Проектирование одноэтажного промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тюменский индустриальный университет

Кафедра строительных конструкций

Пояснительная записка

к курсовому проекту ЖБК №2:

«Проектирование одноэтажного промышленного здания»

Выполнила:

студентка 5 курса

Виноградова К.О.

Тюмень 2016

Содержание

Исходные данные

1. Компоновка каркаса здания

2. Сбор нагрузок на поперечную раму

2.1 Постоянная нагрузка

2.2 Временные нагрузки

2.2.1 Снеговая нагрузка

2.2.2 Крановая вертикальная нагрузка

2.2.3 Крановая горизонтальная нагрузка (тормозная сила)

2.2.4 Ветровая нагрузка

3. Статический расчёт поперечной рамы

3.1 Определение усилий в колоннах рамы

3.2 Определяем усилия в колоннах рамы от загружений

4. Расчет внецентренно сжатой колонны крайнего ряда

4.1 Характеристика материалов

4.2 Расчет надкрановой части колонны

4.3 Расчет подкрановой части колонны

4.4 Расчёт подкрановой консоли

4.5 Расчёт промежуточной распорки

5. Расчёт фундамента под крайнюю колонну

5.1 Характеристика материалов

5.2 Определение нагрузок и усилий

5.3 Определение усилий, действующих на основание

5.4 Определение размеров фундамента

5.5 Определение краевого давления на основание

5.6 Рассчёт прочности фундамента на продавливание

5.7 Расчёт арматуры подошвы фундамента

5.8 Армирование стакана фундамента

6. Расчет и конструирование предварительно-напряженной двускатной балки покрытия

6.1 Характеристики прочности бетона и арматуры

6.2 Предварительное назначение размеров балки

6.3 Определение нагрузок и усилий

6.4 Предварительный расчет площади предварительно напряженной арматуры

6.5 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

6.6 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

6.7 Расчет прочности нормального сечения

6.8 Расчет по сечению наклонному к продольной оси

6.9 Расчет балки на образование трещин

6.10 Расчет прогиба балки

Список используемой литературы

Исходные данные

1. Величина пролёта поперечной рамы - 30 м

2. Ширина здания - 60 м

3. Длина здания - 132 м

4. Тип проектируемой предварительно напряжённой конструкции - балка подстропильная.

5. Продольный шаг колонн крайнего ряда - 6 м

6. Продольный шаг колонн среднего ряда - 12 м

7. Отметка низа стропильной конструкции - 16,2м

8. Район строительства - Санкт-Петербург

9. Характеристики материалов:

- класс бетона предварительно напряжённой конструкции - В 35

- класс бетона колонн - В 25

- класс бетона фундамента - В 12,5

- класс напрягаемой арматуры - Вр-II

- класс ненапрягаемой арматуры - А-III

10. Грузоподъёмность крана - 50/10 т

11. Тип грунта под подошвой фундамента - Суглинок е =1.0; J_L=0.7

12. Глубина заложения фундамента - 2,1 м

1. Компоновка каркаса здания

Конструктивная схема мостового крана

Рисунок 1.1 Одноэтажное промышленное здание с плоским покрытием

Рисунок 1.2 б - расчетная схема поперечной рамы, в - расчетная схема продольной рамы

Рисунок 1.3 Схема мостового крана и тележки с крюком на гибкой подвеске

В качестве основной несущей конструкции покрытия выбираем арку с предварительно напряженной затяжкой пролетом 30 м. Устройство фонарей не предусматривается, цех оборудуется лампами дневного света. Фермы подстропильные, пролётом 12 метров. Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размером 3х6 метров.

Рисунок 1.4 Конструктивная схема здания при шаге колон 6м с подстропильными фермами

Рисунок 1.5 Схема колонны одноэтажного здания сквозные двухветвевые



Рисунок 1.6 Схема конструкции соединения двухветвевой колонны с фундаментом в одном общем стакане

Подкрановые балки железобетонные высотой 1,4м (для колонн среднего ряда) и высотой 1м (для колонн крайнего ряда). Наружные стены панельные навесные. Колонны крайние и средние железобетонные двухветвевые. Учитываем кран грузоподъемностью 50/10 т.

Рисунок 1.7 План здания

В качестве основной несущей конструкции покрытия выбираем арку с предварительно напряженной затяжкой пролетом 30 м. Устройство фонарей не предусматривается, цех оборудуется лампами дневного света. Фермы подстропильные, пролётом 12 метров. Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размером 3х6 метров. Подкрановые балки железобетонные высотой 1,4м (для колонн среднего ряда) и высотой 1м (для колонн крайнего ряда). Наружные стены панельные навесные. Колонны крайние и средние железобетонные двухветвевые. Учитываем кран грузоподъемностью 50/10 т.

Рисунок 1.8 Поперечный разрез здания

Назначаем поперечные размеры крайней колонны.

Надкрановая часть b = 600 мм; h_в = 600 мм;

Н_в=100мм+Н_кр+h_кр.р+h_п.б.=100 мм+3150 мм+150 мм+1000 мм = 4400 мм;

Подкрановая часть b = 600 мм; h_н = 1600 мм;

Н_н = H_стр.к. H_в + 150 мм = 16200 мм 4400 мм + 150 мм = 11950 мм;

Итого высота крайней колонны Н^кр=17800мм (полностью, с учётом заделки в фундамент 1450 мм)

Рис. 1.9

На основании принятых размеров определяем моменты инерции крайней колонны.

Надкрановая часть

Подкрановая часть

Момент инерции одной ветви

Назначаем поперечные размеры средней колонны.

Надкрановая часть b=600 мм; h_в=600 мм;



(700 мм - подстропильная ферма)

Подкрановая часть b= 600 мм; h_н= 1600 мм;

Н_н = H_стр.к. H_в + 150 мм = 16200 мм 4800 мм + 150 мм = 11550 мм;

Итого высота средней колонны (полностью, с учётом заделки в фундамент 1450 мм)

Рис. 1.10

На основании принятых размеров определяем моменты инерции средней колонны.

