Проектирование и расчеты одноэтажного промышленного здания

метки: Здание, Методика, Расчет, Одноэтажный, Промышленный, Колонна, Сечение, Усилие

---

14

1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

1.1 Общие данные

Требуется рассчитать и законструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.

Здание отапливаемое, двухпролетное (рис. 1, а).

Район строительства г. Липецк, местность типа В. Здание состоит из трёх температурных блоков длиной 54+54+54м. (рис. 1,б).

Пролеты здания — 21 м, шаг колонн — 6 м. Покрытие здания — тёплое. Плиты покрытия железобетонные размером 3х6 м. Стропильные конструкции — железобетонные сегментные фермы пролетом 21 м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается, цех оснащен лампами дневного света.

Каждый пролет здания оборудован двумя мостовыми кранами с группой работы 5К и грузоподъемностью 20/5 т. Отметка верха кранового рельса 9,2 м, высота кранового рельса 150 мм (тип КР-70).

Подкрановые балки разрезные железобетонные, предварительно напряженные, высотой 1,0 м.

Наружные стены — панельные: нижняя панель самонесущая, выше — навесные.

Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам крестового типа. Место установки связей — середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок (рис. 1,б).

Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечений колонн, назначенными в соответствии с рекомендациями гл.XII [9].

Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия, приваренными не менее чем в 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.

1.2 Геометрия и размеры колонн

Расстояние от пола до головки подкранового рельса . Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:

(H _кр — из прил.15)

Высота подкрановой части колонн:

Полная высота колонны при минимальном значении

Тогда габаритный размер здания , что не

кратно модулю 0,6 м. Условию кратности размера H=12,0 м отвечает высота

надкрановой части

при которой

• (рис.1,а).

а)

б)

Рис. 1. Монтажная схема здания разрез (а), план (б).

Одноэтажное промышленное здание из сборных железобетонных конструкций

... узлами сопряжения ригелей с колоннами. Бетонирование швов между плитами создает жесткий диск перекрытия. Возведение одноэтажных зданий из сборного железобетона , Технология возведения промышленных зданий. Монтаж конструкций одноэтажных промышленных зданий отличается следующими особенностями: здания обычно имеют значительные ...

привязка колонн.

0 мм — шаг, т, .

250 мм — если одно из трех условий не выполнено. В данном случае грузоподъемность , что не превышает допустимые 30т, значит, привязка к оси будет равна 0 мм.

Типы колонн

Размер сечений колонн:

-крайних: в подкрановой части — для кранов грузоподъёмностью 20т. Тогда . Принимаем (кратно 100 мм).

Т.к. >1,0м, то колонну принимаем двухветвевой (рис. 2).

В надкрановой части (рис. 3):

где:

• привязка кранового пути к разбивочной оси;
• привязка осей крайних колонн к разбивочным осям;
• расстояние от оси кранового рельса до торца крана (прил. 15);
• минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.

Принимаем — из условия опирания стропильных конструкций.

Ширина колонны «b» принимается большей из трёх значений, кратной 100 мм:

• для шага колонн 6м . (b 50 см — для шага колонн 12 м.).

Принимаем .

• средних : (900 мм.)
• из условия опирания стропильных конструкций.

;

;

Окончательно принимаем ширину средних колонн (рис. 2).

Размеры сечений ветвей двухветвенных колонн (в плоскости рамы) примем равными для крайних колонн

а) б)

Рис. 2. Размеры колонн

Рис. 3. К назначению высоты сечения верхней части колонны

1.3 Определение нагрузок на раму

Постоянные нагрузки

Таблица 1

Нагрузка от веса покрытия

Элементы покрытия	Источник [Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/metodika-popo-rascheta-odnoetajnyih-promyishlennyih-zdaniy/	Нормативная нагрузка, Па	Коэфф. надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, Па
Рулонный ковер		100	1,3	130
Цементно- песчаная стяжка		630	1,3	819
Плитный утеплитель		360	1,2	432
Пароизоляция		50	1,3	65
Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане 3х6 м	Приложение 21	1570	1,1	1727
Итого: g		2710		3173

Расчетное опорное давление фермы:

• от покрытия;кН;
• от фермы. кН.

где:

1,1 — коэффициент надежности по нагрузке ;

68 кН — вес фермы (прил. 21).

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

кН;

на среднюю:

кН.

