Одноповерхова виробнича каркасна будівля з мостовими кранами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Полтавський Національний Технічний Університет ім. Ю. Кондратюка

Факультет будівельний

Кафедра залізобетонних та кам'яних конструкцій

Курсова робота

на тему: Одноповерхова виробнича каркасна будівля з мостовими кранами

з дисципліни: Залізобетонні конструкції

Розробив: Махінько А.В.

Керівник: Папенко О.І.

2002р.

Зміст

Вступ

Розділ 1. Вибір типових конструкцій

1.1 Плити покриття

1.2 Кроквяні конструкції

1.3 Підкранові балки

1.4 Крайні колони каркасу

1.5 Середні колони каркасу

1.6 Стінові панелі

1.7 Фундаментні балки

1.8 Кран

1.9 Компанування каркасу

Розділ 2. Розрахунок і конструювання збірної залізобетонної ферми

2.1 Збір навантаження на 1 м2 покриття

2.2 Визначення зусиль в елементах ферми

2.2.1 Визначення зусиль в елементах ферми від постійного навантаження

2.2.2 Визначення повного вузлового розрахункового навантаження

2.2.3 Визначення зусиль в стержнях ферми

2.3 Визначення характеристик матеріалів

2.3.1 Характеристики бетону

2.3.2 Характеристики арматури

2.4 Розрахунок верхнього поясу ферми

2.5 Розрахунок нижнього поясу ферми

2.5.1 Розрахунок за граничним станом першої групи - за міцністю

2.5.2 Розрахунок за граничним станом другої групи - за тріщіностійкостью

2.5.2.1 Втрати попереднього напруження в арматурі

2.5.2.2 Перевірка тріщіностійкості нижнього поясу

2.5.3 Перевірка міцності при обтиску бетону

2.6 Розрахунок елементів решітки

2.6.1 Розрахунок розтягнутих розкосів за міцністю

2.6.2 Розрахунок розтягнутих розкосів за розкриттям тріщін

2.6.3 Розрахунок стійок

2.6.4 Розрахунок стиснутих розкосів

2.7 Розрахунок опорного вузла ферми

2.8 Конструювання каркасу КП 3

2.8.1 Конструювання каркасу КР 5

2.8.1.1 Прив'язка арматури уздовж каркасу

2.8.1.2 Прив'язка арматури поперек каркасу

2.8.2 Конструювання каркасу КП 3

Розділ 3. Розрахунок поперечної рами

3.1 Визначення навантажень, які діють на раму

3.1.1 Постійне навантаження

3.1.1.1 Навантаження від ваги покриття

3.1.1.2 Навантаження від власної ваги підкранової балки і ваги підкранових шляхів

3.1.1.3 Навантаження від власної ваги підкранової та надкранової частини колон

3.1.1.4 Навантаження від власної ваги навісних стін

3.1.2 Тимчасове навантаження

3.1.2.1 Снігове навантаження

3.1.2.2 Вітрове навантаження

3.1.2.3 Навантаження від мостових кранів

3.1.3 Розрахунок поперечної рами

3.2 Сполучення навантажень

Розділ 4. Розрахунок і конструювання залізобетонної збірної колони

4.1 Визначення площі поперечного перерізу поздовжньої арматури в перерізі 2-2 (надкранова частина)

4.1.1 Вихідні дані для розрахунку

4.1.2 Визначення розрахункового опору бетону

4.1.3 Визначення розрахункового ексцентриситету

4.1.4 Визначення розрахункової довжини та гнучкості елемента

4.1.5 Врахування прогину елемента при розрахунку за недеформованою схемою

4.1.6 Визначення випадку розрахунку

4.1.7 Визначення площі перерізу стиснутої арматури

4.1.8 Визначення площі перерізу розтягнутої арматури

4.1.9 Перевірка значення коефіцієнта армування

4.2 Визначення площі поперечного перерізу поздовжньої арматури в перерізі 4-4 (підкранова частина)

4.2.1 Вихідні дані для розрахунку

4.2.2 Визначення розрахункового опору бетону

4.2.3 Визначення розрахункового ексцентриситету

4.2.4 Визначення розрахункової довжини та гнучкості елемента

4.2.5 Врахування прогину елемента при розрахунку за недеформованою схемою

4.2.6 Визначення випадку розрахунку

4.2.7 Визначення площі перерізу стиснутої арматури

4.2.8 Визначення площі перерізу розтягнутої арматури

4.2.9 Перевірка значення коефіцієнта армування ?

4.3 Перевірка міцності колони на стиск у перерізі 2-2 із площини рами

4.3.1 Вихідні дані для розрахунку

4.3.2 Визначення розрахункового ексцентриситету

4.3.3 Визначення розрахункової довжини та гнучкості елемента

4.3.4 Перевірка міцності

4.4 Перевірка міцності колони на стиск у перерізі 4-4 із площини рами

4.4.1 Вихідні дані для розрахунку

4.4.2 Визначення розрахункового ексцентриситету

4.4.3 Визначення розрахункової довжини та гнучкості елемента

4.4.4 Перевірка міцності

4.5 Перевірка несучої здатності колони на зусилля, які виникають при транспортуванні

4.6 Конструювання каркасу КП 1

4.6.1 Прив'язка робочої арматури надкранової частини по довжині колони

4.6.2 Конструювання поперечної арматуои КП 1

4.6.3 Прив'язка арматури поперек колони

4.7 Конструювання каркасу КП 2

4.7.1 Прив'язка робочої арматури надкранової частини по довжині колони

4.7.2 Конструювання поперечної арматуои КП 1

4.7.3 Прив'язка арматури поперек колони

Розділ 5. Розрахунок і конструювання фундаменту під крайню колону

5.1 Вихідні дані для проектування фундаменту

5.2 Визначення розмірів стакану фундаменту

5.2.1 Визначення висоти стакану

5.2.2 Визначення розмірів стакану в плані

5.3 Визначення зусиль, які діють на основу за граничними станами ІІ групи

5.4 Визначення зусиль, які діють на основу за граничними станами І групи

5.5 Визначення розмірів підошви фундаменту

5.6 Конструювання фундаменту у плані

5.7 Розрахунковий тиск у грунті під підошвою фундаменту

5.8 Розрахунок міцності фундаменту на продавлювання

5.9 Розрахунок арматури підошви фундаменту

5.9.1 Розрахунок арматури в напрямку більшої сторони

5.9.2 Розрахунок арматури в напрямку меншої сторони

5.10 Розрахунок поздовжньої арматури стакану

5.11 Розрахунок поперечної арматури стакану

5.12 Конструювання сітки С1

5.13 Конструювання сітки С2

5.14 Конструювання каркасу КР1

5.15 Конструювання каркасу КР2

Література

Вступ

У даному курсовому проекті необхідно запроектувати трьохпролітну виробничу будівлю з двома мостовими кранами у кожному проліті, вантажопідйомності т. Режим роботи кранів 4к. Район будівництва місто Харків. Довжина цеху становить . Довжина всіх трьох прольотів складає . Крок колон, як крайніх так і середніх складає . Покриття будівлі передбачено тепле з ребристих залізобетонних панелей розміром без ліхтарів. У якості утеплювача пропонується використовувати пінобетон щільністю , товщиною . Панелі вкладаються на залізобетонні сегментні ферми. Позначка верху кроквяних конструкцій . Позначка низу фундаменту . Розрахунковий опір ґрунту основи . Будівля ІІ класу за ступенем відповідальності, тому коефіцієнт надійності за призначенням .

