Проектирование промышленного здания
Расчет и конструирование сборной предварительно напряженной арки пролетом 30 м. Статический расчет поперечной рамы и колонны. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.11.2017 |
| Размер файла | 1,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
арка фундамент рама колонна
Введение
1. Компоновка конструктивной схемы здания
2. Подбор плиты покрытий по ключу
3. Расчет и конструирование сборной предварительно напряженной арки пролетом 30 м
3.1 Сбор нагрузок
3.2 Статический расчет арки
3.3 Определение усилий щт единичной нагрузки q=1кН/м
3.4 Расчет затяжки
3.5 Расчет прочности нормальных сечений
3.6 Расчет прочности наклонных сечений
3.7 Расчет опорного узла арки
4. Статический расчет поперечной рамы
4.1 Постоянные нагрузки
4.2 Временные нагрузки
4.3 Определяем дополнительные данные
4.4 Исходные данные для ввода в ЭВМ
5. Расчет колонны
5.1 Исходные данные
5.2 Расчет надкрановой части колонны
5.3 Расчет подкрановой части колонны
5.4 Расчет колонны на действие поперечной силы
5.5 Расчет консоли колонны
6. Расчет и конструирование фундамента
6.1 Исходные данные
6.2 Определение наиболее опасных сочетаний
6.3 Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений
6.4 Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени
6.5 Подбор арматуры подошвы
6.6 Расчет подколонника и его стаканной части
Список использованной литературы
Введение
Для металлургической, машиностроительной, легкой и других отраслей промышленности возводят одноэтажные каркасные здания. Конструктивной и технологической особенностью таких зданий является оборудование их транспортными средствами -- мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны перемещаются по специальным путям, опертым на колонны; подвесные краны перемещаются по путям, подвешенным к элементам покрытия. Покрытие одноэтажного производственного здания может быть балочным из линейных элементов или пространственным в виде оболочек.
В данном курсовом проекте рассмотрено одноэтажное однопролетное отапливаемое промышленное здание. Район строительства - город Владимир. Шаг несущих конструкций 6 м, пролет 30 м. Отметка низа несущих конструкций 15,6 м. Здание представляет собой нет температурных блока, длиной здания 54 м. Запроектировано два мостовых крана грузоподъемностью 30 т. Режим работы кранов 5К.
К элементам конструкций одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием относятся колонны (стойки), заделанные в фундаментах, ригели покрытия (балки, фермы, арки), опирающиеся на колонны, панели покрытия, уложенные по ригелям, подкрановые балки. Основная конструкция каркаса -- поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.
Пространственная жесткость и устойчивость одноэтажного каркасного здания достигается защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении пространственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном -- продольными рамами, образованными теми же колоннами, элементам покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.
1. Компоновка конструктивной схемы здания
- При шаге колонны В = 6м, грузоподъемности крана Q = 30т, отметке низа несущих конструкций H = 15,6 м принимаем привязка нулевая.
- Расстояние от разбивочной оси продольного ряда до оси подкрановой балки л = 750мм.
Рис. 1 Конструктивная схема здания
2. Подбор плиты покрытий по ключу
Таблица 1
Сбор полезных нагрузок на 1м2 покрытии (кН/м2)
|
Нагрузка |
НормативнаяII ГПС |
гf |
НормативнаяI ГПС |
|
I. Постоянная· Кровля: - 3 слоя рубероида - цементно-песч. раствор мм; кН/м3 - Утеплитель мм; кН/м3 - Изоляция |
|
|||
|
Итого |
||||
|
II. Временная · снеговая а) полная: кН/м2 b) длительная кН/м2 |
||||
|
Всего |
Для неотапливаемых помещений в табл.1 без утеплители и изоляции.
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле
[9; 10.1]
где - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с [9; 10.5];
- термический коэффициент, принимаемый в соответствии с [9; 10.6];
- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с [9; 10.4];
- вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с [9; 10.2].
Здесь k1 =1,2- 0,1·v = 1,2- 0,1·5 = 0,7
k1 = 1-0,2·(1- )·()= 1- 0,2·(1-30/90)(8,4/10-1) = 1,0213
Снеговую нагрузку определяем согласно [8]. Для III снегового района Sp=1,8 кН.