Здание состоит из трех температурных блоков длинной 54 м. Наружные панельные стены до отметки 7,2 м самонесущие, выше — навесные.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 7,2 ….. 10,2 м ( — высота панелей, — высота остекления):

На участке между отметками 10,2 ….. 13,2 м. (рис. 4,а):

а)

б)

Рис. 4. Схема расположения стенового ограждения (а);

Линия влияния опорного давления подкрановых балок на колонну (б).

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути. , Вес подкрановой балки пролетом 6м — 42 кН (прил. 21),а кранового пути

1,5 кН/м. Следовательно, расчетная нагрузка на колонну:

Расчетная нагрузка от веса колонн

Крайние колонны:

• надкрановая часть

;

• подкрановая часть

Средние колонны:

• надкрановая часть

;

• подкрановая часть

Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка. Район строительства — г. Липецк, относящийся к III району по весу снегового покрова, для которого (см. прил. 16).

Расчетная снеговая нагрузка при :

• на крайние колонны;кН;
• на средние колонны кН.

  Крановая нагрузка.

Вес поднимаемого груза . Пролет крана

21-2*0,75=19,5 м. Согласно прил. 15 база крана М=5600 мм, расстояние между колесами К=4400 мм, вес тележки G _n =60 кН, F_{n , max} =155 кН, F_{n , min} =64 кН. Расчетное максимальное давление колеса крана при :

кН; кН.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо: , Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :

кН;

кН.

где:

сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну (рис. 4,б).

Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний равна:

кН;

• на крайние колонны: кН;

Горизонтальная крановая нагрузка от 2-х кранов при поперечном торможении:

Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 9,05 м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы : Н=12,00-8,05=3,95 :

• для крайних колонн ;
• для средних колонн .

Ветровая нагрузка. г. Липецк расположен в III районе по ветровому давлению, для которого Н/м ² (прил. 17).

Для местности типа В коэффициент , учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания равен (прил. 18):

• на высоте 5 м—0,5;
• то же 10 м ——0,65;
• то же 20 м ——0,85;
• то же 40 м ——1,1;

  На высоте 12,0 м в соответствии с линейной интерполяцией (рис.

5):

На уровне парапета (отм. 13,2м.):

На уровне верха покрытия (отм. 14,90м.):

Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 12,0 м:

При условии и значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно приложения 4 [1] принято:

• с наветренной стороны , с подветренной (здесь и L соответственно длина и ширина здания).

  Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки Н=12,0 м при коэффициенте надежности по нагрузке :

• с наветренной стороны

;

— с подветренной стороны

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка между отметками 12,0м и 14,9м:

Рис. 5. Распределение ветровой нагрузки по высоте здания.

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ , Расчет рамы может выполняться одним из методов строительной механики, причем для сложных рам общего вида — с помощью ЭВМ.

Между тем, в большинстве одноэтажных промышленных зданий ригели располагаются на одном уровне, а их изгибная жесткость в своей плоскости значительно превосходит жесткость колонн и поэтому может быть принята равной EJ=Ґ. В этом случае наиболее просто расчет рам производится методом перемещений. Основную систему получим введением связи, препятствующей горизонтальному смещению верха колонн (рис.7.а.).

Определение усилий в стойках рамы производим в следующем порядке:

по заданным в п.1.2. размерам сечений колонн определяем их жесткость как для бетонных сечений в предположении упругой работы материала;

верхним концам колонн даем смещения и по формуле приложения 20 находим реакцию каждой колонны и рамы в целом

где n — число колонн поперечной рамы;

• по формулам приложения 20 определяем реакции верхних опор стоек рамы в основной системе метода перемещений и суммарную реакцию в уровне верха колонн для каждого вида нагружения;

для каждого из нагружений (постоянная, снеговая, ветровая, комплекс крановых нагрузок) составляем каноническое уравнение метода перемещений, выражающее равенство нулю усилий во введенной (фиктивной) связи

, (2.1)

и находим значение ; здесь — коэффициент, учитывающий пространственную работу каркаса здания.

