На головну    

 Проектування та розрахунки одноповерхового промислового будинку - Будівництво

1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЇ РАМИ

1.1 Загальні дані

Потрібно розрахувати і законструйовані основні несучі залізобетонні конструкції одноповерхового промислового будинку.

Будівля опалювальне, двопрольотні (рис. 1, а). Район будівництва м Липецьк, місцевість типу В. Будівля складається з трьох температурних блоків довжиною 54 + 54 + 54м. (Рис. 1, б). Прольоти будівлі - 21 м, крок колон - 6 м. Покриття будівлі - тепле. Плити покриття залізобетонні розміром 3х6 м. Кроквяні конструкції - залізобетонні сегментні ферми прольотом 21 м. Пристрій світлоаераційних ліхтарів не передбачено, цех оснащений лампами денного світла.

Кожен проліт будівлі обладнаний двома мостовими кранами з групою роботи 5К і вантажопідйомністю 20/5 т. Відмітка верху кранового рейки 9,2 м, висота кранової рейки 150 мм (тип КР-70).

Підкранові балки розрізні залізобетонні, попередньо напружені, висотою 1,0 м.

Зовнішні стіни - панельні: нижня панель самонесуча, вище - навісні.

Для забезпечення просторової жорсткості будівлі в поздовжньому напрямку передбачені сталеві вертикальні зв'язки по колонах хрестового типу. Місце установки зв'язків - середина температурного блоку в межах одного кроку колон на висоту від підлоги до низу підкранових балок (рис. 1, б).

Жорсткість будівлі в поперечному напрямку забезпечується защемлением колон у фундаментах і розмірами перерізів колон, призначеними відповідно до рекомендацій гл.XII [9].

Жорсткість диска покриття в горизонтальній площині створюється великорозмірними залізобетонними плитами покриття, привареними не менше ніж в 3-х точках до кроквяних конструкцій. Шви між плитами повинні бути замонолічена бетоном класу не менше В10.

1.2 Геометрія і розміри колон

Відстань від підлоги до головки підкранової рейки. Висота надкрановой частини ступінчастою колони визначається з умови:

(Hкр- з пріл.15)

Висота підкранової частини колон:

.

Повна висота колони при мінімальному значенні

.

Тоді габаритний розмір будівлі, що ні

кратно модулю 0,6 м. Умовою кратності розміру H = 12,0 м відповідає висота

надкрановой частини

,

при якій

. (Рис.1, а).

а)

б)

Рис. 1. Монтажна схема будівлі розріз (а), план (б).

прив'язка колон.

0 мм - крок, т ,.

250 мм - якщо одне з трьох умов не виконано. В даному випадку вантажопідйомність, що не перевищує допустимі 30т, значить, прив'язка до осі буде дорівнює 0 мм.

 Типи колон

Розмір перетинів колон:

-крайніх: в підкранової частини-для кранів вантажопідйомністю 20т. Тоді. Приймаємо (кратно 100 мм). Тому що> 1,0м, то колону приймаємо двогілковий (рис. 2).

У надкрановой частини (рис. 3):

де:

- Прив'язка кранового шляху до разбивочной осі;

- Прив'язка осей крайніх колон до базису осях;

- Відстань від осі кранового рейки до торця крана (дод. 15);

- Мінімально допустимий зазор між торцем крана і гранню колони.

Прінімаем- з умови обпирання кроквяних конструкцій.

Ширина колони «b» приймається більшою з трьох значень, кратній 100 мм:

- Для кроку колон 6м. (B? 50 см - для кроку колон 12 м.).

Приймаємо.

-Середній: (900 мм.)

- З умови обпирання кроквяних конструкцій.

;

;

.

Остаточно приймаємо ширину середніх колон (рис. 2).

Розміри перерізів гілок двухветвенних колон (в площині рами) приймемо рівними для крайніх колон

а) б)

Рис. 2. Розміри колон

Рис. 3. До призначення висоти перерізу верхньої частини колони

1.3 Визначення навантажень на раму

Постійні навантаження

Таблиця 1

Навантаження від ваги покриття

 Елементи покриття Джерело Нормативна навантаження, Па

 Переходи.

 надійності за навантаженням, Розрахункове навантаження, Па

 Рулонний килим 100 1,3 130

 Цементно піщана стяжка

 630 1,3 819

 Плитний утеплювач 360 1,2 432

 Пароізоляція 50 1,3 65

 Залізобетонні ребристі плити покриття розміром в плані 3х6 м

 Додаток

 21 1570 1,1 1727

 Разом: g 2710 3173

Розрахункова опорний тиск ферми:

- Від покриття; кН;

- Від ферми.кН.

де:

1,1 - коефіцієнт надійності за навантаженням;

68 кН - вага ферми (дод. 21).

Розрахункове навантаження на крайню колону від ваги покриття з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням будівлі:

кН;

на середню:

кН.

Будівля складається з трьох температурних блоків довгою 54 м. Зовнішні панельні стіни до відмітки 7,2 м самонесучі, вище - навісні.

Розрахункове навантаження від ваги стінових панелей і скління на ділянці між відмітками 7,2 ... .. 10,2 м (- висота панелей, - висота скління):

На ділянці між відмітками 10,2 ... .. 13,2 м. (Рис. 4, а):

.

