|
Нормативная
|
Коэффициент
|
Расчетная
|
Собственный вес
|
нагрузка,
|
надежности
|
нагрузка,
|
|
Н/м²
|
по нагрузке
|
Н/м²
|
Железобетонных ребристых
|
2050
|
1,1
|
2255
|
плит покрытия размером в
|
|
|
|
плане 3х6 м с учетом
|
|
|
|
заливки швов
|
|
|
|
Обмазочной пароизоляции
|
50
|
1,1
|
60
|
Утеплитель (готовые плиты) мин/ват
|
160
|
1,2
|
190
|
Асфальтовой стяжки толщиной
|
350
|
1,3
|
455
|
2 см
|
|
|
|
Рулонного ковра
|
200
|
1,3
|
260
|
ИТОГО
|
-
|
-
|
3220
|
Нагрузки от покрытия
собираем с грузовых площадей, равных 9х6 м для колонн по рядам А и В, 18х6 –
для В. Нагрузки от массы подкрановых балок, крановых путей, стеновых панелей,
от ветра собираем с полосы 12 м, равной по ширине раме – блоку.
Массы основных несущих
конструкций:
стропильная ферма L = 18 м: масса 6,0 т, вес 60 кН;
подстропильная ферма L = 12 м: масса 9,4 т, 94 кН;
подкрановая балка L = 12 м: масса 12 т, 125 кН.
Расчетные нагрузки:
На одну колонну по рядам:
- от веса покрытия G = 3,22∙9∙12 = 347,76 кН;
- от фермы G = 60/2∙1,1∙0,95 = 33 кН;
- от подстропильной фермы
G = 94/2∙1,1∙0,95 = 51,7
кН;
Расчетная нагрузка на
крайнюю колонну: F1=516,2 кН,
на среднюю колонну: F2=1032,3 кН эксцентриситет нагрузки F1,2 относительно геометрической оси
надкрановой части колонны
е = 425 - h1/2 = 425 – 600/2 = 125 мм;
- от веса надкрановой
части одной колонны
F3 = bh1H1γγfγn = 0,5∙0,6∙4,2∙25∙1,1∙0,95
= 32,9 кН;
Расчетная нагрузка от
веса подкрановых частей: крайняя колонна – F4 = 51,7 кН, средняя колонна – F5 = 90 кН эксцентриситет нагрузки F3,4,5 относительно геометрической оси подкрановой части колонны
е = (h2 - h1)/2 = (1000 – 600)/2 = 200 мм;
- от стеновых панелей
толщиной 300 мм и заполнения оконных проемов от отметки 10,95 м до 17,25м.
F6 = (2,5∙5,4 + 0,4∙2,4)∙12∙1,1∙0,95
= 181,3 кН;
эксцентриситет нагрузки F6 относительно геометрической оси подкрановой части
колонны
еw = (tw + h2)/2 = (300 + 1000)/2 = 650 мм;
- от веса подкрановых
балок и кранового пути
F7 = 120∙1,1∙0,95 = 125,4 кН;
эксцентриситет нагрузки F7 относительно подкрановой части колонны
е3 = 250 +
λ – h2/2 = 250 + 750 – 1000/2 = 500 мм.
3.2
Временные нагрузки
Снеговая нагрузка
Снеговой район для г. Уфа
– V.
Вес снегового покрова на
1 м2 проекции покрытия для IV района, согласно главе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», S0 = 2 кПа = 2 кН/м2.
Так как уклон кровли <
12%, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца υ = 3 м/с >
2 м/с снижают коэффициент перехода μ = 1 умножением на коэффициент k:
k = 1,2 – 0,1∙υ = 1,2 –
0,1·3 = 0,9, т.е.
kμ = 1∙0,9.
Расчетная снеговая
нагрузка при
kμ = 0,8; γf = 1,4; γn = 0,95;
на крайние колонны:
S1
= S0kμa(l/2)γfγn = 2∙0,9∙12(18/2)∙1,4∙0,95
= 258,6 кН;
на средние колонны:
S2 = 2,4∙0,8∙12(24/2 + 18/2)∙1,4∙0,95
= 643,5 кН.
Крановые нагрузки
Кран Q = 30/5 т
Вес поднимаемого груза Q = 300 кН.
Пролет крана 16,5 м.
Согласно стандарту на
мостовые краны база крана М = 630 см, расстояние между колесами К = 510 см, вес
тележки Gп = 87 кН, вес крана Gкр = 520 кН, Fn,max = 315 кН, Fn,min = 58 кН.
Расчетное максимальное
давление на колесо крана при γf = 1,1:
Fmax = Fn,maxγfγn = 315·1,1·0,95 = 330 кН,
Fmin = Fn,minγfγn = 58·1,1·0,95 = 60 кН.
Расчетная тормозная сила
на одно колесо
Нmax = (Q + Gn)0,5γfγn/20 = (300 + 87)∙0,5∙1,1∙0,95/20
= 10,1 кН.
Вертикальная крановая
нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ
= 0,85:
Dmax = Fmaxψ∑y = 330∙0,85∙3,3 = 925,6 кН,
Dmin = 60∙0,85∙3,3 = 168,3
кН, где
∑y = 3,3 сумма ординат линий влияния
давления двух подкрановых балок на колонну.
Рис.3. Линии влияния
давления на колонну крана Q =
30/5 т.
Вертикальная крановая
нагрузка на колонны от четырех сближенных кранов с коэффициентом сочетаний
ψ = 0,7
Dmax4-х = 2∙0,7∙3,3∙330 =
1524,6 кН.
Горизонтальная крановая
нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении:
Н = Нminψ∑y = 0.57(300+87)/20 = 9,6 кН.
H=9,6∙0,85∙3,3=27,1
Ветровая нагрузка
Ветровой район для г. Уфы
– II.
Для II–го района скоростной напор ветра
ω0 = 0,3 кПа; коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,4. Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового
давления по высоте здания для типов местности Б:
Аэродинамические
коэффициенты для вертикальных стен:
с = 0,8 – с наветренной
стороны;
с = - 0,6 – с
заветренной.
на отм. 10,800 k1 = 1,08;
на отм. 14,370 k2 =1,1 .
Скоростной напор ветра:
на отм. 5,000 ω1
= 0,75∙ω0∙с = 0,75∙0,3∙0,8 = 0,285 кПа;
на отм. 10,000 ω2
= 1,0∙ω0∙с = 1,0∙0,3∙0,8 = 0,38 кПа;
на отм. 10,800 ω3
= 1,08∙ω0∙с = 1,08∙0,3∙0,8 = 0,433 кПа;
на отм. 14,370 ω4
= 1,1∙ω0∙с = 1,1∙0,3∙0,8 = 0,45 кПа.
Переменный по высоте
колонны скоростной напор заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по
моменту в заделке колнны:
с наветренной стороны
ωа = 2Ма/Н2
= 2[180∙52/2 + (180 + 240)(10 – 5)((10 – 5)/2 + 5)/2 +
+ (240 + 245)(10,8 –
10)((10,8 – 10)/2 + 10)/2]/10,82 = 0,21 кПа,
где Ма –
момент в заделке от фактической ветровой нагрузки.
с подветренной стороны
ωр =
(0,5/0,8)∙210 = 130 кН/м.
Расчетная погонная
нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10,8 м: с наветренной стороны
Ра = ωа∙а∙γf∙γn = 0,21∙12∙1,4∙0,95
= 3,3 кН/м;
с подветренной стороны
Рр = 0,13∙12∙1,4∙0,95
= 2,075 кН/м.
Нагрузка от ветрового
давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10,8 м
приводим к сосредоточенной силе по формуле:
W = (с1 + с2)(ωeq + ωmax)(Нmax – Н0)а/2 = [(0,8 + 0,5)(0,26
+ 0,245(14,37 –
- 10,8)/2]∙12∙1,4∙0,95
= 18,5 кН.
Сосредоточенная сила W условно считается приложенной на
уровне верха колонны.
4.
Статический расчет рамы
Усилия в колоннах рамы
от постоянной нагрузки
Продольная сила F1 = 516,2 на крайней колонне действует с
эксцентриситетом е1 = 0,125 м. В верхней части момент М1
= F1е1 =
= 516,2∙0,125 = 64,53
кН∙м.
В подкрановой части кроме
силы F1 = 516,2 кН, приложенной с
эксцентриситетом е2 = 0,2 м, действует: расчетная нагрузка от
стеновых панелей F6 = 181,3 кН с еw = 0,65 м; расчетная нагрузка от
подкрановых балок F7 = 125,4 кН с е3 = 0,5 м;
расчетная нагрузка от надкрановой части колонны F3 = 32,9 кН с е2 = 0,2м.
Суммарное значение
момента
М2 = -165 кН∙м.
Усилия в колоннах от
снеговой нагрузки
Снеговая нагрузка S1 = 258,6 кН на крайней колонне действует с эксцентриситетом
е1 = 0,125 м. В верхней части момент М1 = S1е1 =
= 258,6∙0,125 = 32,3
кН∙м.
В подкрановой части S1 = 258,6 кН, приложена с
эксцентриситетом е2=0,12м
В подкрановой части
момент М2 = -258,6∙0,2 = 51,7 кН∙м.
Усилия в колоннах от
ветровой нагрузки
Расчетная погонная
нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10,8 м: с наветренной стороны
ωа = 3.3
кН/м;
с заветренной стороны
ωр = 2.1
кН/м.
Нагрузка от ветрового
давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10,8 м.
W = 18,5 кН.
Усилия в колоннах от
крановой нагрузки
Рассматриваем следующие
виды загружения:
1) Мmax на крайней колонне и Mmin на средней;
2) Мmax на средней и Mmin на крайней колонне;
3) четыре крана с Мmax на средней колонне;
4) тормозная сила на
крайней колонне;
5) тормозная сила на
средней колонне.
