольного ребра 455 мм. Нормативная масса плиты 62 кН, масса 1 м ² с учетом заливки швов 2.05 кН/м².

1.3.6 Подбор фундамента

Фундаменты выбираем отдельно стоящие монолитные стаканного типа. Отметку верха фундамента принимаем на 150 мм ниже отметки уровня пола.

1.3.7 Подбор фундаментной балки

Под стеновые панели укладываем фундаментные балки, которые опираются на бетонные столбики, опирающиеся на уступы фундамента. Подбираем фундаментную балку трапециевидного сечения для шага колонн 12м согласно [1, табл. 2.6]. Размеры балок: ширина вверху 400 мм; ширина внизу 240 мм; высота 600 мм. Масса балки =51 кН. Балки не располагаем под воротами, так как они не рассчитаны на нагрузку от транспорта.



2. Определение нагрузок, действующих на раму

На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные от мостовых кранов и атмосферные воздействия снега и ветра.

На здание может действовать одновременно несколько нагрузок и возможно несколько их комбинаций с учетом отсутствия некоторых из них или возможного изменения схем их приложения. Поэтому раму рассчитывают на каждую из нагрузок отдельно, а затем составляют расчетную комбинацию усилий при самом невыгодном сочетании нагрузок. При этом значения нагрузок должны подсчитываться отдельно, если даже они имеют одинаковые схемы распределения на конструкции, но отличаются по длительности воздействия.

2.1 Определение постоянных нагрузок

Постоянные нагрузки на ригель рамы от веса кровли, стропильных конструкций и связей по покрытию принимаются обычно равномерно распределенными по длине ригеля.

Постоянные нагрузки зависят от типа покрытия, которое может быть тяжелым или легким, утепленным или не утепленным. В данном курсовом проекте применяются - сборные железобетонный плиты покрытия толщиной 300 мм.

Покрытие состоит из сборных железобетонных плит, опирающихся непосредственно на стропильную балку, пароизоляции, теплоизоляционного слоя, стяжки, водоизоляционного ковра. Толщина теплоизоляционного слоя может быть принята без теплотехнического расчета в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха (наименование утеплителя плиты минералватные). Принимаем толщину утеплителя д = 200 мм. Подробная коструктивная схема покрытия показана на рисунке 2.2, которая была составлена в соответствие с [2].

Нагрузка от покрытия определяется суммированием отдельных элементов, значения которых сведены в таблицу 2.1.

Рисунок 2.1 Конструкция покрытия

Таблица 2.1

Нагрузки от веса покрытия на 1 м²

№	Вид нагрузки	Нормативная, кПа	f	Расчетная, кПа
1	Гидроизоляционный ковер	0,15	1,35	0,203
2	Армированная цементно - песчаная стяжка = 20 мм, = 21 кН/м3.	0,42	1,35	0,567
3	Минераловатные плиты, = 200 мм, =4 кН/м3.	0,8	1,35	1,08
4	Обмазочная пароизоляция	0,05	1,35	0,068
5	Собственная масса железобетонного покрытия с учетом заливки швов	2,05	1,35	2,768
Итого:	= 3,47	1,35	= 4,686

Согласно таблицы 2.1 нормативное значение собственного веса ригеля составляет . Расчётная нагрузка от веса покрытия при грузовой площади.

- на крайнюю колонну: ,

Эксцентриситет приложения силы относительно геометрической оси надкрановой части колонны: .

Расчётные нагрузки от веса стеновых панелей, передаваемые в характерных точках их опирания на колонну: ,

-от веса парапетных панелей на отметке 18,000:

,

- от веса стеновых панелей и остекления на отметке 13,200:

,

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая непосредственно на фундаментную балку равна

,

Эксцентриситеты приложения силы и относительно соответственно геометрических осей

- надкрановой части колонны

- подкрановой части колонны

Расчётная нагрузка от собственного веса подкрановой балки и подкранового пути при и равна

- на крайнюю колонну:

,

Эксцентриситет приложения нагрузки и относительно геометрической оси подкрановой части колонны:

- колонн крайнего ряда .