а)

б)

Рис. 4. Схема розташування стінового огородження (а);

Лінія впливу опорного тиску підкранових балок на колону (б).

Розрахункове навантаження від ваги підкранових балок і кранового шляху.

Вага підкранової балки прольотом 6м - 42 кН (дод. 21), а кранового шляху

1,5 кН / м. Отже, розрахункове навантаження на колону:

.

Розрахункове навантаження від ваги колон

Крайні колони:

- Надкранової частина

;

- Підкранова частина

.

Середні колони:

- Надкранової частина

;

- Підкранова частина

.

Тимчасові навантаження.

Снігове навантаження. Район будівництва - м Липецьк, що відноситься до III району за вагою снігового покриву, для якого (див. Дод. 16). Розрахункове снігове навантаження при:

- На крайні колони; кН;

- На середні колонникН.

Кранове навантаження. Вага вантажу, що піднімається. Проліт крана

21-2-0,75 = 19,5 м. Згідно дод. 15 база крана М = 5600 мм, відстань між колесами К = 4400 мм, вага візка Gn = 60 кН, Fn, max = 155 кН, Fn, min = 64 кН. Розрахункова максимальний тиск колеса крана при:

кН; кН.

Розрахункова поперечна гальмівна сила на одне колесо:

.

Вертикальне кранове навантаження на колони від двох зближених кранів з коефіцієнтом сполучень:

кН;

кН.

де:

сума ординат ліній впливу тиску двох підкранових балок на колону (рис. 4, б).

Вертикальне навантаження від чотирьох кранів на середню колону з коефіцієнтом сочетанійравна:

кН;

на крайні колони: кН;

Горизонтальна кранове навантаження від 2-х кранів при поперечному гальмуванні:

.

Горизонтальна сила поперечного гальмування прикладена до колони на рівні верху підкранової балки на позначці 9,05 м. Відносне відстань по вертикалі від верху колони до точки прикладання гальмівної сили: Н = 12,00-8,05 = 3,95:

- Для крайніх колон;

- Для середніх колон.

Вітрове навантаження. м Липецьк розташований в III районі по вітровому тиску, для которогоН / м2 (дод. 17). Для місцевості типу В коефіцієнт, що враховує зміну вітрового тиску по висоті будівлі дорівнює (дод. 18):

на висоті 5 м --- 0,5;

те ж 10 м --- 0,65;

те ж 20 м --- 0,85;

те ж 40 м --- 1,1;

На висоті 12,0 м відповідно до лінійною інтерполяцією (рис. 5):

На рівні парапету (відм. 13,2м.):

.

На рівні верху покриття (відм. 14,90м.):

Змінне по висоті вітрове тиск замінимо рівномірно розподіленим, еквівалентним по моменту в закладенні консольної стійки довжиною 12,0 м:

.

При условііізначеніе аеродинамічного коефіцієнта для зовнішніх стін згідно додатка 4 [1] прийнято:

- З навітряного боку, з підвітряного (здес L відповідно довжина і ширина будівлі). Розрахункова рівномірно розподілена вітрове навантаження на колони до позначки Н = 12,0 м при коефіцієнті надійності по навантаженню:

- З навітряного боку

;

- З підвітряного боку

.

Розрахункова зосереджена вітрове навантаження між відмітками 12,0м і 14,9м:

Рис. 5. Розподіл вітрового навантаження по висоті будівлі.

2. СТАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПОПЕРЕЧНОЇ РАМИ

Розрахунок рами може виконуватися одним з методів будівельної механіки, причому для складних рам загального вигляду - за допомогою ЕОМ.

Тим часом, в більшості одноповерхових промислових будівель ригелі розташовуються на одному рівні, а їх изгибная жорсткість у своїй площині значно перевершує жорсткість колон і тому може бути прийнята рівною EJ = Ґ. У цьому випадку найбільш просто розрахунок рам проводиться методом переміщень. Основну систему отримаємо введенням зв'язку, що перешкоджає горизонтальному зсуву верху колон (ріс.7.а.).

Визначення зусиль в стійках рами виробляємо в наступному порядку:

- По заданих в п.1.2. розмірами перерізів колон визначаємо їх жорсткість як для бетонних перетинів в припущенні пружної роботи матеріалу;

- Верхніх кінців колон даємо смещеніяі за формулою додатки 20 знаходимо реакціюкаждой колони і рами в цілому

де n - число колон поперечної рами;

- За формулами додатка 20 визначаємо реакцііверхніх опор стійок рами в основній системі методу переміщень і сумарну реакцію в рівні верху колон для кожного виду навантаження;

-для кожного з нагружений (постійна, снігова, вітрова, комплекс кранових навантажень) складаємо канонічне рівняння методу переміщень, що виражає рівність нулю зусиль у введеної (фіктивної) зв'язку

, (2.1)

і знаходимо значення; тут- коефіцієнт, що враховує просторову роботу каркаса будівлі.