1. В первом случае на
крайней колонне сила Dmax = 925,6 кН приложена с эксцентриситетом е3 = 0,5
м.
Момент в узле
Мmax = 925,6∙0,5 = 462,8 кН∙м.
Одновременно на средней
колонне действует сила Dmin = 168,3 кН с эксцентриситетом е = λ = 0,75 м.
2. В первом случае на
крайней колонне сила Dmin = 168,3 кН приложена с эксцентриситетом е3 = 0,5
м.
Момент в узле
Мmin = 168,3∙0,5 = 84,2 кН∙м.
Одновременно на средней
колонне действует сила Dmax = 925,6 кН с эксцентриситетом е = λ = 0,75 м.
При этом
Мmax = 925, 6 ∙0,75 = 694,2 кН∙м
3. Для третьего случая
суммарный момент
Dmax = 925,6 кН
Мmax = 0кН∙м.
на крайней колонне сила Dmin = 168,3 кН приложена с
эксцентриситетом
е3 = 0,5 м.
Момент в узле
Мmin = 168,3∙0,5 = 84,2 кН∙м.
Таблица 2
Таблица усилий в
сечениях колонн
Управление
|
Тип
|
Наименование
|
Данные
|
1
|
Шифр задачи
|
рама ЖБК Вова
|
2
|
Признак системы
|
2
|
39
|
Имена загружений
|
1: постоянная
2: снеговая
3: ветровая
4: кран слева
5: крановая справа
6: краны центр
7: торможение слева
8: торможение справа
|
33
|
Единицы измерения
|
Линейные единицы измерения: м;
Единицы измерения размеров сечения:
см;
Единицы измерения сил: кН;
Единицы измерения температуры: ;
|
Элементы
|
Номер
элемента
|
Тип
элемента
|
Тип
жесткости
|
Узлы
|
1
|
2
|
2
|
1 2
|
2
|
2
|
1
|
2 3
|
3
|
2
|
3
|
3 4
|
4
|
2
|
1
|
4 5
|
5
|
2
|
2
|
5 6
|
6
|
2
|
3
|
4 7
|
7
|
2
|
1
|
7 8
|
8
|
2
|
2
|
8 9
|
Координаты
и связи
|
Номер
узла
|
Координаты
|
Связи
|
|
X
|
Z
|
X
|
Z
|
Uy
|
1
|
0,
|
0,
|
#
|
#
|
#
|
2
|
0,
|
6,75
|
|
|
|
3
|
0,
|
10,95
|
|
|
|
4
|
18,
|
10,95
|
|
|
|
5
|
18,
|
6,75
|
|
|
|
6
|
18,
|
0,
|
#
|
#
|
#
|
7
|
36,
|
10,95
|
|
|
|
8
|
36,
|
6,75
|
|
|
|
9
|
36,
|
0,
|
#
|
#
|
#
|
Типы
нагрузок
|
Номер
строки
|
Номер
узла
или
элем.
|
Вид
нагрузки
|
Направление
нагрузки
нагрузки
|
Номер
нагру-
жения
|
1
|
3
|
0
|
5
|
1
|
1
|
2
|
3
|
0
|
3
|
5
|
1
|
3
|
7
|
0
|
5
|
2
|
1
|
4
|
7
|
0
|
3
|
5
|
1
|
5
|
2
|
0
|
5
|
3
|
1
|
6
|
2
|
0
|
3
|
6
|
1
|
7
|
8
|
0
|
5
|
4
|
1
|
8
|
8
|
0
|
3
|
6
|
1
|
9
|
4
|
0
|
3
|
7
|
1
|
10
|
5
|
0
|
3
|
8
|
1
|
11
|
3
|
0
|
3
|
13
|
2
|
12
|
3
|
0
|
5
|
10
|
2
|
13
|
7
|
0
|
3
|
13
|
2
|
14
|
7
|
0
|
5
|
9
|
2
|
15
|
2
|
0
|
5
|
12
|
2
|
16
|
8
|
0
|
5
|
11
|
2
|
17
|
4
|
0
|
3
|
14
|
2
|
18
|
3
|
0
|
1
|
17
|
3
|
19
|
1
|
16
|
1
|
15
|
3
|
20
|
2
|
16
|
1
|
15
|
3
|
21
|
7
|
16
|
1
|
16
|
3
|
22
|
8
|
16
|
1
|
16
|
3
|
23
|
2
|
0
|
3
|
18
|
4
|
24
|
2
|
0
|
5
|
19
|
4
|
25
|
5
|
0
|
3
|
20
|
4
|
26
|
5
|
0
|
5
|
21
|
4
|
27
|
2
|
0
|
3
|
20
|
5
|
28
|
2
|
0
|
5
|
22
|
5
|
29
|
5
|
0
|
3
|
18
|
5
|
30
|
5
|
0
|
5
|
23
|
5
|
31
|
5
|
0
|
3
|
24
|
6
|
32
|
2
|
0
|
3
|
20
|
6
|
33
|
2
|
0
|
5
|
22
|
6
|
34
|
8
|
0
|
3
|
20
|
6
|
35
|
8
|
0
|
5
|
25
|
6
|
36
|
2
|
0
|
1
|
26
|
7
|
37
|
5
|
0
|
1
|
26
|
8
|
Величины
нагрузок
|
Номер
нагрузки
|
Величины
|
1
|
-64,53
|
2
|
64,53
|
3
|
165,
|
4
|
-165,
|
5
|
549,1
|
6
|
357,7
|
7
|
1032,3
|
8
|
340,8
|
9
|
32,3
|
10
|
-32,3
|
11
|
-51,7
|
12
|
51,7
|
13
|
258,
|
14
|
516,
|
15
|
-3,3
|
16
|
-2,1
|
17
|
-18,5
|
18
|
925,6
|
19
|
-426,8
|
20
|
168,3
|
21
|
126,3
|
22
|
-84,2
|
23
|
694,2
|
24
|
1524,6
|
25
|
84,2
|
26
|
-27,1
|
Условия
примыкания
|
Номер
строки
|
Номер
элемента
|
Порядковый
номер узла
|
Тип шарнира
|
1
|
3
|
1
|
5
|
2
|
6
|
1
|
5
|
3
|
3
|
2
|
5
|
4
|
6
|
2
|
5
|
Жесткости
|
Тип
жесткости
|
Характеристики
|
1
|
Вычисленные жесткостные
характеристики: EF=10800809,3 EIY=225016,844 EIZ=324024,2 GKR=185613,9
GFY=3600269,68 GFZ=3600269,68
Размеры ядра сечения: Y1=,099999
Y2=,099999 Z1=,083333 Z2=,083333
Плотность: ro=24,524999
Прямоугольник: b=59,99999 h=50,
|
2
|
Вычисленные жесткостные
характеристики: EF=18001348,9 EIY=375028,102 EIZ=1500112, GKR=424031,7
GFY=6000449,62 GFZ=6000449,62
Размеры ядра сечения: Y1=,166666
Y2=,166666 Z1=,083333 Z2=,083333
Плотность: ro=24,524999
Прямоугольник: b=100, h=50,
|
3
|
Тип конечного элемента: 2
Заданные жесткостные
характеристики: 1000000, 10000000,
Коэффициент Пуассона: nu=0,
|
Загружения
|
Номер
|
Наименование
|
1
|
постоянная
|
2
|
снеговая
|
3
|
ветровая
|
4
|
кран слева
|
5
|
крановая справа
|
6
|
краны центр
|
7
|
торможение слева
|
8
|
торможение справа
|
Максимальные
усилия элементов расчетной схемы, kН, м
|
Наиме-
нование
|
MAX+
|
MAX-
|
|
Значение
|
Номер
эл-та
|
Номер
ния
|
Номер
загру-
жения
|
Значение
|
Номер
эл-та
|
Номер
сече-
ния
|
Номер
загру-
жения
|
N
|
22,8279
|
6
|
3
|
5
|
-1524,6
|
5
|
3
|
6
|
M
|
463,21
|
5
|
1
|
5
|
-268,058
|
1
|
1
|
5
|
Q
|
36,3631
|
2
|
3
|
4
|
-54,9976
|
5
|
3
|
5
|
Усилия
и напряжения элементов, kН, м
|
Номер
эл-та
|
Номер
сечен.
|
Номер
загруж.