Надкрановая часть

Подкрановая часть

Момент инерции одной ветви

Определяем относительную жёсткость крайней колонны

Определяем относительную жёсткость средней колонны

2. Сбор нагрузок на поперечную раму

Поперечная рама воспринимает следующие нагрузки:

1) Постоянную нагрузку, состоящую из:

а) Гидроизоляционный ковёр и плиты покрытия

б) Стропильная конструкция

в) Подстропильная конструкция

г) Вес стеновых панелей

д) Вес подкрановых балок и рельса

е) Вес надкрановой и подкрановой части

2) Временной:

а) Снеговая

б) Ветровая

в) Крановая вертикальная (давление колёс крана)

г) Крановая горизонтальная (сила поперечного торможения)

Таблица 2.1 Сбор нагрузок на 1 м²покрытия

№	Вид нагрузки	Нормативная величина нагрузки кгc/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке гf	Расчётная величина нагрузки кгс/м2
1	Три слоя рубероида на битумной мастике	15	1,3	19,5
2	Цементно-песчаная стяжка д=20мм, с=1800 кг/м3	36	1,3	46,8
3	Утеплитель, керамзит д=150мм, с=600кг/м3	90	1,2	108
4	Пароизоляция 1слой рубероида	5	1,3	6,5
5	Собственный вес плиты 150 кгс/м2	150	1,1	165
	Итого:	296		345,8

2.1 Постоянная нагрузка

Нагрузка от покрытия:

Нагрузка от собственного веса стропильной конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.1

Нагрузка от стеновых панелей

Нагрузка от подкрановой балки (6м) с крановым рельсом (1 м.п.=150кг)

Нагрузка от верхней части колонны

Нагрузка от нижней части колонны

Таблица 2.2

Нагрузка	ев, мм	ен, мм
Nпокр	125	375
Nстр.к.	125	375
Nст.п.	-	950
Nп.б.	-	200
Nв	0	500
Nн	-	0

2.2 Временные нагрузки

2.2.1 Снеговая нагрузка

Снеговую нагрузку определяем согласно СП 20.13330.2011 п. 10

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

S₀ = 0,7 c_e c_t S_g,

где с_е - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с 10.5 [2]

c_t - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с 10.6[2] .

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с 10.4[2]

S_g - вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с 10.2[2]

Вес снегового покрова на 1(м²) горизонтальной поверхности земли, для площадок, расположенных на высоте не более 1500 м над уровнем моря, принимается в зависимости от снегового района Российской Федерации по данным таблицы 10.1[2]

для г. Санкт-Петербург, 3-й снеговой район Sg= 180 (кгс/м2),

Нормативное значение снеговой нагрузки

S₀ = 0,7·1·1·1·180=126 кг/м²

Расчетное значение снеговой нагрузки

S= S₀ * _f = 126·1,4=176,4 кг/м²

где коэффициент надежности по снеговой нагрузке _f =1,4 согласно п. 10.12 [2]

2.2.2 Крановая вертикальная нагрузка

Для расчета необходимо выписать следующие величины согласно стандарта на мостовые краны:

Пролет крана - L_кр= 28,5 м

Ширина крана - В_кр= 6,86 м

Расстояние между колесами крана - К= 5,6 м

Расстояние от оси ПБ до торца габарита крана - В₁ = 0,28 м

Давление колеса на рельс Р_max = 415 кН

Р_min =

Вес тележки крана - G_т =13,5 тс = 135 кН

Общий вес крана - G_кр =59,5 тс = 595 кН

Вертикальная нагрузка для расчета рам, колонн, фундаментов и оснований в зданиях с мостовыми кранами в нескольких пролетах , расположенных в каждом пролете на одном ярусе, должна приниматься на каждом пути от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов. При учете совмещения в одном створе крана разных пролетов - от четырех наиболее неблагоприятных по воздействию кранов. При учете двух кранов от них необходимо умножать на коэффициент ш = 0,85 (для кранов среднего режима работы) При учете четырех кранов нагрузки от них необходимо умножать на коэффициент сочетаний ш = 0,7(для кранов среднего и легкого режимов работы). Коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок принимается равным г_f =1,2 п.9.8[2]. Динамическое воздействие крановых нагрузок при расчете рам, колонн фундаментов и оснований не учитывается

Расчетное вертикальное давление кранов на колонны определяем по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок от двух сближенных кранов.

Рис. 2.2

Необходимо найти сумму ординат линий влияния от двух сближенных кранов:

Определим расчетное максимальное и минимальное давление на колесо крана:

F_max = P_max г_f г_n = 415·1,2·0,95 = 433,675 кН

F_max = P_max г_f г_n = 132,5·1,2·0,95 = 138,463 кН

Определим вертикальную крановую нагрузку на колонны от двух сближенных кранов с учетом коэффициента сочетания Ш=0,85 согласно СНиП Нагрузки и воздействия:

2.2.3 Крановая горизонтальная нагрузка (тормозная сила)

Изначально определим расчетную поперечную силу на одно колесо:

Определим горизонтальную крановую нагрузку на колонну от двух сближенных кранов при поперечном торможении:

2.2.4 Ветровая нагрузка

Расчёт ведём по формуле (11.2) из СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки в зависимости от эквивалентной высоты над поверхностью земли следует определять по формуле:

Рис. 2.3

,

где - нормативное значение ветрового давления;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ;

с - аэродинамический коэффициент.

, т.к. Санкт-Петербург во втором ветровом районе (прил. Ж карта 3) [2] и типе местности - А. по таблице (11.2) [2]

Наветренная сторона:

Подветренная сторона:

Эквивалентный момент от ветровой нагрузки

М_экв=0.5*0,622*5І+0,5*(0,622+0,706)*(10-5)*((10-5)/2+5)+0.5*(0,706+ +0.806)*(15.5-10)*((15,5-10)/2+10)=85,69т*м

Определим расчетные величины давления ветра:

Давление на конструкции, расположенные выше верха колонны заменяют сосредоточенной силой, приложенной на уровне верха колонн:

рама колонна балка фундамент

3. Статический расчёт поперечной рамы

3.1 Определение усилий в колоннах рамы

Расчет рамы выполняем методом перемещений. Одно и двух пролетные здания рассматриваются с учетом смещения верха колонн на все виды нагрузок, т.е. составляется каноническое уравнение метода перемещений.

Рис. 3.1

Накладываем связи на уровне верха колонны (на каждую колонну). Основная система метода перемещений будет выглядеть следующим образом:

Рис. 3.2 Основная схема

Каноническое уравнение имеет вид:

- это коэффициент учитывающий пространственный характер работы каркаса здания (данный коэффициент учитывается только для крановых нагрузок и его величина зависит от шага средних колонн в продольном направлении при шаге средних колонн 12м = 3,4 при рассмотрении остальных нагрузок т.е. постоянной , временной снеговой, временной ветровой =1). (В моём случае шаг колонн разный: крайних - 6м, средних - 12м, но полноценные рамы, состоящие из 3ёх колонн получаются через 12м, поэтому принимаем = 3,4).

- это суммарная реакция в фиктивной связи от единичного перемещения.

Д₁ - это фактическое перемещение верха колонны.

R_1p - это суммарная реакция в фиктивной связи от действующей нагрузки

Определяем реакции в колоннах с учетом заданного горизонтального перемещения верха колонн равного 1.

Определяем реакции для крайнего ряда колонн:

б - отношение высот над крановой и всей колонны.

H- высота колонны см . лист 6

n = 5 - количество панелей колонны.

Определяем реакции для среднего ряда колонн:

б - отношение высот над крановой и всей колонны.

n = 5 - количество панелей колонны.

Определяем суммарную реакцию:

3.2 Определение усилий в колоннах рамы от загружений

Загружение 1.