При действии на температурный блок постоянной, снеговой и ветровой нагрузок все рамы одинаково вовлекаются в работу, пространственный характер деформирования не проявляется и поэтому принимают . Крановая же нагрузка приложена лишь к нескольким рамам блока, но благодаря жесткому диску покрытия в работу включаются все остальные рамы. Именно в этом и проявляется пространственная работа блока рам. Величина для случая действия на раму крановой (локально приложенной) нагрузки может быть найдена по приближенной формуле:

, (2.2)

где:

• общее число поперечников в температурном блоке;
• расстояние от оси симметрии блока до каждого из поперечников, a- то же для второй от торца блока поперечной рамы (наиболее нагруженной);
• коэффициент, учитывающий податливость соединений плит покрытия;
• для сборных покрытий может быть принят равным 0,7;

• =1, если в пролете имеется только 1 кран, в противном случае =0,7;
• для каждой стойки при данном нагружении вычисляем упругую реакцию в уровне верха:

(2.3)

• определяем изгибающие моменты M, продольную N и поперечную Q силы в каждой колонне как в консольной стойке от действия упругой реакции и внешних нагрузок.

Для подбора сечений колонн определяем наибольшие возможные усилия в четырех сечениях: I-I — сечение у верха колонны; II-II — сечение непосредственно выше подкрановой консоли; III-III — то же — ниже подкрановой консоли; IV-IV — сечение в заделке колонны.

2.1 Геометрические характеристики колонн

Размеры сечений двухветвевых колонн приведены на рис. 2.

Для крайней колонны:

количество панелей подкрановой части , расчетная высота колонны Н _К =15,75 м, в том числе подкрановой части Н_Н =11,8 м, надкрановой части Н_В =3,95 м, расстояние между осями ветвей с=0,95 м.

Момент инерции надкрановой части колонны

;

Момент инерции одной ветви

;

Момент инерции подкрановой части

;

Отношение высоты надкрановой части к полной высоте колонн

;

отношение моментов инерции подкрановой и надкрановой частей колонн:

По формулам приложения 20 вычисляем вспомогательные коэффициенты:

• ;
• ;

Реакция верхней опоры колонны от ее единичного смещения:

для средней колонны:

H _K =12,15 м, в т.ч. Н_Н =8,2 м, Н_В =3,95 м.

;

;

; ;

• принимаем равным 0;
• ;

Суммарная реакция .

2.2 Усилия в колоннах от постоянной нагрузки , Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом

(рис. 6).

Момент , В надкрановой части колонны действует также расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной 30 см: с эксцентриситетом , Момент: .

Суммарное значение момента, приложенного в уровне верха крайней колонны:

В подкрановой части колонны кроме сил G ₁ и , приложенных с эксцентриситетом

действуют: расчетная нагрузка от стеновых панелей с эксцентриситетом

расчетная нагрузка от подкрановых балок и кранового пути с эксцентриситетом

;

— расчетная нагрузка от надкрановой части колонны с м. Суммарное значение момента, приложенного в уровне верха подкрановой консоли:

Вычисляем реакцию верхнего конца колонны по формулам прил.20: , Изгибающие моменты в сечениях колонны (нумерация сечений показана на рис. 8.а) равны (рис. 8.б):

• ;
• ;
• ;

  Рис.

6. К определению продольных эксцентриситетов.

Продольные силы в крайней колонне:

• ;
• ;

Поперечная сила: .

Продольные силы в средней колонне:

• ;

— ;

2.3 Усилия в колоннах от снеговой нагрузки

Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом . Момент:

В подкрановой части колонны эта же сила приложена с эксцентриситетом , т.е. значение момента составляет: , Реакция верхнего конца крайней колонны от действия моментов M ₁ и M₂ равна: , Изгибающие моменты в сечениях крайних колонн (рис. 8.в):

• ;
• ;

— ;

Продольные силы в крайней колонне: .

Поперечная сила: . , Продольные силы в средней колонне: .

2.4 Усилия в колоннах от ветровой нагрузки , Реакция верхнего конца левой колонны по формуле приложения 20 от нагрузки

:

Реакция верхнего конца правой колонны от нагрузки : , Реакция введенной связи в основной системе метода перемещений от сосредоточенной силы .

Суммарная реакция связи: . , Горизонтальные перемещения верха колонн : , Вычисляем упругие реакции верха колонн:

• левой: ;
• средней: ;
• правой: ;

Изгибающие моменты в сечениях колонн (рис. 8. и):

• левой:

;

• средней:

;

• правой:

;

Поперечные силы в защемлениях колонн:

• левой: ;
• средней: ;
• правой: .