Расчётная нагрузка от собственного веса колонн крайнего ряда

- надкрановая часть: ,

-подкрановая часть: ,

Эксцентриситеты приложения нагрузки колонны крайнего ряда относительно геометрической оси подкрановой части колонны:

Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка. Для г. Барановичи (снеговой район III) . Расчетная снеговая нагрузка при :

- на крайние колонны:

; (2.1)

Крановые нагрузки. Грузоподъемность крана Q=32/5т. Пролет крана м. Ширина крана B= 6300, расстояние между колесами (база крана) A_k=5100 мм, вес тележки G_n=87 кН, . При нормативном поперечном тормозном усилии , нормативное тормозное усилие на одно колесо составит: .

Рисунок 2.2 Определение максимальной нагрузки на колонну от совместного действия дух сближеных кранов

Расчетные вертикальные крановые нагрузки от двух сближенных кранов при :

;

;

Расчетное горизонтальное давление на колонну от двух сближенных кранов:

;

Ветровая нагрузка. Нормативное значение ветрового давления для города Барановичи q_p(10)=0,36 кН/м². Значение аэродинамических коэффициентов внешнего давления с_ре принимаем по линейной интерполяции при h/d = 20,4/18 = 1,13: с наветренной стороны (зона D) с_ре,10= + 0,8, с подветренной стороны (зона E) с_ре,10= - 0,51.

Расчётная равномерно распределенная ветровая нагрузка на 1 метр высоты колонны при h=20,4 м<48 м равна:

- с наветренной стороны

; (2.2)

- с подветренной стороны

; (2.3)

Так как в расчетной схеме высота консольной стойки колонны отсчитывается от отметки -0,15 м от поверхности земли, следует откорректировать равномерно распределенное ветровое давление на всю высоту стойки, однако в следствии незначительное влияния в методических целях возможно использование вычисленных значений в качестве базовых.

Сосредоточенное ветровое усилие, собираемое с конструкций, расположенных выше верха колонн (отм. +18,600) до верхней отметки парапета (+20,400):

;

Рисунок 2.3 Определение ветровой нагрузки на колонну

2.2 Cтатический расчет поперечной рамы

Статический расчет поперечной рамы выполняем в программе «ЛИРА-САПР 2013».

Расчетным сечением являются сечения в уровне низа надкрановой части (2-2), в уровне верха (3-3) и низа (4-4) подкрановой части колонны (рисунок 5).

Рисунок 2.4 Расчетные сечения колонны

Таблица 2.2

Расчетные значения усилий в сечениях колонны

Нагрузка	Номер загружения	Коэфф. сочетания	Сечение
			2-2	3-3	4-4
			Msd	Qsd	Nsd	Msd	Qsd	Nsd	Msd	Qsd	Nsd
Постоянная нагрузка	1	1	61.26	14,73	722,41	-183,1	14,98	1070,58	29.53	14,98	1070,58
	2	0,85	52.071	12.5205	614.049	-155.64	12.733	909.993	25.1005	12.733	909.993
Снеговая	3	1	15,18	10,38	259,2	-88,46	10,46	259,2	60,14	10,46	259,2
	4	0,7	10.626	7.266	181.44	-61.922	7.322	181.44	42.098	7.322	181.44
	5	0,3	4.554	3.114	77.76	-26.538	3.138	77.76	18.042	3.138	77.76
на колонну ряда А	6	1	-52,66	11,49	0.000	221,9	11,49	913,86	58,81	11,49	913,86
	7	0,8	-42.128	9.192	0	177.52	9.192	731.088	47.048	9.192	731.088
	8	0,5	-26.33	5.745	0	110.95	5.745	456.93	29.405	5.745	456.93
на колонну ряда А	9	1	44,42	9,688	0.000	44,08	29,88	0.000	380,3	29,88	0.000
	10	0,8	35.536	7.7504	0	35.264	23.904	0	304.24	23.904	0
	11	0,5	22.21	4.844	0	22.04	14.94	0	190.15	14.94	0
Ветер слева	12	1	64,34	-25,91	0.000	63,43	-25,91	0.000	953,6	-99,46	0.000
	13	0,6	38.604	-15.546	0	38.058	-15.546	0	572.16	-59.676	0
Ветер справа	14	1	-94,39	28,15	0.000	-93,41	28,15	0.000	-825,9	75,01	0.000
	15	0,6	-56.634	16.89	0	-56.046	16.89	0	-495.54	45.006	0