Постоянная вертикальная нагрузка на колоннах по оси «А». В верхней части колонн действует продольная сила N_покр = 29566 кгс c эксцентриситетом е_в = 125 мм и N_стр = 15675 кгс c эксцентриситетом е_в = 125 мм, создавая момент :

(направлен по ходу часовой стрелки)

В подкрановой части действуют продольные силы N_покр = 29566 кгс (с е_н = 375 мм), N_стр.к. = 15675 кгс (е_н = 375 мм), N_п.б. = 5050 кгс (е_н = 200 мм), N_надкр. =4140кгс (е_н =500мм), N_ст.п. =41834 кгс (е_н =950мм) создавая момент :

(направлен тоже по ходу часовой стрелки, но, так как знак минус, меняем направление. Следовательно, момент =57767,68кгс м и направлен против хода часовой стрелки)

Рис. 3.3

Вычисляем реакцию верхнего конца левой колонны по формулам прил. 12 [3] определяем реакцию R колонны по оси «А»:

(реакция направлена влево)

(реакция направлена вправо)

Определяем общую реакцию R.

R = R₂ - R₁= 3436 - 739,1 = 2696,9 кгс. (реакция направлена вправо, так как R₂ больше, чем R₁).

Реакция R колонны по оси «А» равна 2696,9 кгс (направлена вправо).

Реакция R колонны по оси «В» равна 2696,9 кгс (направлена влево).

Средняя колонна загружена центрально и для нее R=0, R_1р= 0, Д= 0, R_уп = R.

Таблица усилий от постоянной нагрузки:

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Таблица 3.1

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R	2696,9кгс	0	-2696,9кгс
	0,00	0	0,00
? = - R1Р/ Cdim r11	0,00	0	0,00
	2696,90кгс	0	-2696,9кгс
М1-1	5655,13кгс·м	0	-5655,13кгс·м
М2-2	17521,50кгс·м	0	-17521,50кгс·м
М3-3	-45901,12кгс·м	0	45901,12кгс·м
М4-4	-13673,36кгс·м	0	13673,36кгс·м
Q1-1	2696,90кгс	0	-2696,90кгс
Q2-2	2696,90кгс	0	-2696,90кгс
Q3-3	2696,90кгс	0	-2696,90кгс
Q4-4	2696,90кгс	0	-2696,90кгс
N1-1	45240,9кгс	190263,6 кгс	45240,9кгс
N2-2	49379,1кгс	193953,6 кгс	49379,1кгс
N3-3	96263,1кгс	206453,6 кгс	96263,1кгс
N4-4	113043,2кгс	223233,7 кгс	113043,2кгс

Рис. 3.4 Эпюра моментов

Загружение 2.

Снеговая нагрузка на колоннах по оси «А». В верхней части колонны действует продольная сила N_сн = 17640 кгс c эксцентриситетом е_в = 125 мм создавая момент:

М₁ = N_сн ? е_в =17640·12,5= 211612,5 кгс?см = 2116,13 кгс?м; (по часовой)

В подкрановой части действует продольная сила N_сн = 17640 кгс с эксцентриситетом е_н = 375 мм создавая момент М₂:

М₂ = 17640·37,5 = 634837,5 кгс?см = 6348,38 кгс?м. (против часовой)

(направлена влево)

(направлена вправо)

Определяем общую реакцию R.

R = R₂ - R₁= 377,6 - 276,55 = 101,05 кгс. (реакция направлена вправо, так как R₂ больше, чем R₁).

Реакция R колонны по оси «А» равна 101,05 кгс (направлена вправо).

Реакция R колонны по оси «В» равна 101,05 кгс (направлена влево).

Средняя колонна загружена центрально и для нее R= 0, R_1р= 0, Д= 0, R_уп = R.

Таблица усилий от снеговой нагрузки:

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Таблица 3.2

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R		0	-101,05кгс
	0,00	0	0,00
? = - R1Р/ Cdim r11	0,00	0	0,00
	101,05кгс	0	-101,05кгс
М1-1	2116,13кгс·м	0	-2116,13кгс·м
М2-2	2560,75кгс·м	0	-2560,75кгс·м
М3-3	-5903,8кгс·м	0	5903,8кгс·м
М4-4	5736,21кгс·м	0	-5736,21кгс·м
Q1-1	101,05кгс	0	-101,05кгс
Q2-2	101,05кгс	0	-101,05кгс
Q3-3	101,05кгс	0	-101,05кгс
Q4-4	101,05кгс	0	-101,05кгс
N1-1	16929кгс	67716 кгс	16929кгс
N2-2	16929кгс	67716 кгс	16929кгс
N3-3	16929кгс	67716 кгс	16929кгс
N4-4	16929кгс	67716 кгс	16929кгс

Рис. 3.5

Загружение 3.

Крановая вертикальная нагрузка от 2-х кранов на колоннах по оси «А». В подкрановой части действует сила D_max = 68453,4 кгс с эксцентриситетом е_н = 200 мм создавая момент М:

М = 68453,4?20 = 1369068 кгс?см = 13690,68 кгс?м. (по часовой)

(направлена влево)

Крановая вертикальная нагрузка от 2-х кранов на колонне по оси «Б». В подкрановой части действует сила D_min = 21855,6 кгс с эксцентриситетом е_н = 750 мм создавая момент М:

М = 21855,6?75 = 1639170 кгс?см = 16391,7 кгс?м. (против часовой)

(направлена вправо)

Таблица усилий от вертикальной крановой нагрузки (D_max на левой стойке).

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Таблица 3.3

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R	-814,3кгс	974,96 кгс	0
	160,66кгс	160,66 кгс	160,66кгс
? = - R1Р/ Cdim r11
	-838,23кгс	951,64 кгс	-23,93кгс
М1-1	0	0	0
М2-2	-3688,21кгс·м	4187,2 кгс·м	-105,3кгс·м
М3-3	10002,47кгс·м	-12204,5 кгс·м	-105,3кгс·м
М4-4	-14,38кгс·м	-832,39 кгс·м	-391,25кгс·м
Q1-1	-838,23кгс	951,94 кгс	-23,93кгс
Q2-2	-838,23кгс	951,94 кгс	-23,93кгс
Q3-3	-838,23кгс	951,94 кгс	-23,93кгс
Q4-4	-838,23кгс	951,94 кгс	-23,93кгс
N1-1	0	0	0
N2-2	0	0	0
N3-3	68453,4кгс	21855,6 кгс	0
N4-4	68453,4кгс	21855,6 кгс	0

Рис. 3.6 Эпюра моментов

Загружение 4.

Крановая вертикальная нагрузка от 2-х кранов на колоннах по оси «А». В подкрановой части действует сила D_min = 21855,6 кгс с эксцентриситетом е_н = 200 мм создавая момент М:

М = 21855,6?20 = 437112 кгс?см = 4371,12 кгс?м. (по часовой)

(направлена влево)

Крановая вертикальная нагрузка от 2-х кранов на колонне по оси «Б». В подкрановой части действует сила D_max = 68453,4 кгс с эксцентриситетом е_н = 750 мм создавая момент М:

М = 68453,4 ?75 = 5134005 кгс?см = 51340,05 кгс?м. (против часовой)

(направлена вправо)

Таблица усилий от вертикальной крановой нагрузки(D_max на средней стойке).

