Пояснительная записка
к курсовому проекту:
«Одноэтажное промышленное здание»
1.1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий. Находим высоту надкрановой части колонн, принимая высоту подкрановой балки 0,8 м (по приложению XII) для шага колонн 6 м., а кранового пути 0,15 м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м и высоты моста крана грузоподъемностью 32/5 т Hk
– 2,75 м (по приложению XV):
Высоту подкрановой части колонн определяем но заданной высоте до низа стропильной конструкции 12 м и отметки обреза фундамента – 0,150 м.:
Н2
= 2,75 + 0,8 + 0,15 + 0,1 = 3,8 м => принимаем Н2
= 3,9 м
Н1
= 12 - 3,9 + 0,15 = 8,25 м.
Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно:
у = 3,9 - 0,8 - 0,15 = 2,95 м.
Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии с требованиями табл. 32 [2]. Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1. Расчетные длины колонн (
l
0
)
Часть
колонны
|
При расчёте в плоскости поперечной рамы |
В перпендикулярном
направлении
|
При учёте нагрузок от крана |
Без учёта нагрузок от крана |
Подкрановая
Н1
= 8,25 м.
|
1,5∙Н1
=1,5∙8,25=12,375 м |
1,2∙(Н1
+Н2
) = 14,58 м. |
0,8∙Н1
= 6,6 м. |
Над крановая
Н2
= 3,9 м.
|
2∙Н2
=2∙3,9=7,8м |
2,5∙Н2
= 9,75 м. |
1,5∙Н2
= 5,85 м. |
Согласно требованиям п. 5.3 [2], размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься такими, чтобы их гибкость l0
/r(l0
/h)в любом направлении, как правило, не превышала 120 (35). Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее 14,58/35 = 0,417 м, а над крановой – 9,75/35 = 0,279 м. С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью более 30 т принимаем поперечные сечения колонн в над крановой части 400×600 мм. В подкрановой части для крайних колонн назначаем сечение 400×800 мм, и для средней – 400×600 мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах:
(1/10...1/14)Н1
= (1/10...1/14)8,25 = 0,825...0,589 м.
В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 5, а для колонн среднего ряда по оси Б – 9.
Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной раскосной фермы типа ФС-18 из тяжелого бетона. По приложению VI назначаем марку конструкции 2ФС-18, с номером типа опалубочной формы 2, с максимальной высотой в середине пролета равной; hферм
= 2.45 + 0.18/2 +0.2/2 = 2.64 м., и объемом бетона 2,42 м3
.
По приложению XI назначаем тип плит покрытия размером 3×6 м (номер типа опалубочной формы 1 высота ребра 300 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 65,5 мм).
Толщина кровли (по заданию тип 5), согласно приложению XIII, составляет 140 мм. По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 200 мм. Размеры остекления назначаем по приложению XIV с учетом грузоподъемности мостовых кранов.
Результаты компоновки поперечной рамы здания представлены на рис. 1.
Рис.1. Фрагмент плана одноэтажного трехпролётного промышленного здания и поперечный разрез.
Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму: постоянные нагрузки, распределенные по поверхности от веса конструкции покрытия заданного типа (рис. 2) приведены в табл. 2.
Таблица 2. Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия:
Элемент совмещённого покрытия |
Нормативная нагрузка
[кН/м2
]
|
Коэффициент γс
|
Расчётная нагрузка
[кН/м2
]
|
Кровля: |
Слой гравия, втопленного в битум |
0,16 |
1,3 |
0,208 |
Трехслойный рубероидный ковёр |
0,09 |
1,3 |
0,117 |
Цементная стяжка (δ = 25 мм) |
0,27 |
1,3 |
0,351 |
Ячеистый бетон |
0,03 |
1,3 |
0,39 |
Пароизоляция (рубероид 1 слой, 0,03 мм.) |
0,03 |
1,3 |
0,039 |
Ребристые плиты покрытия размером 3х6 м с учётом заливки швов (δ = 65,5 мм, ρ = 25 кН/м³) |
1,75 |
1,1 |
1,925 |
ФС-18 (Vб
=2,42 м3
, пролёт 18 м, шаг колонн 6 м, бетон тяжелый) |
0,6534 |
1,1 |
0,7187 |
Итого |
3,748 |
С учетом коэффициента надежности по назначению зданияγn
= 1 (класс ответственности I) и шага колонн в продольном направлении 6 м, расчетная постоянная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна:
G = 3,748·1·6=22,4922 кН/м.
Нормативная нагрузка от 1 м2
стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки D800 при толщине 200 мм составит 8,8·0,2 = 1,76 кН/м2
, где ρ= 8,8 кН/м3
– плотность бетона на пористом заполнителе, определяемая согласно п. 2.13 [3].
Нормативная нагрузка от 1 м2
остекления в соответствии с приложением XIV равна 0,5 кН/м2
.
Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов производственного здания:
на участке между отметками 11,4 и 13,8 м G
1
= 27,8784 кН;
на участке между отметками 7,8 и 11,4м G
2
= 21,5892 кН
на участке между отметками 0,0 и 7,8 м G
3
= 35,7192 кН;
Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона (ρ = 25 кН/м3
):
Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью:
G
41
= (0,8·8,25+0,5·0,6+0,52
/ 2)·0,4·25·1,1·1 = 77,275 кН;
Над крановая часть:
G
42
= 0,4·0,6·3,9·25·1,1·1 = 25,74кН;
итого
G
4
= G
41
+G
42
=
103,015 кН.
Колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями:
G
51
= (0,8·8,25+2·0,6·0,65+0,652
)·0,4·25·1,1·1 = 94,9025 кН;
над крановая часть:
G
52
= 0,6·0,4·3,9·25·1,1·1= 25,74 кН;
итого
G
5
= G51
+G52
= 120,6425 кН.
Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна: G
6
=(35+1,5·6) ·1,1·1 = 48,4 кН
Временные нагрузки:
снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства
(г. Братск) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова so
= 1 кПа (район III) и соответственное полное нормативное значение снеговой нагрузки s = so
·μ = 1·1 = 1,0 кПа (при определении коэффициента μ не следует учитывать возможность снижения снеговой нагрузки с учетом скорости ветра). Коэффициент надежности для снеговой нагрузки γ
f
= 1,4. Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания соответственно будет равна Psn
= 1·1,4·6·1= 8,4 кН/м. Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 [7] составит Psn
,
l
= Psn
·k= 0,3·8,4 = 2,52 кН/м.