Таблица 2.3

Сочетания усилий в расчетных сечениях колонны ряда А

Сечения	№ загр. Усилия	Основные расчетные сочетания усилий
		I основное ?Gsd+?ш0,i*Qsd,I при комбинациях	II основное ?Gsd*о+Qsd,max+?ш0,i*Qsd,I при комбинациях
		Msd,max	Msd,min	Nsd,max	Msd,max	Msd,min	Nsd,max
2-2	№ загр.	1+4+13	1+7+10+15	1+4	2+4+12	2+7+10+14	2+3
	Msd	110,49	-73,038	71,886	127,037	-119,803	67,251
	Nsd	903,85	722,41	903,85	795,489	614,049	873,249
	Qsd,max	6,45	48,562	21,996	-6,1235	57,6129	22,9005
	Msd.lt*		12,72	65,814	65,814	12,72
	Nsd.lt*		722,41	800,17	800,17	722,41
3-3	№ загр.	1+7+10+13	1+4+15	1+4+7+10	2+6+9+13	2+4+14	2+4+6+9
	Msd	67,742	-301,068	-32,238	148,398	-310,972	48,418
	Nsd	1801,668	1252,02	1983,108	1823,853	1091,433	2005,293
	Qsd,max	32,53	39,202	55,398	38,657	48,205	61,425
	Msd.lt*
	Nsd.lt*
4-4	№ загр.	1+4+7+10+13	1+15	1+4+7+10	2+4+7+10+12	2+14	2+4+6+9
	Msd	995,076	-466,01	422,916	1372,086	-800,799	506,3085
	Nsd	1983,108	1070,58	1983,108	1822,521	909,993	2005,293
	Qsd.max	-4,224	59,986	55,398	-46,319	87,743	61,425
	Msd.lt				267,127	29,53	267,127
	Nsd.lt*				1605,27	1070,58	1605,27

3. Расчет сечения колонны

3.1 Исходные данные для проектирования

Для внецентренно сжатой колонны одноэтажного здания с геометрическими размерами надкрановой части - , длиной H₂=4,55м и размерами подкрановой части - , длиной H₁=14,2м принят бетон класса С¹⁶/₂₀, подвергнутый тепловлажностной обработке.

Расчетные характеристики для бетона:

f_ck=16МПа, ;

;

; (3.1)

(табл.1.1 прил.1). Коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки, неблагоприятный способ ее приложения и т. д. =1,0 (п.6.1.5.4 [1]).

Для армирования колонны принята арматура:

- продольная рабочая класса S500 с расчетными характеристиками

f_yd= 435 МПа, E_s=2•10⁵ МПа (табл.1.2 прил.1);

- поперечная класса S240 с расчетными характеристиками

f_yd= 218 МПа, f_ywd= 157 МПа; E_s=2•10⁵МПа (табл.1.2 прил.1);

Условия эксплуатации XС2, с=25 мм.

Расчетные сочетания усилий приведены в таблице 4.2.

3.2 Расчет надкрановой части колонны

Расчет надкрановой части колонны в плоскости и из плоскости изгиба производим по наиболее невыгодным комбинациям усилий в сечении 2-2.

Подбор площади сечения рабочей арматуры в плоскости изгиба производим по двум расчетным комбинациям усилий:

- 1-ая комбинация (М_sd,max) расчетные усилия основного сочетания нагрузок: М_sd = 127,037 кНм, N_sd = 795,489 кН (загружение 2+4+12 - крановая нагрузка отсутствует); усилия от практически постоянного сочетания М_sd,lt = 65,814 кНм, N_sd,lt = 800,17 кН.