будівля мостовий залізобетонний фундамент

Розділ 1. Вибір типових конструкцій

1.1 Плити покриття

Керуючись умовами завдання на курсовий проект та приймаючи до уваги те, що снігове навантаження на плиту покриття незначне (м. Харків це схід України), а виробниче середовище не агресивне, приймаємо ребристу плиту розмірами , вагою . Марка ПГ-ІАІІІВТ. ГОСТ 22701.1-77.

1.2 Кроквяні конструкції

Для наших умов найкраще підходить система з кроквяних конструкцій (у нашому випадку сегментна ферма) пролітом і вагою , на які спираються ребристі плити покриття. Марка ІФС18-2. Серія 1.463.1-16.



1.3 Підкранові балки

Розміри підкранових балок приймаємо згідно рис.1. Вага балки . Довжина дорівнює кроку колон каркасу. Марка БК6-2АІV. Серія 1.426.1-4.

1.4 Крайні колони каркасу

Крайні колони каркасу проектуємо суцільними, прямокутного перерізу. Основні розміри колон приймаємо згідно рисунку: , , . . Вага . Марка 2к84-1. Серія 1.424.1-85.

1.5 Середні колони каркасу

Середні колони каркасу проектуємо суцільними, прямокутного перерізу. Основні розміри колон приймаємо згідно рисунку: , , . . Вага . Марка 8к84-1. Серія 1.424.1-85.

1.6 Стінові панелі

Стінові панелі приймаємо одношаровими з керамзитобетону густиною . Товщину панелей приймаємо конструктивно . Висоту панелей приймаємо і . Вагою відповідно і . Марка відповідно і . Серія .



1.7 Фундаментні балки

На основі розмірів перерізів колон знаходимо приблизні габарити підколонника фундаментів:. Тоді фундаментна балка при кроці колон буде завдовжки . Вага .

1.8 Кран

Відповідно до завдання вантажопідйомність крана . Згідно цього проліт крана , , , маса крану , маса візка , .



1.9 Компонування каркасу

Компонування каркасу розпочинається відповідно до прийнятої системи прив'язки колон крайніх і середніх рядів до координаційних осей. Прив'язку колон зовнішніх рядів приймаємо назовні. Крайні колони зміщуємо на від поперечних координаційних осей. Середні колони розміщуємо симетрично відносно координаційних осей поздовжнього і поперечного напрямку.

Для забезпечення просторової жорсткості будівлі проектуємо систему поперечних і поздовжніх рам, які об'єднуються жорстким диском покриття. Для зменшення зусиль у колонах від вимушених переміщень будівлю за допомогою температурних швів ділять на блоки. Але так як генеральні розміри будівлі менше розмірів температурних блоків, то проектуєма будівля складається з одного температурного блоку, розміром .

Для передачі горизонтальних (вітрових, кранових) навантажень на фундаменти приймаємо вертикальні хрестові в'язі, які розташовуємо поміж колонами по середині температурного блоку. Висота на опорі кроквяних ферм незначна (менша ніж ), тому вертикальні в'язі в рівні покриття не передбачені.

Розділ 2. Розрахунок і конструювання залізобетонної збірної ферми

2.1 Збір навантаження на покриття

Перш ніж визначити навантаження від ваги покриття, слід прийняти склад покрівлі, а потім визначити навантаження від неї. Робимо це у табличній формі. Результати наведені у таблиці №2.1.

Таблица 2.1: Навантаження від покриття, кПа

№ п/п	Склад покриття і вид навантаження	Нормативне навантаження		Розрахункове навантаження для ІІ групи граничних станів		Розрахункове навантаження для І групи граничних станів
1	2	3	4	5	6	7
Постійні
1	Захисний шар з гравію, втопленного у мастику ,	0,3	0,95	0,285	1,3	0,3705
2	Гідроізоляція із трьох шарів руберойду	0,15	0,95	0,1425	1,3	0,18525
3	Стяжка шар асфальту ,	0,4	0,95	0,38	1,3	0,494
4	Утеплювач пінобетон ,	0,5	0,95	0,475	1,3	0,6175
5	Пароізоляція шар руберойду	0,05	0,95	0,0475	1,3	0,06175
6	Плита покриття , вагою	1,5	0,95	1,425	1,1	1,5675
Тимчасове
7	Сніг	0,7	0,95	0,665	1,4	0,93
Повне навантаження

2.2 Визначення зусиль в елементах ферми

Рисуємо розрахункову схему ферми, а також навантаження, які діють на неї. На ферму діє постійне навантаження і тимчасове снігове навантаження. При цьому снігове навантаження показуємо для двох випадків: рівномірно розподілене навантаження , та навантаження розподілене за трикутником . В розрахунках будемо використовувати лише тільки рівномірно розподілене навантаження . Це робиться для спрощення. Але у реальному житті треба знаходити зусилля в стержнях від двох випадків розподілення снігового навантаження, а потім приймати за розрахункове те навантаження, яке викликає більше зусилля у стержні.

Щоб перейти від розподіленого навантаження до зосередженного, яке прикладається у вузлах ферми, потрібно зібрати розподілене навантаження з так званної “вантажної площі”.

Так як панелі розглядаємої ферми усі різні, то вантажні площі для кожного вузла ферми теж будуть різними. Але так як значення цих площ буде відрізнятися несуттєво, то будемо вважати, що всі панелі ферми однакової довжини:

2.2.1 Визначення зусиль в вузлах ферми від постійного навантаження

Це навантаження, яке на рисунку позначено як визначаємо за формулою:

2.2.2 Визначення повного вузлового розрахункового навантаження

Це навантаження, яке на рисунку позначено як визначаємо за формулою:

2.2.3 Визначення зусиль в стержнях ферми

Зусилля в стержнях ферми визначаємо, використовуючи спосіб вирізання вузлів. Всі результати обчислення зводимо у таблицю 2.2.