Крановые нагрузки:
по приложению XV находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q
= 32 т : ширина крана Вк
= 6,3 м; база крана Ак
= 5,1 м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс Рм
a
х,п
= 235 кН; масса тележки GT
= 8,7 т; общая масса крана G
к
= 28,0 т;
Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):
Рм
in
,п
= 0,5(Q
+ Q
к
) – Рм
a
х,п
= 0,5(313,9 + 28·9,81) – 235 = 59,3 кН.
Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:
Тп
= 0,5·0,05(Q
+ Q
т
) = 0,5·0,05(313,9 + 8,7·9,81) = 9,98 кН.
Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке yf
= 1,1 согласно п. 4.8 [7].
Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис.3) без учета коэффициента сочетания Ψ:
Рис. 3 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в не выгодное положение.
максимальное давление на колонну
D
м
a
х
= Рм
a
х,п
·γ
f
·Σ
у
·γ
n
= 235·1,1·1,95·1=504,075 кН, где Σ
у
–
сумма ординат линии влияния,
Σ
у
=
1+0,8+0,15 = 1,95;
минимальное давление на колонну
Dmin
= Р
min
,п
·γ
f
·Σ
у
·γ
n
= 59,3·1,1·1,95·1=127,1985 кН.
тормозная поперечная нагрузка на колонку
Т
= Тп
·γ
f
·Σ
у
·γ
n
= 9,98·1,1·1,95·1 = 21,4071 кН.
Ветровая нагрузка:
Пенза расположена в II ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 6.4 [7] нормативное значение ветрового давления равно w
0
=0,3 кПа. Для заданного типа местности В с учетом коэффициента k
(см. табл 6 [7]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:
на высоте до 5 м wn
1
= 0,5·0,3 = 0,15 кПа;
на высоте 10 м wn
2
= 0,65·0,3 = 0,195 кПа;
на высоте 20 м wn
3
= 0,85·0,3 = 0,255 кПа.
Согласно рис. 4, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:
на отметке 13,2м wn
4
=0,195+[(0,255–0,195)/(20–10)](12–10)=0,207 кПа;
на отметке 15,3м wn
5
= 0,195 + [(0,255 – 0,195)/(20 – 10)](15,08 – 10) = 0,225 кПа.Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 6 м:
кПа
Рис. 4 К определению эквивалентного нормативного значения ветрового давления.
Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по прил. 4 [7] аэродинамические коэффициенты се
= 0,8 и се3
= – 0,4; тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке, γ
f
= 1,4 и шага колонн 6 м получим:
расчетную равномерно распределенную нагрузку на колонну рамы с наветренной стороны w
1
= 0,177·0,8·1,4·6·1= 1,18944 кН/м;
то же, с подветренной стороны w
2
= 0,177·0,4·1,4·6·6 = 0,5947 кН/м;
расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 12 м.:
·γf
··L·γn
=
= (0,207+0,225)/2(15,8 – 12)·(0,8+0,4)·1,4·6·1 = 6,706 кН.
Расчетная схема поперечной рамы с указанием мест приложения всех нагрузок приведена на рис.5. При определении эксцентриситета опорных давлений стропильных конструкций следует принимать расстояния сил до разбивочных осей колонн в соответствии с их расчетными пролетами по приложениям VI – X.
Рис. 5 Расчетная схема поперечной рамы.
Проектирование стропильной конструкции.
Сегментная раскосная ферма:
Решение. Воспользуемся результатами автоматизированного статического расчета безраскосной фермы марки 2ФС24 для III снегового района.
Для анализа напряженного состояния элементов фермы построим эпюры усилий N, М и Q от суммарного действия постоянной и снеговой нагрузок.
Нормативные и расчетные характеристики тяжелого бетона заданного класса В35, твердеющего в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении, эксплуатируемого в окружающей среде влажностью 80% (уb2
= 1);
Rbn
= Rb
,
ser
= 25,5 МПа; Rb
= 1·19,5= 19,5 МПа;
Rbt
,
n
= Rbt
,
ser
= 1,3 МПа; Еь
= 31000 МПа;
Rbp
= 20 МПа (см. табл. 2.3).
Расчетные характеристики ненапрягаемой арматуры: продольной класса A-III, Rs
= Rsc
= 365 МПа; Es
= 200 000 МПа; поперечной класса А-I, Rsw
= 175 МПа; Es
= 210 000 Мпа.
Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры класса A-V:
Rsn
= Rs
,
ser
= 785 МПа; Rs
= 680 МПа; Es
= 190 000 МПа.
Назначаем величину предварительного напряжения арматуры в нижнем поясе фермы Sp
= 700 МПа. Способ натяжения арматуры – механический на упоры.
Так как σsp
+р = 700+35=735МПа<Rs,ser
=785 МПа и σsp
– р = 700–35=665>0,3·Rs,ser
=235,5 МПа, то требования условия (1) [2] удовлетворяются.
Расчет элементов нижнего пояса фермы.
Согласно эпюрам усилий N и М, наиболее неблагоприятное сочетание усилий имеем в сечении номер 10 при N= 480,44 кН и М = 1,78 кН·м.
Поскольку в предельном состоянии влияние изгибающего момента будет погашено неупругими деформациями арматуры, то расчет прочности выполняем для случая центрального растяжения.
Площадь сечения растянутой арматуры определяем по формуле (137) [4], принимая η=1,15: As
,
tot
= N/(η·Rs
) = 480,44·103
/1,15·680= 614,974 мм2
.
Принимаем 4 ø 16 A-V(Asp
= Asp
¢
=804 мм2
).
Определим усилия для расчета трещиностойкости нижнего пояса фермы путем деления значений усилий от расчетных нагрузок на вычисленный ЭВМ средний коэффициент надежности по нагрузке γfm
= 1,206. Для сечения 10 получим усилия от действия полной (постоянной и снеговой) нагрузки:
N= N¯
/ γfm
= 480,44/1,206 = 398,3748 кН;
М= M¯
/ γfm
= 1,78/1,206 = 1,476 кН·м;
то же, от длительной (постоянной) нагрузки:
Nl
= [Ng
+ (N¯
– Ng
)kl
] / γfm
= [346,35+(480,44–346,35)0,3] /1,206 = 320,5448 кН;
Мl
=[Мg
+ (М ¯
– Мg
)kl
] / γfm
= 1,8574 кН·м.