S0 = 0,7·Sp = 0,7·1,8 =1,26 кН/м2 ;
S = S0·k·k1·м = 1,26·0,7·1,0213·1 = 0,9 кН/м2.
Плиты покрытия принимаем ребристые размером 3Ч6 м марки 1ПГ-1Т с напрягаемой арматурой А 800. Вес одной плиты покрытия составляет 27 кН.
Рис. 2 Геометрический размер плиты
3. Расчет и конструирование сборной предварительно напряженной арки пролетом 30 м
При пролете 30 м и более железобетонные арки становятся экономичнее ферм. В здании запроектирована двухшарнирная пологая арка Распор арки воспринимается затяжкой. В конструктивном отношении выгодное очертание оси арки, близкое к кривой давления. Полного совпадения оси арки с кривой давления достигнуть не удается, так как пи различных схемах загружения временной нагрузкой, а также под влиянием усадки и ползучести бетона изгибающие моменты неизбежно возникаю. В связи с этим принимаем очертание оси арки, при котором расчетные усилия будут наименьшими. Для типизации конструкции и упрощения производства работ очертание оси пологой двухшарнирной арки принимаем по окружности. Конструирование арки выполняем по общим правилам, как для сжатых элементов. Сечение арки назначаем двутавровым с симметричным двойным армированием, так как возможны знакопеременные изгибающие моменты. Затяжку выполняем предварительно напряженной. Для уменьшения провисания затяжки через 6 м устраиваем железобетонные подвески.
Арку собирают из пяти блоков. Затяжку изготовляют в виде целого элемента, с опорными блоками, что повышает надежность работы распорной конструкции. В качестве напрягаемой арматуры затяжки применяем высокопрочную проволоку периодического профиля К1500. Соединение блоков при монтаже выполняется на сварке выпусков арматуры. Стыковые швы замоноличиваются.Арку рассчитываем на нагрузки от покрытия и массы арки, сплошную и одностороннюю нагрузку от снега.
Данные для проектирования
Бетон тяжелый класса B45:
Rb = 25 МПа ; Rbt = 1,5 МПа; Rb,ser = 32 МПа; Rbt,ser = 2,25 МПа. Для бетона естественного твердения Eb =37.103 МПа.
Предварительно напрягаемая арматура затяжки -- высокопрочная проволока класса К1500: Rs = 1250 МПа; Rs,ser =1500 МПа; Es=1,8·105 МПа.
Ненапрягаемая арматура класса А400 диаметром 6 - 40 мм:
Rs = Rsc = 355 МПа; Rsw = 285 МПа; Es=2·105 МПа.
Затяжка относится к конструкциям 3-й категории трещиностойкости. Передаточная прочность принимается Rbp=0,7·B=0,7·30=21МПа. Rbp=12,1МПа.
3.1 Сбор нагрузок
Расчетный пролет арки
L0 = l-2a = 29.9 - 2.0,15=29,6 м;
где а - расстояние от торца арки до точки опирания на колонну.
a = 0,38/2-0,05 ? 0,15 м;
Собственный вес арки приближенно принимаем равным 340 кН, согласно типовым конструкциям арок пролетом 30 м.
Таблица 2
Сбор нагрузок на арку, кН/м
|
Нагрузка |
НормативнаяII ГПС |
гf |
НормативнаяI ГПС |
|
II. Постоянная· Кровля: - 3 слоя рубероида - цементно-песч. раствор мм; кН/м3 - Утеплитель мм; кН/м3 - Изоляция |
|
|||
|
Итого |
||||
|
- Плита покрытия , вес 27 кН - Собственный вес арки L=29,6м, вес 340кн |
||||
|
Итого |
||||
|
II. Временная · снеговая а) полная: кН/м2 b) длительная кН/м2 |
||||
|
Всего |
3.2 Статический расчет арки
Арку рассчитываем как двухшарнирную с затяжкой. Из соображения унификации блоков (рис. 1) ось арки выполняем по круговому очертанию.
Варианты загружения и расчетная схема арки представлены на рис. 3.