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Таблица 3.4

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R	-260кгс	3053,66 кгс	0
	2793,66 кгс	2793,66 кгс	2793,66 кгс
? = - R1Р/ Cdim r11
	-676,17кгс	2648,16 кгс	-416,17кгс
М1-1	0	0	0
М2-2	-2975,15кгс·м	11651,9 кгс	-1831,15кгс·м
М3-3	1395,97кгс·м	-39688,15 кгс	-1831,15кгс·м
М4-4	-6684,26кгс·м	-8042,63 кгс	-6804,38кгс·м
Q1-1	-676,17кгс	2648,16 кгс	-416,17кгс
Q2-2	-676,17кгс	2648,16 кгс	-416,17кгс
Q3-3	-676,17кгс	2648,16 кгс	-416,17кгс
Q4-4	-676,17кгс	2648,16 кгс	-416,17кгс
N1-1	0	0	0
N2-2	0	0	0
N3-3	21855,6кгс	68453,4 кгс	0
N4-4	21855,6кгс	68453,4 кгс	0

Рис. 3.7 Эпюра моментов

Загружение 5.

Крановая горизонтальная нагрузка от 2-х кранов на колоннах по оси «А». В надкрановой части действует сила Т = 2619 кгс, которая приложена на уровне головки кранового рельса.

 (направлена влево)

Усилия от горизонтальной крановой нагрузки (сила Т на стойке по оси “А”)

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Рис. 3.8 Эпюра моментов

Таблица 3.5

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R	-1611,7кгс	0	0
	-1611,7 кгс	-1611,7 кгс	-1611,7 кгс
? = - R1Р/ Cdim r11
	-1371,6кгс	233,9 кгс	240кгс
М1-1	0	0	0
М3,25	-4457,7кгс·м	760,18 кгс·м	780кгс·м
М2-2	-3023,2кгс·м	1029,16 кгс·м	1056кгс·м
М3-3	-3023,2кгс·м	1029,16 кгс·м	1056кгс·м
М4-4	11883,24кгс·м	3824,2 кгс·м	3924кгс·м
Q1-1	-1371,6кгс	233,9 кгс	240кгс
Q3,25	1247,4кгс	233,9 кгс	240кгс
Q2-2	1247,4кгс	233,9 кгс	240кгс
Q3-3	1247,4кгс	233,9 кгс	240кгс
Q4-4	1247,4кгс	233,9 кгс	240кгс
N1-1	0	0	0
N2-2	0	0	0
N3-3	0	0	0
N4-4	0	0	0

Загружение 6.

Крановая горизонтальная нагрузка от 2-х кранов на колонне по оси «Б». В надкрановой части действует сила Т = 2619 кгс, которая приложена на уровне головки кранового рельса.

(направлена влево)

Усилия от горизонтальной крановой нагрузки (сила Т на стойке по оси “Б”)

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Таблица 3.6

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R	0	-1494,06 кгс	0
	-1494,06кгс	-1494,06 кгс	-1494,06кгс
? = - R1Р/ Cdim r11
	222,6кгс	-1277,2 кгс	222,6кгс
М1-1	0	0	0
М3,25	723,45кгс·м	-4150,9 кгс·м	723,45кгс·м
М2-2	979,44кгс·м	-2607,8 кгс·м	979,44кгс·м
М3-3	979,44кгс·м	-2607,8 кгс·м	979,44кгс·м
М4-4	3639,5кгс·м	13426,6 кгс·м	3639,5кгс·м
Q1-1	222,6кгс	-1277,2 кгс	222,6кгс
Q3,25	222,6кгс	1341,8 кгс	222,6кгс
Q2-2	222,6кгс	1341,8 кгс	222,6кгс
Q3-3	222,6кгс	1341,8 кгс	222,6кгс
Q4-4	222,6кгс	1341,8 кгс	222,6кгс
N1-1	0	0	0
N2-2	0	0	0
N3-3	0	0	0
N4-4	0	0	0

Рис. 3.9 Эпюра моментов

Загружение 7.

Ветровая нагрузка на колоннах по оси «А». В надкрановой части действует сосредоточенная сила W =1027,1 кгс (вправо), которая приложена на уровне низа стропильной конструкции и на всю колонну действует равномерно распределенная нагрузка q_нав= 147 кгс/м (вправо).



Ветровая нагрузка на колонне по оси «В». На всю колонну действует равномерно распределенная нагрузка q_подв= 92 кгс/м (вправо).

Ещё есть реакция от сосредоточенной силы W, R от неё = 1027,1 кгс (направлена влево).

Усилия от ветровой нагрузки (ветер слева на право).

Принятое правило знаков: положительная сила направлена вправо.

Таблица 3.7

Расчетные величины	Колонны
	По оси А	По оси Б	По оси В
R	-1864,7кгс	0	-524,2кгс
	-2388,9кгс	-2388,9 кгс	-2388,9кгс
? = - R1Р/ Cdim r11
	-654,7кгс	1178,9 кгс	685,8кгс
М1-1	0	0	0
М2-2	3061,5кгс·м	5187,2 кгс·м	3017,5кгс·м
М3-3	3061,5кгс·м	5187,2 кгс·м	3017,5кгс·м
М4-4	25736,9кгс·м	19275,0 кгс·м	23509,6кгс·м
Q1-1	372,4кгс	1178,9 кгс	685,8кгс
Q2-2	1019,2кгс	1178,9 кгс	1090,6кгс
Q3-3	1019,2кгс	1178,9 кгс	1090,6кгс
Q4-4	2775,8кгс	1178,9 кгс	2190,0кгс
N1-1	0	0	0
N2-2	0	0	0
N3-3	0	0	0
N4-4	0	0	0