При дії на температурний блок постійною, снігового і вітрового навантажень всі рами однаково залучаються до роботи, просторовий характер деформування не виявляється і тому приймають. Кранова ж навантаження прикладена лише до кількох рам блоку, але завдяки жорсткому диску покриття в роботу включаються всі інші рами. Саме в цьому і проявляється просторова робота блоку рам. Велічінадля випадку дії на раму кранової (локально прикладеної) навантаження може бути знайдена за наближеною формулою:

, (2.2)

де:

- Загальне число поперечників в температурному блоці;

- Відстань від осі симетрії блоку до кожного з діаметрів, a- той же для другої від торця блоку поперечної рами (найбільш навантаженою);

- Коефіцієнт, що враховує податливість з'єднань плит покриття; для збірних покриттів може бути прийнятий рівним 0,7;

= 1, якщо в прольоті є тільки один кран, в іншому випадку = 0,7;

- Для кожної стійки при даному навантаженні обчислюємо пружну реакцію в рівні верху:

(2.3)

- Визначаємо згинальні моменти M, поздовжню N і поперечну Q сили в кожній колоні як в консольної стійці від дії пружною реакцією зовнішніх навантажень.

Для підбору перерізів колон визначаємо найбільші можливі зусилля в чотирьох перетинах: II - розтин у верху колони; II-II - перетин безпосередньо вище підкранової консолі; III-III - те ж - нижче підкранової консолі; IV-IV - перетин в закладенні колони.

2.1 Геометричні характеристики колон

Розміри перерізів двовіткових колон наведено на рис. 2.

Для крайньої колони:

кількість панелей підкранової частини, розрахункова висота колони НК = 15,75 м, у тому числі підкранової частини ПН = 11,8 м, надкрановой частини НВ = 3,95 м, відстань між осями гілок з = 0,95 м.

Момент інерції надкрановой частини колони

;

Момент інерції однієї гілки

;

Момент інерції підкранової частини

;

Відношення висоти надкрановой частини до повної висоті колон

;

ставлення моментів інерції підкранової і надкрановой частин колон:

.

За формулами додатка 20 обчислюємо допоміжні коефіцієнти:

-;

-;

-.

Реакція верхньої опори колони від її одиничного зсуву:

.

для середньої колони:

HK = 12,15 м, в т.ч. НН = 8,2 м, НВ = 3,95 м.

;

;

;;

-Приймає рівним 0;

-;

-.

.

Сумарна реакція.

2.2 Зусилля в колонах від постійного навантаження

Поздовжня силана крайній колоні діє з ексцентриситетом

(Рис. 6).

Момент

.

У надкрановой частини колони діє також розрахункове навантаження від стінових панелей товщиною 30 см: з ексцентриситетом

.

Момент :.

Сумарне значення моменту, прикладеного в рівні верху крайньої колони:

.

У підкранової частини колони крім сил G1і, прикладених з ексцентриситетом

,

діють: розрахункове навантаження від стінових панелейс ексцентриситетом

розрахункове навантаження від підкранових балок і кранового путіс ексцентриситетом

;

розрахункове навантаження від надкрановой частини колоннисм. Сумарне значення моменту, прикладеного в рівні верху підкранової консолі:

.

Обчислюємо реакцію верхнього кінця колони за формулами пріл.20:

.

Згинальні моменти в перетинах колони (нумерація перетинів показана на рис. 8.а) рівні (рис. 8.б):

-;

-;

-;

-.

Рис. 6. До визначення поздовжніх ексцентриситетів.

Поздовжні сили в крайній колоні:

-;

-;

-.

Поперечна сила :.

Поздовжні сили в середній колоні:

-;

-;

-.

2.3 Зусилля в колонах від снігового навантаження

Поздовжня силана крайній колоні діє з ексцентриситетом. Момент:

.

У підкранової частини колони ця ж сила прикладена з ексцентриситетом, тобто значення моменту становить:

.

Реакція верхнього кінця крайней колони від дії моментів M1і M2равна:

.

Згинальні моменти в перетинах крайніх колон (рис. 8.У):

-;

-;

-;

-.

Поздовжні сили в крайній колоні :.

Поперечна сила :.

Поздовжні сили в середній колоні :.

2.4 Зусилля в колонах від вітрового навантаження

Реакція верхнього кінця лівої колони за формулою додатки 20 від навантаження

:

.

Реакція верхнього кінця правої колони від навантаження:

.

Реакція введеної зв'язку в основній системі методу переміщень від зосередженої сили.

Сумарна реакція зв'язку :.

Горизонтальні переміщення верху колон:

Обчислюємо пружні реакції верху колон:

- Лівою :;

- Середньої :;

- Правою :;

Згинальні моменти в перетинах колон (рис. 8. і):

- Лівої:

;

.

- Середньої:

;

.

- Правою:

;

.

Поперечні сили в защемлення колон:

- Лівою :;

- Середньої :;

- Правою :.

2.5 Зусилля в колонах від кранових навантажень

Розглядаються наступні види нагружений:

1) вертикальне навантаження Dmaxна крайній колоні і Dminна середньої (рис. 7.а);

2) Dmaxна середній колоні і Dminна крайней;

3) Чотири крана з 2 Dmaxна середній колоні і Dmin- на крайніх (рис. 7.б);

4) Горизонтальна кранове навантаження Н на крайній колоні (рис. 7.а);

5) Горизонтальна навантаження Н на середній колоні.

а)

б)

Рис. 7. Схема розташування мостових кранів для визначення опорного тиску підкранових балок на колону.