2.5 Усилия в колоннах от крановых нагрузок

Рассматриваются следующие виды нагружений:

1) вертикальная нагрузка D _max на крайней колонне и D_min на средней (рис. 7.а);

2) D _max на средней колонне и D_min на крайней;

3) Четыре крана с 2 D _max на средней колонне и D_min — на крайних (рис. 7.б);

4) Горизонтальная крановая нагрузка Н на крайней колонне (рис. 7.а);

5) Горизонтальная нагрузка Н на средней колонне.

а)

б)

Рис. 7. Схема расположения мостовых кранов для определения опорного давления подкрановых балок на колонну.

Рассмотрим загружение 1. На крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом . Момент, приложенный к верху подкрановой части колонны . Реакция верхней опоры левой колонны:

Одновременно на средней колонне действует сила кН

с эксцентриситетом

м, т.е. .

Реакция верхней опоры средней колонны:

Суммарная реакция в основной системе .

Коэффициент, учитывающий пространственную работу каркаса здания, для сборных покрытий и двух кранах в пролете определим по формуле (2.2) при .

Для температурного блока длиной 48м:

м и n=9: ,

Тогда

Упругие реакции верха колонн:

• левой: кН

• средней: кН

• правой: кН.

Изгибающие моменты в сечениях колонн (рис. 8.г):

• левой:

;

;

• средней:

;

;

правой:

;

Поперечные силы в защемлениях колонн:

• левой: ;

• средней : ;

• правой : .

Продольные силы в сечениях колонн:

• левой : ;
• ;

• средней : ;
• ;

• правой : ; .

Рассмотрим загружение 2. На крайней колонне сила кН, приложена с эксцентриситетом , т.е. . Реакция верхней опоры левой колонны:

На средней колонне действует сила с эксцентриситетом

м, т.е. . Реакция верхней опоры средней колонны:

Суммарная реакция в основной системе

Тогда .

Упругие реакции верха колонн:

• левой: кН

• средней: кН

• правой: кН.

Изгибающие моменты в сечениях колонн (рис. 8.д):

• левой:

;

;

• средней:

;

;

• правой:

;

Поперечные силы в защемлениях колонн:

• левой: ;

• средней : ;

• правой : .

Продольные силы в сечениях колонн:

• левой : ;
• ;

• средней : ;
• ;

• правой : ; .

Рассмотрим загружение 3 . На крайних колоннах сила D_min , определенная с коэффициентом сочетаний (четыре крана), действует с эксцентриситетом , т.е. . Реакция верхней опоры левой колонны:

Реакция правой колонны , средней колонны (загружена центральной силой кН).

Так как рассматриваемое загружение симметрично, то усилия в колоннах определяем без учета смещения их верха. Изгибающие моменты в сечениях колонн (рис. 8.е):

• левой ;

;

• средней

Поперечные силы в защемлениях колонн:

• левой

• средней

• правой

Продольные силы в сечениях колонн:

• левой ;
• ;

• средней ; .

Рассмотрим загружение 4. Реакция верхней опоры левой колонны, к которой прложена горизонтальная крановая нагрузка .

В частном случае при значение может быть вычислено по упрощенной формуле:

кН

Реакции остальных колонн поперечной рамы в основной системе: ;

Суммарная реакция .

Тогда .

Упругие реакции верха колонн:

• левой: кН

• средней: кН

• правой: кН.

Изгибающие моменты в сечениях колонн (рис.8, ж):

• левой:

• в точке приложения силы :

;

;

• средней:

;

• правой:

;

Поперечные силы в защемлениях колонн:

левой: ;

• средней : ;

• правой : .

Рассмотрим загружение 5. Реакция верхней опоры средней колонны, к которой приложена горизонтальная нагрузка .

Реакции остальных колонн поперечной рамы в основной системе: ;

Суммарная реакция .

Тогда .

Упругие реакции верха колонн:

• левой и правой: кН

• средней: кН

Изгибающие моменты в сечениях колонн (рис.8, з):

• левой и правой:

;

• средней:

• в точке приложения силы :

;

;

Поперечные силы в защемлениях колонн:

• левой и правой:

;

• средней :

Результаты расчета поперечной рамы на все виды нагружений приведены в табл.2.