Таблиця 2.2: Зусилля в стержнях ферми

Елемент ферми	Умовне позначення	Зусилля від одиничного навантаження, кН	Постійне навантаження, кН	Повне навантаження, кН	Розрахункові зусилля від постійного навантаження, кН	Розрахункові зусилля від повного навантаження, кН
1	2	3	4	5	6	7
Нижній пояс	1-2	4,63	71,5	88,8	331,045	411,144
	2-3	5,57	71,5	88,8	398,255	494,616
	3-4	4,63	71,5	88,8	331,045	411,144
Верхній пояс	1-5	-5,30	71,5	88,8	-378,95	-470,64
	5-6	-5,50	71,5	88,8	-393,25	-488,4
	6-7	-5,53	71,5	88,8	-395,395	-491,064
	7-8	-5,53	71,5	88,8	-395,395	-491,064
	8-9	-5,50	71,5	88,8	-393,25	-488,4
	9-4	-5,30	71,5	88,8	-378,95	-470,64
Розкіси	5-2	0,87	71,5	88,8	62,205	77,256
	2-7	-0,25	71,5	88,8	-17,875	-22,2
	7-3	-0,25	71,5	88,8	-17,875	-22,2
	3-9	0,87	71,5	88,8	62,205	77,256
Стійки	2-6	-0,26	71,5	88,8	-18,59	-23,088
	3-8	-0,26	71,5	88,8	-18,59	-23,088

2.3 Визначення характеристик матеріалів

2.3.1 Характеристики бетону

В завданні для проектування ферми пропонується використовувати бетон класу . Коефіцієнт умов роботи становить , так як в розрахунку ферми не враховується вплив від вітрового і кранового навантаження.

Розрахункові опори для граничних станів першої групи визначаємо згідно ([2], стр. 47, табл. №13). Отримаємо для важкого бетона класу при :

Розрахункові опори для граничних станів другої групи визначаємо згідно ([2], стр. 47, табл. №12). Отримаємо для важкого бетона класу при :

Модуль пружності бетону визначаємо згідно ([2], стр. 51, табл. №18):

Передаточну міцність бетону визначаємо згідно ([2], стр. 39, п.2.3). Згідно з цим пунктом:

Тоді отримаємо: . Округлюючи приймаємо . Згідно ([2], стр. 47, табл. №13) отримаємо:



2.3.2 Характеристики арматури

Попередньо напружена

Характеристики попередньо напруженної арматури. Арматура :

Розрахунковий опір арматури для граничних станів першої групи визначаємо згідно ([2], стр. 63, табл. №22). Він становить:

Для діаметра

Розрахунковий опір арматури для граничних станів другої групи визначаємо згідно ([2], стр. 60, табл. №19). Він становить:

Для діаметра

Модуль пружності арматури визначаємо згідно ([2], стр. 66, табл. №25):

Арматури згідно ([2], стр.56, табл. №17) це арматурні канати за ГОСТ 13840-81. Діаметр цієї арматури знаходиться в межах .

Згідно ([2], стр.13, п. 1.15) попереднє напруження в напружувальній арматурі без врахування витрат слід назначати таким чином, щоб при механічному способі натягу на упори виконувалась умова:

Згідно цієї умови приймаємо:

Гранично допустима ширина розкриття тріщін і визначається згідно ([2], стр. 9, табл. №1б). Згідно цього джерела для арматури маємо:

Звичайна

Характеристики звичайної арматури. Арматура :

Розрахунковий опір арматури для граничних станів першої групи визначаємо згідно ([2], стр. 62, табл. №21). Він становить:

Для діаметра

Розрахунковий опір арматури для граничних станів другої групи визначаємо згідно ([2], стр. 60, табл. №18). Він становить:

Модуль пружності арматури визначаємо згідно ([2], стр. 66, табл. №25):

Арматури згідно ([2], стр.54, табл. №17) це стержнева гарячекатана арматура періодичного профіля зі сталі марки . ГОСТ 5781-82. Діаметр цієї арматури знаходиться в межах .

Гранично допустима ширина розкриття тріщін і визначається згідно ([2], стр. 9, табл. №1б). Згідно цього джерела для арматури маємо:

2.4 Розрахунок верхнього поясу ферми

Максимальні розрахункові зусилля маємо у стержнях і ферми. Вони становлять від повного навантаження і від постійного навантаження. Оскільки зусилля в інших панелях верхнього поясу мало відрізняється від розрахункових, то для уніфікації конструктивного рішення усі елементи верхнього поясу армуємо за зусиллями і .

Для верхнього поясу прийнята арматура . Армування симетричне.

Поперечний переріз поясу становить . Довжина панелі складає .

Величину випадкового ексцентриситету визначаємо згідно ([3], стр. 55, п.3.50). За цим пунктом випадковий ексцентриситет в будь-якому випадку назначається з умови:

Приймаємо . Розрахунковий ексцентриситет приймаємо рівним .

Визначаємо розрахункову довжину елементу. Згідно ([3], стр. 58, табл. №24) отримаємо, що при виконані умови

розрахункова довжина складає:

Згідно ([3], стр. 62, п. 3.64) елементи прямокутного перерізу з симетричним армуванням із сталі , , дозволяється розраховувати за несучою здатністю як центрово стиснуті при виконані умов:

Так як розрахунковий ексцентриситет назначався рівним випадковому, то очевидно, що друга умова виконується. Перевіряємо першу умову:

Отже умова виконується. Тому розраховуємо верхній пояс на центровий стиск за ([3], стр. 62, п. 3.64).

Визначаємо площу робочої арматури. Так як армування прийнято симетричне, то . Сума цих площ позначається . Тоді шукана площа буде становити:

, де

поздовжнє зусилля в стержні ферми. .

розрахунковий опір арматури на стиск для першої групи граничних станів. .

розрахунковий опір бетону на стиск для першої групи граничних станів. .

площа поперечного перерізу верхнього поясу:

коефіцієнт, який визначається за формулою:

, але не більше ніж .

У цій формулі:

визначається за ([3], стр. 62, табл. №26).

визначається за ([3], стр. 63, табл. №27).

Але в цій формулі невідомим є . Тому в першому наближені можна прийняти рівним .

Згідно ([3], стр. 63, табл. №27) при

,

і отримаємо, що .

Необхідна площа буде становити:

Так як , тобто площа від'ємна, робимо висновок, що по розрахунку арматури у верхньому поясі не потрібно. Тому конструктивно приймаємо арматуру у вигляді стержнів діаметром з фактичною площею .

2.5 Розрахунок нижнього поясу ферми

2.5.1 Розрахунок за граничним станом першої групи - за міцністю

Максимальні розрахункові зусилля маємо у стержні ферми. Вони становлять від повного навантаження і від постійного навантаження. Оскільки зусилля в інших панелях нижнього поясу мало відрізняється від розрахункових, то для уніфікації конструктивного рішення усі елементи нижнього поясу армуємо за зусиллями і .

Для нижнього поясу прийнята попередньо напружена арматура . Поперечний переріз поясу становить .

Визначаємо площу напруженої арматури, враховуючи, що звичайна арматура для нижнього поясу не передбачена:

, де

поздовжнє зусилля в стержні ферми. .

розрахунковий опір арматури на стиск для першої групи граничних станів. .

- коефіцієнт, який враховує роботу високоміцної арматури при напруженнях вище умовної межі плинності. Приймаємо згідно ([5], стр. 31, п. 3.13.) для центрово розтягнутих елементів .

За ([4], стр. 139, таблиця №1, додаток 2) приймаємо робочу арматуру у вигляді стержнів діаметром з фактичною площею .

Перевитрати арматури складають:

,

але досягти більш економічного варіанту немає можливості.