Розглянемо завантажені 1. На крайній колоні сілапріложена з ексцентриситетом. Момент, прикладений до верху підкранової частини колони. Реакція верхньої опори лівої колони:

Одночасно на середній колоні діє сілакН

з ексцентриситетом

м, т.е ..

Реакція верхньої опори середньої колони:

Сумарна реакція в основній системі.

Коефіцієнт, що враховує просторову роботу каркаса будівлі, для збірних покриттів і двох кранах в прольоті визначимо за формулою (2.2) при.

Для температурного блоку довжиною 48м:

м і n = 9 :,

Тоді

Пружні реакції верху колон:

- Лівої: кН

- Середньої: кН

- Правою: кН.

Згинальні моменти в перетинах колон (рис. 8.г):

- Лівої:

;

;

.

- Середньої:

;

;

.

-

правою:

;

.

Поперечні сили в защемлення колон:

- Лівою :;

- Середньої :;

- Правою :.

Поздовжні сили в перетинах колон:

- Лівої: ;;

- Середньої: ;;

- Правою:;.

Розглянемо завантажені 2. На крайній колоні сілакН, прикладена з ексцентриситетом, т.е .. Реакція верхньої опори лівої колони:

На середній колоні діє Сілас ексцентриситетом

м, т.е .. Реакція верхньої опори середньої колони:

.

Сумарна реакція в основній системі

.

Тоді.

Пружні реакції верху колон:

- Лівої: кН

- Середньої: кН

- Правою: кН.

Згинальні моменти в перетинах колон (рис. 8.д):

- Лівої:

;

;

.

- Середньої:

;

;

.

- Правою:

;

.

Поперечні сили в защемлення колон:

- Лівою :;

- Середньої :;

- Правою :.

Поздовжні сили в перетинах колон:

- Лівої: ;;

- Середньої: ;;

- Правою:;.

Розглянемо завантажені 3. На крайніх колонах сила Dmin, визначена з коефіцієнтом сполучень (чотири крана), діє з ексцентриситетом, т.е .. Реакція верхньої опори лівої колони:

Реакція правої колони, середньої колони (завантажена центральної сілойкН).

Так як розглядається завантажені симетрично, то зусилля в колонах визначаємо без урахування зміщення їх верху. Згинальні моменти в перетинах колон (рис. 8.е):

- Лівою;

;

.

- Середньої

Поперечні сили в защемлення колон:

- Лівою

- Середньої

- Правою

Поздовжні сили в перетинах колон:

- Лівою ;;

- Середньої ;.

Розглянемо завантажені 4. Реакція верхньої опори лівої колони, до якої прложена горизонтальна кранове навантаження.

.

В окремому випадку прізначеніеможет бути обчислено за спрощеною формулою:

кН

Реакції інших колон поперечної рами в основній системі :;

Сумарна реакція.

Тоді.

Пружні реакції верху колон:

- Лівої: кН

- Середньої: кН

- Правою: кН.

Згинальні моменти в перетинах колон (рис.8, ж):

- Лівої:

- В точці прикладання сили:

;

;

.

- Середньої:

;

.

- Правою:

;

.

Поперечні сили в защемлення колон:

-

лівої :;

- Середньої :;

- Правою :.

Розглянемо завантажені 5. Реакція верхньої опори середньої колони, до якої прикладена горизонтальна навантаження.

.

Реакції інших колон поперечної рами в основній системі :;

Сумарна реакція.

Тоді.

Пружні реакції верху колон:

- Лівої і правої: кН

- Середньої: кН

Згинальні моменти в перетинах колон (рис.8, з):

- Лівої і правої:

;

.

- Середньої:

- В точці прикладання сили:

;

;

.

Поперечні сили в защемлення колон:

- Лівої і правої:

;

- Середньої:

.

Результати розрахунку поперечної рами на всі види навантажень наведені в табл.2.2.6 Розрахункові поєднання зусиль

Значення розрахункових сполучень зусиль у перетинах колон по осі А від різних навантажень і їх поєднань, а також зусиль, переданих з колони на фундамент, наведено в табл. 2. Розглянуто наступні комбінації зусиль: найбільший позитивний моменти відповідна йому поздовжня сила; найбільший негативний моменти відповідна йому поздовжня сила; найбільша поздовжня сила відповідний їй вигинає момент. Крім того, для кожної комбінації зусиль в перерізі IV-IV обчислені значення поперечних сил, необхідні для розрахунку фундаменту.

Значення згинальних моментів і поперечних сил в завантаженні 4 і 5 прийняті зі знаком ±, оскільки гальмування візків крана може здійснюватися в обидві сторони.

Враховуючи, що колони перебувають в умовах позацентрового стиснення, в комбінацію усілійвключени і ті навантаження, які збільшують ексцентриситет поздовжньої сили.

 а)

 б)

 в)

 г)

 д)

 е)

 ж)

 з)

 і)

 к)

Рис. 8. До статичному розрахунку поперечної рами:

а - основна система методу переміщень; б - епюра від постійної

навантаження; в - сніговий; г-ж - кранових відповідно до

навантажених 1 ... .. 5; і, до - вітрової зліва і справа.

Таблиця 2

Розрахункові зусилля в лівій колоні (вісь А) та їх поєднання

(Згинальні моментви в кН · м, сили - в кН).