|
Усилия
и напряжения
|
|
|
|
N
|
M
|
Q
|
1
|
1
|
1
|
-906,799
|
-163,94969
|
-6,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
-7,11284
|
-1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
201,657
|
-36,4614
|
|
|
4
|
-925,599
|
28,6236
|
36,3631
|
|
|
5
|
-168,3
|
-268,058
|
32,1697
|
|
|
6
|
-168,3
|
-18,0927
|
9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
97,6364
|
-19,311
|
|
|
8
|
0,
|
42,9588
|
-3,92318
|
|
2
|
1
|
-906,799
|
-150,6237
|
-6,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
-10,8999
|
-1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
97,3197
|
-25,3351
|
|
|
4
|
-925,599
|
151,349
|
36,3631
|
|
|
5
|
-168,3
|
-159,485
|
32,1697
|
|
|
6
|
-168,3
|
13,4358
|
9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
32,4615
|
-19,311
|
|
|
8
|
0,
|
29,7181
|
-3,92318
|
|
3
|
1
|
-906,799
|
-124,2978
|
6,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
-14,6871
|
-1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
30,5707
|
-14,2087
|
|
|
4
|
-925,599
|
274,074
|
36,3631
|
|
|
5
|
-168,3
|
-50,9128
|
32,1697
|
|
|
6
|
-168,3
|
44,9644
|
9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-32,7134
|
-19,311
|
|
|
8
|
0,
|
16,4773
|
-3,92318
|
2
|
1
|
1
|
-549,099
|
-42,702
|
6,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
37,0128
|
-1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
30,5707
|
-14,1948
|
|
|
4
|
0,
|
-152,725
|
36,3631
|
|
|
5
|
0,
|
-135,112
|
32,1697
|
|
|
6
|
0,
|
-39,2355
|
9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-32,7134
|
7,7889
|
|
|
8
|
0,
|
16,4773
|
-3,92318
|
|
2
|
1
|
-549,099
|
83,616
|
-9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
34,6564
|
-1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
8,00886
|
-7,27181
|
|
|
4
|
0,
|
-76,3625
|
36,3631
|
|
|
5
|
0,
|
-67,5564
|
32,1697
|
|
|
6
|
0,
|
-19,6177
|
9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-16,3567
|
7,7889
|
|
|
8
|
0,
|
8,23869
|
-3,92318
|
|
3
|
1
|
-549,099
|
64,53
|
-9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
32,3
|
-1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
0,
|
-,34874
|
|
|
4
|
0,
|
0,
|
36,3631
|
|
|
5
|
0,
|
0,
|
32,1697
|
|
|
6
|
0,
|
0,
|
9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
0,
|
7,7889
|
|
|
8
|
0,
|
0,
|
-3,92318
|
3
|
1
|
1
|
9,08861
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
1,12211
|
0,
|
|
|
3
|
-18,1512
|
0,
|
0,
|
|
|
4
|
-36,3631
|
0,
|
0,
|
|
|
5
|
-32,1697
|
0,
|
0,
|
|
|
6
|
-9,3418
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
-7,7889
|
0,
|
0,
|
|
|
8
|
3,92318
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
9,08861
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
1,12211
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
-18,1512
|
0,
|
0,
|
|
|
4
|
-36,3631
|
0,
|
0,
|
|
|
5
|
-32,1697
|
0,
|
0,
|
|
|
6
|
-9,3418
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
-7,7889
|
0,
|
0,
|
|
|
8
|
3,92318
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
9,08861
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
1,12211
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
-18,1512
|
0,
|
0,
|
|
|
4
|
-36,3631
|
0,
|
0,
|
|
|
5
|
-32,1697
|
0,
|
0,
|
|
|
6
|
-9,3418
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
-7,7889
|
0,
|
0,
|
|
|
8
|
3,92318
|
0,
|
0,
|
4
|
1
|
1
|
-1032,3
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-516,
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
0,
|
0,
|
-13,3266
|
|
|
4
|
0,
|
0,
|
-25,3737
|
|
|
5
|
0,
|
0,
|
-54,9976
|
|
|
6
|
0,
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
0,
|
0,
|
-3,92318
|
|
|
8
|
0,
|
0,
|
7,84637
|
|
2
|
1
|
-1032,3
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-516,
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
0,
|
-27,986
|
-13,3266
|
|
|
4
|
0,
|
-53,2848
|
-25,3737
|
|
|
5
|
0,
|
-115,495
|
-54,9976
|
|
|
6
|
0,
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
0,
|
-8,23869
|
-3,92318
|
|
|
8
|
0,
|
16,4773
|
7,84637
|
|
3
|
1
|
-1032,3
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-516,
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
0,
|
-55,9721
|
-13,3266
|
|
|
4
|
0,
|
-106,569
|
-25,3737
|
|
|
5
|
0,
|
-230,99
|
-54,9976
|
|
|
6
|
0,
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
0,
|
-16,4773
|
-3,92318
|
|
|
8
|
0,
|
32,9547
|
7,84637
|
5
|
1
|
1
|
-1373,1
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-516,
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
0,
|
-55,9721
|
-13,3266
|
|
|
4
|
-168,3
|
19,7302
|
-25,3737
|
|
|
5
|
-925,599
|
463,21
|
-54,9976
|
|
|
6
|
-1524,6
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
0,
|
-16,4773
|
-3,92318
|
|
|
8
|
0,
|
32,9547
|
-19,2536
|
|
2
|
1
|
-1373,1
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-516,
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
0,
|
-100,949
|
-13,3266
|
|
|
4
|
-168,3
|
-65,9061
|
-25,3737
|
|
|
-925,599
|
277,592
|
-54,9976
|
|
|
6
|
-1524,6
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
0,
|
-29,7181
|
-3,92318
|
|
|
8
|
0,
|
-32,0262
|
-19,2536
|
|
3
|
1
|
-1373,1
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-516,
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
0,
|
-145,927
|
-13,3266
|
|
|
4
|
-168,3
|
-151,542
|
-25,3737
|
|
|
5
|
-925,599
|
91,9759
|
-54,9976
|
|
|
6
|
-1524,6
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
0,
|
-42,9588
|
-3,92318
|
|
|
8
|
0,
|
-97,0072
|
-19,2536
|
6
|
1
|
1
|
9,08861
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
1,12211
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
-4,82456
|
0,
|
0,
|
|
|
4
|
-10,9893
|
0,
|
0,
|
|
|
5
|
22,8279
|
0,
|
0,
|
|
|
6
|
-9,3418
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
-3,86572
|
0,
|
0,
|
|
|
8
|
-3,92318
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
9,08861
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
1,12211
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
-4,82456
|
0,
|
0,
|
|
|
4
|
-10,9893
|
0,
|
0,
|
|
|
5
|
22,8279
|
0,
|
0,
|
|
|
6
|
-9,3418
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
-3,86572
|
0,
|
0,
|
|
|
8
|
-3,92318
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
9,08861
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
1,12211
|
0,
|
0,
|
|
|
3
|
-4,82456
|
0,
|
0,
|
|
|
4
|
-10,9893
|
0,
|
0,
|
|
|
5
|
22,8279
|
0,
|
0,
|
|
|
6
|
-9,3418
|
0,
|
0,
|
|
|
7
|
-3,86572
|
0,
|
0,
|
|
|
8
|
-3,92318
|
0,
|
0,
|
7
|
1
|
1
|
-549,099
|
64,53
|
9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
32,3
|
1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
-,000018
|
-4,83338
|
|
|
4
|
0,
|
0,
|
-10,9893
|
|
|
5
|
0,
|
0,
|
22,8279
|
|
|
6
|
0,
|
0,
|
-9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
0,
|
-3,86572
|
|
|
8
|
0,
|
0,
|
-3,92318
|
|
2
|
1
|
-549,099
|
83,616
|
9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
34,6564
|
1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
-14,7621
|
-9,23897
|
|
|
4
|
0,
|
-23,0777
|
-10,9893
|
|
|
5
|
0,
|
47,9386
|
22,8279
|
|
|
6
|
0,
|
-19,6177
|
-9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-8,11801
|
-3,86572
|
|
|
8
|
0,
|
-8,23869
|
-3,92318
|
|
3
|
1
|
-549,099
|
102,702
|
9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
37,0128
|
1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
-38,7851
|
-13,6445
|
|
|
4
|
0,
|
-46,1554
|
-10,9893
|
|
|
5
|
0,
|
95,8772
|
22,8279
|
|
|
6
|
0,
|
-39,2355
|
-9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-16,236
|
|
|
8
|
0,
|
-16,4773
|
-3,92318
|
8
|
1
|
1
|
-906,799
|
-62,2978
|
9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
-14,6871
|
1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
-38,7852
|
-13,6587
|
|
|
4
|
0,
|
-46,1554
|
-10,9893
|
|
|
5
|
0,
|
95,8772
|
22,8279
|
|
|
6
|
-168,3
|
44,9644
|
-9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-16,236
|
-3,86572
|
|
|
8
|
0,
|
-16,4773
|
-3,92318
|
|
2
|
1
|
-906,799
|
-31,6237
|
9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
-10,8999
|
1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
-96,7957
|
-20,7391
|
|
|
4
|
0,
|
-83,2445
|
-10,9893
|
|
|
5
|
0,
|
172,921
|
22,8279
|
|
|
6
|
-168,3
|
13,4358
|
-9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-29,2828
|
-3,86572
|
|
|
8
|
0,
|
-29,7181
|
-3,92318
|
|
3
|
1
|
-906,799
|
-,94969
|
9,08861
|
|
|
2
|
-258,
|
-7,11284
|
1,12211
|
|
|
3
|
0,
|
-178,726
|
-27,8195
|
|
|
4
|
0,
|
-120,333
|
-10,9893
|
|
|
5
|
0,
|
249,965
|
22,8279
|
|
|
6
|
-168,3
|
-18,0927
|
-9,3418
|
|
|
7
|
0,
|
-42,3296
|
-3,86572
|
|
|
8
|
0,
|
-42,9588
|
-3,92318
|
Таблица 3
Комбинация нагрузок и расчетных усилий в сечениях колонн
(для крайней колонны)
Нагрузка
|
Номер
|
Коэф.