2.5.2 Розрахунок за граничним станом другої групи - за тріщіностійкостью

Згідно ([5], стр. 3, таблиця №2) нижній пояс ферми відноситься до третьої категорії вимог до тріщіностійкості. Розраховуємо утворення тріщин для конструкцій третьої категорії при , тобто на нормативні навантаження. При розрахунку утворення тріщин у нижньому поясі рекомендується враховувати згинаючи моменти, які з'являються в результаті жорсткості вузлів, отримані множенням поздовжнього розтягуючого зусилля на коефіцієнт :

, де .

Попереднє напруження в арматурі згідно п.2.3. .

2.5.2.1 Втрати попереднього напруження в арматурі

При розрахунку попередньо напруженних елементів слід враховувати втрати попереднього напруження арматури ([5], стр. 6, таблиця №5).

Перші втрати

Релаксація напружень канатної арматури:

Температурний перепад:

, де

, так як відсутні точні дані.

Деформації анкерів, які розташовані у натяжних пристроїв:

, де

- зміщення стержнів у інвентарних зажимах; - діаметр арматурного канату.

- довжина натягуемого стержня.

Тертя арматури:

Деформації стальної форми:

Швидкоплинна повзучесть для бетону:

Для визначення цих втрат спочатку потрібно встановити, яким пунктом СНіПу потрібно користуватись. Це залежить від співвідношення , де

, де

- коефіцієнт точності натягу арматури. Приймається згідно ([5], стр. 9, п.1.29.).

, де

Шукане співвідношення становить:

.

Для подальшого розрахунку згідно ([5], стр. 6, таблиця №5) будуть потрібні також коефіцієнти:

, тому

При :



Перші втрати:

Другі втрати

Другі втрати при натягу арматури на упори згідно ([5], стр. 6, таблиця №5) становлять:

Усадка бетону:

- для бетону класу і нище.

Повзучесть бетону:

Так як

, то , де

, де

, де

- коефіцієнт точності натягу арматури. Приймається згідно ([5], стр. 9, п.1.29.).

, де

Тоді:

Другі втрати:

Повні втрати

2.5.2.2 Перевірка тріщіностійкості нижнього поясу

Зусилля обтиску бетону з урахуванням усіх втрат і коефіцієнта точності натягу арматури , який приймається згідно ([5], стр. 9, п. 1.27):

Зусилля, які сприймає переріз, нормальний к поздовжній осі елемента, при утворені тріщин визначаємо за формулою:

Оскільки , то умова тріщіностійкості перерізу виконується, тобто не має потреби виконувати розрахунок на розкриття тріщин.

2.5.3 Перевірка міцності при обтиску бетону

При розрахунку на вплив попереднього обтиску за зовнішню силу приймають зусилля у напружувальній арматурі:

, де

- попереднє напруження в арматурі з урахуванням перших втрат.

- коефіцієнт точності натягу арматури.

Перевіряємо міцність на вплив попереднього обтиску за умовою:

, де

- коефіцієнт умов роботи бетону, який враховує попереднє обтиснення конструкцій. Приймається за ([5], стр.19, таблиця №15). .

- розрахунковий опір бетону осьовому стиску, який відповідає передаточній міцності . Згідно п. 2.3.1. .



Міцність бетону при обтисненні забезпечена.

2.6 Розрахунок елементів решітки

2.6.1 Розрахунок розтягнутих розкосів за міцністю

Проектуєма ферма має два розтягнутих розкоси - стержень і стержень . Зусилля в цих стержнях однакові, тому і схема армування у них теж буде однаковою. Розглянемо один з цих стержнів. Наприклад, стержень .

Максимальні розрахункові зусилля у стержні ферми становлять від повного навантаження і від постійного навантаження.

Для розтягнутих розкосів прийнята арматура . Армування симетричне. Поперечний переріз пояса становить . Площа перерізу роскосу складає: .

Площа робочої арматури, з умов міцності:

, де

поздовжнє зусилля в стержні ферми. .

розрахунковий опір арматури на стиск для першої групи граничних станів. .

Приймаємо за ([3], стр.188, додаток №14) стержня діаметром , з фактичною площею .

Перевитрати арматури складають:

,

але досягти більш економічного варіанту немає можливості.

2.6.2 Розрахунок розтягнутих розкосів за розкриттям тріщин

Розтягнуті розкоси ферми відноситься до третьої категорії вимог тріщиностійкості, при яких допустимо розкриття тріщин:

Обмежене за шириною нетривале і тривале . Згідно ([2], стр. 9, табл. №1б).

Розраховуємо розкриття тріщин від дії постійних і короткочасних навантажень при коефіцієнті надійності за навантаженням .

Визначаємо ширину нетривалого розкриття тріщин за ([5], стр. 49, п. 4.14.):

, де

- коефіцієнт, який приймається для розтягнутих елементів . ([5], стр. 49, п.4.14.).

- коефіцієнт, який приймається рівним при врахуванні короткочасних навантажень і нетривалої дії постійних і тривалих навантажень; при врахуванні тривалої дії постійних і тривалих навантажень для конструкцій з тяжкого бетону природньої вологості приймається:

, де

- коефіцієнт армування.

Тоді отримаємо: .

- коефіцієнт, який приймається для стержньової арматури періодичного профілю . ([5], стр. 49, п.4.14.).

- діаметр арматури. .

- приріст напружень в розтягнутій арматурі від повного навантаження. Визначається за формулою:

, де

Умова виконується.

Визначаємо ширину розкриття тріщин від постійних і тривалих навантажень при їх тривалій дії. Зусилля від постійного і тривалого навантаження з урахуванням жорсткості вузлів:

.

Приріст напружень в розтягнутій арматурі від постійного і тривалого навантаження визначається за формулою:



Умова виконується.

Визначаємо ширину розкриття тріщін від постійного і тривалого навантаження при їх короткочасній дії:

Умова виконується.

Ширина розкриття тріщин від короткочасної дії повного навантаження:

Умова виконується.

2.6.3 Розрахунок стійок

Стійки ферми працюють на стиск. Розрахункові зусилля у стержнях і ферми становлять від повного навантаження і від постійного навантаження.

Для стійок прийнята арматура . Армування симетричне.

Поперечний переріз стійок становить . Довжина панелі складає .

Величину випадкового ексцентриситету визначаємо згідно ([3], стр. 55, п.3.50). За цим пунктом випадковий ексцентриситет в будь-якому випадку назначається з умови:



Приймаємо . Розрахунковий ексцентриситет приймаємо рівним .

Визначаємо розрахункову довжину елементу. Згідно ([3], стр. 58, табл. №24) отримаємо, що при виконані умови

розрахункова довжина складає:

Згідно ([3], стр. 62, п. 3.64) елементи прямокутного перерізу з симетричним армуванням із сталі , , дозволяється розраховувати за несучою здатністю як центрово стиснуті при виконані умов:

Так як розрахунковий ексцентриситет назначався рівним випадковому, то очевидно, що друга умова виконується. Перевіряємо першу умову:

Отже умова виконується. Тому розраховуємо стійки на центровий стиск за ([3], стр. 62, п. 3.64).

Визначаємо площу робочої арматури. Так як армування прийнято симетричне, то . Сума цих площ позначається . Тоді шукана площа буде становити:

, де

поздовжнє зусилля в стержні ферми. .