Согласно табл. 1, б [4] нижний пояс фермы должен удовлетворять 3-й категории требований по трещиностойкости, т. е. допускается непродолжительное раскрытие трещин до 0,3 мм и продолжительное шириной до 0,2 мм.
Геометрические характеристики приведенного сечения вычисляем по формулам (11)–(13) [4] и (168)—(175) [5].
Площадь приведенного сечения:
Ared
=A+α·Asp,tot
= 250·200+6,129·804 = 54927 мм2
гдеα = Es
/Eb
= 190 000/31000 = 6,129
Момент инерции приведенного сечения
Ired
=I+∑α·Asp·
y2
sp
= 250·2003
/12+6,129·402·552
+6,129·402·552
=1,8157·108
мм4
где уsp
= h/2 — ар
= 250/2 – 60 = 55мм.
Момент сопротивления приведенного сечения:
Wred
= Ired
/y0
= 1,8157·108
/100 =1,8157 · 106
мм3
, где у0
= h/2 = 250/2 = 125 мм.
Упругопластический момент сопротивления сечения:
Wpl
= γ·Wred
= 1,75·1,8175·106
= 3,1775 ·106
мм3
, где v = 1,75
принят по табл. 38 [5].
Определим первые потери предварительного напряжения арматуры по поз. 1– 6 табл. 5 [2] для механического способа натяжения арматуры на упоры.
Потери от релаксации напряжений в арматуре σ1
= 0,1·σs
р
–20 = 0,1·700–20 = 50 МПа,
Потери от температурного перепада σ2
= 1,25·Δt = 1,25·65 =81,25 МПа.
Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств
σ3
= (Δℓ/ℓ)Es
= =(3,65/19 000)190 000 = 36,5 МПа, где Δℓ = 1,25 + 0,15d = 1,25 + 0,15-16 = 3,65 мм и ℓ = 18 + 1 = 19 м = 19 000 мм.
Потери σ4
– σ6
равны нулю.
Напряжения в арматуре с учетом потерь по поз. 1 – 6 и соответственно усилие обжатия будут равны:
σs
р1
= σs
р
– σ1
– σ2
– σ3
= 700–50–81,25–36,5 = 532,25 МПа;
P1
= σsр1
·Аsр,tot
= 532,25·804= 427,929 • 103
Н = 427,929 кН.
Определим потери от быстро натекающей ползучести бетона:
σbp
=PI
/Are
d
= 427,929·103
/54927 = 7,7909 МПа;
α= 0,25+0,025·Rbр
= 0,25 + 0,025·20 = 0,75<0,8,
принимаем α=0,75;
поскольку
σbp
/Rbp
= 7.7909/20 = 0,389<α, то σ6
= 0,85·40· σbp
/Rbp
= 0,85·40·0.389 = 13.244 МПа.
Таким образом, первые потери и соответствующие напряжения в напрягаемой арматуре будут, равны;
σlosl
= σ1
+ σ2
+ σ3
+ σ6
= 180.9945 МПа; σspl
= σsp
- σlosl
= 700–180.9945 = 519.0055 МПа.
Усилие обжатия с учетом первых потерь и соответствующие напряжения в бетоне составят:
Рl
= σsр1
·Аsр,tot
= 519.0055·804=417.28·103
Н = 417.28 кН; σbp
=PI
/Are
d
= 417,28·103
/54927 = 7,597 МПа.
Поскольку
σbp
/Rbp
= 7,597/20=0,3798<0,95,
то требования табл. 7 [2] удовлетворяются.
Определим вторые потери предварительного напряжения арматуры по поз. 8 и 9 табл. 5 [2].
Потери от усадки бетона σ8
= 35 МПа.
Потери от ползучести бетона при σbp
/Rbp
= 0,318< 0,75 будут равны:
σ9
= 150 • 0,85· σbp
/Rbp
= 150·0,85·0,3798 = 48,4308 МПа.
Таким образом, вторые потери составят
σl
os
2
= σ8
+ σ9
= 35+48,4308=83,4308 МПа,
а полные будут равны:
σl
os
= σl
os
1
+ σl
os
2
= 180,9945+83,4308=264,4253 МПа>100 МПа.
Вычислим напряжения в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь и соответствующее усилие обжатия:
σsp
2
= σsp
– σl
os
= 700–264,4253=435,5747 МПа;
Р2
= σsр2
·Аsр,tot
= 435,5747·804=350,202·103
Н = 350,202 кН.
Проверку образования трещин выполняем по формулам п. 4.5 [2] для выяснения необходимости расчета по ширине раскрытия трещин.
Определим расстояние r от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от максимально растянутой внешней нагрузкой грани сечения. Поскольку N=398,3748 кН > Р2
= 350,202 кН, то величину г вычисляем по формуле:
r = Wpl
/[A + 2 α ·(Asp
+ A'sp
)] = 3,1775·106
/[250·200+2·6,129·(804)] = 53,0862 мм
Тогда Мrp
=Р2
(еор2
+г) = 350,202·103
·(0+53,0862) = 18,5909·106
Н·мм = 18,5909 кН·м; соответственно Мcrc
= Rbtser
Wpl
+ Мrp
= 1,95·3,1775·106
+ 18,5909·106
=59,2823·106
Н·мм =59,2823 кН·м.
Момент внешней продольной силы Mr
= N(ео
+ г) = 22,6242 кН·м,
Поскольку Мcrc
= 59,2823 кН·м >Mr
= 22,6242 кН·м, то трещины не образуются и расчет по раскрытию трещин не требуется.
Расчет элементов верхнего пояса фермы.
В соответствии с эпюрами усилий N и М,
наиболее опасным в верхнем поясе фермы будет сечение 2 с максимальным значением продольной силы. Для сечения 2 имеем усилия от расчетных нагрузок:
N = 492,69 кН; М =2,53 кН·м; NL
= 355,18 кН; МL
= 1,82 кН·м.
Расчетная длина в плоскости фермы, согласно табл. 33 [2], при эксцентриситете
е0
= M/N = 3,7050 мм <h/8 = 22,5 мм будет равна ℓ0
= 0,9·ℓ= 0,9·3,224 = 2,9016 м.