|
|
|
Сечения
|
|
|
|
|
|
загружения
|
сочетаний
|
|
I-I
|
II-II
|
|
III-III
|
|
|
|
|
|
M
|
N
|
M
|
N
|
M
|
N
|
Q
|
Постоянная
|
1
|
1
|
40,2
|
549,1
|
-124,8
|
855,8
|
-163
|
907,5
|
-5,8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Снеговая
|
2
|
1
|
33,3
|
258,6
|
-18,4
|
258,6
|
-8,4
|
258,6
|
-0,24
|
|
3
|
0,9
|
30
|
232,7
|
16,6
|
232,7
|
-8
|
232,7
|
-0,2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветровая
|
|
1
|
106
|
|
106
|
|
345,6
|
|
32
|
(слева)
|
|
0,9
|
95,4
|
|
95,4
|
|
310,5
|
|
28,8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветровая
|
|
1
|
-98
|
|
-98
|
|
-273
|
|
-25,3
|
(справа)
|
|
0,9
|
-94,2
|
|
-94,2
|
|
-241
|
|
-22,8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крановая от двух
|
|
1
|
-179,8
|
|
283
|
925,6
|
-5,86
|
925,6
|
-42,8
|
кранов Мmax на
|
|
0,9
|
-161,4
|
|
254,7
|
833
|
-5,4
|
833
|
-38,5
|
левой колонне
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крановая от двух
|
|
1
|
-52,5
|
|
31,7
|
168,3
|
52,7
|
168,3
|
-12,5
|
кранов Мmax на
|
|
0,9
|
-38,5
|
|
27,4
|
151,2
|
38,5
|
151,2
|
11,2
|
средней колонне
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крановая от
|
|
1
|
-34,9
|
|
49,3
|
168,3
|
-6,7
|
168,3
|
-8,3
|
четырех кранов
|
|
0,9
|
-31,4
|
|
44,4
|
151,2
|
-6,3
|
151,2
|
-7,9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крановая Н на
|
|
1
|
96,7
|
|
96,7
|
|
68,9
|
|
23
|
левой колонне
|
|
0,9
|
87
|
|
87
|
|
61,3
|
|
20,7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крановая Н на
|
|
1
|
20
|
|
20
|
|
80
|
|
8,2
|
средней колонне
|
|
0,9
|
18
|
|
18
|
|
72
|
|
7,2
|
Таблица 4
Основные сочетания расчетных усилий в крайней колонне
|
Обозначение данных
|
Сечения
|
|
|
I-I
II-II III-III
|
M
|
N
|
M
|
N
|
M
|
N
|
Q
|
|
№схем
|
1,3,15
|
1,5,11,15
|
1,14
|
|
Усилия
|
176
|
808,2
|
360
|
1781
|
182
|
1250
|
27
|
Основные сочетания нагрузок с учетом крановых и ветровой
|
№схем
|
1,5,11,17
|
1,3,17
|
1,3,5,11,17
|
|
Усилия
|
-141
|
549
|
-240
|
1114
|
-381
|
2082
|
-60
|
№схем
|
1,3,5,11,17
|
1,3,5,11,15
|
1,3,5,11,17
|
|
Усилия
|
-108
|
808,2
|
342,2
|
2038
|
-382
|
2082
|
-60
|
Тоже без учета крановых и ветровой
|
№схем
|
1,2
|
1,2
|
|
Усилия
|
73,5
|
807
|
-142
|
1113
|
-177
|
1157
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Расчет
сплошной колонны ряда А
5.1 Данные
для проектирования
Бетон колонны класса В20
с расчетными характеристиками при коэффициенте условия работы γb2 = 1: Rb = 11,5 МПа; Rbt =
0,90 МПа; Еb =
= 24∙103
МПа.
Продольная арматура
класса АIII (Rs = Rsc = 365 МПа; Еs = 2∙105 МПа; αs =
= Es/Eb = 2∙105/20,5∙103
= 9,76); поперечная арматура класса АI.
5.2 Расчет
надкрановой части колонны
Размеры прямоугольного
сечения b = 500 мм; h = h1 = 600 мм; для продольной арматуры
принимаем а = а` = 40 мм, тогда рабочая высота сечения h0 = h – а
= 600 – 40 = 560 мм.
Рассматриваем сечение III-III, в котором действуют три комбинации расчетных усилий,
приведенных в таблице 4.
Таблица 5
Комбинация усилий для
надкрановой части колонны
Вид усилия
|
Величина
|
усилий в
|
комбинациях
|
|
+Mmax
|
-Mmax
|
+Nmax
|
М, кН∙м
|
176
|
-141
|
-108
|
N, кН
|
808,2
|
549
|
808
|
Порядок подбора арматуры
покажем для комбинации Мmax.
Расчет в плоскости
изгиба
Расчетная длина
надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0 = ψH = 2∙4,2 =8,4 м, так как минимальная гибкость в плоскости изгиба l0/i =
8,4/0,1732 = 48,5 > 14, необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее
несущую способность.
Вычисляем эксцентриситет e0=M/N=176/808=22см
Случайные
эксцентриситеты:
еа1 = l0/600 = 8,4/600 = 0,015м или 15 мм;
еа2 = h/30 = 0,6/30 = 0,02 м или 20 мм.
еа3 = 10 мм.
Принимаем еа2
= 2 см.
Проектный эксцентрисистет
е0 = │M│/N = 220 мм > 20 мм, следовательно, случайный эксцентриситет
не учитываем.
Коэффициента условия
работы γb2 = 1,1; тогда расчетное сопротивление
бетона Rb = 1,1∙11,5 = 12,65 МПа; Rbt = 1,1∙0,90 = 0,99 МПа.
Находим условную
критическую силу Ncr и
коэффициент увеличения начального эксцентриситета η.
1. δе = е0/h = 220/600 = 0,37 > δe,min
= 0,5 – 0,01l0/h – 0,01Rb = 0,23
2. φl = 1+β(MiL/M)=1+1*182.7/386.1=1.47
MiL=ML+NL(h0-a)/2=40+549*0.52/2=182.7
ML=176+808*(0.56-0.04)/2=386.1
3. Задаемся в первом
приближении коэффициентом армирования μ = 0,004.
4. Условная критическая
сила
Ncr = ((1,6Ebbh)/(l0/h)2[((0,11/(0,1
+ δe) + 0,1)/3φl) + μαs((h0 – a)/h)2] =
= ((1,6·24000·500·600)/(15)2[((0,11/(0,1
+ 0,37) + 0,1)/3·1.47) + 0,004·7,76((560 – 40)/600)2] = 6550 кН.
5. Коэффициент увеличения начального
эксцентриситета
η = 1/(1 – 808/6550)
= 1.14.
Расчетный эксцентриситет
продольной силы
е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,14*22 + 0,5·60 – 4 = 59cм.
Определим требуемую
площадь сечения симметричной арматуры по формулам:
1. ξR = ω/(1 + (Rs/σsc,u)·(1 – ω/1,1))
= 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58,
где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749;
σsc,u = 400 МПа при γb2 > 1.
2. Высота сжатой зоны x=N/γRβ=808*1000/1.1*11.5*100*50=12.8
Относительная высота
сжатой зоны
ξ=x/h0=12.8/56=0.228
3. В случае ξ< ξR.
As
= As` = N(e-h0+N/2Rbb)/(h0-a)Rs
= 808*1000(59-56+(808*1000/2*1.1*11.5*100*50))/365*100*52 = 4.1 мм2 ,
Окончательно принимаем в
надкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 3Ø16АIII As =6.03 см2
5.3 Расчет
подкрановой части колонны
Размеры сечения
подкрановой части b = 500 мм; h = h2 = 1000 мм; а =а`=40 мм; h0 = 900 – 30 = 870 мм.
Комбинация расчетных
усилий для сечений I-I и II-II приведены в
таблице 4.
Таблица 6
Комбинация усилий для
подкрановой части колонны
Вид усилия
|
Величина
|
усилий в
|
комбинациях
|
|
+Mmax
|
-Mmax
|
+Nmax
|
М, кН∙м
|
182
|
-381
|
-381
|
N, кН
|
1250
|
2082
|
2082
|
Q, кН
|
27
|
-60
|
-60
|
|
|
|
|
Подбор арматуры
выполняется для комбинации +Nmax.
Расчет в плоскости
изгиба
Расчетная длина
надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0 = ψH = 1,5∙6,75 = 10,125 м. Приведенный радиус инерции двухветвевой
колонны в плоскости изгиба определяем по формуле
Приведенная гибкость
сечения λred=l0/rred=10.125/0.27=37.5>14 – необходимо учитывать влияние
прогиба колонны на ее несущую способность.
Вычисляем эксцентриситет e0=M/N=382/2082=18см
Коэффициента условия
работы γb2 = 1,1; тогда расчетное сопротивление
бетона Rb = 1,1∙11,5 = 12,65 МПа; Rbt = 1,1∙0,90 = 0,99 МПа.
Находим условную
критическую силу Ncr и
коэффициент увеличения начального эксцентриситета η.
1. δе = е0/h = 18/100 = 0,18 > δe,min
= 0,5 – 0,01l0/h – 0,01Rb = 0.27
2. φl = 1+β(MiL/M)=1+1*245.4/554.9=1.44
MiL=ML+NL(h0-a)/2=-163+907.5*0.9/2=245.4
ML=-382+2082*45=554.9
3. Задаемся в первом
приближении коэффициентом армирования μ = 0,0065.
4. Условная критическая
сила
Ncr = ((1,6Ebbh)/(l0/h)2[((0,11/(0,1
+ δe) + 0,1)/3φl) + μαs((h0 – a)/h)2] =
= ((1,6·24000·500·1000)/(10.125)2[((0,11/(0,1
+ 0.27) + 0,1)/3·1) + 0,0065·6,3((860 – 40)/1000)2] = 28200 кН
5. Коэффициент увеличения
начального эксцентриситета
η = 1/(1 – 2082.5/28200)
= 1.08
Усилия в ветвях колонны
Nbr=N/2±Mη/c
Nbr1=582.85кН Nbr2=1499.65кН
Вычисляем Mbr=QS/4=-60*2/4=-30 кНм
е0=30/1500=0,02м
Расчетный эксцентриситет
продольной силы
е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,08·2 + 0,5·30 – 4 = 13 см.
Определим требуемую
площадь сечения симметричной арматуры по формулам:
1. ξR = ω/(1 + (Rs/σsc,u)·(1 – ω/1,1))
= 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58,
где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749;
σsc,u = 400 МПа при γb2 > 1.