розрахунковий опір арматури на стиск для першої групи граничних станів.

.

розрахунковий опір бетону на стиск для першої групи граничних станів. .

площа поперечного перерізу верхнього поясу:

коефіцієнт, який визначається за формулою:

, але не більше ніж .

У цій формулі:

визначається за ([3], стр. 62, табл. №26).

визначається за ([3], стр. 63, табл. №27).

.

Але в цій формулі невідомим є . Тому в першому наближені можна прийняти рівним .

Згідно ([3], стр. 63, табл. №27) при

,

і отримаємо, що .

Необхідна площа буде становити:

Так як , тобто площа від'ємна, робимо висновок, що по розрахунку арматури у стійках не потрібно. Тому конструктивно приймаємо арматуру у вигляді стержнів діаметром з фактичною площею .

2.6.4 Розрахунок стиснутих розкосів

Розрахункові зусилля у стержнях і ферми становлять від повного навантаження і від постійного навантаження.

Для стиснутих розкосів прийнята арматура . Армування симетричне.

Поперечний переріз розкосів становить . Довжина стержня складає .

Величину випадкового ексцентриситету визначаємо згідно ([3], стр. 55, п.3.50). За цим пунктом випадковий ексцентриситет в будь-якому випадку назначається з умови:



Приймаємо . Розрахунковий ексцентриситет приймаємо рівним .

Визначаємо розрахункову довжину елементу. Згідно ([3], стр. 58, табл. №24) отримаємо, що при виконані умови

розрахункова довжина складає:

Згідно ([3], стр. 62, п. 3.64) елементи прямокутного перерізу з симетричним армуванням із сталі , , дозволяється розраховувати за несучою здатністю як центрово стиснуті при виконані умов:

Так як розрахунковий ексцентриситет назначався рівним випадковому, то очевидно, що друга умова виконується. Перевіряємо першу умову:

Отже умова не виконується. Тому розраховуємо стиснуті розкоси відповідно до вимог ([3], стр. 60, п. 3.61).

Армування розглядаємих розкосів приймаємо у вигляді стержнів діаметром з фактичною площею . Метою подальшого розрахунку буде перевірка міцності розкосів при данному армуванні.

Визначаємо висоту стиснутої зони перерізу розкоса (як для елемента прямокутного перерізу):

Залежно від виконання чи невиконання умови існує два випадки подальшого розрахунку. Тому перевіряємо вище вказану умову. В цій формулі:

- робоча висота перерізу. При товщині захисного шару (між центром арматурного стержня та краєм перерізу) робоча висота перерізу буде складати:

- гранична відносна висота стиснутої зони бетону. Приймається за ([3], стр. 22, таблиця №18).

Перевіряємо умову:

Перевірку міцності виконуємо за формулою:

, де

 поздовжнє зусилля в стержні ферми. .

розрахунковий опір арматури на стиск для першої групи граничних станів. .

розрахунковий опір бетону на стиск для першої групи граничних станів. .

.

.

- ексцентриситет, який визначається за формулою:

, де

- коефіцієнт, який визначається за формулою:

, де

- умовна критична сила, яка визначається за формулою:

, де

 - коефіцієнт, який враховує вплив тривалої дії навантаження на прогин елемента в граничному стані і рівний:

, де

- коефіцієнт, який приймається за ([3], стр. 20, таблиця №16). .

- коефіцієнт, який визначається за формулою:

, але не менше ніж

Приймаємо .

- коефіцієнт армування. Визначається за формулою:

Тоді отримаємо:

Остаточно будемо мати:

,

тобто міцність перерізу розкосу забезпечена. Отже армування залишаємо без змін.

2.7 Розрахунок опорного вузла ферми

При конструюванні ферм необхідно особливу увагу приділяти заробці зварних каркасів елементів решітки у вузлах. В опорних вузлах ферм розраховується поперечна арматура опорних каркасів. Інша арматура встановлюється за конструктивними міркуваннями. Розрахунок поперечної арматури каркасів опорних вузлів повинен забезпечити міцність заанкерування поздовжньої арматури нижнього поясу і міцність опорного вузла при згині по похилому перерізу.

Фактична довжина заробки напруженої арматури . Довжину заробки напруженої арматури при армуванні нижнього поясу канатами приймаємо .

Розраховуємо міцність в похилому перерізі виходячи з умов забезпечення заанкерування арматури. Розрахункові зусилля в при опорних панелях поясів:

.

Розрахункове зусилля при умові міцності в похилому перерізі по лінії відриву:

, де

, де

розрахунковий опір арматури на стиск для першої групи граничних станів. .

- кут нахилу лінії .

Площу поперечної арматури визначаємо за формулою:

, де

- загальна кількість поперечних стержнів по довжині проекції . При кроці стержнів їх кількість .

- розрахунковий опір поперечної арматури. .

Приймаємо переріз поперечної арматури - Ш8 А-ІІІ з .



Для перевірки похилого перерізу на дію згинаючого моменту знаходимо спочатку висоту стиснутої зони бетона:

Необхідна площа поперечного стержня:

, де

- кут нахилу при опорної панелі. . Тоді . .

 - відстань від центру ваги стиснутої зони бетону до рівнодійної зусилля в поперечній арматурі опорного вузла.

Робимо висновок: поперечна арматура, яка встановлена по довжині проекції , також забезпечить міцність похилого перерізу .

У відповідності з вимогами ([5], стр. 66, п. 5.61.) на кінцях попередньо напруженних елементів повинна бути встановлена додаткова поперечна арматура на довжині не менше ніж .

2.8 Конструювання каркасу КП 3

2.8.1 Конструювання каркасу КР 5

(Даний пункт пояснювальної записки розглядати разом з кресленням

КЗ.І-ФК18-2К-7-30-00)

2.8.1.1 Прив'язка арматури уздовж каркасу

Визначаємо діаметр поперечних стержнів згідно ( [3], стр.145, табл.38 ). Згідно п.2.4. діаметр стержнів поздовжньої арматури верхнього поясу () становить . За ( [3], стр.145, табл.38 ) приймаємо діаметр стержнів :

Приймаємо арматуру стержнів : .

Визначаємо крок поперечних стержнів згідно ( [3], стр.164, п.5.59 ).

Крок згідно наведеного вище джерела повинен бути таким, щоб задавольнялась умова:



Приймаємо .

Визначаємо довжину поздовжніх стержнів ():

, де

- прив'язка кожного зі стержнів до вісей найближчих стійок ферми.

Визначаємо положення крайніх стержнів поперечної арматури ():

Для цього приймаємо, що зварювання виконуємо одноелектродною точковою машиною. Тоді згідно ( [3], стр.151, табл.41 ) мінімальна довжина кінців стержнів становить . Поперек стержнів залишаємо таку прив'язку, тобто . Уздовж каркасу з конструктивних вимог приймаємо цю відстань .

2.8.1.2 Прив'язка арматури поперек каркасу

Визначаємо захисний шар .

визначаємо , тобто товщину захисного шару стержня без врахування стержня .