2.6 Расчетные сочетания усилий

Значения расчетных сочетаний усилий в сечениях колонн по оси А от разных нагрузок и их сочетаний, а также усилий, передаваемых с колонны на фундамент, приведены в табл. 2. Рассмотрены следующие комбинации усилий: наибольший положительный момент и соответствующая ему продольная сила; наибольший отрицательный момент и соответствующая ему продольная сила; наибольшая продольная сила и соответствующий ей изгибающий момент. Кроме того, для каждой комбинации усилий в сечении IV-IV вычислены значения поперечных сил, необходимые для расчета фундамента.

Значение изгибающих моментов и поперечных сил в загружениях 4 и 5 приняты со знаком , поскольку торможение тележек крана может осуществляться в обе стороны.

Учитывая, что колонны находятся в условиях внецентренного сжатия, в комбинацию усилий включены и те нагрузки, которые увеличивают эксцентриситет продольной силы.

а)	б)
в)	г)
д)	е)
ж)	з)
и)	к)

Рис. 8. К статическому расчету поперечной рамы:

а — основная система метода перемещений; б — эпюра от постоянной

нагрузки; в — снеговой; г-ж — крановых в соответствии с

нагружениями 1 ….. 5; и,к — ветровой слева и справа.

Таблица 2

Расчетные усилия в левой колонне (ось А) и их сочетания

(изгибающие моментвы в кН·м, силы — в кН).

	Усилия в сечениях колонн
Нагрузки	№ нагру-жения	Коэф-фици-ент Соче-таний	II-II	III-III	IV-IV
			M	N	M	N	M	N	Q
Постоянная	1	1	25,54	281,78	-39,36	361,41	-8,34	438,87	3,53
Снеговая	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
Крановая (от2-х кранов) M max на левой колонне	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
Крановая (от2-х кранов) M max на средней колонне	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
Крановая(от 4-х кранов)	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
Крановая на левой колонне	10	1	±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
Крановая на средней колонне	12	1	±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
Ветровая слева	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
Ветровая справа	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
Основные сочетания нагрузок с учетом крановой и ветровой	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
То же, без учета крановых и ветровой	1+2	1+2	1+2
	46,01	425,42	-54,80	505,05	-19,19	582,51	3,79

Для проектируемого здания принята сборная железобетонная колонна.

Бетон — тяжелый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении. . Арматура — класса А400. .

3.1 Надкрановая сплошная часть колонны

Расчет проводится для сечения II-II. В результате статического расчета поперечной рамы (табл. 2) имеем следующие сочетания усилий:

1)
2)
3)
4)

Для 1-го, 2-го и 3-го сочетаний т.к. в них входят усилия от кратковременных

нагрузок непродолжительного действия (крановые, ветровые).

Для 4-го сочетания , так как в него входят только усилия от постоянной и снеговой нагрузок. В реальном проектировании необходимо выполнять расчет на все сочетания усилий. В курсовом проекте допускается по согласованию с консультантом выбрать одно наиболее неблагоприятное с точки зрения несущей способности колонны сочетание. Таковым для данного примера является третье сочетание.

Напомним геометрические характеристики надкрановой (верхней) части колонны (см. п. 1.2):

Рабочая высота сечения см. (см.).

Эксцентриситет продольной силы (знак «-» при вычислении эксцентриситета не учитываем):

Свободная длина надкрановой части при наличии крановой нагрузки в третьем сочетании:

м

(при отсутсвии в расчетном состонии крановой нагрузки вводится коэффициент 2,5)

Радиус инерции сечения:

Гибкость верхней части колонны:

Следовательно, в расчете прочности сечения необходимо учесть увеличение эксцентриситета продольной силы за счет продольного изгиба.

Момент от постоянной и длительно действующей части временной нагрузки (последняя учитывается, если в расчетное сочетание входит снеговая нагрузка)

в соответствии с табл. 2.

где к=0,5- коэффициент учитывающий длительно действующую часть снеговой нагрузки.

Продольная сила

знак «-» перед силой N ₁ принят в связи с отрицательным значением момента M₁

Для тяжелого бетона .

Поскольку моменты и разных знаков и , принимаем равным 1,0. При одинаковых знаках моментов и коэффициент определяем по формуле:

Так как 0,15, принимаем .

Поскольку площадь арматуры надкрановой части колонны неизвестна

(ее определение — цель настоящего расчета), зададимся количеством арматуры, исходя из минимального процента армирования.