 Зусилля в перетинах колон

 Навантаження № наван-вання

 Коеф-фіці-ент

 Соче-бувань II-II III-III IV-IV

 M N M N M N Q

 Постійна 1 1 25,54 281,78 -39,36 361,41 -8,34 438,87 3,53

 Снігова 2 1 20,47 143,64 -15,44 143,64 -10,85 143,64 0,488

 3 0,9 18,42 129,28 -13,90 129,28 -9,77 129,28 0,44

 Кранова

 (От2-х кранів)

 M max на лівій колоні 4 1 -87,19 0 196,55 630,52 37,41 630,52 -16,93

 5 0,9 -78,47 0 176,90 567,47 33,67 567,47 15,24

 Кранова

 (От2-х кранів)

 M max на середній колоні 6 1 -52,69 0 36,19 197,52 -59,97 197,52 -10,23

 7 0,9 -47,42 0 32,57 177,77 -53,97 177,77 -9,21

 Кранова (від 4-х кранів) 8 1 -24,57 0 48,63 162,67 3,80 162,67 -4,77

 9 0,9 -22,11 0 43,77 146,40 3,42 146,40 -4,29

 Кранова на лівій колоні 10 січня ± 27,42 0 ± 27,42 0 ± 105,86 0 ± 14,19

 11 0,9 ± 24,69 0 ± 24,69 0 ± 95,27 0 ± 12,77

 Кранова

 на середній колоні 12 січня ± 14,0 0 ± 14,0 0 ± 39,58 0 ± 2,72

 13 0,9 ± 12,6 0 ± 12,6 0 ± 35,62 0 ± 2,45

 Вітрова зліва 14 1 13,99 0 13,99 0 122,26 0 17,21

 15 0,9 12,59 0 12,59 0 110,03 0 15,29

 Вітрова праворуч 16 1 -21,47 0 -21,47 0 -112,43 0 -13,23

 17 0,9 -19,32 0 -19,32 0 -101,19 0 -11,91

 Основні сполучення навантажень з урахуванням кранової та вітрової

 M max

 1 + 3 + 9 + 11 (+) +15

 1 + 5 + 11 (+) +15

 1 + 5 + 11 (+) +15

 59,13 411,06 174,82 928,88 230,63 1006,34 46,60

 M min

 1 + 5 + 11 (-) +17 1 + 3 + 17

 1 + 3 + 7 + 11 (-) +17

 -96,94 281,78 -72,58 490,69 -268,54 745,92 -30,15

 N max

 1 + 3 + 5 + 11 (-) +17

 1 + 3 + 5 + 11 (+) +15

 1 + 3 + 5 + 11 (+) +15

 -78,52 411,06 160,92 1058,16 220,86 1135,62 47,04

 Те ж, без урахування кранових та вітрової 1 + 2 1 + 2 1 + 2

 46,01 425,42 -54,80 505,05 -19,19 582,51 3,79

3. Розрахунок міцності двогілковий колони крайнього ряду

Для проектованої будівлі прийнята збірна залізобетонна колона.

Бетон - важкий класу В15, підданий тепловій обробці при атмосферному тиску .. Арматура - класу А400..3.1 надкранової суцільна частина колони

Розрахунок проводиться для перетину II-II. В результаті статичного розрахунку поперечної рами (табл. 2) маємо такі поєднання зусиль:

 1)

 2)

 3)

 4)

Для 1-го, 2-го і 3-го сочетанійт.к. в них входять зусилля від короткочасних

навантажень нетривалої дії (кранові, вітрові). Для 4-го поєднання, так як в нього входять тільки зусилля від постійної і снігового навантаження. У реальному проектуванні необхідно виконувати розрахунок на всі поєднання зусиль. У курсовому проекті допускається за погодженням з консультантом вибрати одне найбільш несприятливий з точки зору несучої здатності колони поєднання. Таким для даного прикладу є третя поєднання.

Нагадаємо геометричні характеристики надкрановой (верхньої) частини колони (див. П. 1.2):

,,.

Робоча висота сеченіясм. (Див.).

Ексцентриситет поздовжньої сили (знак «-» при обчисленні ексцентриситету не враховуємо):

.

Вільна довжина надкрановой частини при наявності кранового навантаження в третьому поєднанні:

м

(При отсутсвии в розрахунковому состоніе кранового навантаження вводиться коефіцієнт 2,5)

Радіус інерції перерізу:

Гнучкість верхній частині колони:

Отже, у розрахунку міцності перерізу необхідно врахувати збільшення ексцентриситету поздовжньої сили за рахунок поздовжнього вигину.

Момент від постійної і тривало діючої частини тимчасового навантаження (остання враховується, якщо в розрахунковий поєднання входить снігове навантаження)

відповідно до табл. 2.

де к = 0,5- коефіцієнт враховує тривало діючу частину снігового навантаження.

Поздовжня сила

,

знак «-» перед силою N1прінят у зв'язку з від'ємним значенням моменту M1

Для важкого бетону.

Оскільки моментиіразних знаків і, приймаємо рівним 1,0. При однакових знаках моментовікоеффіціентопределяем за формулою:

Так как0,15, приймаємо.

Оскільки площа арматури надкрановой частини колони невідома

(Її визначення - мета цього розрахунку), задамося кількістю арматури, виходячи з мінімального відсотка армування.