Рис. 3.10 Эпюра моментов

Таблица 3.8

Нагрузки	Эпюра моментов	№ Загружения	Коэф. Сочетания	1 - 1	2 - 2	3 - 3	4 - 4
				M, кгс·м	N, кгс	M, кгс·м	N, кгс	M, кгс·м	N, кгс	M, кгс·м	N, кгс	Q, кгс
Постоянная		1	1	5655,13	45240,9	17521,50	49379,1	-45901,12	96263,1	-13673,36	113043,2	2696,9
Снеговая		2	1	2116,13	16929	2560,75	16929	-5903,8	16929	5736,21	16929	101,05
		3	0,9	1904,5	15236,1	2304,675	15236,1	-5313,42	15236,1	5162,589	15236,1	90,945
Крановая (от двух кранов) Dmax на левой колонне		4	1			-3688,21	0	10002,47	68453,4	-14,38	68453,4	-838,23
		5	0,9			-3319,3	0	9002,2	61608	-12,9	61608	-754,4
Крановая (от двух кранов) Dmax на средней колонне		6	1			-2975,15	0	1395,97	21855,6	-6684,26	21855,6	-676,17
		7	0,9			-2677,6	0	1256,3	19670	-6015,8	19670	-608,5
Крановая Т на левой колонне		8	1			-3023,2	0	-3023,2	0	11883,24	0	1247,4
		9	0,9			-2720,8	0	-2720,8	0	10694,9	0	1122,6
Крановая Т на средней колонне		10	1			979,44	0	979,44	0	3639,5	0	222,6
		11	0,9			881,4	0	881,4	0	3275,5	0	200,3
Ветер слева направо		12	1			3061,5	0	3061,5	0	25736,9	0	2775,8
		13	0,9			2755,3	0	2755,3	0	23163,2	0	2498,2
Ветер справа налево		14	1			-3017,5	0	-3017,5	0	-23509,6	0	-2190,0
		15	0,9			-2715,75	0	-2715,75	0	-21158,64	0	-1971
Основное сочетание нагрузок с учетом крановой и ветровой		Мmax, Nсоот	1,3,15	1,3,7,9,15	1,3,7,11,15
			17070,88	64615,2	-55394,8	131169,2	-32409,71	147949,3	408,645
		Мmin, Nсоот	1,3,13	1,3,5,11,13	1,3,7,9,13
			22581,55	64615,2	-49923,7	173107,2	19331,529	147949,3	5800,14
		Nmax, Mсоот	1,3	1,3,5	1,3,5
			19826,18	64615,2	-42212,34	173107,2	-8523,671	189887,3	2033,44
То же, без учета крановой и ветровой	1+2	1+2	1+2
	20082,25	66308,1	-51804,92	113192,1	-7937,15	129972,2	2797,95

4. Расчет внецентренно сжатой колонны крайнего ряда

4.1 Характеристики материалов

Тяжелый бетон колонны класса В25, естественного твердения, с расчетными характеристиками при _b2=1: R_b=148 кгс/см², Е_b=306000 кгс/см², R_bt=10,7 кгс/см².

В расчетное сопротивление бетона R_b следует ввести коэффициент условия работы бетона _b2: а) при учете постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, кроме крановых и ветровых, - _b2 = 0,9; б) при учете постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, включая крановые и ветровые нагрузки, - _b2=1,1.

Продольная арматура из стали класса А-III (для диаметра 1040 мм) R_s=3750 кгс/см², R_sc=3750 кгс/см², Е_s=2,0·10⁶ кгс/см², б_s=E_s/E_b=2,0·10⁶/3,06·10⁵=6,5. Поперечная арматура (хомуты) из стали класса A-III R_s=3750 кгс/см², R_sw=3000 кгс/см² .

4.2 Расчет надкрановой части колонны

Подбор рабочей арматуры подкрановой части колонны осуществляется на три комбинации загружения:

1) М_max N_соот

2) М_min N_соот

3) N_max М_соот

Усилия в комбинациях

Таблица 4.1

	M	N
Мmax, Nсоот	17070,88 кгс·м	64615,2 кгс
Мmin, Nсоот	22581,55 кгс·м	64615,2 кгс
Nmax, Mсоот	19826,18 кгс·м	64615,2 кгс

Исходя из расчета в каждой комбинации определяется необходимая площадь рабочей арматуры, окончательно принимается наибольшая величина площади рабочей арматуры из трех комбинаций и на основании этого производится конструирование надкрановой части колонны.

Расчёт ведём для сечения 2-2

Рис. 4.1

Произведем расчет в плоскости действия момента на первую комбинацию:

Первоначальный эксцентриситет

Случайный эксцентриситет ;

Случайный эксцентриситет .

Выбираем максимальный эксцентриситет из трёх случайных: е_а=0,02м.

Сравниваем с и принимаем больший.

В дальнейший расчёт принимаем значение эксцентриситета е_о=0,26м.

Далее находим расчётную длину элемента согласно СНиП 2.03.01.

Для определения расчетных длин принимаем расчетную схему подкрановых балок как разрезных.

Для надкрановой части:

- расчетная длина при учете крановой нагрузки.

- расчетная длинна без учета крановой нагрузки.

- расчетная длинна в плоскости рамы.

Н -- полная высота колонны от верха фундамента до горизонтальной конструкции (стропильной или подстропильной распорки) в соответствующей плоскости;

Н₁ -- высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки;

Н₂ -- высота надкрановой части колонны от ступени колонны до горизонтальной конструкции в соответствующей плоскости.

Определим гибкость колонны:

Так как гибкость колонны больше 14, то коэффициент, учитывающий влияние прогиба, определяем по формуле:

N - продольная сила из рассматриваемой комбинации.

N_cr - условная критическая сила.

488641,4кгс

Но не более

М - момент из рассматриваемой комбинации.

М_е - момент от действия постоянной и снеговой нагрузки.

в - коэффициент в зависимости от вида бетона для тяжелого, в=1

Принимаем для расчета ц_l=2

Для расчета принимаем д_e/min =0,172

I_s - момент инерции по арматуре.



м - коэффициент армирования.

I - момент инерции верхней части колонны.

Проверим условие:

Условие выполняется.

Определим расчетный эксцентриситет:

Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

щ - характеристики сжатой зоны бетона.

б=0,85 для тяжелого бетона.

так как



так как колонны без предварительного напряжения.

Определим коэффициенты:

Определяем процент армирования

.

Принимаем 4 стержня диаметром 22 мм с . Класс A-III.

Произведем расчет в плоскости действия момента на вторую комбинацию:

Первоначальный эксцентриситет

Случайный эксцентриситет ;

Случайный эксцентриситет

.

Выбираем максимальный эксцентриситет из трёх случайных: е_а=0,02м .

Сравниваем с и принимаем больший.

В дальнейший расчёт принимаем значение эксцентриситета е_о=0,35м .

Далее находим расчётную длину элемента согласно СНиП 2.03.01

Расчётные длины будут такими же, как в расчёте на первую комбинацию.

- расчетная длина при учете крановой нагрузки.

- расчетная длинна без учета крановой нагрузки.

- расчетная длинна в плоскости рамы.

Определим гибкость колонны:

Так как гибкость колонны больше 14, то коэффициент, учитывающий влияние прогиба, определяем по формуле:

N - продольная сила из рассматриваемой комбинации.

N_cr - условная критическая сила.

514303,3кгс

Но не более

М - момент из рассматриваемой комбинации.

М_е - момент от действия постоянной и снеговой нагрузки.

в - коэффициент в зависимости от вида бетона для тяжелого, в=1

Принимаем для расчета ц_l=1,89

Для расчета принимаем д_e/min =0,172

I_s - момент инерции по арматуре.



м - коэффициент армирования.

I - момент инерции верхней части колонны.

Проверим условие:

Условие выполняется.

Определим расчетный эксцентриситет:

Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

Значение будет таким же, как в расчёте на первую комбинацию.

.

Определим коэффициенты:



Определяем процент армирования

.