Находим геометрические характеристики арки, согласно рис. 4; радиус оси круговой арки
где - стрела подъема арки;
центральный угол: ;
длина арки: L = 2•R•0 = 2•31,45•0,490 = 30,8 м,
где .
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3 Варианты нагружения арки: а - сплошная нагрузка; б- односторонняя снеговая нагрузка
Рис. 4 К определению геометрических характеристик арки
Арку разбиваем на 10 равных частей (дуге 0,1 части соответствует угол ) и определяем горизонтальные ординаты сечений (рис. 4) по формулам: ; , где .
Например:
при (; ):
;
;
при :
;
;
Остальные значения х и у определяются аналогично.
Величина у6 соответствует длине стрелы подъема f.
Результаты вычислений приведены в табл. 3.
Таблица 3
Определение координат сечений
Номерсечения |
цx,град. |
sin ц |
cos ц |
х, м |
у, м |
№ |
цx,град. |
sin ц |
cos ц |
х, м |
у, м |
|
|
1 |
28,07 |
0,471 |
0,882 |
0,00 |
0,00 |
7 |
-5,61 |
-0,098 |
0,995 |
17,88 |
3,55 |
|
|
2 |
22,46 |
0,382 |
0,924 |
2,79 |
1,33 |
8 |
-11,23 |
-0,195 |
0,981 |
20,92 |
3,10 |
|
|
3 |
16,84 |
0,290 |
0,957 |
5,71 |
2,36 |
9 |
-16,84 |
-0,290 |
0,957 |
23,91 |
2,36 |
|
|
4 |
11,23 |
0,195 |
0,981 |
8,69 |
3,10 |
10 |
-22,46 |
-0,382 |
0,924 |
26,81 |
1,33 |
|
|
5 |
5,61 |
0,098 |
0,995 |
11,73 |
3,55 |
11 |
-28,07 |
-0,471 |
0,882 |
29,60 |
0,00 |
|
|
6 |
0,00 |
0 |
1 |
14,80 |
3,70 |
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 5 Сечение пояса арки
Предварительно задаемся площадями сечений арматуры в арке и в затяжке, а также вычисляем геометрические характеристики их сечений.
Принимаем приближенно для арки
As= 0,01Ab = 0,01(2458+628+41/2618,5)
= 0,011438 = 14,38 см2.
Отношение модулей упругости для арки
===4,86
Тогда площадь приведенного симметрично армированного сечения арки
Ared=Ab+As+As'= 1438 + 4,8614,38 + 4,8614,38 = 1577,77 см2.
Момент инерции приведенного сечения при расстоянии до центра тяжести
ys = h/2 = 45 см
Ired = Ib +б·As·ys2 + б•As'•y's2 = 2• + 2•45•8•(45-4)2 + + 4• + 4••6•18,5•(45-8-2)2 + 4,86•14,38•(45-4)2 + 4,86•14,38 •(45-4)2 = 1756703 + 2•158686,4 = 2074076 см4.
Радиус инерции приведенного сечения
ired = ==36,26 см = 363 мм.
Так как площадь сечения затяжки A1=40•40=1600 см2, то площадь сечения арматуры принимаем приближенно
.
Учитывая, что для затяжки отношение модулей упругости ===6,15; определяем площадь приведенного сечения затяжки
Ared1 = Ab1+•As1 = 1600 + 6,15•16 = 1698,46 см2 =1698 см2.
Распор определяем по методике, приведенной в работе [5].
Коэффициент податливости затяжки
k= ==0,967
3.3 Определение усилий от единичной нагрузки q=1кН/м
Для каждого случая загружения (см. рис. 2) находим распор от нагрузки q=1кН/м, принятой за единичную:
для равномерно распределенной нагрузки
H1= k•=0,967•=28,65 кН;
для односторонней равномерно распределенной нагрузки на половине пролета арки
H2= k•=0,967•=14,32 кН.
По вычисленному распору для каждого вида загружения определяем расчетные усилия в сечениях арки. Для этого сначала определяем балочные изгибающие моменты М0 и поперечные силы Q0.