2. αn = N/(Rbbh0) = 1500∙103/11,5∙500∙260
= 0,91.
3. αs = αn (e/h0-1+ αn /2)/(1-δ) = 0.91(13/2-1+0.91/2)/(1-0.15)<0
4. δ = а/h0 = 4/26 = 0,15.
При αs <0 требуемая площадь сечения
симметричной арматуры принимается конструктивно
Окончательно принимаем в
подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 3Ø18
АIII (As = As` = 7,63 см2).
Расчет из плоскости
изгиба
Проверка необходимости
расчета подкрановой части колонны перпендикулярной к плоскости изгиба
Расчетная длина
надкрановой части колонны из плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0 = ψH = 0,8∙6,75 = 5,4 м. Радиус инерции i=14.43см
l0/i=5.4/14.43=38.6>37.5
– расчет необходим. Т. к. l0/i=5.4/14.43=38.6>14– необходимо учитывать влияние прогиба
колонны на ее несущую способность.
Вычисляем случайный
эксцентриситет eа=Н/600=1,13см
Тогда е = еа +
0,5(h – а) = 1,13 + 0,5(46 – 4) = 22,13
см.
Находим условную
критическую силу Ncr и
коэффициент увеличения начального эксцентриситета η.
1. δl = еа/h = 1,13/60 = 0,0188 > δe,min =
0,5 – 0,01l0/h – 0,01Rb = 0.2835
2. φl =1
MiL=ML+NL(h0-a)/2=0+907.5*0,2213=200.8
ML=0+2082*0,2213=460,8
3. Задаемся в первом
приближении коэффициентом армирования μ = 0,0065.
4. Условная критическая
силапри 4Ø18 АIII As = As` = 10,18 см2
Ncr
= ((1,6Ebbh)/(l0/h)2[((0,11/(0,1 + δe)
+ 0,1)/3φl) + μαs((h0 – a)/h)2]
=
= 13200 кН
5. Коэффициент увеличения
начального эксцентриситета
η = 1/(1 – 2082.5/13200)
= 1.19
Расчетный эксцентриситет
продольной силы
е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,13·1,19 + 0,5·50 – 4 = 22,3 см.
Определим требуемую
площадь сечения симметричной арматуры по формулам:
1. ξR = ω/(1 + (Rs/σsc,u)·(1 – ω/1,1))
= 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58,
где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749;
σsc,u = 400 МПа при γb2 > 1.
2. αn = N/(Rbbh0) = 2082*1000/1,1*11,5∙50∙46*100
= 0,72.
3. αs = αn (e/h0-1+ αn /2)/(1-δ) = 0.72(22,3/46-1+0.72/2)/(1-0.087)<0
4. δ = а/h0 = 4/46 = 0,087.
При αs <0 требуемая площадь сечения
симметричной арматуры принимается конструктивно.
Окончательно принимаем в
подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 4Ø18
АIII (As = As` = 10,18 см2).
Расчет промежуточной
распорки
Изгибающий момент в
распорке Mds=QS/2=-60кНм. Сечение распорки прямоугольное: В=50см h=45см h0=41. так как эпюра моментов двухзначная
As
= As` = Mds /(h0-a)Rs =
6000000/36500(41-4) = 4.5 см2 ,
Принимаем 3Ø14 АIII (As = As` = 4,62 см2).
Поперечная сила в
распорке
Qds=2 Mds/c=2*60/0.9=130 кН<= φb4γb2Rbtbh0=136кН
Поперечную арматуру
принимаем d=8 AI S=150мм.
6.
Конструирование и расчет фундамента под колонну ряда А
6.1 Данные
для проектирования
Глубина заложения
фундамента принимается из условия промерзания грунта равной d = 1,8 м. Обрез фундамента на отметке
– 0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания R = 100 кПа, средний удельный вес грунта на нем γm = 17 кН/м3. Бетон
фундамента В 15 с расчетными характеристиками γb2 = 1,1; R =
1,1∙8,5 = 9,74 МПа; Rbt =0,88 МПа.
На фундамент в уровне его
обреза передается от колонны следующие усилия.
Таблица 7
Усилия от колонны в
уровне обреза фундамента
Вид усилия
|
Величина
усилий
|
|
+Mmax расч
|
+Mmax норм
|
М, кН∙м
|
-381
|
-331,3
|
N, кН
|
2082
|
1810,4
|
Q, кН
|
-60
|
-52,2
|
Нагрузка от веса части
стены ниже отм. 10,95 м, передающаяся на фундамент через фундаментную балку,
приведен в таблице 8.
Таблица 8
Нагрузки от веса части
стены
Элементы конструкций
|
Нагрузка
|
на
|
|
нормативная
|
расчетная
|
Фундаментные балки,
|
27,4
|
30,3
|
l = 10,75 м
|
|
|
Стеновые панели ∑h = 6,15м,
|
30,4
|
33,4
|
γ = 2,15 кН/м²
|
|
|
Остекление проемов
|
37,6
|
41,4
|
∑h = 4,8м, γ = 2,15 кН/м²
|
|
|
Итого
|
95,5
|
Gw = 105,1
|
Эксцентриситет приложения
нагрузки от стены еw
= tw/2 + hс/2 = 300/2 + 1000/2 = 650 мм = 0,65 м, тогда изгибающие
моменты от веса стены относительно оси фундамента:
Мw = Gw∙ew = -105,1∙0,65 = -68,3 кН∙м.
Определение размеров
подошвы фундамента и краевых давлений
Геометрические Размеры
фундамента определяем по формуле:
по справочнику
проектировщика приниваем axb=5.4x4.8м, тогда площадь подошвы А = 26 м2,
а момент сопротивления W = bа2/6 =
= 4,8∙5,42/6
= 23,3 м3. Из условий рn,max ≤ 1,2R; pn,min ≤ 0; pn,m ≤
R.
Уточняем нормативное
сопротивление на грунт
R=R0[1+k(B-b0)/β0](d+d0)/2 d0=0.1[1+0.05(4.8-1)/1](1.8+2)/4=1.3МПа
Проверка давления под
подошвой фундамента
Проверяем наибольшее рn,max и наименьшее рn,min краевые давления и среднее pn,m давление под подошвой. Принятые размеры под подошвой
должны обеспечивать выполнение следующих условий:
Рис 5. Расчетная схема усилий для
фундамента по оси А.
рn,max ≤ 1,2R; pn,min ≤ 0; pn,m ≤
R.
Давление на грунт
определяется с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле
рn = Nf/A ± Mf/W
+ γmd,
где Nf = Nn + Gnw; Mf = Mn + Qn∙Hf + Mmax – усилие на уровне подошвы
фундамента от нагрузок с коэффициентом γf = 1.
При расчете поперечной
рамы за положительное принималось направление упругой реакции колонны слева
направо. Тогда положительный знак поперечной силы Q соответствует ее направлению справа налево. Следовательно,
момент, создаваемый поперечной силой Q относительно подошвы фундамента. при положительном знаке Q действует против часовой стрелки и
принимается со знаком «минус».
Комбинация Nmax
pn,max = 100,5 + 331,3*6/5,42*4,8
= 116,8 кПа < 1,2R = 1,2∙130
= 156 кПа;
pn,min = 100,5 - 331,3*6/5,42*4,8
= 84,4 кПа > 0;
рn,m = 1810,4/26+17*1,6 = 100,5 кПа < R = 150 кПа.
В обеих комбинациях
давление рn не
превышает допускаемых, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны.
Определение
конфигурации фундамента и проверка нижней ступени
Учитывая значительное
заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой
плитной частью.
Размер подколонника в
плане:
lcf = hc + 2t1 + 2δ1 = 1000 + 2∙250
+ 2∙100 = 1700 мм;
bcf = bc + 2t2 + 2δ2 = 500 + 2∙250
+ 2∙100 = 1200 мм,
где t1,t2, и δ1,δ2
– соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой
стакана в направлении сторон l и b.
Высоту ступеней назначаем
h1=h2=h3=0.3м. Высота подколонника hcf=0,75м.
Рис 6. Геометрические
размеры фундамента по оси А.
Глубина стакана под
колонну hd = 0,9м; размеры дна стакана:
bh = 500 + 2∙50 = 600 мм;
lh = 1000 + 2∙50 = 1100 мм.
Расчет на
продавливание
Высота и вынос нижней
ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на
продавливание выполняем из условия:
N≤(bl/Af0) Rbtbmh01,
Так как hb=Hf - hh = 1.65-0.9=0.75<H+0.5(lct-hc)=0.6+0.5(1.7-1)=0.95
И hb=Hf - hh = 1.65-0.9=0.75<H+0.5(bct-bc)= 0.95, товыполняют расчет на
продавливание фундамента колонной от дна стакана, а также на раскалывание
фундамента колонной.
Рабочая высота дна
стакана h0b = 0,75-0,08 = 0,67м; средняя ширина bm=0.6+0.67=1.27 площадь Аf0 = 0,5b(l – hn – 2h0b) – 0,25(b – bn – 2h0b)2 = 0,5∙4,8∙(5.4 – 0.9 – 2∙0,67)
– 0,25(4,8 – 0.6 – 2∙0,67)2 = 6.8 м2, тогда
продавливающая сила 1.810<4.8*5.4*0.88*0.67/6.8=2.25-прочность дна стакана
на продавливание обеспечена.