Находим случайный эксцентриситет еа
>h/30 = 180/30 = 6 мм; еа
≥ 10 мм; принимаем еа
= 10 мм.
Так как ℓ0
= 2,9016< 20h= 3.6, то расчет прочности ведем как для сжатого элемента.
Тогда требуемая площадь сечения симметричной арматуры будет равна:
Принимаем конструктивно 4Ø10 A-III, (As
=A's
=314мм2
).
При этом μ =(As
+A's
)/(b·h)=2·226/(300·300)=0,5 > 0,2% (при ℓ0
/h > 10).
Попречную арматуру конструируем в соответствии с требованиями п.5.22[2] из арматуры класса Вр-I диаметром 4 мм, устанавливаемую с шагом s=200 мм, что не менее 20d=20·12=240 мм и не более 500 мм.
Расчет элементов решетки фермы.
К элементам решетки относятся стойки и раскосы фермы, имеющие все одинаковые размеры поперечного сечения b=150 мм, h=120 мм для фермы марки 2ФС18.
Максимальные усилия для подбора арматуры в элементах решетки определяются из таблицы результатов статического расчета фермы с учетом четырех возможных схем нагружения снеговой нагрузкой.
Раскос 13-14, подвергающийся растяжению с максимальным усилием N=39,2 кН. Продольная ненапрягаемая арматура класса А-III, Rs
=Rsc
=365 Мпа. Требуемая площадь сечения рабочей арматуры по условию прочности составит Аs
= N/Rs
=39,2·103
/365=107,3972кН. Принимаем 4Ø 8 А-III (Аs
=201 мм2
).
Аналогично конструктивно армируем остальные сжатые элементы решетки, т.к. усилия в них меньше, чем в раскосе 13-14.
Стойка 11-12, подвергающийся растяжению с максимальным усилием N=-15,35 кН, Nl
=-8.7 кН. Расчетная длинна l0
=0,8·h=1,76·2,2=1,76 м.Так как l0
/h=1,76/0,12=14,6667<20, то прогибов не образуется и η=1.
Принимаем симметричное армирование 4Ø 10 А-III (Аs
=314 мм2
).
Расчет и конструирование опорного узла фермы.
Расчет выполняем в соответствии с рекомендациями [10]. Усилие в нижнем поясе в крайней панели N = 438,16 кН, а опорная реакция Q = Q мах
= 225,73кН.
Необходимую длину зоны передачи напряжений для продольной рабочей Ø 16 мм класса А–III находим по требованиям п. 2.29 [2]:
l
p
= (ωp
·σsp
·Rb
t
+λp
)d = (0,25·700/20 + 10)16 = 300 мм, где σsp
= 700 МПа
(большее из значений Rs
и σsp
), a ωр
=0,25 и λр
= 10 (см. табл. 28 [2]).
Выполняем расчет на заанкеривание продольной арматуры при разрушении по возможному наклонному сечению ABC, состоящему из участка АВ c наклоном под углом 45° к горизонтали и участка ВС с наклоном под углом 27,6 ° к горизонтали (см. приложение VIII).
Координаты точки В будут равны: у = 105 мм, х = 300 + 105 = 405 мм.
Ряды напрягаемой арматуры, считая снизу, пересекают линию ABC при у, равном: для 1-го ряда – 60 мм, 1
Х
= 300 + 40 = 345 мм; для 2-го ряда — 300 мм (пересечение с линией ВС), 1
Х
= 455 мм. Соответственно значения коэффициента γsp
= l
x
/l
p
(см. табл. 24 [2]) для рядов напрягаемой арматуры составят:
для 1-го ряда — 345/300 = 1,15; для 2-го ряда — 455/300 = 1,5167.
Усилие, воспринимаемое напрягаемой арматурой в сечении ABC:
Nsp
= Rs
·∑γspi
·Aspi
= 680(1,15 · 402 + 1,5167 · 402) = 728,9691·103
H = 728,9691 кН.
Из формулы (1) [10] находим усилие, которое должно быть воспринято ненапрягаемой арматурой при вертикальных поперечных стержнях:
Ns
=N–Nsp
=438,16–728,9691= –290,8091 кН.
Требуемое количество продольной ненапрягаемой арматуры заданного класса принимаем конструктивно 4 Ø 10 A-III, As
= 314 мм2
(Rs
= 365 МПа), что более Аsmin
=0,15·N/Rs
= 0,15·438,16·103
/365 = 180,0657 мм2
.
Напрягаемую арматуру располагаем в два ряда по высоте: 1-й ряд – у = 85 мм, пересечение с линией АВ при х = 385 мм, l
х
= 385 — 20 = 365 мм; 2-й ряд – у = 115 мм, пересечение с линией ВС, при х = 429 мм, 1x
= 409 мм.
В соответствии с п. 5.14 [2] определяем требуемую длину анке-ровки ненапрягаемой продольной арматуры в сжатом от опорной реакции бетоне. По табл. 37 [2] находим: ωаn
= 0,5; ∆λan
= 8; λan
= 12 и l
an,min
=200мм.
По формуле (186) [2] получим:
l
an
= (ωan
·Rs
/Rb
+∆λan
)·d=(0,5-365/19,5+8)10=173,5897мм >λan
·
d = 12·10 = 120 мм
и > lan
,min
=200 мм. Принимаем l
an
= 200 мм. Тогда значение коэффициента условий работы ненапрягаемой арматуры γs
5
= lx
/
ly
при l
x
> l
an
будет равно γs
5
=1.
Следовательно, усилие, воспринимаемое ненапрягаемой продольной арматурой, составит. Ns
=Rs
·∑γs5i
·Aspi
=365(1·157+1·157)=114,61·103
Н=114,61 кН, т. е. принятое количество ненапрягаемой арматуры достаточно для выполнения условия прочности на заанкеривание.
Из условия прочности на действие изгибающего момента в сечении АВ, поперечная арматура не требуется и устанавливается конструктивно.
Принимаем вертикальные хомуты минимального диаметра 6 мм класса A-I с рекомендуемым шагом s = 100 мм.
Определяем минимальное количество продольной арматуры у верхней грани опорного узла в соответствии с п. 6.2 [10]: As
= 0,0005A=0,0005-250-780= 97,5мм2
. Принимаем 2 Ø 10 A-III, As
= 157мм2
.