При сплошной равномерно распределенной нагрузке (рис. 5) балочные моменты и поперечные силы находим по формулам:
где - опорная реакция в балке.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 5 Равномерно распределенная нагрузка по всей длине балки
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 6 Равномерно распределенная нагрузка на половине пролета балки
При равномерно распределенной нагрузке на половине пролета арки (рис.6) балочный момент и поперечную силу определяем по формулам:
в нагруженной части
где Ra = 3ql/8 - опорная реакция в балке; ;
в ненагруженной части
где - опорная реакция балки; .
После вычисления балочных моментов и поперечных сил по приведенным ниже формулам определяем расчетные усилия для всех сечений арки:
где ц - угол между касательной к оси арки в рассматриваемом сечении и горизонталью (см. табл. 3 и рис. 4); М0 и Q0 - изгибающий момент и поперечная сила в балке на двух опорах пролетом, равным пролету рассчитываемой арки.
Определим Мх, Nx, Qx в середине пролета арки при действии равномерно распределенной нагрузки q=1кН/м.
В табл. 4 приведены усилия от единичной нагрузки q=1 кН/м, распределенной по всему пролету, а в табл. 5 -- усилия в арке от единичной нагрузки q=1 кН/м на левой половине арки.
Таблица 4
Усилия от единичной нагрузки, распределенной по всему пролету
|
№ сечения |
Н, кН |
М0, кН·м |
Q0, кН |
Мх, кН·м |
Qх, кН |
Nx, кН |
|
|
1 |
28,65 |
0,00 |
14,80 |
0,00 |
-0,42 |
32,24 |
|
|
2 |
37,35 |
12,01 |
-0,75 |
0,16 |
31,07 |
||
|
3 |
68,21 |
9,09 |
0,60 |
0,42 |
30,05 |
||
|
4 |
90,85 |
6,11 |
2,04 |
0,43 |
29,29 |
||
|
5 |
104,81 |
3,07 |
3,11 |
0,26 |
28,81 |
||
|
6 |
109,52 |
0,00 |
3,52 |
0,00 |
28,65 |
||
|
7 |
104,79 |
-3,08 |
3,08 |
-0,26 |
28,81 |
||
|
8 |
90,77 |
-6,12 |
1,96 |
-0,43 |
29,29 |
||
|
9 |
68,00 |
-9,11 |
0,39 |
-0,42 |
30,05 |
||
|
10 |
37,35 |
-12,01 |
-0,75 |
-0,16 |
31,07 |
||
|
11 |
0,00 |
-14,80 |
0,00 |
0,42 |
32,24 |
Таблица 5
Усилия от единичной нагрузки, распределенной на левой половине арки
|
№ сечения |
Н, кН |
М0, кН·м |
Q0, кН |
Мх, кН·м |
Qх, кН |
Nx, кН |
|
|
1 |
14,32 |
0,00 |
11,10 |
0,00 |
3,05 |
17,86 |
|
|
2 |
27,04 |
8,31 |
7,99 |
2,21 |
16,41 |
||
|
3 |
47,08 |
5,39 |
13,27 |
1,01 |
15,27 |
||
|
4 |
58,70 |
2,41 |
14,30 |
-0,43 |
14,52 |
||
|
5 |
61,41 |
-0,63 |
10,56 |
-2,03 |
14,19 |
||
|
6 |
54,76 |
-11,10 |
1,76 |
-11,10 |
14,32 |
||
|
7 |
43,38 |
-11,10 |
-7,48 |
-9,65 |
15,34 |
||
|
8 |
32,10 |
-11,10 |
-12,30 |
-8,10 |
16,21 |
||
|
9 |
21,04 |
-11,10 |
-12,76 |
-6,47 |
16,93 |
||
|
10 |
10,31 |
-11,10 |
-8,74 |
-4,79 |
17,48 |
||
|
11 |
0,00 |
-11,10 |
0,00 |
-3,05 |
17,86 |
Для вычисления расчетных усилий в сечениях арки необходимо для каждого вида нагружения величины, приведенные в табл. 4 и 5, умножить на переводные коэффициенты, определяемые по формулам:
для постоянной нагрузки: k1 = g/q = 31,12/1 = 31,12
для временной нагрузки: k2 = s/q = 10,8/1 = 10,8
В табл. 6 приведены значения усилий от всех видов нагрузок, а также расчетные комбинации усилий при наиболее невыгодном их сочетании в сечениях 1, 4, 6, 9, 11.