Прісуммарний мінімальний відсоток армування.

Тоді.

Жорсткість залізобетонного елемента:

Значення критичної сили.

- Умова виконана.

Коефіцієнт поздовжнього вигину

Розрахунковий момент з урахуванням прогину дорівнює:

(Знак «-» при обчисленні моменту не враховуємо.)

У разі симетричного армування перерізу () висота стиснутої зони

Відносна висота стиснутої зони

Гранична відносна висота стиснутої зони

, Отже, маємо перший випадок позацентрового стиснення - випадок «великих» ексцентриситетів.

;

.

т.е.рабочая арматура по розрахунку не потрібно.

Арміруем перетин верхньої частини колони конструктивно, виходячи з мінімального відсотка армування.

Приймаємо 3?16 А400 с, що більше.

Кількість стрижнів (у нашому прикладі - 3) вибирається з тим розрахунком, щоб найбільша відстань між ними по ширині колони не перевищувало 400 мм.

У випадку, якщо при розрахунку получітсяі відсоток армування перевершує прийнятий при визначенні, слід скорегувати значень повторити розрахунок.

Поперечна арматура прийнята класу А400 ?6 мм (з умови зварювання з поздовжньою робочою арматурою ?16 мм). Крок поперечних стержнеймм (кратно 50мм), що задовольняє вимогам норм: мм ІММ.

Перевіримо необхідність розрахунку надкрановой частини колони в площині, перпендикулярній до площини поперечної рами.

см

т.к.- розрахунок з площини рами не проізводітся.3.2 Підкранових двогілковий частина колони

Розрахунок слід проводити для перетинів III-III і IV-IV, тобто на 8 поєднань зусиль

(Табл. 2):

1) o

2) ?

3) yIII-III

4) o

5) o

6) ?

7) yIV-IV

8) o

З наведених 8 поєднань найбільш невигідними є поєднання N6 і N7, що відносяться до перетину IV-IV, в місці закладення колони в фундамент. Таким чином, все армування підкранової частини колони визначається розрахунком міцності перерізу IV-IV.

Геометричні характеристики підкранової частини колони:

,,.

Розміри перетину гілки:

,,.

Відстань між осями гілок:

.

Кількість панелей відповідно до рис. 2, (під панеллю розуміється частина колони між осями двох суміжних розпірок).

Середня відстань між осями розпірок:

Висота перерізу розпірки

Далі за аналогією з розрахунком надкрановой частини колони обчислюємо:

а) для поєднання зусиль N6 :.

(Знак «-» при обчисленні ексцентриситету не враховуємо)

М.Т.К. кранове навантаження в даному поєднанні присутній (при відсутності кранового навантаження в розрахунковому сочетаніідля однопролітного будівлі ІПРІ числі прольотів).

Наведений момент інерції перерізу:

Наведена гнучкість

- У величині ексцентриситету необхідно врахувати прогин елемента.

Тому снігове навантаження в даному поєднанні присутній (табл. 2.):

;

;

;

Залізобетонні колони О.П.З виготовляються в горизонтальній опалубці. У процесі вивільнення з опалубки і транспортування колона працює як згинається елемент, в розтягнутій зоні якого можуть утворюватися тріщини. Щоб гарантувати їх відсутність, поздовжня арматура повинна мати діаметр не менше 16 мм. Виходячи з цього, задамося попередніми відсотком армірованіягде- площа перерізу арматури, прийнятої у вигляді 3?16 А400.

Тоді

Звідси> -умова виконано.

.

Визначаємо зусилля в гілках колони (поперечна сила в перерізі IV-IV для поєднання N6 (табл. 2) кН):

кН - гілка стиснута

кН - гілка стиснута

.

Випадковий ексцентриситет поздовжньої сілипрінімается найбільшим з наступних значень:

1) см

2) см

3) см.

Оскільки ексцентриситет, в подальших розрахунках використовуємо його, тоді.

Отже, для поєднання зусиль N6, на одну гілку отримано:

Nb1 = 708,79кН; e = 0,118м.

б) для поєднання зусиль N7.

;;

Оскільки снігове навантаження входить в дане поєднання, маємо:

;

;

Так какіразних знаків і,

коефіцієнт.

(Див. Isдля поєднання N6).

Звідси

.

Зусилля в гілках:

кН - гілка стиснута

кН - гілка стиснута

.

.

Для поєднання зусиль N7 маємо: Nb1 = 848,17 кН; e = 0,1284 м.

Порівняння основних параметрів, за інших рівних умов визначають необхідне для забезпечення міцності перерізу колони кількість арматури (), показує неможливість вибору зі стовідсотковою гарантією одного з розглянутих поєднань (N6 і N7) як найбільш несприятливого. Тому і при підборі арматури в гілках підкранової частини колони продовжуємо враховувати обидва поєднання.

Поєднання N6

Гранична відносна висота стиснутої зони

<

,

тобто подальший розрахунок виконуємо при (при, для подальших розрахунків слід прийняти).

;

;

(У випадку,

робоча арматура по розрахунку не потрібно, переріз слід армувати по конструктивним вимогам, виходячи з мінімального відсотка армування, але не менш ніж діаметром 16мм).