Згідно ( [3], стр.157, п.5.33 ) для товщини захисного шару повинна виконуватись умова:

Отже приймаємо .

Визначаємо , тобто товщину захисного шару стержня з урахуванням стержня :

, де

- товщина захисного шару поперечної арматури . Приймається згідно ( [3], стр.157, п.5.33 )

Порівнюючи значення і , приймаємо .

2.8.2 Конструювання каркасу КП 3

(Даний пункт пояснювальної записки розглядати разом з кресленням КЗ.І-ФК18-2К-7-30)

Просторовий каркас КП 3 складається з двох плоских каркасів КР 5, які з'єднуються між собою за допомогою стержнів .

Визначаємо діаметр поперечних стержнів згідно ( [3], стр.145, табл.38 ). Згідно п.2.4. діаметр стержней поздовжньої арматури верхнього поясу становить . За ( [3], стр.145, табл.38 ) приймаємо діаметр стержнів :

Приймаємо арматуру стержнів : .

Визначаємо крок поперечних стержнів згідно ( [3], стр.164, п.5.59 ).

Крок згідно наведеного вище джерела повинен бути таким, щоб задавольнялась умова:



Приймаємо .

Визначаємо захисний шар .

визначаємо , тобто товщину захисного шару стержня (див. КЗ.І-ФК18-2К-7-30-00) без врахування стержня .

Згідно ( [3], стр.157, п.5.33 ) для товщини захисного шару повинні виконуватись умова:

Отже приймаємо .

Визначаємо , тобто товщину захисного шару стержня (див. КЗ.І-ФК18-2К-7-30-00) з урахуванням стержня :

, де

- товщина захисного шару поперечної арматури . Приймається згідно ( [3], стр.157, п.5.33 )

Порівнюючи значення і , приймаємо .

Кількість елементів, які наведені в специфікаціях на відповідних кресленнях визначаємо безпосередньо з нього.

Розділ 3. Розрахунок поперечної рами

3.1 Визначення навантажень, які діють на раму

Всі навантаження, які діють на поперечну раму, поділяються на дві групи: постійні і тимчасові. До перших відносяться вага конструкцій покриття (ферма, плити, покрівля), підкранових балок, колон, панельних стін; до других снігове, кранове та вітрове навантаження.

У відповідності з вимогами [1], категорія снігового та кранового навантаження короткочасне. Частина кожного з цих навантажень віднесена до довготривалого. Але одночасно враховувати довготривале навантаження від кранів і ваги снігового килима з відповідними короткочасними навантаженнями не слід. Вітрове навантаження відноситься до категорії короткочасних. Всі розрахункові навантаження визначають з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням .

3.1.1 Постійне навантаження

3.1.1.1 Навантаження від ваги покриття

Навантаження від ваги покриття визначені у пункті 2.1. пояснювальної записки. Це навантаження передається на колону через кроквяну ферму і являє собою вагу покриття і кроквяної ферми. Вага покриття визначається як добуток вантажної площі на вагу покриття, а вага кроквяної ферми наведена в п. 1.2.

Розрахункове навантаження від покриття, яке являє собою опорний тиск ригеля на крайню колону визначається за формулою:

,

де розрахункове навантаження від покриття (таблиця № 2.1.).

проліт будівлі.

крок колон будівлі.

вага кроквяної ферми. Приймаємо згідно п. 1.2.

Постійне навантаження прикладене до верхівки колони з ексцентриситетом , величина якого становить:

.

3.1.1.2 Навантаження від власної ваги підкранової балки і ваги підкранових шляхів

Навантаження від власної ваги підкранової балки і ваги підкранових шляхів передається на консоль колони через підкранову балку і визначається за формулою:

, де

проліт будівлі.

крок колон будівлі.

вага підкранової балки. Приймаємо згідно п. 1.3.

вага кранового шляху. Приймаємо .

Тиск від ваги підкранової балки прикладений до консолі колони на відстані від координаційної осі.

Ексцентриситет дії сили відносно осі підкранової частини крайньої та середньої і колони знаходимо за формулою:



Очевидно, що .

3.1.1.3 Навантаження від власної ваги підкранової та надкранової частини колон

Навантаження від власної ваги відповідно надкранової і підкранової частини крайньої колони становить:

, де

об'ємна вага з/б. Приймаємо .

, де

вага всієї крайньої колони. Приймаємо згідно п. 1.4.

Навантаження від власної ваги відповідно надкранової і підкранової частини середньої колони становить:

, де

об'ємна вага з/б. Приймаємо .

, де

вага всієї середньої колони. Приймаємо згідно п. 1.5.

Відстань між вісями верхньої і нижньої частини колони по вісі визначається за формулою:



3.1.1.4 Навантаження від власної ваги навісних стін

Навантаження від навісних стін у межах надкранової частини колони складається із ваги трьох стінових панелей заввишки і однієї панелі висотою :

, де

вага стінової панелі заввишки . Приймаємо згідно п. 1.6.

вага стінової панелі заввишки . Приймаємо згідно п. 1.6.

Навантаження від навісних стін у межах підкранової частини колони складається із ваги однієї стінової панелі заввишки та ваги вікон заввишки :

, де

вага стінової панелі заввишки . Приймаємо згідно п. 1.6.

вага вікон. Приймаємо .

загальна висота вікна підкранової частини.

Але навантаження від вікон нижнього ярусу та цокольної панелі передається безпосередньо на фундаментну балку і не впливає на роботу колони поперечної рами. Тому приймаємо . Навантаження від навісних стін та ваги вікон у межах підкранової частини колони враховується тільки при проектуванні фундаменту.

Навантаження від ваги стінового загородження і вважають прикладеним по середині товщини панелі. Тоді ексцентриситет цих зусиль відносно геометричної осі відповідно надкранової і підкранової частини колони дорівнює:

3.1.2 Тимчасове навантаження

3.1.2.1 Снігове навантаження

При розрахунку рами навантаження від снігу приймається рівномірно розподіленим за довжиною ригеля. Нормативне навантаження на горизонтальної проекції покрівлі обчислюють за формулою:

, де

вага снігового покриву на горизонтальної поверхні. Приймається згідно ( [1], карта №1 і табл. №4 ). Приймаємо . Проектуєма будівля знаходиться у сніговому районі.

коефіцієнт переходу від снігового навантаження на землі до навантаження на покриття. Приймаємо .

.

Розрахункове навантаження становить:

, де

коефіцієнт надійності за навантаженням. Приймаємо .

Розрахункове снігове навантаження на колону, що передається з одного прольоту:

.

3.1.2.2 Вітрове навантаження

Навантаження від вітру визначаємо для навітряної та завітряної частини будівлі. Тобто визначаємо активне і пасивне навантаження:

, де

коефіцієнт надійності за навантаженням. Приймаємо .

аеродинамічні коефіцієнти для активного і пасивного тисків відповідно. Приймаємо , .

коефіцієнт, який визначається за ( [1], табл. №6 ) і залежать від типу місцевості та висоти будівлі. Інтерполюючи для висоти будівлі і віднісши споруду до типу місцевості приймаємо .