Расчет на раскалывание
Для расчета на
раскалывание вычисляют площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях
проходящих по осям сечения колонны:
Afb=0.75*1.2+0.3*4+0.3*4.8-0.9*0.5(0.7+0.6)+0.3*3.2=5.45
Afl=0.75*1.7+0.3*4.5+0.3*5.4-0.9*0.5(1.2+1.1)+0.3*3.6=6.9
При Afb/Afl=0,79>bc/hc=0.5 – прочность на раскалывание
проверяют из условия : N≤0.975(1+
bc/hc) AflRbt=0.975(1+0.5)5.8*0.88=7.4
6.2 Подбор
арматуры подошвы
Под действием реактивного
давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в
теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений
по граням уступов и по грани колонны.
Площадь сечения рабочей
арматуры подошвы определяется по формуле:
As,i
= Mi-i/(0,9Rsh0i),
где Mi-i и h0i – момент и рабочая высота в i–ом сечении.
Рис 7. К подбору арматуры
подошвы фундамента.
Определение давления
на грунт
pmax=2082/26+17*1,8+3,81*6/5,4*4,8=128,3
Сечение I – I
p1
= pmax – (pmax – pmin)(c1/l) = 112 +
(16,3*2,3)/1,8 = 132,8 кПа;
Сечение II – II
p2 = 112 + (16,3*1,8)/1,8 = 128,3 кПа;
Сечение III – III
p3 = 112 + (16,3*0,85)/1,8 = 119,7 кПа;
Сечение IV – IV
p4 = 112 + (16,3*0,5)/1,8 = 116,5 кПа
Определение моментов
Сечение I – I
МI-I = Δа2(2pmax + p1)/24
= (5,4-4,5)2(132,8+2*128,3)/24 = 10,4 кН∙м;
Аs,1 = 49,1∙106/(0,9∙280∙250)
= 780 мм 2.
Сечение II – II
МII-II = (5,4-3,6)2(128,3+2*128,3)/24
= 52 кН∙м;
Аs,II = 215,4∙106/(0,9∙280∙550)
= 1554,1 мм 2.
Сечение III – III
МIII-III = (5,4-1,7)2(119,7+2*128,3)/24
= 214,6 кН∙м;
Аs,III = 351,5∙106/(0,9∙280∙850)
= 1640 мм 2.
Сечение IV – IV
МIV-IV = (5,4-1)2(116,5+2*128,3)/24
= 301,2 кН∙м;
Аs,IV = 527,8∙106/(0,9∙280∙2350)
= 891 мм 2.
Определение требуемой
площади арматуры и подбор сечения.
Сечение I – I
Аs,1 = 0,0052*2/(0,9∙280∙0,22)
= 2 см 2.
Сечение II – II
Аs,II = 0,026*2/(0,9∙280∙0,52)
= 4 см 2.
Сечение III – III
Аs,III = 0,107*2/(0,9∙280∙0,82)
= 10,4 см 2.
Сечение IV – IV
Аs,IV = 0,1506*2/(0,9∙280∙1,52)
= 7,9 см 2.
Принимаем в направлении
длиной стороны 5Ø18 А-II (As = 12,72 см2> As,III) с шагом 200 мм.
Подбор арматуры в
направлении короткой стороны Расчет ведем по среднему давлению по подошве pm = 112 кПа. Учитываем, что стержни
этого направления будут во втором верхнем ряду, поэтому рабочая высота h0i = hi – a – (d1 + d2)/2. Полагаем, что диаметр стержней
вдоль короткой стороны будет не более 12 мм.
Сечение I` - I`
M`I-I =
0,125pm(b – b1)2 = 0,125∙112∙(4,8
– 4,0)2 = 8,96 кН∙м;
Сечение II` - II`
M`II-II = 0,125∙112∙(4,8 – 3,2)2 = 35,84
кН∙м;
Сечение III` - III`
M`III-III = 0,125∙112∙(4,8 – 1,2)2
= 126 кН∙м;
Сечение IV` - IV`
M`IV-IV = 0,125∙112∙(4,8 – 0,5)2 = 191,7
кН∙м;
Требуемая площадь
арматуры
Сечение I` - I`
Аs,1` = 0,00896/(0,9∙280∙0,22)
= 1,6 см 2.
Сечение II` - II`
Аs,II` = 0,03584/(0,9∙280∙0,52) = 2,7 см 2.
Сечение III` - III`
Аs,III` = 0,126/(0,9∙280∙0,82) = 6,1 см 2.
Сечение IV` - IV`
Аs,IV` = 0,1917/(0,9∙280∙1,57) = 4,8 см 2.
Принимаем в направлении короткой
стороны 5Ø14А-II As = 7,69 см2>As,III с шагом 200 мм.
6.3 Расчет
подколонника и его стаканной части
При толщине стенок
стакана поверху t1 = 250 мм < 0,75hd = 0,75∙550 = 413 мм стенки
стакана необходимо армировать продольной и поперечной арматурой по расчету.
Подбор продольной
арматуры
Продольная арматура
подбирается на внецентренное сжатие в сечениях V –V и VI – VI. Сечение V –V приводим к эквивалентному
двутавровому:
bf` = bf = bcf = 1200 мм; hf` = hf =300 мм; b =
600 мм; h = 1700 мм. Армирование подколонника
принимаем симметричным: а = а` = 40 мм.
Усилия в сечении V – V:
М = -381-60*0,9-52,5 = -487,5
кН∙м;
N = 2082+105,1+384=2571,1 кН;
е0 = M/N = 487,5/2571,1 = 0,19 м.> еa=h/30=0.055
Эксцентриситет продольной
силы относительно центра тяжести растянутой арматуры
е = е0 + 0,5h – a = 0.19 + 0,5∙1.7 – 0.04 = 1м.
Проверяем положение
нулевой линии
N = 2.571 MН < Rbbf`hf` = 9.74∙1.2∙0.3
=3.5 MН – нейтральная линия проходит в
полке поэтому арматура подбирается как для прямоугольного сечения шириной b = bf = 1200 мм=1.2м и рабочей высотой h0 = h – a = 1700 – 40 = 1660 мм=1,66м.
Вспомогательные
коэффициенты:
φn = N/(Rbbh0) = 2,571/(9,74∙1,2∙1,66)
= 0,133 < ξR = 0,65;
φm1 = (N·e)/(Rbbh02) = 2,571/9,74∙1,2∙1,662 = 0,08;
δ = а`/h0 = 40/1660 = 0,024.
Требуемая площадь сечения
симметричной арматуры
Аs = As` = (αm1 - αn(1 – αn/2)/(1 – δ)
= (0,08 – 0,133∙(1 – 0,08/2)/(1 – 0,024) <0.
По конструктивным
требованиям минимальная площадь сечения продольной арматуры составляет
Аs,min = 0,0005∙bсf∙hcf = 0,0005∙1,2∙1,7 = 10 см2
Окончательно принимаем в
подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 5Ø16
АII (As = As` = 10,05см2>Аs,min).
Корректировку расчета не
производим.
У широких граней предусматриваем
по 3Ø10 АII с тем, чтобы
расстояние между продольными стержнями не превышали 400 мм.
В сечении V –V усилия незначительно больше, чем в сечении IV – IV, поэтому арматуру оставляем без изменений.
Подбор поперечной
арматуры стакана
Стенки стакана армируются
также горизонтальными плоскими сетками. Стержни сеток Ø > 8 мм
располагаются у наружных и внутренних граней стакана; шаг сеток 100…200 мм.
Обычно задаются расположением сеток по высоте стакана, а диаметр стержней
определяют расчетом.
Так как 0,5hc=0.5м> е0=0.19> hc/6=0.17 – принимаем 6 сеток с шагом
150мм. Верхнюю сетку устанавливаем на расстоянии 50мм
Расчет производится в
зависимости от величины эксцентриситета продольной силы, причем усилия М и N принимабтся в уровне нижнего торца
колонны.
М = -381 – 60 ∙1 – 0,7*2082*0,19
=-164,1 кН∙м;
Σzi=0.8+0.65+0.5+0.35+0.2+0.05=2.55м
При hc/6 = 900/6 = 150 мм < е0
= 1,09 мм;
е0 = 1,09 мм
> hc/2 = 900/2 = 450 мм.
Расчет ведется для
сечения проходящего через точку К. Тогда площадь сечения арматуры одного ряда
сеток определяется по формуле:
Аs = 0,164/225*2,55=2,86см2
При четырех рабочих
стержнях в сетке требуемая площадь сечения одного стержня Aw = 2,86/4 = 0,75см2.
Принимаем стержни Ø10А-I (Asw1 = 0,785см2).
7. Расчет
предварительно напряженной сегментной фермы пролетом L = 18 м
7.1 Данные
для проектирования
Требуется запроектировать
сегментную ферму пролетом 18 м.
Шаг ферм 6 м. Покрытие
принято из железобетонных ребристых плит покрытия размером в плане 3х6 м.
Коэффициент надежности по назначению γn = 0,95. Ферма проектируется с предварительно
напряженной арматурой нижнего пояса и закладной решеткой.
Бетон тяжелый класса В
40, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении: Rb = 22,0 МПа; Rb,ser = 29,0 МПа; Rbt = 1,40 МПа; Rbt,ser = 2,1 МПа; Eb = 32500 МПа. Коэффициент условия
работы бетона γb2 =
= 0,9. Напрягаемые канаты
нижнего пояса класса К-7: Rs = 1080 МПа;
Rs,ser
= 1295,0 МПа; Es = 1,8∙105
МПа. Арматура верхнего пояса, узлов и
элементов решетки класса А-III:
при Ø ≥ 10 – Rs = Rsc = 365 МПа и
Rsw = 290 МПа; при Ø < 10 - Rs = Rsc = 355 МПа и Rsw = 285 МПа;
Es = 2∙105 МПа. Хомуты
из арматуры класса А-I.
Натяжение арматуры механическим способом на упоры стенда. Обжатие бетона производится
при его передаточной прочности Rbp = 0,7∙В = 0,7∙40 = 28 МПа. К элементам фермы
предъявляется 3-я категория по трещиностойкости.