Оскільки в даному прикладі, обчислюємо відносну висоту стиснутої зони необхідну площу арматури:

;

Посколькуі при визначенні критичної сілипроцент армування був заданий виходячи з мінімально допустимого діаметра арматури (?16мм), перерахунок не виробляємо. У разі есліі відсоток армірованіязначітельно перевершує прийнятий при визначенні величини, слід скорегувати значень повторити розрахунок.

Поєднання N7

Гранична відносна висота стиснутої зони

<

, Отже приймаємо;

;

.

.

Так як при min діаметрі арматури ?16 робоча арматура по розрахунку за обома сполученням не потрібно, прийняте раніше армування - 3?16 А400 с, залишаємо без зміни.

У випадку, якщо за розрахунком необхідну кількість арматури, фактичне армування підбирається по сортаменту по більшому із значень, отриманим з розрахунку за двома сполученням. При цьому повинна виконуватися умова по мінімальному відсотку армування і мінімального діаметру (?16мм) робочої арматури.

Поперечна арматура прийнята класу А400 ?6 мм (з умови зварювання з поздовжньою робочою арматурою ?16 мм). Крок поперечних стержнеймм, що задовольняє вимогам норм: мм ІММ.

Перевіримо необхідність розрахунку підкранової частини колони в площині, перпендикулярній до площини поперечної рами.

При розрахунку з площини рами при наявності вертикальних зв'язків між колонами.

-Розрахунок міцності підкранової частини колони в площині, перпендикулярній до площини поперечної рами, не потрібно.

В іншому випадку, якщо, розрахунок проводиться на найгірше поєднання N6 або N7, прі.3.3 Проміжна распорка

Максимальна поперечна сила, що діє в перетинах підкранової частини колонникН (табл. 2.)

Згинальний момент в розпірці

(Знак «-» при обчисленні моменту не враховуємо).

Поперечна сила в розпірці:

Епюра моментів в розпірці:

Епюра поперечних сил:

Розміри перетину розпірки

м, м, м.

Площа поздовжньої робочої арматури при симетричному армуванні:

Приймаємо 3?14 A400 з

Поперечна сила, сприйнята бетоном в похилому перерізі дорівнює

,

але не хворіємо не менш.

де:

- Коефіцієнт, що дорівнює 1,5;

- Величина проекції небезпечної похилої тріщини на поздовжню вісь розпірки, приймаючи рівною, але не більше відстані у світлі між внутрішніми гранями гілок колони, тобто ().

У нашому випадку, отже приймаємо.

, Що більше не перевищує.

Оскільки, поперечну арматуру приймаємо з конструктивних міркувань.

Задамося поперечною арматурою: клас арматури - А400 :.

Діаметр поперечних стержнів (з умови зварювання з поздовжньою робочою арматурою ?14) -?6 мм ,. Кількість стрижнів в поперечному перерізі розпірки. Оскільки вся поперечна сила сприймається бетоном, крок поперечних стержнів не повинен перевищувати:

.У Випадку,

Приймаємо поперечну арматуру ?6 А400 з кроком.

Схема армування колони представлена ??на рис. 9.

Рис. 9. Схема армування колони.

4. Розрахунок фундаменту під крайню колону

Грунти підстави - однорідні. Переважаючий компонент - суглинки. Об'ємна вага грунту. Умовне розрахунковий опір грунтаМПа. Зусилля, що передаються з колони на фундамент, відповідають поєднанню N7 для перетину IV-IV. Слід зазначити, що, якщо підкранова частина колони розраховується на поєднання зусиль, обране для перетину III-III, розрахунок фундаменту повинен проводитися для найбільш небезпечного поєднання, спеціально відібраного в перетині IV-IV.

Для поєднання N7 маємо: ,,. Максимальний діаметр поздовжньої арматури колоннимм.

Матеріали фундаменту:

- Бетон монолітний класу В15, МПа, МПа;

- Арматура класу А400, МПа.4.1 Визначення геометричних розмірів фундаменту

Висота фундаменту визначається з умов:

а) Забезпечення жорсткої закладення колони у фундаменті:

для двухветвенной колони в площині поперечної рами

, Гдем і

м, прінімаемм> 0,863 м.

Тоді: м; (Для суцільної колони)

б) Забезпечення анкерування робочої арматури колони

.

де:

0,25 м - мінімальна товщина дна склянки (0,2 м) з урахуванням підливи під колону (0,05 м).

Базову (основну) довжину анкерування, необхідну для передачі зусилля в арматурі з повним розрахунковим значенням сопротівленіяна бетон, визначають за формулою:

де: - відповідно площа поперечного перерізу анкеруемого стержня арматури і периметр його перетину, що визначаються за номінальному діаметру стрижня (- O16 мм;);

- Розрахунковий опір зчеплення арматури з бетоном, прийняте рівномірно розподіленим по довжині анкерування і визначається за формулою:

;

тут:

- Розрахунковий опір бетону осьовому розтягу;

- Коефіцієнт, що враховує вплив виду поверхні арматури, що приймається рівним:

1,5 - для гладкої арматури;

2 - для холоднодеформованої арматури періодичного профілю;

2,5 - для гарячекатаної і термомеханически обробленої арматури періодичного профілю;

- Коефіцієнт, що враховує вплив розміру діаметра арматури, приймається рівним:

1,0 - при діаметрі арматури;

0,9 - при діаметрі арматури.