Принимаем 4 стержня диаметром 22 мм с . Класс A-III.

Произведем расчет в плоскости действия момента на третью комбинацию:

Первоначальный эксцентриситет

Случайный эксцентриситет ;

Случайный эксцентриситет

.

Выбираем максимальный эксцентриситет из трёх случайных: е_а=0,02м .

Сравниваем с и принимаем больший.

В дальнейший расчёт принимаем значение эксцентриситета е_о=0,31м .

Далее находим расчётную длину элемента согласно СНиП 2.03.01

Расчётные длины будут такими же, как в расчёте на первую комбинацию.

- расчетная длина при учете крановой нагрузки.

- расчетная длинна без учета крановой нагрузки.

- расчетная длинна в плоскости рамы.

Определим гибкость колонны:

Так как гибкость колонны больше 14, то коэффициент, учитывающий влияние прогиба, определяем по формуле:

N - продольная сила из рассматриваемой комбинации.

N_cr - условная критическая сила.

488641,4 кгс

Но не более

М - момент из рассматриваемой комбинации.

М_е - момент от действия постоянной и снеговой нагрузки.

в - коэффициент в зависимости от вида бетона для тяжелого, в=1

Принимаем для расчета ц_l=2

Для расчета принимаем д_e/min =0,172

I_s - момент инерции по арматуре.

м - коэффициент армирования.

I - момент инерции верхней части колонны.

Проверим условие:

Условие выполняется

Определим расчетный эксцентриситет:



Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

Значение будет таким же, как в расчёте на первую комбинацию.

.

Определим коэффициенты:

Определяем процент армирования

.



Принимаем 4 стержня диаметром 22 мм с . Класс A-III.

Окончательно принимаем 4 стержня диаметром 22 мм с . Класс A-III.

4.3 Расчет подкрановой части колонны.

Данный расчет осуществляем по комбинации усилий в сечении 4-4.

Таблица 4.2

	M, кгсм	N, кгс	Q, кгс
Мmax, Nсоот, Qсоот	-32409,71	147949,3	408,65
Мmin, Nсоот, Qсоот	19331,53	147949,3	5800,14
Nmax, Mсоот, Qсоот	-8523,67	189887,3	2033,44

Подкрановая часть колонны состоит из двух ветвей соединенных между собой распорками.

Для определения расчетных длин принимаем расчетную схему подкрановых балок как разрезных.

Для надкрановой части:

- расчетная длина при учете крановой нагрузки.

- расчетная длинна без учета крановой нагрузки для многопролётной рамы.

- расчетная длинна из плоскости рамы.

Н -- полная высота колонны от верха фундамента до горизонтальной конструкции (стропильной или подстропильной распорки) в соответствующей плоскости;

Н₁ -- высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки;

Н₂ -- высота надкрановой части колонны от ступени колонны до горизонтальной конструкции в соответствующей плоскости.

Произведем расчет в плоскости действия момента на первую комбинацию:

Определим гибкость колонны.

Определим случайный эксцентриситет продольной силы:

S - расстояние между распорками.

Определим первоначальный эксцентриситет продольной силы:

Для расчета принимаем е_о=22 см

Так как гибкость колонны больше 14 то коэффициент, учитывающий влияние прогиба определяем по формуле:

N - продольная сила из рассматриваемой комбинации.

N_cr - условная критическая сила.

2151615кгс

Но не более

М - момент из рассматриваемой комбинации.

М_е - момент от действия постоянной и снеговой нагрузки.

в - коэффициент в зависимости от вида бетона для тяжелого, в=1

Принимаем для расчета ц_l=1,24

Для расчета принимаем д_e =0,63

I_s - момент инерции по арматуре.

м - коэффициент армирования.

I_н =16406250 см⁴ - момент инерции нижней части колонны.

Проверим условие:

Условие выполняется.

Определим усилия в ветвях колоны:

Для расчета используем

Определим момент от местного изгиба ветви:

Определим величину проектного эксцентриситета:

Определим расчетный эксцентриситет:

Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

щ - характеристики сжатой зоны бетона.

б=0,85 для тяжелого бетона.

так как

 так как колонны без предварительного напряжения.

Определим коэффициенты:

Находим A_s:

Так как , то арматуру назначаем конструктивно по минимальному проценту армирования.

.

Принимаем 6 стержней диаметром 16 мм с . Класс A-III, в каждой ветви.

Произведем расчет в плоскости действия момента на вторую комбинацию:

Определим гибкость колонны.

Определим случайный эксцентриситет продольной силы:

S - расстояние между распорками.

Определим первоначальный эксцентриситет продольной силы:

Для расчета принимаем е_о=13 см

Так как гибкость колонны больше 14 то коэффициент, учитывающий влияние прогиба определяем по формуле:

N - продольная сила из рассматриваемой комбинации.

N_cr - условная критическая сила.

Но не более

М - момент из рассматриваемой комбинации.

М_е - момент от действия постоянной и снеговой нагрузки.

в - коэффициент в зависимости от вида бетона для тяжелого, в=1

Принимаем для расчета ц_l=1,41

Для расчета принимаем д_e =0,37

I_s - момент инерции по арматуре.



м - коэффициент армирования.

I_н =16406250 см⁴ - момент инерции нижней части колонны.

Проверим условие:

Условие выполняется.

Определим усилия в ветвях колоны:

Для расчета используем

Определим момент от местного изгиба ветви:

Определим величину проектного эксцентриситета:



Определим расчетный эксцентриситет:

Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

щ - характеристики сжатой зоны бетона.

б=0,85 для тяжелого бетона.

так как

так как колонны без предварительного напряжения.

Определим коэффициенты:

Находим A_s:

Так как , то арматуру назначаем конструктивно по минимальному проценту армирования.

.

Принимаем 6 стержней диаметром 16 мм с . Класс A-III, в каждой ветви.

Произведем расчет в плоскости действия момента на третью комбинацию:

Определим гибкость колонны.

Определим случайный эксцентриситет продольной силы:

S - расстояние между распорками.



Определим первоначальный эксцентриситет продольной силы:

Для расчета принимаем е_о=4,5 см

Так как гибкость колонны больше 14 то коэффициент, учитывающий влияние прогиба определяем по формуле:

N - продольная сила из рассматриваемой комбинации.

N_cr - условная критическая сила.

Но не более

М - момент из рассматриваемой комбинации.

М_е - момент от действия постоянной и снеговой нагрузки.

в - коэффициент в зависимости от вида бетона для тяжелого, в=1

Принимаем для расчета ц_l=1,93

Для расчета принимаем д_e =0,24

I_s - момент инерции по арматуре.

м - коэффициент армирования.

I_н =16406250 см⁴ - момент инерции нижней части колонны.

Проверим условие:

Условие выполняется.

Определим усилия в ветвях колоны:

Для расчета используем

Определим момент от местного изгиба ветви:

Определим величину проектного эксцентриситета:

Определим расчетный эксцентриситет:

Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

щ - характеристики сжатой зоны бетона.