- 2-ая комбинация (М_sd,min) расчетные усилия основного сочетания нагрузок: М_sd = -119.803 кНм, N_sd = 614,049 кН (загружение 2+14--крановая нагрузка отсутствует); усилия от практически постоянного сочетания

М_sd,lt = 12,72 кНм, N_sd,lt =722,41 кН.

Расчетная длина надкрановой части в плоскости изгиба [2, таблица 7.4]:

- без учета нагрузки от кранов;

- при учете нагрузки от кранов;

Радиус инерции сечения:

(3.2)

3.2.1 Подбор сечения арматуры в плоскости изгиба по первой комбинации усилий (Мsd,max)

Так как гибкость то необходимо учесть влияние прогиба вследствие изгиба элемента на эксцентриситет продольной силы.

Критическую силу определяем по формуле:

(3.3)

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

(3.4)

и в рассматриваемом сечении определяются относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону, и проходящей через центр наиболее растянутого и наименее сжатого (при полностью сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия полной нагрузки и от практически постоянного сочетания нагрузок.

где =1 -для тяжелых бетонов;

(3.5)

(3.6)

Величина относительного эксцентриситета должна подчиняться условию:

(3.7)

Но не менее:

(3.8)

Условие выполняется и принимаем

Коэффициент приведения:

Момент инерции арматуры относительно центра тяжести сечения элемента составит:

(3.9)

Принимаем в первом приближении коэффициент армирования по допустимому минимальному значению (табл.11.1[7]):

(3.10)

при, где

но не менее:

Принимаем

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

(3.11)

Изгибающий момент с учетом продольного изгиба:

(3.12)

При расчете элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси, на совместное действие изгибающих моментов и продольных сил, эксцентриситет определяется как:

Начальный эксцентриситет продольной силы:

(3.13)

Случайные эксцентриситет составит:

(3.14)

где: - расстояние между точками закрепления элемента;

-высота сечения элемента в плоскости дейстчия расчетного момента;

- для монолитных конструкций, стен, оболочек.

Колонна относится к гибким элементам, для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле:

(3.15)

Тогда полный эксцентриситет равен:

Расчетный изгибающий момент продольной силы относительного центра тяжести растянутой арматуры M_1sd=N_sd^.e_tot= 795,489• 0,5=397,744кНм.

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1,0), определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны:

(3.16)

Граничная высота сжатой зоны:

где - характеристика сжатой зоны.

Поскольку сечение находится в области деформирования 2. Расчет выполняем по случаю больших эксцентриситетов.

Минимальное количество сжатой арматуры исходя из принятого процента армирования:

Принимаем в качестве первого приближения армирование 2Ш20 S500 (A_sc=628 мм²).

Тогда требуемая площадь поперечного сечения:

(3.17)

С учетом принятой площади арматуры:

=0,14 (3.18)

Относительная высота сжатой зоны при уточнении:

Требуемое количество растянутой арматуры:

Принимаем

Принимаем 2Ш20 S500 (A_sc=628 мм²).

3.2.2 Подбор сечения арматуры в плоскости изгиба по второй комбинации усилий (Мsd,min)

Расчет производим аналогично описанному выше.

Так как гибкость то необходимо учесть влияние прогиба вследствие изгиба элемента на эксцентриситет продольной силы задаться площадью сечения арматуры.

Условную критическую силу определим по формуле:

(3.19)

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

(3.20)

=1 -для тяжелых бетонов [2, п.7.1.3.14];

и - изгибающие моменты относительно оси, проходящей через центр наиболее растянутого (менее сжатого) стержня арматуры от действия основного и практически постоянного сочетания усилий:

(3.21)

(3.22)

-коэффициент, принимаемый равным:

(3.23)

Но не менее:

Момент инерции сечения арматуры:

(3.24)

В первом приближении задаемся минимально допустимым армированием:

Согласно [2, таблица 11.1] принимаем равным но не менее принимаемого не менее 0,1% и не более 0,25%.