швидкісний напір, який приймаємо за ( [1], карта №3 і табл. №5 ). Приймаємо .

Тоді отримаємо:

Навантаження від тиску вітру на частину стіни в межах висоти ригеля прикладається на рівні нижнього поясу ригеля як зосереджена сила без врахування моментів, які виникають від такого перенесення. Ця сила обчислюється за формулою:

, де

позначка парапету поздовжньої стіни. Вона становить .

середнє значення коефіцієнта в межах висоти . Інтерполюючи отримаємо, що . Тоді отримаємо:

3.1.2.3 Навантаження від мостових кранів

Вертикальний опорний тиск на раму від кранів обчислюється за лініями впливу при невигідному для колони поздовжньому положенні коліс крана на підкранових балках. Розрахунковий тиск на колону, до якої наближений візок крана становить:

, де

коефіцієнт надійності за навантаженням. Приймається .

нормативний тиск колеса крану. Приймається за п. 1.8 .

сума ординат ліній впливу для опорного тиску на колону. Зі схеми навантаження (див. нище) приймаємо .

Отримаємо:

Розрахунковий тиск на протилежну колону:

, де

найменший тиск колеса крана, який визначається за формулою:

, де

вантажопідйомність крана. . Згідно п. 1.8.

маса крана з візком. . Згідно п. 1.8.

кількість коліс крану з однієї сторони. .

Тоді отримаємо:

.

Максимальний та мінімальний тиск і передаються в тому ж місці, що й навантаження від ваги підкранових балок.

Розрахунковий горизонтальний опорний тиск на колону рами:

, де

маса візка крана. . Згідно п. 1.8.

кількість гальмівних коліс візка. .

Отримаємо:

.

Сила прикладена до колони на рівні верху підкранової балки і може бути направлена як зліва направо, так і навпаки.

3.1.3 Розрахунок поперечної рами

Поперечна рама складається зі стійок змінної жорсткості (зі зсувом осей крайніх стійок), які шарнірно об'єднані на позначці . Ригелями безкінечної жорсткості.

Оскільки знаходження зусиль у колонах у площині поздовжньої рами завданням не передбачається, то складання розрахункової схеми поздовжньої рами і підрахунок навантажень, що прикладені до неї, не виконуємо.

Статичний розрахунок поперечної рами виконуємо на ПЕОМ за допомогою програми “РАМА”. Вихідні дані до ПЕОМ заносить оператор ПЕОМ. З метою полегшення складання інструкції оператору і для її контролю всі вихідні дані зводимо у таблицю №3.1.

На окремому аркуші складаємо інструкцію для оператора.

Таблиця 3.1: Вихідні дані для розрахунку трьохпролітної рами одноповерхової промислової будівлі з колонами прямокутного поперечного перерізу (колона крайнього ряду)

№ п/п	Позначення	Одиниця виміру	Числове значення
1	2	3	4
1			0
2			00
3			3
4			0,40
5			0,40
6			0,40
7			0,38
8			0,60
9			0,60
10			0,60
11			0,60
1	2	3	4
12			0,60
13			8,55
14			3,50
15			1000
16			210,00
17			42,85
1	2	3	4
18			13,9
19			46,7
20			22
21			59,5
22			22
23			59,5
24			103,5
25			0
26			0
27			50,3
28			187,2
29			69
30			187,2
31			69
32			187,2
33			69
34			7,24
35			7,24
36			7,24
37			1,15
38			0,86
39			3,77
40			0,21
41			-0,11
42			-0,29
43			-0,40
44			0,70
45			0,75
46			0,75

Інструкція для оператора (колона крайнього ряду)

3.2 Сполучення навантажень

Найбільш несприятливі комбінації зусиль наведені у розпечатці. Згідно з неї визначаємо розрахункові комбінації зусиль для перерізу 2-2 і 4-4. З навчальною метою, розрахунковими будемо вважати ту комбінацію (згинальний момент і поздовжня сила), при якій . Розглянемо кожний переріз окремо.

Переріз 2-2:

:

:

:

Для перерізу 2-2 розрахунковий момент - , розрахункова поздовжня сила - .

Переріз 4-4:

:

:

:

Для перерізу 4-4 розрахунковий момент - , розрахункова поздовжня сила - .

Розділ 4. Розрахунок і конструювання залізобетонної збірної колони

4.1 Визначення площі поперечного перерізу поздовжньої арматури в перерізі 2-2 (надкранова частина)

4.1.1 Вихідні дані для розрахунку

Згідно п.3.2. пояснювальної записки розрахункові значення поздовжньої сили стиску й згинального моменту від дії постійних, довгочасних і короткочасних навантажень становлять: , . Розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від дії постійних і довгочасних навантажень приймаємо за розпечаткою (див. третій стовбчик): , . Розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від короткочасної дії навантаження від снігу приймаємо за розпечаткою (див. п'ятий стовбчик): , . Розміри поперечного перерізу надкранової частини колони , . Товщину захисного шару арматури приймаємо , тобто . Висота надкранової частини . Бетон важкий класу із тепловою обробкою при атмосферному тискові. Згідно ([3], стр. 14, таблиця №11) для бетону - . Арматура класу . Згідно п.2.3.2. пояснювальної записки для діаметра , .

4.1.2 Визначення розрахункового опору бетону

Для розрахунку необхідно прийняти розрахункову характеристику бетону за ([3], стр. 12, таблиця №8). Цю характеристику слід приймати залежно від коефіцієнта умов роботи бетону , яким ураховується вплив тривалості дії навантаження ([3], стр. 17, п. 3.1.). Для цього потрібно перевірити умову ([3], стр. 17, п. 3.1.): , де

Тоді отримаємо:

Оскільки , то розрахунок виконуємо відповідно до випадку „б” ([3], стр. 17, п. 3.1.), але приймаючи опори бетону і з коефіцієнтом . Отримаємо: . Приймаємо згідно ([3], стр. 12, таблиця №8):

.

4.1.3 Визначення розрахункового ексцентриситету

Згідно ([3], стр. 18, п. 3.3.) при розрахунках позацентрово стиснутих елементів повинен братись до уваги випадковий ексцентриситет. Цей ексцентриситет приймається зі слідучих умов:

Приймаємо випадковий ексцентриситет . Значення розрахункового ексцентриситету приймається не менше ніж .

.

4.1.4 Визначення розрахункової довжини та гнучкості елемента

Розрахункову довжину надкранової частини колони приймаємо за ([3], стр. 57, таблиця №23):

Гнучкість елемента тоді буде становити:

4.1.5 Врахування прогину елемента при розрахунку за недеформованою схемою

У розрахунках позацентрово стиснутих елементів слід враховувати вплив прогину на їх несучу здатність шляхом виконання розрахунку за деформованою схемою. Але допускається виконувати цей розрахунок за недеформованою схемою, враховуючи вплив прогину на несучу здатність елементів шляхом помноження значення розрахункового ексцентриситету на коефіцієнт , тобто . При цьому, значення приймають залежно від гнучкості елемента. Так як у нашому випадку , то знаходимо згідно ([3], стр. 56, п. 3.54.) за формулою:

, де

- умовна критична сила, яка визначається за формулою:

, де

- коефіцієнт, який враховує вплив тривалої дії навантаження на прогин елемента в граничному стані і рівний:

, де

- коефіцієнт, який приймається за ([3], стр. 20, таблиця №16). .