1.3 Оптимизация стропильной конструкции
Методические указания.
Программная система АОС-ЖБК [11] позволяет выполнить оптимизацию проектируемой стропильной конструкции по критерию относительной стоимости стали и бетона, при этом за единицу автоматически принимается относительная стоимость рассчитанного студентом варианта по индивидуальному заданию.
Варьируемыми параметрами могут быть: тип стропильной конструкции и соответствующие типы опалубочных форм, классы бетона, классы ненапрягаемой и напрягаемой арматуры.
1.4 Проектирование колонны:
Таблица 3. Определение основных сочетаний расчетных усилий в сечении 3-3 колонны по оси Б.
№ |
Загружения и усилия |
Расчетное сочетание усилий (силы – в кН; моменты – в кН/м) |
N Mmax
|
N Mmin
|
Nmax
Mmax
(Mmin
) |
Nmin
Mmax
(Mmin
) |
загруженния |
1+(10+18)*0,85 |
1+(6+12)*0,7+14*0,85 |
1+2+(6+12)*0,7+
+14*0,85
|
1+(6+12)*0,7+14*0,85 |
1 |
У
С
И
Л
И
Я
|
N |
248,89 |
248,89 |
324,49 |
248,89 |
M |
47,0835 |
-97,289 |
-90,059 |
-90,059 |
N1
|
248,89 |
248,89 |
324,49 |
324,49 |
M1
|
11,29 |
11,29 |
18,52 |
18,52 |
Nsh
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Msh
|
35,7935 |
-108,58 |
-108,58 |
-108,58 |
загруженния |
1+(2+(10+18)*0,85+22)*1 |
1+((6+14)*0,85+23)*0,9 |
1+(2+(6+14)*0,85+23)*0,9 |
1+((6+14)*0,85+23)*0,9 |
2 |
У
С
И
Л
И
Я
|
N |
316,93 |
248,89 |
316,93 |
248,89 |
M |
52,4951 |
-94,09 |
-87,58 |
-94,09 |
N1
|
248,89 |
248,89 |
248,89 |
248,89 |
M1
|
11,29 |
11,29 |
11,29 |
11,29 |
Nsh
|
68,04 |
0 |
68,04 |
0 |
Msh
|
41,2051 |
-105,38 |
-98,87 |
-105,38 |
Размеры сечения надкрановой части колонны b=400 мм, h=600 мм. Назначаем для продольной арматуры а=а'=40 мм, тогда h0
=h–а=600–40=560 мм.
Определим сначала площадь сечения продольной арматуры со стороны менее растянутой грани (справа) при условии симметричного армирования от действия расчетных усилий в сочетании N и Мmin
:
N = 248,89 кН, М = | Mmin
| = 97,289 кН·м;
Nl
= 248,89 кН, Мl
= 11,29; Nsh
= 0; Мsh
= 108,58 кН·м.
Поскольку имеются нагрузки непродолжительного действия, то вычисляем коэффициент условий работы бетона γbl
согласно п. 3.1 [3]. Для этого находим: момент от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок (кроме нагрузок непродолжительного действия) относительно оси, проходящей через наиболее растянутый (или менее сжатый) стержень арматуры:
MI
=(N – Ns
h
)(h0
- а')/2 + (М – Msh
) = (248,89-0) (0,56-0,04) / 2+ (97,289-108,581)= 53,42 кНм;
то же, от всех нагрузок
MII
=N(h0
–а')/2+М= 248,89(0,56–0,04) / 2 + 97,289 = 162,0004 кНм.
Тогда при γb2
=0,9 получим γbl
= 0,9МП
/МI
= 0,9·162 /53,42= 2,73>1,1.
Принимаем уы
= 1,1 и Rb
= 1,1·19,5 = 21,45 МПа.
Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузок от кранов равна l
0
= 12,375 м (см. табл.1). Так как l
0
/h=12,375/0,6=6,5>4, то расчет производим с учетом прогиба элемента, вычисляя Ncr
по формуле (93) [3]. Для этого находим е0
= M/N=97,28·106
/(248,89·103
) =390,89 мм > еа
= h/30=600/30=20 мм; так как е0
/h= 390,9/700=0,55 > δe
,min
=0,5–0,01·l
0
/h–0,01Rb
=0,2205, принимаем δe
=e
0
/h=0,55.
Поскольку изгибающие моменты от полной нагрузки и от постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки и е0
=390,89 мм>0,1h=70 мм, то принимаем φl
=1.
С учетом напряженного состояния сечения (малые эксцентриситеты при больших размерах сечения) возьмем для первого приближения коэффициент армирования μ=0,004, тогда при а=Еs
/Еb
=190 000/32 500=5,85 получим:
Коэффициент η будет равен: η= 1/(1–N/ Ncr
)=l / (1–248,89/30745)=1,008.
Вычислим значение эксцентриситета с учетом прогиба элемента по формуле:
е=е0
η+(hо
—а'}/2= 390,8· 1,008+ (560—40)/2=653,12 мм.
Необходимое продольное армирование определим согласно п. 3.62 [3]. По табл. 18 [3] находим ξR
=0,519 и αR
=0,384.
Вычислим значения коэффициентов:
αn
=N/(Rb
bh0
)=248,89·103
/(21,45 • 400 ×560)=0,0518;
αm1
=Ne
/(R b
h0
2
)=248,89·103
• 653/(21,45 • 400 • 5602
)= 0,0604;
б=а'/h0
= 40/560=0,0714.
Так как αn
< ξR
, значения A=A'S
определяем по формуле
Поскольку по расчету арматура не требуется, то сечение ее назначаем в соответствии с конструктивными требованиями табл. 47 [3]: A=A'S
= 0,002bh0
=0,002·400·560=448 мм2
.
Тогда получим (A=(As
+A's
)/(M)=(448+448)/(400·600)=0,0044, что незначительно отличается от предварительно принятого μ=0,004, следовательно ,расчет можно не уточнять, а окончательно принять Ssn
=As
=448 мм2
.
Определим площадь сечения продольной арматуры со стороны наиболее растянутой грани (слева) для несимметричного армирования с учетом, что со стороны сжатой грани (справа) должно удовлетворяться условие A's
≥AS
,fact
=Asn
=448 мм2
(по предыдущему расчету). В этом случае расчетные усилия возьмем из сочетания N и Мmin
.