Получаем:

К дальнейшим расчетам принимаем

В первом приближении задаемся коэффициентом армирования не менее:

Коэффициент, учитывающий увеличение момента за счет продольного изгиба:

(3.25)

Изгибающий момент с учетом продольного изгиба:

(3.26)

Эксцентриситет продольной силы относительно растянутой арматуры

(3.27)

Начальный эксцентриситет продольной силы:

(3.28)

Расчетный изгибающий момент продольной силы относительного центра тяжести растянутой арматуры: M_1sd=N_sd^.e_tot= 614,049^.0,515=316,23 кНм.

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1,0), определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны:

(3.29)

Граничная высота сжатой зоны:

где - характеристика сжатой зоны.

Поскольку расчет выполняем по случаю больших эксцентриситетов.

Минимальное количество сжатой арматуры исходя из принятого процента армирования:

Принимаем в качестве первого приближения армирование 2Ш20 S500 (A_sc=628 мм²).

Тогда требуемая площадь поперечного сечения:

С учетом принятой площади арматуры:

Относительная высота сжатой зоны при уточнении:

Требуемое количество растянутой арматуры:

Принимаем

Принимаем 2Ш20 S500 (A_sc=628 мм²).

Принимаем для армирования верхней части колонны продольную арматуру: 220 S500 (A_s=628 см²) с каждой стороны относительно линии симметрии сечения.

Определим шаг поперечных стержней, который равен 15d, тогда s = 15d = 15·25 = 375 мм. Принимаем поперечную арматуру 6 S240 с шагом 300 мм. Так как требуемая площадь арматуры при втором сочетании нагрузок получилась больше, принимаем его итоговой.

3.2.3 Расчет из плоскости изгиба

Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба определяем по формуле [2, п. 7.1.3.7, таблица 7.4]:

(3.30)

За высоту сечения принимаем его размер из плоскости, т.е. b=0,5 м. При гибкости l₀/b=6,825 /0,5=13,65 меньше, либо равно минимальной гибкости в плоскости изгиба l₀/h=9,1/0,6=15,17, следовательно, расчёт из плоскости изгиба можно не производить.

Рисунок 3.1 Армирование сечения надкрановой части колонны

3.2.4 Расчет надкрановой части на действие поперечной силы

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил следует производить из условия , но не менее ,

Где - наибольшая расчетная поперечная сила в сечении 2-2 для комбинаций М_max, М_min, N_max;

- поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры.

(3.31)

но не менее

(3.32)

Здесь

принимаем:

(3.33)

(3.34)

Так как условие выполняется, расчет поперечной арматуры не производится, и поперечную арматуру устанавливаем по конструктивным требованиям. Назначаем Ш6 S240 с шагом S=250 мм, что не превышает 15^. Ш=15^.20=300 [2, п.11.2.24].

3.3 Подбор сечения арматуры подкрановой части колонны

Расчет подкрановой части колонны производим по двум наиболее не выгодным комбинациям усилий в сечениях 3-3 и 4-4 в плоскости изгиба (М_sd,max и М_sd,min ) и одной комбинации N_sd,max- из плоскости изгиба.

Расчетные сочетания усилий:

- 1-ая комбинация М_sd,max (сечение 4-4): М_sd = 1372,086 кНм, N_sd =1822,521кН (загружение 2+4+7+10+12--крановая нагрузка присутствует); усилия от практически постоянного сочетания М_sd,lt = 267,126 кНм, N_sd,lt = 1605,25 кН.

- 2-ая комбинация М_sd,min (сечение 4-4): М_sd = -800,799 кНм, N_sd =909,993 кН (загружение 2+14--крановая нагрузка не присутствует); усилия от практически постоянного сочетания М_sd,lt =29,53кНм, N_sd,lt = 1070,58 кН.

Расчетная длина подкрановой части в плоскости изгиба [1, таблица 7.4]:

- при учете нагрузки от кранов.