- коефіцієнт, який визначається за формулою:

, але не менше ніж

Приймаємо .



- коефіцієнт армування. Визначається за формулою:

,

але при невідомих площах .

Тоді отримаємо:

Оскільки , то стійкість надкранової частини колони забезпечена і переріз верхньої частини колони залишаємо без змін.

4.1.6 Визначення випадку розрахунку

Так як , то маємо перший випадок розрахунку, тобто великі ексцентриситети.

У перерізі 2-2, відповідно до розпечатки , тому приймаємо несиметричне армування

Розрахунок виконуємо згідно з ([3], стр. 63, п. 3.66.).

4.1.7 Визначення площі перерізу стиснутої арматури

Площу перерізу стиснутої арматури для елементів з бетону класу і нижче слід обчислювати за формулою:

, де

- ексцентриситет сили відносно центра ваги розтягнутої арматури:

Тоді площа стиснутої арматури буде складати:

Очевидно, що отримане значення мале. Це свідчить про те, що в стиснутій зоні колони арматура майже не потрібна за розрахунком. Але відповідно до конструктивних вимог площу перерізу поздовжньої арматури з слід приймати не меншою ніж від ([3], стр. 163, п. 5.53.).

.

Крім того, відповідно до вказівок до конструювання ([3], стр. 163, п. 5.56.) у збірних колонах із розмірами меншої сторони перерізу і більше діаметр поздовжніх стержнів уздовж ребер рекомендується приймати не менше від .

.

Таким чином, для армування стиснутої зони приймаємо 2Ш16 А-III з .

4.1.8 Визначення площі перерізу розтягнутої арматури

Так як значення площі стиснутої арматури фактично більше ніж потрібно за розрахунком, то згідно ([3], стр. 63, п. 3.66.), площу розтягнутої арматури визначають за формулою:

, де

- відносна висота стиснутої зони бетону. Визначається за ([3], стр. 24, таблиця №20) залежно від . Яке в свою чергу визначається за формулою:

Тоді .

Щоб встановити, який випадок розрахунку маємо, потрібно визначити . За ([3], стр. 22, таблиця №18) приймаємо . Оскільки , то маємо перший випадок розрахунку. Шукана площа арматури буде становити:

Таким чином, для армування розтягнутої зони приймаємо 2Ш18 А-III з .



4.1.9 Перевірка значення коефіцієнта армування

Визначаємо фактично необхідне значення коефіцієнта армування:

Робимо висновок, що оскільки , то повторний розрахунок виконувати не потрібно.

4.2 Визначення площі поперечного перерізу поздовжньої арматури в перерізі 4-4 (підкранова частина)

4.2.1 Вихідні дані для розрахунку

Згідно п.3.2. пояснювальної записки розрахункові значення поздовжньої сили стиску й згинального моменту від дії постійних, довгочасних і короткочасних навантажень становлять: , . Розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від дії постійних і довгочасних навантажень приймаємо за розпечаткою (див. третій стовбчик): , . Розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від короткочасної дії навантаження від снігу приймаємо за розпечаткою (див. п'ятий стовбчик): , . Розміри поперечного перерізу підкранової частини колони , . Товщину захисного шару арматури приймаємо , тобто . Висота надкранової частини . Бетон важкий класу із тепловою обробкою при атмосферному тискові. Згідно ([3], стр. 14, таблиця №11) для бетону - . Арматура класу . Згідно п.2.3.2. пояснювальної записки для діаметра , .

4.2.2 Визначення розрахункового опору бетону

Для розрахунку необхідно прийняти розрахункову характеристику бетону за ([3], стр. 12, таблиця №8). Цю характеристику слід приймати залежно від коефіцієнта умов роботи бетону , яким ураховується вплив тривалості дії навантаження ([3], стр. 17, п. 3.1.). Для цього потрібно перевірити умову ([3], стр. 17, п. 3.1.): , де

Тоді отримаємо:

Оскільки , то розрахунок виконуємо відповідно до випадку „б” ([3], стр. 17, п. 3.1.), але приймаючи опори бетону і з коефіцієнтом

.

Отримаємо: . Приймаємо згідно ([3], стр. 12, таблиця №8):

.

4.2.3 Визначення розрахункового ексцентриситету

Згідно ([3], стр. 18, п. 3.3.) при розрахунках позацентрово стиснутих елементів повинен братись до уваги випадковий ексцентриситет. Цей ексцентриситет приймається зі слідучих умов:

Приймаємо випадковий ексцентриситет . Значення розрахункового ексцентриситету приймається не менше ніж .

.

4.2.4 Визначення розрахункової довжини та гнучкості елемента

Розрахункову довжину підкранової частини колони приймаємо за ([3], стр. 57, таблиця №23):

Гнучкість елемента тоді буде становити:

4.2.5 Врахування прогину елемента при розрахунку за недеформованою схемою

У розрахунках позацентрово стиснутих елементів слід ураховувати вплив прогину на їх несучу здатність шляхом виконання розрахунку за деформованою схемою. Але допускається виконувати цей розрахунок за недеформованою схемою, враховуючи вплив прогину на несучу здатність елементів шляхом помноження значення розрахункового ексцентриситету на коефіцієнт , тобто . При цьому, значення приймають залежно від гнучкості елемента. Так як у нашому випадку , то знаходимо згідно ([3], стр. 56, п. 3.54.) за формулою:

, де

 - умовна критична сила, яка визначається за формулою:

, де

- коефіцієнт, який враховує вплив тривалої дії навантаження на прогин елемента в граничному стані і рівний:

, де

- коефіцієнт, який приймається за ([3], стр. 20, таблиця №16). .

- коефіцієнт, який визначається за формулою:

,

але не менше ніж

Приймаємо .



- коефіцієнт армування. Визначається за формулою:

,

але при невідомих площах .

Тоді отримаємо:

Оскільки , то стійкість підкранової частини колони забезпечена і переріз нижньої частини колони залишаємо без змін.

4.2.6 Визначення випадку розрахунку

Так як , то маємо перший випадок розрахунку, тобто великі ексцентриситети.

У перерізі 4-4, відповідно до розпечатки , тому приймаємо несиметричне армування

Розрахунок виконуємо згідно з ([3], стр. 63, п. 3.66.).

4.2.7 Визначення площі перерізу стиснутої арматури

Площу перерізу стиснутої арматури для елементів з бетону класу і нижче слід обчислювати за формулою:

, де

- ексцентриситет сили відносно центра ваги розтягнутої арматури:

Тоді площа стиснутої арматури буде складати:

Отримане значення . Це свідчить про те, що в стиснутій зоні колони арматура не потрібна за розрахунком. Але відповідно до конструктивних вимог площу перерізу поздовжньої арматури з слід приймати не меншою ніж від ([3], стр. 163, п. 5.53.).