Вычислим коэффициент γbl
: , MI
=(356,75–75,6)(0,56–0,04)/2+(17,22-6,18)= 62,1кНм; MII
=356,75(0,56–0,04)/2+17,22= 110 кНм; γb2
=1 получим γbl
= 0,9МП
/МI
=0,9·110/62,1= 1,6>1,1. Принимаем уы
= 1,1 и Rb
= 1,1·19,8 = 21,78 МПа. кН • м.
η=l/(l–356,75/4958,4)=1,08.
Вычисляем е0
= М / N=17,22·106
/(356,75·103
)=48,26 мм, тогда e=e0
η+(h0
-a')/2=48,26··1,08+(566—40)/2==312,1 мм.
Площади сечения сжатой и растянутой арматуры определяем согласно п. 3.66 [3].
Тогда получим:
Поскольку по расчету арматура не требуется, то сечение ее назначаем в соответствии с конструктивными требованиями табл. 47 [3]: A=A'S
= 0,002bh0
=0,002·400·560=448 мм2
.
Конструирование продольной и поперечной арматуры колонны с расчётом подкрановой консоли: анализируя результаты расчета всех опасных сечений колонны, целесообразно в надкрановой части принять симметричную продольную арматуру по 2 ø 18 А-III (AS
л
=Asn
=509 мм2
>448 мм2
).
В подкрановой части колонны наиболее опасным будет сечение 4-4, 5-5, 6-6, для которого у левой грани принимаем продольную арматуру из 2ø20 А-III(AS
л
=Asn
=628мм2
>608 мм2
).
Поперечную арматуру в надкрановой и подкрановой частях колонны по условию свариваемости принимаем диаметром 5 мм класса Вр-I, которая должна устанавливаться в сварных каркасах с шагом 300 мм (не более 20d=20·18=360 мм).
Выполняем проверку принятого продольного армирования на прочность в плоскости, перпендикулярной раме, при действии максимальных продольных сил.
Для над крановой части колонны имеем: N=324,49 кН; N,=248,89 кН; Nsh
=0. Поскольку нет нагрузок непродолжительного действия, то расчетные сопротивления бетона принимаем с γb2
=1 (при заданной влажности 80 %). Размеры сечения: b=600мм, h=400 мм. Назначая а=а'=40 мм, получим h0
=h-а=400-40=360 мм.Расчетная длина над крановой части колонны l
0
=5,85 м (см. табл. 2.1). Так как /0
/h=5850/400=14,625>4, то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Находим значение случайного эксцентриситета:
еа
>h/30=400/30=13,33мм; еа
>H2
/600=3900/600=6,5мм; еа
>10мм. принимаем еа
=13,33мм. Тогда соответствующие значения изгибающих моментов будут равны:
М=N·еа
=324,49·103
·13,33=4,325·106
Нмм= 4,325 кНм;
Мl
= Nl
·e
а
=248,89·103
·13,33=3,12·106
Нмм=3,12 кНм.
Для определения Ncr
вычисляем:
M1l
=Nl
·(
h
0
—а')/2+Мl
=248,89(0,36-0,04)/2+3,12=43,07 кН·м;
Ml
=N(h0
—a')/2+M=324,49(0,36-0,04)/2+4,325=56,2434 кНм;
φl
=1+(1·43,07)/56,2434= 1.7658<2;
μ=(As
+А's
)/(bh)=(509+509)/(600·400)=0,00424;
так как ea
/h=13,33/400=0,0333<δemin
=0,5-0,01·14,625–0,01·19,5=0,158, принимаем δe
=δemin
=0,156.
Тогда:
е=еа
η+(h0
—а')/2= 13,33 · l,0521+(360—40)/2= 174,0245 мм.
Проверку прочности сечения выполняем по формулам пп. 3.61 и 3.62 [3]. Определяем x=N/(Rb
b)=324,49·103
/(19,5-600)=27,73 мм. Так как x<ξR
·h0
=0,519·360=186,84 мм, то прочность сечения проверяем по условию (108) [3]:
Rb
bx(h0
–0,5х)+Rsc
·A´s
(h0
-а')=19,5·600·27,73(360–0,5·27,73) +280·509 (360-40) = =157,9·106
Н·мм =157,9 кНм > Ne= 324,42·0,174 = 56,47 кН·м, т. е. прочность надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной поперечной раме, обеспечена
При проверке прочности подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, учитываем только угловые стержни по 2 ø20 А-III (As
=A's
=628мм2
). В этом случае имеем размеры сечения: h=700мм, a=400мм и расчетную длину l
0
=6,6 м (см. табл. 2.1). Так как l
0
/h=6600/400=16,5>4, то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность, а расчетными усилиями в сечении 6 — 6 будут: N=851,25 кН; Nl
=397,6 кН; Nsh
=385,62 кН.
Находим значение случайного эксцентриситета: еа
>h/30=400/30=13,33 мм; еа
>H2
/700=7560/700=10.08 мм; еа
>10 мм. Принимаем еа
=13,33 мм. Тогда соответствующие значения изгибающих моментов будут равны:
М=N·еа
=922,6·103
·13,33=12,29·106
Нмм= 12,29 кНм;
Мl
=Nl
·e
а
=468,94 ·103
·13,33=6,25·106
Нмм=6,25кНм.
Для определения Ncr
вычисляем:
M1
l
=Nl
·(
h
0
-а')/2+Мl
=468,94(0,36-0,04)/2+6,25=81,3кНм;
Ml
=N(h0
-a’)/2+M=922,6(0,36-0,04)/2+12,29=160 кНм;
φl
=1+(1·81,3)/160= 1,51<2;
μ=(As
+А's
)/(bh)=(509+509)/(800·400)=0,00477; так как
ea
/h=13,33/400=0,0333<δemin
=0,5-0,01·18.9–0,01·19,8=0,113, принимаем δe
=δemin
=0,113.
Тогда:
' .
е=еа
η+(h0
—а')/2= 13,33·1,148+(360—40)/2= 175,3 мм.
Проверку прочности сечения выполняем по формулам пп. 3.61 и 3.62 [3]. Определяем
x=N/(Rb
b)=922,6·103
/(19,8·800)=58,2мм.