Необхідну розрахункову довжину анкерування арматури з урахуванням конструктивного рішення елемента в зоні анкерування визначають за формулою:

, (,

т.к. робоча арматура в колоні по розрахунку не потрібно).

де:

- Площі поперечного перерізу арматури в колоні, відповідно необхідна за розрахунком і фактично встановлена;

- Коефіцієнт, що враховує вплив на довжину анкерування напруженого стану бетону та арматури і конструктивного рішення елемента в зоні анкерування:

1,0 - для розтягнутих стрижнів;

0,75 - для стиснутих стержнів.

Фактичну довжину анкерування принимаються не менше

,

а так само не мене.

Остаточно приймаємо :, тоді

Розрахункова глибина промерзання в районі м Новосибірськ одно,

(Дод. 19 :). Глибина закладення фундаменту повинна бути не менше. Приймаємо висоту фундаментів (кратно 50 мм), що більше. Глибина закладення фундаменту при цьому складе

.Розміри Підошви фундаменту

Площа підошви, гдекН -

нормативне значення поздовжньої сили з урахуванням усередненого коефіцієнта надійності за навантаженням. Коефіцієнт 1,05, враховує наявність згинального моменту.

.

Задамося співвідношенням більшої сторони підошви до меншої.

Тоді

м; м.

Приймаємо., Кратними 0,3 м., З округленням у більшу сторону.

Уточнена площа підошви.

Момент опору.

Уточнюємо нормативний тиск на грунт:

прим ім.

Тут- для суглинків (а також для глин, супесей і пилуватих пісків);

- Для піщаних грунтів;

м, м.

МПа.

Уточнюємо розміри підошви:

м; м. > 2,4 м

Прінімаемм, м.

,.

При прийнятих розмірах підошви фундаменту нормативний тиск на грунт складе: Встановлюємо розміри фундаменту.

Висота фундаментів. Розміри склянки в плані - рис. 10:

м, м (на 0,6 м більше відповідних розмірів поперечного перерізу колони).

Товщина стінки склянки по верхум.

Винос підошви фундаменту за грань склянки:

- Тому влаштовуємо другу сходинку висотойм. При цьому висота склянках, виліт верхнього ступеня приймаємо (0,2м) - рис. 10.

4.2 Розрахунки міцності елементів фундаментаОпределеніе крайових ординат епюри тиску.

Момент в рівні підошви

.

Нормативне навантаження від ваги фундаменту і грунту на його обрізах

кН;

-

отже епюра напружень у грунті трапецевідная.

Розрахунок арматури підошви фундаменту а) У площині поперечної рами

;

.

Підбір арматури виробляємо в 3-х перетинах фундаменту, які в розрахунковій схемі (консольні балки під дією відсічі грунту) відображають зміну прольотів і висот перерізу консолей (див. Рис. 10).

Перетин I-I

;

.

Робоча висота підошви;

.

 а)

 б)

Рис. 10. До розрахунку фундаменту під колону:

а - в площині дії згинального моменту

б - з площини дії моменту.

Перетин II-II

Робоча висота підошви

;

.

Перетин III-III

;

Робоча висота підошви

;

.

Підбір арматури здійснюємо в такій послідовності:

1) З 3-х знайдених значенійпрінімаем;

2) задаємося кроком стержнів S в діапазоні 200 ... 300 мм (кратно 50 мм);

3) задаємося відстанню від краю підошви до першого стержняв діапазоні

50 ... 100 мм (кратно 25 мм);

4) визначаємо кількість стержнейпо формулою

-

результат необхідно округлити до цілого більшого;

5) По сортаменту визначаємо діаметр арматури.

Приймаємо S = 300 мм, мм,

Тоді - не ціле число. Беручи кроки крайніх стрижнів S = 250мм отримаємо :. По сортаменту приймаємо

9Ж12А400 с- рис.11. (Прімінімальний діаметр арматури 12мм).

Відсоток армування m:

У перетині I-I;

У перетині II-II;

У перетині III-III.

Оскільки у всіх перетинах, кількість прийнятої

арматури залишаємо без ізмененія.б) З площини поперечної рами

У курсовому проекті допускається даний розрахунок проводити для одного перерізу (VV, рис. 10, б):

;

h05 = h02 = 116см; (h04 = h01 = 56см; h06 = h03 = 216см);

.

Задаємося S = 250мм, as = 50 мм;

-

не ціла число. Беручи кроки крайніх стрижнів S = 200мм, отримаємо:

.

По сортаменту приймаємо 9Ж13 А400 (рис. 11), с.

Оскільки довжина підошви не перевищує 3 м, всі стрижні в поздовжньому напрямку доводимо до кінця, інакше кожен другому стрижень в поздовжньому напрямку не доводимо до кінця на 0,1l (з округленням в меншу сторону кратно 5 см).

У розглянутому перерізі

.

Відсоток армування в інших перетинах:

,

.

Оскільки у всіх перетинах, кількість прийнятої

арматури залишаємо без зміни. У випадку (хоча б в одному з перерізів) слід збільшити діаметр прийнятої арматури або зменшити її крок.

Рис. 11. Схема армування плитної частини фундаменту.

© 8ref.com - українські реферати