7.2
Определение нагрузок на ферму
Постоянные нагрузки
Состав и величины
распределенных по площади нагрузок от покрытия приведены в табл. 9.
Таблица 9
Постоянные нагрузки на
стропильную ферму
|
Нормативная
|
Коэффициент
|
Расчетная
|
Собственный вес
|
нагрузка,
|
надежности
|
нагрузка,
|
|
Н/м²
|
по нагрузке
|
Н/м²
|
Железобетонных ребристых
|
2050
|
1,1
|
2255
|
плит покрытия размером в
|
|
|
|
плане 3х6 м с учетом
|
|
|
|
заливки швов
|
|
|
|
Обмазочной пароизоляции
|
50
|
1,1
|
60
|
Утеплитель (готовые плиты) мин/ват
|
160
|
1,2
|
190
|
Асфальтовой стяжки толщиной
|
350
|
1,3
|
455
|
2 см
|
|
|
|
Рулонного ковра
|
200
|
1,3
|
260
|
ИТОГО
|
-
|
-
|
3220
|
Рис 8. Геометрическая
схема фермы.
Рис 8. Схема приложения
узловых постоянных нагрузок
От веса кровли
qкр = q*a=3.220*6=19.32кН/м
Сосредоточенная узловая
нагрузка от распределенной
Узел 5(9) F=61,4 кН
Узел 6(8) F=58,5 кН
Узел 7 F=58,2 кН
Снеговая нагрузка
qcn=12 кН/м
Узловые нагрузки от снега
по рис.8:
Узел 5(9) F=36 кН
Узел 6(8) F=36 кН
Узел 7 F=36 кН
Собственный вес -
узловые нагрузки
Узел 2(3) F=13,55 кН
Узел 5(9) F=6,0 кН
Узел 6(8) F=5,7 кН
Узел 7 F=7,12 кН
7.3
Определение усилий в стержнях фермы
Длительно
действующая часть снеговой нагрузки, составляет 50% от полного нормативного
значения.
Управление
|
Тип
|
Наименование
|
Данные
|
1
|
Шифр задачи
|
ЖБК ферма Вова
|
2
|
Признак системы
|
1
|
39
|
Имена загружений
|
1: постоянная
2: Снеговая
|
33
|
Единицы измерения
|
Линейные единицы измерения: м;
Единицы измерения размеров сечения:
см;
Единицы измерения сил: кН;
Единицы измерения температуры: ;
|
Элементы
|
Номер
элемента
|
Тип
элемента
|
Тип
жесткости
|
Узлы
|
1
|
1
|
1
|
4 9
|
2
|
1
|
1
|
9 8
|
3
|
1
|
1
|
8 7
|
4
|
1
|
1
|
7 6
|
5
|
1
|
1
|
6 5
|
6
|
1
|
1
|
5 1
|
7
|
1
|
1
|
5 2
|
8
|
1
|
1
|
2 6
|
9
|
1
|
1
|
2 7
|
10
|
1
|
1
|
7 3
|
11
|
1
|
1
|
3 8
|
12
|
1
|
1
|
3 9
|
13
|
1
|
1
|
1 2
|
14
|
1
|
1
|
2 3
|
15
|
1
|
1
|
3 4
|
Координаты
и связи
|
Номер
узла
|
Координаты
|
Связи
|
|
X
|
Z
|
X
|
Z
|
1
|
0,
|
0,
|
#
|
#
|
2
|
5,97
|
0,
|
|
|
3
|
11,97
|
0,
|
|
|
4
|
17,94
|
0,
|
|
#
|
5
|
3,04
|
1,45
|
|
|
6
|
5,97
|
2,1
|
|
|
7
|
8,97
|
2,45
|
|
|
8
|
11,97
|
2,1
|
|
|
9
|
14,9
|
1,45
|
|
|
Типы
нагрузок
|
Номер
строки
|
Номер
узла
или
элем.
|
Вид
нагрузки
|
Направление
нагрузки
|
Номер
нагрузки
|
Номер
нагру-
жения
|
1
|
5
|
0
|
3
|
1
|
1
|
2
|
5
|
0
|
3
|
7
|
1
|
3
|
9
|
0
|
3
|
1
|
1
|
4
|
9
|
0
|
3
|
7
|
1
|
5
|
6
|
0
|
3
|
2
|
1
|
6
|
6
|
0
|
3
|
5
|
1
|
7
|
8
|
0
|
3
|
2
|
1
|
8
|
8
|
0
|
3
|
5
|
1
|
9
|
7
|
0
|
3
|
3
|
1
|
10
|
7
|
0
|
3
|
6
|
1
|
11
|
2
|
0
|
3
|
4
|
1
|
12
|
3
|
0
|
3
|
4
|
1
|
13
|
5
|
0
|
3
|
8
|
2
|
14
|
6
|
0
|
3
|
8
|
2
|
15
|
7
|
0
|
3
|
8
|
2
|
16
|
8
|
0
|
3
|
8
|
2
|
17
|
9
|
0
|
3
|
8
|
2
|
Величины
нагрузок
|
Номер
нагрузки
|
Величины
|
1
|
6,
|
2
|
5,7
|
3
|
7,12
|
4
|
13,55
|
5
|
58,5
|
6
|
58,2
|
7
|
61,7
|
8
|
36,
|
Загружения
|
Номер
|
Наименование
|
постоянная
|
2
|
Снеговая
|
Максимальные
усилия элементов расчетной схемы, kН, м
|
Наиме-
нование
|
MAX+
|
MAX-
|
|
Значение
|
Номер
эл-та
|
Номер
сечения
|
Номер
загру-
жения
|
Значение
|
Номер
эл-та
|
Номер
сечения
|
Номер
загру-
жения
|
N
|
393,035
|
14
|
3
|
1
|
-421,897
|
5
|
3
|
1
|
M
|
0,
|
15
|
3
|
2
|
0,
|
15
|
3
|
2
|
Q
|
0,
|
15
|
3
|
2
|
0,
|
15
|
3
|
2
|
Усилия
и напряжения элементов, kН, м
|
Номер
эл-та
|
Номер
сечен.
|
Номер
загруж.
|
Усилия
и напряжения
|
|
|
|
N
|
M
|
Q
|
1
|
1
|
1
|
-413,718
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-209,054
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-413,718
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-209,054
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-413,718
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-209,054
|
0,
|
0,
|
2
|
1
|
1
|
-421,897
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-210,627
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-421,897
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-210,627
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-421,897
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-210,627
|
0,
|
0,
|
3
|
1
|
1
|
-414,677
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-207,023
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-414,677
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-207,023
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-414,677
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-207,023
|
0,
|
0,
|
4
|
1
|
1
|
-414,677
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-207,023
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-414,677
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-207,023
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-414,677
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-207,023
|
0,
|
0,
|
5
|
1
|
1
|
-421,897
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-210,627
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-421,897
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-210,627
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-421,897
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-210,627
|
0,
|
0,
|
6
|
1
|
1
|
-413,718
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-209,054
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-413,718
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-209,054
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-413,718
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-209,054
|
0,
|
0,
|
7
|
1
|
1
|
42,9195
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
18,8996
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
42,9195
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
18,8996
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
42,9195
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
18,8996
|
0,
|
0,
|
8
|
1
|
1
|
-20,8795
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-14,3727
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-20,8795
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-14,3727
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-20,8795
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-14,3727
|
0,
|
0,
|
1
|
1
|
24,3355
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
9,46983
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
24,3355
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
9,46983
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
24,3355
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
9,46983
|
0,
|
0,
|
10
|
1
|
1
|
24,3355
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
9,46983
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
24,3355
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
9,46983
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
24,3355
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
9,46983
|
0,
|
0,
|
11
|
1
|
1
|
-20,8795
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-14,3727
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
-20,8795
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-14,3727
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
-20,8795
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
-14,3727
|
0,
|
0,
|
12
|
1
|
1
|
42,9195
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
18,8996
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
42,9195
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
18,8996
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
42,9195
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
18,8996
|
0,
|
0,
|
13
|
1
|
1
|
373,416
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
188,689
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
373,416
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
188,689
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
373,416
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
188,689
|
0,
|
0,
|
14
|
1
|
1
|
393,035
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
198,293
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
393,035
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
198,293
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
393,035
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
198,293
|
0,
|
0,
|
15
|
1
|
1
|
373,416
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
188,689
|
0,
|
0,
|
|
2
|
1
|
373,416
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
188,689
|
0,
|
0,
|
|
3
|
1
|
373,416
|
0,
|
0,
|
|
|
2
|
188,689
|
0,
|
0,
|
7.4 Расчет
сечений элементов фермы
По серии ПК01-129/78
принимаем размеры сечения нижнего пояса bxh = 280х200 мм. Расчет нижнего пояса производим по
прочности (подбор напрягаемой арматуры) и трещеностойкости (проверка по
образованию и раскрытию трещин).
Подбор напрягаемой
арматуры
Из таблицы 9 следует, что
наибольшее растягивающее усилие действует во второй панели нижнего пояса (N = 632,1 кН).
Требуемая площадь сечения
напрягаемой арматуры определяем как для центрально-растянутого элемента:
Asp = N/(γs6∙Rs) = (632.1)/(1,15∙1080*100) = 4.9
cм2,
где γs6 ≈ η = 1,15.
Принимаем 10Ø9 K-7 (Аsp = 5.1 cм2). В нижнем поясе конструктивно предусматриваем
4Ø10 А-III (Аs = 3.14 cм2).