Так как x<ξR
·h0
=0,582·360=209,5мм, то прочность сечения проверяем по условию (108) [3]:
Rb
bx(h0
–0,5х)+Rsc
·A´s
(h0
-а')=19,8·800·58,2(360-0,5·58,2) +365·763(360-40)=394,17·106
Нмм =394,17 кНм > Ne= 922,6·0,1753 = 161,7 кНм, т. е. прочность надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной поперечной раме, обеспечена.
Расчет прочности подкрановой консоли производим на действие нагрузки от собственного веса подкрановых балок и максимального вертикального давления от двух сближенных мостовых кранов с учетом коэффициента сочетаний ψ=0,85, или Q= G6
+Dmax
ψ= 48,4+504,1·0,85 = 476,89 кН (см. раздел 2.1).
Проверяем прочность консоли на действие поперечной силы при возможном разрушении по наклонной полосе в соответствии с п. 3.99 [3]. Поскольку 2,5Rbt
·b·h0
= 2,5·1,3·400·1060 = =1378·103
Н=1378 кН > Q= 476,89 кН, то по расчету не требуется поперечная арматура. По конструктивным требованиям принимаем хомуты диаметром 6 мм класса A-I, устанавливаемые с максимально допустимым шагом 150 мм.
Для обеспечения прочности консоли в вертикальном сечении на действие изгибающего момента определяем площадь сечения продольной арматуры по формуле (208) [3]:
As
=Ql
1
/(h0
Rs
)=476,89·103
·450/(1060·280)=723,3мм2
. Принимаем 3 ø 16 А-III (A5
=763мм2
).
1.5 Проектирование монолитного внецентренно-нагруженного фундамента:
Для предварительного определения размеров подошвы фундамента находим усилия Nn
f
и Mn
f
на уровне подошвы фундамента для комбинации усилий с максимальным эксцентриситетом с учетом нагрузки от ограждающих конструкций.
Расчетная нагрузка от стеновых панелей и остекления равна G3
=35,7192 кН (см. раздел 2.1), а для расчета основания Gn
3
= G3
/γf
= 35,7192/1,1 = 32,472 кН. Эксцентриситет приложения этой нагрузки относительно оси фундамента будет равен е3
= 240/2+400 = 520мм = 0,52м.
Анализируя значения усилий в таблице находим, что наиболее неблагоприятной комбинацией для предварительного определения размеров подошвы фундамента по условию максимального эксцентриситета (отрыва фундамента) является вторая комбинация усилий. В этом случае получим следующие значения усилий на уровне подошвы фундамента:
Nf
n
= Nn
+ Gn
3
= 474,56+32,472 = 507,032 кН;
Мf
n
=Мп
+ Q·hf
+G3
n
·
е
3
= -225,61-29,36·2,4-32,47·0,52= -312,949 кН·м;
e
0
= | Мf
n
/ Nf
n
| = 312,1/575,21 = 0,54 м.
С учетом эксцентриситета продольной силы воспользуемся формулами табл. XII.I. [1] для предварительного определения размеров подошвы фундамента по схеме 2:
м
м
м
где γm
= 20 кН/м — средний удельный вес фундамента с засыпкой грунта на его обрезах; R= R0
= 0,3 МПа = 300 кПа - условное расчетное сопротивление грунта по индивидуальному заданию.
Принимаем предварительно размеры подошвы фундамента, а =2,7 м и b=2,1 м. Уточняем расчетное сопротивление песчаного грунта основания согласно прил. 3 [9]:
R=R0
[1+k1
(b– b0
)/b0
]+ k2
·γm
(d -d0
)=250·(1+0,125·(2,1-1)/1)+0,25·20(2,55-2)=287,125кПа,
где k1
= 0,125 и ki= 0,25 принято для песчаных грунтов по [9].
Определим усилия на уровне подошвы фундамента принятых размеров от нормативных нагрузок и соответствующие им краевые давления на грунт по формулам:
Nn
inf
= Nn
+ Gn
3
+a·b·d·γm
·γn
;Мn
inf
=Мп
+ Q·hf
+G3
n
·
е
3
; Pn
л(п)
= Nn
inf
/Af
±Мn
inf
/Af
: где γm
=1 - для класса ответственности здания I; Af
= ab = 2,7·1,8 =5,67 м2
;Wf
= ba2
/6 = 1,8·2,72
/6=2,552 м3
.
Таблица 2. Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия:
Комбинация усилий от колонны |
Усилия |
Давление к.Па. |
Мn
inf
|
Nn
inf
|
Pn
л
|
Pn
п
|
Pn
m
|
Первая |
943,522 |
46,95 |
148,005 |
184,807 |
166,406 |
Вторая |
796,202 |
-312,949 |
263,077 |
17,771
|
140,424 |
Третья |
1061,862 |
-212,378 |
270,514
|
104,041 |
187,277
|
Так как вычисленные значения давлений на грунт основания:
Рn
mах
=270,514кПа < l,2R = 1,2·287,125 = 344,55 кПа;
Pn
min
= 17,771 кПа > 0;
Pn
m
= 187,277 кПа < R = 287,125 кПа;
то предварительно назначенные размеры подошвы фундамента удовлетворяют предъявляемым требованиям по деформациям основания и отсутствию отрыва части фундамента от грунта при крановых нагрузках. Таким образом, оставляем окончательно размеры подошвы фундамента а = 2,7 м и b = 2,1 м.
Расчет тела фундамента выполняем для принятых размеров ступеней и стакана согласно рисунку . Глубина стакана назначена в соответствии с типом опалубки колонны по приложению V, а поперечное сечение подколенника имеет размеры типовых конструкций фундаментов под колонны промышленных зданий.
Расчет на продавливание ступеней фундамента не выполняем, так как размеры их входят в объем пирамиды продавливания.
Для расчета арматуры в подошве фундамента определяем реактивное давление грунта основания при действии наиболее неблагоприятной комбинации расчетных усилий (третьей) без учета собственного веса фундамента и грунта на его обрезах. Находим соответствующие усилия на уровне подошвы фундамента:
Ninf
= Nc
+ G3
= 851,25+35,7192 = 886,9692 кН;
Minf
= Мc
+ G3
е3
+ Qc
ht
= -142,63-35,7192·0,52-39,23·2,4 = -255,356 кНм.