При суммарный минимальный процент армирования .

Тогда .

Жесткость железобетонного элемента:

Значение критической силы .

• условие выполнено.

Коэффициент продольного изгиба

Расчетный момент с учётом прогиба равен:

(знак «-» при вычислении момента не учитываем.)

В случае симметричного армирования сечения () высота сжатой зоны

Относительная высота сжатой зоны

Граничная относительная высота сжатой зоны

, следовательно, имеем первый случай внецентренного сжатия — случай «больших» эксцентриситетов.

;

• т.е.рабочая арматура по расчёту не требуется.

Армируем сечение верхней части колонны конструктивно, исходя из минимального процента армирования.

Принимаем 316 А400 с , что больше .

Количество стержней (в нашем примере — 3) выбирается с тем расчетом, чтобы наибольшее расстояние между ними по ширине колонны не превышало 400 мм.

В случае, если при расчёте получится и процент армирования превосходит принятый при определении, следует скорректировать значение и повторить расчёт.

Поперечная арматура принята класса А400 6 мм (из условия сварки с продольной рабочей арматурой 16 мм).

Шаг поперечных стержней мм (кратно 50мм), что удовлетворяет требованиям норм: мм и мм.

Проверим необходимость расчета надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.

см

т.к. — расчет из плоскости рамы не производится.

3.2 Подкрановая двухветвевая часть колонны

Расчет следует производить для сечений III-III и IV-IV, т.е. на 8 сочетаний усилий

(табл. 2):

1)

2)

3) III-III

4)

5)

6)

7) IV-IV

8)

Из приведенных 8 сочетаний наиболее невыгодными являются сочетания N6 и N7, относящиеся к сечению IV-IV, в месте заделки колонны в фундамент. Таким образом, всё армирование подкрановой части колонны определяется расчетом прочности сечения IV-IV.

Геометрические характеристики подкрановой части колонны:

Размеры сечения ветви:

Расстояние между осями ветвей:

Количество панелей в соответствии с рис. 2, (под панелью понимается часть колонны между осями двух смежных распорок).

Среднее расстояние между осями распорок:

Высота сечения распорки

Далее по аналогии с расчетом надкрановой части колонны вычисляем:

а) для сочетания усилий N6: .

(знак «-» при вычислении эксцентриситета не учитываем)

м. т.к. крановая нагрузка в данном сочетании присутствует (при отсутствии крановой нагрузки в расчетном сочетании для однопролетного здания и при числе пролетов ).

Приведенный момент инерции сечения:

Приведенная гибкость

• в величине эксцентриситета необходимо учесть прогиб элемента.

Т.к. снеговая нагрузка в данном сочетании присутствует (табл. 2.):

;

;

;

— Железобетонные колонны О.П.З изготавливаются в горизонтальной опалубке. В процессе высвобождения из опалубки и транспортировки колонна работает как изгибаемый элемент, в растянутой зоне которого могут образовываться трещины. Чтобы гарантировать их отсутствие, продольная арматура должна иметь диаметр не менее 16 мм. Исходя из этого, зададимся предварительным процентом армирования где — площадь сечения арматуры, принятой в виде 316 А400.

Тогда

Отсюда >

• условие выполнено.

Определяем усилия в ветвях колонны(поперечная сила в сечении IV-IV для сочетания N6 (табл. 2) кН):

кН — ветвь сжата

кН — ветвь сжата

Случайный эксцентриситет продольной силы принимается наибольшим из следующих значений:

см

см

см.

Поскольку эксцентриситет , в дальнейших расчетах используем его, тогда м.

Итак, для сочетания усилий N6, на одну ветвь получено:

N _{b 1} =708,79кН; e=0,118м.

б) для сочетания усилий N7 .

; ;

Поскольку снеговая нагрузка входит в данное сочетание, имеем:

;

;

Так как и разных знаков и ,

коэффициент .

(см. I _s для сочетания N6).

Отсюда

Усилия в ветвях:

кН — ветвь сжата

кН — ветвь сжата

Для сочетания усилий N7 имеем: N _{b 1} =848,17 кН; e=0,1284 м.

Сравнение основных параметров, при прочих равных условиях определяющих необходимое для обеспечения прочности сечения колонны количество арматуры (), показывает невозможность выбора со стопроцент ………..

Страницы: [1] | |