Таблица 10
Расчетные усилия в
элементах фермы
Элемент
|
Номер
|
Расчетное усилие
|
фермы
|
стержня
|
для основного сочетания
|
|
|
|
|
1-5
|
-622,1
|
Верхний
|
5-6
|
-632,1
|
пояс
|
6-7
|
-621,3
|
|
|
|
|
1-2
|
561,5
|
Нижний
|
2-3
|
591,0
|
пояс
|
|
|
|
|
|
|
2-6
|
-35,3
|
Стойки
|
3-8
|
-35,3
|
|
|
|
|
5-2
|
62,0
|
Раскосы
|
2-7
|
33,7
|
|
|
|
Коэффициент армирования
нижнего пояса:
µ = (Asp
+ As)/b∙h = (4.9+3.14)/28*20 = 0,014 или 1,4%.
Проверка
трещеностойкости
Для оценки
трещеностойкости предварительно напряженного нижнего пояса фермы необходимо
вначале определить потери предварительного напряжения.
При механическом способе
натяжение допустимое отклонение р величины предварительного напряжения σsp принимаем p = 0,05∙σsp, тогда σsp + p =σsp + 0,05∙σsp ≤
Rs,ser и σsp = 1295/1,05 = 1233 МПа< Rs,ser=1295 МПа. Принимаем σsp = 1200 МПа.
Коэффициент точности
натяжения арматуры
γsp = 1 – Δγsp = 1 – 0,1 = 0,9.
Площадь приведенного
нижнего пояса:
Ared = A + α1∙Asp + α2∙As = 28∙20 + 5,1∙5.54 + 3,14∙6.15 = 607.6 cм2,
где α1 = Esp/Eb = 180000/32500
= 5,5;
α2 = Es/Eb = 200000/32500 = 6,15,
Первые потери
1. От релаксаций
напряжений в арматуре
σ1 =
(0,22∙σsp/Rs,ser – 0,1)∙σsp = (0,22∙1200/1295 – 0,1)∙1200
= 124.6 МПа.
2. От разности температур
(Δt = 65ºС): σ2 =
1,25∙Δt = 1,25∙65
= 81,25 МПа.
3. От деформации анкеров у
натяжных устройств
σ3 =
Δl∙Esp/l = 0.26∙180000/1900 = 18,7 МПа,
где Δl = 1,25 + 0,15∙d = 1,25 + 0,15∙9 = 2.6 мм –
смещение арматуры в инвентарных зажимах; l = 19000 мм – длина натягиваемой арматуры d =9 мм – диаметр арматуры.
4. От быстро натекающей
ползучести. Усилия обжатия с учетом потерь по позициям 1,2,3.
P0 = Asp∙(σsp – σ1 –
σ2 – σ3) = 510∙(1200 – 124.6 – 81,25 – 18,7)
= 497.5 кН.
Сжимающее усилие в бетоне
от действия этого усилия
σbp = P0/Ared = 497482/607.6
= 8,19 МПа < Rbp =
28 МПа.
Коэффициент α = 0,25
+ 0,025∙Rbp = 0,25 + 0,025∙28 = 0,95 >
0,85,
принимаем α = 0,75.
При σbp/Rbp = 8,18/28 = 0,296 < 0,75 потери
от быстро натекающей ползучести по формуле:
σ6 = 40σbp/Rbp = 40*0.85*0.296=10.0 МПа.
Итого первые потери:
σlos1 = σ1 + σ2
+ σ3 + σ6 = 124.6+81.25+18.72+10=234.6 МПа.
Вторые потери
1. Осадка бетона класса
В40 - σ8 = 40 МПа.
2. От ползучести. Усилие
обжатия с учетом первых потерь
Р1 = 510∙(1200
– 234.6) = 492.354 MН;
сжимающие усилие в бетоне
σbp = 492.4*100/607.6 = 8,1 МПа.
При уровне напряжения:
σbp/Rbp = 8,1/28 = 0,29 < α = 0,75
потери от ползучести
σ9 = 0,85∙150∙σbp/Rbp = 0,85∙150∙0,29 = 36,9
МПа.
Итого вторые потери:
σlos2 = 40 + 36,5 = 76,9 МПа.
Полные потери:
σlos = σlos1 + σlos1
= 234.6 + 76,9 = 290 МПа, что больше 100 МПа.
Усилие обжатия с учетом
полных потерь и наличия ненапрягаемой арматуры:
при γsp = 0.9
Р2 = γsp(σsp – σlos)∙Asp – (σ6 + σ8 + σ9)∙As = 0.9∙(1200 – 311.5)∙5.1 – (10 + 40 + 36.9)∙3.14 = 380.5
кН;
Усилие трещенообразования
определяем при γsp = 0,9 и вводим коэффициент 0,85, учитывающий снижение трещеностойкости
нижнего пояса в следствие влияния изгибающих моментов, возникающих в узлах
фермы:
Ncrc = 0,85[Rbt,ser∙(A + 2α2∙As) + P2] = 0,85∙[0.21∙(56 + 2∙5,1∙5.54) +380.5]=
= 381.5 кН.
Так как Ncrc = 381.5 кН < N = 454.6 кН, в нижнем поясе
образуются трещины и необходимо выполнить расчет по раскрытию трещин.
Приращение напряжений в
растянутой арматуре:
σs = (Nn – P2)/Asp
= (454.6 – 380.5)/5.1 = 145 МПа.
Ширина раскрытия трещин:
acrc1 =
1,15∙δ∙φl∙η∙σs/Esp∙20∙(3,5
- 100µ)∙3√d = 1,15∙1,2∙1,0∙1,2∙97/180000∙20х
х(3,5 - 100∙0,01)∙3√9
= 0,09 мм.
Непродолжительная ширина
раскрытия трещин от действия полной нагрузки
acrc = acrc1 = 0,09 < [acrc1] = 0,15.
Тогда acrc = acrc1- acrc1/ + acrc2=0,09<0.15
Расчет верхнего пояса
Наибольшее сжимающие
усилие, действующее в четвертой панели верхнего пояса. равно N = 632.1 кН.
еа = l/600 = 3010/600 = 5 мм,
где l = 3010 – расстояние между узлами
верхнего пояса;
еа = h/30 = 20/30 = 0,66 см,
еа≥1см
окончательно принимаем е0
= еа = 10 мм.
Расчетные длины верхнего
пояса при е0 = 10 мм < 0,125h = 0,125∙200 = 25 мм:
- в плоскости фермы
l0 = 0,9∙l = 0,9∙301 = 270 см; l0/h = 270/20 = 13,5>4;
Условная критическая сила
I=bh3/12=28*202/12=18666.7см4
φl = 1+β(MiL/M)=1+1*53,2/38=1.87
ML=53,2
MiL=ML+NL(h0-a)/2=0+632,1*0.12/2=38
δе = е0/h = 0,01/0,2 = 0,05 > δe,min
= 0,5 – 0,01l0/h – 0,01Rb = 0,167
Принимаем δе
=0,16
Задаемся в первом
приближении коэффициентом армирования μ = 0,024.
Коэффициент увеличения
начального эксцентриситета
η = 1/(1 –
632,1/2137,9) = 1.42.
Расчетный эксцентриситет
продольной силы
е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,42*1 + 0,5·20 – 4 = 7,42cм.
Определим требуемую
площадь сечения симметричной арматуры по формулам:
1. ξR = ω/(1 + (Rs/σsc,u)·(1 – ω/1,1))
= 0,6916/(1+(365/400)(1– 0,6916/1,1) = 0,485,
где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙0,9∙22 =
0,6916;
σsc,u = 400 МПа при γb2 > 1.
2. αn = N/(Rbbh0) = 632,1∙103/0,9*22*100*28*16
= 0,7.
3. αs = αn (e/h0-1+ αn /2)/(1-δ) = 0.7(7,42/16-1+0.7/2)/(1-0.25)<0
4. δ = а/h0 = 4/16 = 0,25.
При αs <0 требуемая площадь сечения
симметричной арматуры принимается конструктивно
Окончательно принимаем в
подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по
4Ø16 АIII (As = As` = 8,04 см2).
Расчет элементов
решетки
Растянутый раскос .
Поперечное сечение
раскоса 140х140 мм. Расчетное усилие N = 62,8 кН.
Требуемая площадь сечения
растянутой арматуры
As = N/Rs = 62,8∙103/0,95*1080*100
= 1,2 см2
Принимаем 4Ø9 К-7
(As = 2,04см2).
Проверяем продолжительную
ширину раскрытия трещин при действии N с учетом влияния жесткости узлов.
Ncrc = 0,85[Rbt,ser∙(A + 2α2∙As) + P2] = 0,85∙[0.21∙(56 + 2∙2,04∙5.54)
+132,7]= 125,9 кН.
Р2 = γsp(σsp – σlos)∙Asp – (σ6 + σ8 + σ9)∙As = 0.9∙(1200 – 311.5)∙2,04 – (10 + 40 +36.9)∙0 = 132,7
кН;
Так как Ncrc = 125,9 кН > N = 62.8 кН, в нижнем поясе трещины не
образуются, и поэтому выполнять расчет по раскрытию трещин не требуется.
Вследствии того, что
значения усилий в стержнях (раскосах и стойках) различаются незначительно
принимаем их одного размера и с одинаковой арматурой. Арматура для стоек –
конструктивных соображений принимается 4Ø12 А – III.
Список
литературы
1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и
железобетонные конструкции. М., 1989.
2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и
воздействия. М.,1985.
3. Заикин А.И. Железобетонные
конструкции одноэтажных промышленных зданий. (Примеры расчета). М., 2002.
4. Байков В.Н. Железобетонные
конструкции. М., 1991.
5. Улицкий И.И. Железобетонные
конструкции. Киев, 1959.
6. Линович Л.Е. Расчет и
конструирование частей гражданских зданий. Киев, 1972.