Тогда реактивные давления грунта будут равны:
ршах
= 886,9692/5,67 + 255,356/2,5515 = 256,5127 кПа
рш
in
= 886,9692/5,67 - 255,356/2,5515 = 56,3512 кПа
Р
1
= р
m
ах
– (
р
m
ах
– pmin
/a)·a1
= 256,5127 – (256,5127 – 56,3512)/2,7·
0,3 = 234,27258 кПа;
Р2
= 212,0324кПа;
Расчетные изгибающие моменты в сечениях 1 –
1, 2 –
2 и т.д. вычисляем по формуле:
М1-1
=
b
·а
i
2
·(2·р
m
ах
+
pi
)/6
= 2,1·
0,32
(2·
256,5127+234,2725)/6 = 23,539 кНм;
М 2-2
= 2,1·
0,62
(2·
256,5127+212,0324)/6 = 91,3572 кНм.
Требуемое по расчету сечение арматуры составит:
As,1-1
= Ml-1
/(Rs
·0,9·h01
)
=23,54·106
/(280·0,9·260) = 359,2643 мм2
As,2-2
= M2-2
/(Rs
·0,9·h02
)
= 91,3572·106
/(280·0,9·560) = 647,3724 мм2
;
Принимаем минимальный диаметр арматуры для фундамента при а
=2,7 м равным 10 мм. Для основного шага стержней в сетке 200 мм на ширине b
= 2,1 м будем иметь в сечении 2–2 9ø
10, А-III, As
=
707 мм2
> 647,37 мм2
. Процент армирования будет равен μ
=А
s
·100/(
b
·
h
04
)
= =647,37·100/(1800·560) = 0,06 % >
μmin
= 0,05 %.
Расчет рабочей арматуры сетки плиты фундамента в направлении короткой стороны выполняем на действие среднего реактивного давления грунта рт
=
270,053 кПа, соответственно получим:
М3–3
=pm
·a
·b1
2
/2
=156,43·2,7·0,32
/2 = 19,0062 кНм;
As
,3–3
=
M
3–3
/(
Rs
·0,9·
h
0
)
= 19,0062·106
/(280·0,9·250) = 301,6857 мм2
.
По конструктивным требованиям принимаем минимальное армирование 14ø10, А - III, с шагом 200мм.
Расчет продольной арматуры подколенника выполняем в ослабленном коробчатом сечении 4–4 в плоскости заделки колонны и на уровне низа подколонника в сечении 5–5. Размеры коробчатого сечения стаканной части фундамента преобразуем к эквивалентному двутавровому с размерами, мм: b
= 650; h
= 1500; bf
=
b
'
f
=
1200; hf
=
h
'
f
= 300; а = а´ =
50; h
0
=
1450. Вычислим усилия в сечении 4 –
4 от второй комбинации усилий в колонне с максимальным изгибающим моментом по следующим формулам:
N =Nc
+G3
+ac
·bc
·dc
·γ·γm
·γп
=545,75 + 35,7192+1,5·1,2·0,9·25·1,1·1 = 626,0192 кН
M =Mc
+Qc
·dc
+G3
·е3
= 259,45 + 33,76·0,9 + 35,7192·0,52 = 308,408 кН*м.
Эксцентриситет продольной силы будет равен:
e0
=M/N=308,4082/626,0192 = 0,493м = 493 мм > еа
= h
/30 = 1500/30 = 50 мм.
Находим эксцентриситет силы N
относительно центра тяжести растянутой арматуры:
e = eо
+(hо
– a´
)/2 =493 + (1450 – 50)/2 = 1193мм.
Проверяем положение нулевой линии. Так как Rb
·b´f
·h´f
= 11,5·1200·300 = 4140·103
Н = =4140 кН >N= 626,0192 кН, то указанная линия проходит в полке и сечение следует рассчитывать как прямоугольное с шириной b = b'f
= 1200 мм. Расчет прочности сечения для случая симметричного армирования выполняем согласно п. 3.62 [3]. Вычисляем коэффициенты:
αn
=N/(Rb
·b·h0
)=626,0192·103
/(11,5·1200·1450)=0,0313;
αm
1
= N·е/(Rb
·b·h0
2
) = 626,0192·10³·1193/(11,5·1200·14502
) = 0,0257;
δ = а'/h0
= 0,0345.
Требуемую площадь сечения продольной арматуры вычислим по следующей эмпирической формуле:
Армирование назначаем в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0,05 % площади подколонника: As
=
A
'
s
= 0,0005·1200·1500 = 900 мм2
. Принимаем As
=
A
'
s
= 1005
мм2
(5ø
16 А-III).
В сечении 5–5 по аналогичному расчету принято конструктивное армирование.
Поперечное армирование стакана фундамента определяем по расчету на действие максимального изгибающего момента. Вычисляем эксцентриситет продольной силы в колонне от второй комбинации усилий е0
= Mc
/
Nc
= 259,45/545,75 = 0,4754 м. Поскольку е
o
= 0,4754 м > h
с
/6 = 0,8/6 = 0,1333 м, то поперечная арматура стакана требуется по расчету. Так как е
o
= 0,4754 м >
hc
/2
= 0,4 м, то момент внешних сил в наклонном сечении 6–6 вычисляем по формуле:
M
6–6
=
Mc
+
Qc
·
dc
– 0,7
·
Nc
·е
o
= 259,45 + 33,67·0,9 – 545,75·0,4 = 71,534 кНм.
Тогда площадь сечения одного стержня поперечной арматуры стакана фундамента будет равна:
А
s
= М6–6
/(4·
Rs
·
Σ
zi
) = 71,534·
106
/[4·
225(850+750+550+350+150)] = 29,9932мм2
.
Принимаем As
=
50,3 мм2
5ø8 A-III).
Список используемой литературы.
1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.; Стройиздат, 1985.
2. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.; ЦИТП, 1985.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). М.; ЦИТП, 1986.
4. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Ч.1. М.; ЦИТП, 1986.
5. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Ч.2. М.; ЦИТП, 1986.
6. СНиП 2.03.01-84.Нагрузки и воздействия. М.; ЦИТП, 1987
7. СНиП 2.03.01-84.Основания зданий и сооружений/Госстрой СССР. М.;Стройиздат, 1985.
8. Бородачев Н.А. Автоматизированное проектирование ЖБК одноэтажных промышленных зданий. Методические указания.
|