б=0,85 для тяжелого бетона.

так как

так как колонны без предварительного напряжения.

Определим коэффициенты:

Находим A_s:

Так как , то арматуру назначаем конструктивно по минимальному проценту армирования.

;

.

Принимаем 6 стержней диаметром 16 мм с . Класс A-III, в каждой ветви.

Окончательно из трёх комбинаций принимаем 6 стержней диаметром 16 мм с . Класс A-III, в каждой ветви.

4.4 Расчет подкрановой консоли

Расчёт осуществляем от действия вертикальной крановой нагрузки с учётом действия собственного веса подкрановой балки и проверяем бетон на смятие.

Размеры консоли: h=1 м; b=0,6 м.

Проверяем бетон на смятие:

b- ширина подкрановой балки

l_км- расстояние от центра до грани ПБ.

Условие выполняется.

Определяем высоту сечения консоли колонны:



l_k - расстояние от оси ПБ до грани колонны

а₁- расстояние от точки приложения опорной реакции до грани колонны.

Условие выполняется.

Подбираем арматуру. Консоль армируется арматурой класса А-III от действия изгибающегося момента.

Подбираем коэффициенты о и ж ( о=0,062 ж=0,968)

Подбираем 8 стержней класса А-III 16мм, A_s=16,08 см².

В поперечном направлении назначаем арматура класса А-III 10мм. Шаг поперечной арматуры принимаем 100мм.

4.5 Расчет промежуточной распорки

Распорка крепится к колонне с учётом жёсткого закрепления.

Изгибающий момент в распорке равен:

Сечение распорки: b=60 см; h=40 см; h_о=36 см.

Принимаем 420 А-III с А_s,tot=12,32 см².

Проверяем размеры распорки на действие поперечной силы:

Так как условие выполняется, то поперечную арматуру принимаем конструктивно Ш6 мм класса А-III шаг S=150мм.

5. Расчет фундамента под крайнюю колонну

Расчет фундамента производим без предварительного напряжения, условие твердения принимаем естественное. Класс бетона В12,5, класс продольной рабочей арматуры А-ЙЙЙ.

5.1 Характеристика материалов

Бетон тяжелый класса В12,5:

Осевое сжатие - R_b=7,5МПа (76,5 кгс/см²);

Осевое растяжение - R_bt=0,66 МПа (6,73 кгс/см²);

Модуль упругости бетона Е_b=21 000 МПа (214 000 кгс/см²);

Арматура класса А-ЙЙI (диаметром 10-40 мм)

Расчетное сопротивление арматуры растяжению R_s=365МПа (3750 кгс/см²);

Расчетное сопротивление арматуры сжатию R_sc=365МПа (3 750 кгс/см²);

Модуль упругости арматуры E_s=200 000 МПа (2 000 000 кгс/см²);

Район строительства - г. Санкт-Петербург.

Тип грунта под подошвой фундамента - Суглинок. (e=1,0; )

Глубина заложения фундамента - 2,1 м.

Вес объёма материала фундамента и грунта на его обрезах г_mt=20кН/м³.

R₀=130 кПа = 0,13 МПа; (13 000 кгс/м²). (СНиП 2.02.01-83 табл. 4)

5.2 Определение нагрузок и усилий

Расчёт фундамента осуществляем на наиболее опасное загружение из комбинации усилий в сечении 4-4.

Таблица 5.1

	M, кгсм	N, кгс	Q, кгс
Мmax, Nсоот, Qсоот	-32409,71	147949,3	408,65
Мmin, Nсоот, Qсоот	19331,53	147949,3	5800,14
Nmax, Mсоот, Qсоот	-8523,67	189887,3	2033,44

Для расчета будем использовать первую и третью комбинацию как наиболее опасные загружения.

Определяем вес стеновых панелей с остеклением, опирающихся на фундаментную балку с учётом собственного веса самой фундаментной балки (Сила от фундаментной балки ФБ-6-28 равна 2 220 кгс):

Определяем величину эксцентриситета от точки приложения найденной нагрузки до оси симметрии фундамента.

5.3 Определение усилий, действующих на основание

Для первой комбинации:

Для третей комбинации:



Так как размеры фундамента изначально неизвестны, то данными величинами изначально пренебрегаем.

Для определения размеров фундамента необходимо определить нормативные значения усилий, путём деления на усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке.

Для первой комбинации:

Для третей комбинации:

5.4 Определение размеров фундамента

При внецентренном загружении отношение размеров подошвы фундамента должно быть в пределах:

Принимаем отношение сторон равным 0,8.

Условная площадь фундамента:



d₁-глубина заложения.

г_н-коэффициент учитывающий наличие момента (г_н=1,05).

Для первой комбинации:

Определяем условные размеры фундамента:

Размеры фундамента должны быть кратны 300 мм, исходя из этого, принимаем фактические размеры: а=4,8 м; b=3,9м; А=18,72 м².

.

.

.

Момент сопротивления равен:

Согласно СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений" (Приложение 3, пункт 3, формула (2)) находим уточнённое значение расчётного сопротивления грунта:



d = 2,1 м (глубина заложения). .

b и d - соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента.

расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента. .

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k₁ = 0,05.

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных супесями и суглинками k₂ = 0,2.

Для третьей комбинации:

Определяем условные размеры фундамента:

Размеры фундамента должны быть кратны 300 мм, исходя из этого, принимаем фактические размеры: а=5,4 м; b=4,2м; А=22,68 м².

.

.

.

Момент сопротивления равен:

Согласно СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений" (Приложение 3, пункт 3, формула (2)) находим уточнённое значение расчётного сопротивления грунта:

d = 2,1 м (глубина заложения). .

b и d - соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента.

расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента. .

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k₁ = 0,05.

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных супесями и суглинками k₂ = 0,2.

5.5 Определение краевого давления на основание

H - глубина заложения фундамента. H=2,1 м.

Для первой комбинации:

Все условия выполняются.

Для третьей комбинации:

Все условия выполняются

Так как условия выполняются для обеих комбинаций, то в дальнейшем расчёт ведём по комбинации, при которой получилась большая площадь основания фундамента (это третья комбинация).

Рис. 5.1

Размеры, параметры:

а=5,4м; b=4,2м; А=22,68 м², ,

При высоте фундамента более 1 метра принимается 3 ступени.

5.6 Рассчёт прочности фундамента на продавливание

Размер защитного слоя арматуры принимаем a=40 мм (есть бетонная подготовка).

Расчёт ведём по формуле (107) СНиПа 2.03.01-84 бетонные и железобетонные конструкции:

продавливающая сила. Сила F складывается из значения N_n и веса самого фундамента с грунтом на его ступенях.

коэффициент, принимаемый для тяжёлого бетона .

среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения.

рабочая высота сечения.

Прочность на продавливание необходимо проверить для: Первой ступени, второй ступени, третьей ступени, дна стакана, всей высоты фундамента.

Расчёт на продавливание для первой ступени.