Размеры сечения подкрановой части колонны b=500 мм, h=1400 мм, c=c₁=25 мм, d=300-25=275 мм.

Средний шаг распорок

(3.35)

где - высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки;

n - число панелей двухветвевой колонны.

Радиус инерции сечения колонны:

3.3.1 Расчетные усилия в ветвях колонн

Гибкость , но так как расчетное сечение по первой комбинации совпадает с сечением 4-4, коэффициент, учитывающий увеличение эксцентриситета за счет гибкости элемента, (несмещаемая опора).

Усилия в ветвях колонны для первой комбинация усилий ()

- продольная сила в наружной ветви:

- продольная сила во внутренней (подкрановой) ветви:

Изгибающий момент от местного изгиба ветвей колонны:

Усилия в ветвях колонны для второй комбинация усилий ()

- продольная сила в наружной ветви

- продольная сила во внутренней ветви

Местный изгибающий момент

Результаты посдсчета усилий свидетельствуют, что обе ветви колонны сжаты, но наиболее напряженными сечениями будут при первой комбинации:

,

а наружной -при второй комбинации:

,



3.3.2 Подбор площади сечения арматуры подкрановой ветви

Начальный эксцентриситет продольной силы:

Случайный эксцентриситет:

Принимаем

Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры:

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1,0), определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны:

Граничная высота сжатой зоны:

где - характеристика сжатой зоны.

Поскольку , т.е. сечение находится в области деформирования 3 (коэффициенты k_s1 < 1, k_s2=1,0). Расчет производится по случаю малых эксцентриситетов, используя алгоритм блок-схемы 3 приложения 6.

Расчетный изгибающий момент продольной силы относительного центра тяжести растянутой арматуры:

M_1sd=N_sd^.e_tot= 2626,37^.0,165=433,35 кНм.

Найдем площадь поперечного сечения сжатой арматуры, соответствующей нижней границе поиска требуемой площади:

Площадь поперечного сечения сжатой арматуры, соответствующей верхней границе поиска требуемой площади (при

Согласно [2, таблица 11.1] принимаем равным но не менее принимаемого не менее 0,1% и не более 0,25%.

Получаем:

К дальнейшим расчетам принимаем

Минимальное количество сжатой арматуры исходя из принятого процента армирования:

Принимаем в качестве первого приближения армирование 2Ш16 S500 (A_sc=4,02 см²).

С учетом принятой площади арматуры , при , коэффицент составит:

что больше коэффициента , при котором . По этой причине увели- чиваем площадь сжатой арматуры. Принимаем армирование 3 S500

Относительная высота сжатой зоны при уточненном значении

Величина относительной деформации растянутой арматуры при относительной высоте сжатой зоны

0,0011

Величина коэффициента

Так как в пределах высоты панели колонны (расстояния между осями распорок) эпюра изгибающих моментов меняет знак на противоположный, то принимаем симметричное армирование подкрановой ветви колонны с 3 S500

3.3.3 Расчет площади сечения арматуры в наружной ветви

Начальный эксцентриситет продольной силы:

Случайный эксцентриситет:

Принимаем

Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры:

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1,0), определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны:

Поскольку, сечение находится в области деформирования 3 т.е. сечение находится в области деформирования 3 (коэффициенты k_s1 < 1, k_s2=1,0). Расчет производится по случаю малых эксцентриситетов, используя алгоритм блок-схемы 3 приложения 6.

Расчетный изгибающий момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры

Расчетный изгибающий момент продольной силы относительного центра тяжести растянутой арматуры:

M_1sd=N_sd^.e_tot= 1095,64^.0,165=230,08 кНм.

Уточняем величину коэффициента k_s1. Для этого находим площадь поперечного сечения сжатой арматуры, соответствующей нижней границе поиска требуемой площади:

Площадь поперечного сечения сжатой арматуры, соответствующей верхней границе поиска требуемой площади (при

Минимальный процент армирования согласно табл. 11.1 [1] принимается равным, но не м...