Условие выполняется

Рис. 5.2

Расчёт на продавливание для второй ступени.

Рис. 5.3

Условие выполняется

Расчёт на продавливание для третьей ступени.



Рис. 5.4

Условие выполняется

Расчёт на продавливание для всей высоты фундамента.

Рис. 5.5

Условие выполняется

Расчёт на продавливание для дна стакана.

Рис. 5.6

Условие выполняется

5.7 Расчёт арматуры подошвы фундамента

Рис. 5.7

Расчёт арматуры осуществляется в двух направлениях (в направлении a и b). При расчёте, рассматриваем 4 сечения (см. схему выше, зависит от количества ступеней).

Расчёт по стороне a=5400 мм.

В каждом сечении определяем величину изгибающего момента:

расстояние от наружной грани до рассматриваемого сечения.

значение давления грунта в рассматриваемом сечении.

Зная изгибающие моменты, рассчитываем необходимую площадь арматуры:

, ;

.

Расчёт по стороне b=4200 мм.

Количество арматуры в направлении меньшей стороны определяется по среднему напряжению в грунте под подошвой фундамента:

Расчётное сечение принимается у грани колонны:

Рис. 5.8

Зная изгибающий момент, находим необходимую площадь арматуры:

, ;

По известным площадям арматуры окончательно принимаем шаг, диаметр, размеры сетки С-1 в подошве фундамента:

В направлении стороны a=5400 мм принимаем 42 стержня Ш12 класса A-III с шагом S=100 мм. .

В направлении стороны b=4200 мм принимаем 54 стержня Ш12 класса A-III с шагом S=100 мм. .

По расчёту, площадь одного стержня при шаге 100 мм в направлении стороны a получается равной 0,398 (), что соответствует стержню Ш8, но минимальный диаметр при длине стержней более 3 метров должен быть не менее 12 мм. Поэтому принимаем Ш12.

По стороне b площадь соответствует стержню диаметром 7 мм, поэтому тоже принимаем Ш12.

5.8 Армирование стакана фундамента

Расчёт продольной арматуры стакана фундамента ведётся аналогично расчёту колонны. Армирование принимается симметричным. Коэффициент продольного изгиба

Подбор арматуры ведётся на усилие, возникающее на уровне дна стакана.

;



;

высота стакана. .

.

.

Первоначальный эксцентриситет:

Расчётный эксцентриситет:

Защитный слой арматуры в бетоне принимаем a=50 мм.

Определим горизонтальное значение высоты сжатой зоны:

Определим коэффициенты:



Так как , то арматуру назначаем конструктивно.

Принимаем 3 стержня диаметром 20 мм с . Класс A-III, с каждой стороны.

Поперечная арматура выполняется в виде сеток и рассчитывается в направлении длинной стороны фундамента.

Так как (первый случай), то арматура ставится конструктивно. Принимаем 10 сеток (С-2) по всей высоте фундамента (1,45м) с шагом 150 мм.

6. Расчет и конструирование предварительно-напряженной двускатной балки покрытия

Расстояние между разбивочными осями здания L = 12 м, между осями опор балки L₀ = 11,95 м, шаг балок В = 12 м. Балка изготовляется из бетона класса В35; армирование - К-19, натягиваемой на бетон. Поперечная арматура из стали класса А-III, сварные сетки из стали класса В-I, конструктивная арматура из стали класса А-I.

6.1. Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон класса В35 табл.13 [3]:

г_б1 = 1 - коэффициент условий работы;

Способ натяжения арматуры - на бетон.

Класс напрягаемой арматуры - Вр-II табл.20, 23*, [3]:

Арматура ненапряженная класса A-III, табл. 19, 22*,29[4]

R_s= 355 МПа(3600 кгс/см²) для Ш 6-8мм;

R_s= 365 МПа(3750 кгс/см²) для Ш 10-40мм;

R_sn= 390 МПа(4000 кгс/см²);

Е_s=20·10⁴ МПа(200·10⁴ кгс/см²);

Предварительное контролируемое напряжение назначаем: у₀=у_sp=0,8·R_sn=0,8·10400=8320 кг/см².

6.2 Предварительное назначение размеров балки

В общем случае размеры сечений балок назначают из следующих соображений: высота сечения по середине балки h=1/10…1/15L, где L - пролёт балки; уклон верхнего пояса 1/12; ширина верхней сжатой полки b'_п=1/50…1/60L (обычно 200-400мм). Ширина нижнего пояса 200…300мм с учётом удобства размещения всей напрягаемой арматуры; толщина стенки _ст=60…100мм; толщина полок не менее 80мм; уклоны скосов полок 30-45^о; высота сечения на опоре типовых балок 800 и 900мм.

Рис. 6.1. Двускатная балка покрытия. Узел А. Вид А. Сечение 1-1.

Принятые размеры сечений балки: h = 1540мм, h_оп = 790мм, b'_п^ґ = 400мм, b_п = 270мм, д = 100мм, L₀ = 11560мм.

6.3 Определение нагрузок и усилий

Таблица 6.1 Сбор нагруозк на 1 м² покрытия:

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная величина кг/м2	гf	Расчетная величина кг/м2
Постоянные
1	Гидроизоляция 3 слоя рубероида на битумной мастике	15	1,3	19,5
2	Цементно-песчаная стяжка p=1800 кг/м3 S=20 мм	36	1,3	46,8
3	Утеплитель: Керамзит p=800кг/м3 S=100 мм	80	1,3	104
4	Пароизоляция 1 слой рубероида	5	1,3	6,5
5	Собственный вес плиты покрытия	180	1,2	216
	Итого:	316		392,8
Временные (снеговая)
6	Длительная	88,2	1,4	126
7	Кратковременная	37,8	1,4	54
9	Итого:	126		180
	Всего:	442		572,8

Собственный вес двускатной балки пролетом 12 м - 5000 кг.

Находим значения расчетных и нормативных нагрузок:

- шаг крайних колонн в продольном направлении;

=0,95 - коэффициент надежности по назначению.

Вычисляем изгибающие моменты и поперечные силы:

l₀ =11560+220=11780мм - расчетная длина.

1. Максимальный момент в середине пролета от полной расчетной нагрузки:

2. Максимальный момент в середине пролета от полной нормативной нагрузки:

3. Наибольшая поперечная сила от полной расчетной нагрузки:

4. Изгибающий момент в опасном сечении балки от расчетной нагрузки, находящимся на расстоянииот опоры:

6.4 Предварительный расчет площади предварительно напряженной арматуры

В сжатой и растянутой зоне бетона (полке) конструктивно принимаем площадь ненапрягаемой арматуры 4Ш10 А-III ().

Рабочая высота сечения в середине пролета:

Рабочая высота в опасном сечении:

При расчете по прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой класса Вр-II при соблюдении условия расчетное сопротивление арматуры Rs должно быть умножено на коэффициент , определяемый по формуле:

=1,15 -- коэффициент, принимаемый в зависимости от класса арматуры;