Распор от расчетных нагрузок при f = 1,1: Hact = H/f =1199,88/1,1=1090,8 кН;
где f - наименьшее значение коэффициента надежности по нагрузке.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Таблица 6
Расчет усилия в сечении арки
Видзагружения |
ПостояннаяН = 890,75 кН |
Снеговая на всемпролетеН = 309,13 кН |
Снеговая наполовине пролетеН = 154,57 кН |
Расчетные сочетания усилийНmax = 1199,88 кН |
|||||||||||
|
Вид усилия |
M |
N |
Q |
M |
N |
Q |
M |
N |
Q |
Mminmax |
Nсоотв |
Nmax |
Mсоотв |
Qmax |
|
|
№ сечения |
кН·м |
кН |
кН |
кН·м |
кН |
кН |
кН·м |
кН |
кН |
кН |
кН |
кН |
кН·м |
кН |
|
|
1 |
0,0 |
1003,31 |
-13,07 |
0,0 |
348,2 |
-4,54 |
0,0 |
192,89 |
32,94 |
0,0 |
1196,2 |
1351,51 |
0,0 |
-17,61 |
|
|
2 |
-23,34 |
966,9 |
4,98 |
-8,1 |
335,56 |
1,73 |
86,3 |
177,23 |
23,87 |
62,96 |
1144,13 |
1302,46 |
-31,44 |
28,85 |
|
|
3 |
18,67 |
935,16 |
13,07 |
6,48 |
324,54 |
4,32 |
143,32 |
164,92 |
10,91 |
161,99 |
1100,08 |
1259,7 |
25,15 |
23,98 |
|
|
4 |
63,48 |
911,5 |
13,38 |
22,03 |
316,33 |
4,64 |
154,44 |
156,82 |
-4,64 |
217,92 |
1068,32 |
1227,83 |
85,51 |
18,02 |
|
|
5 |
96,78 |
896,57 |
8,10 |
33,6 |
311,15 |
2,81 |
114,05 |
153,25 |
-21,92 |
210,83 |
1049,82 |
1207,72 |
130,38 |
-13,82 |
|
|
6 |
109,54 |
891,6 |
0,0 |
38,02 |
309,42 |
0,0 |
19,01 |
154,66 |
-119,88 |
147,56 |
1201,02 |
1201,02 |
147,56 |
-119,88 |
|
|
7 |
95,85 |
896,57 |
-8,1 |
33,26 |
311,15 |
-2,81 |
-80,78 |
165,67 |
-104,22 |
129,11 |
1207,72 |
1207,72 |
129,11 |
-112,32 |
|
|
8 |
61,0 |
911,5 |
-13,38 |
21,17 |
316,33 |
-4,64 |
-132,84 |
175,07 |
-87,48 |
82,17 |
1227,83 |
1227,83 |
82,17 |
-100,86 |
|
|
9 |
12,14 |
935,16 |
-13,07 |
4,21 |
324,54 |
-4,32 |
-137,81 |
182,84 |
-69,88 |
-125,67 |
1118 |
1259,7 |
16,35 |
-82,95 |
|
|
10 |
-23,34 |
966,9 |
-4,98 |
-8,1 |
335,56 |
-1,73 |
-94,4 |
188,78 |
-51,73 |
-117,74 |
1155,68 |
1302,46 |
-31,44 |
-56,71 |
|
|
11 |
0,0 |
1003,31 |
13,07 |
0,0 |
348,2 |
4,54 |
0,0 |
192,89 |
-32,94 |
0,0 |
1196,2 |
1351,51 |
0,0 |
17,61 |
Размещено на http://www.allbest.ru/
3.4 Расчет затяжки
¦ Расчет по прочности:
Арматуру затяжки подбираем как для центрально растянутого элемента по условиям прочности.
Из условия (III.1) [6] определяем необходимое сечение арматуры
Asр= = = 665,06 мм2 ;
коэффициент гs3=1,1.
Число канат при Ш 8 мм Asр1= 201 мм2; n= == 3,31.
Принимаем 4 канатов
Аsp =n.Asp1 = 4201= 804 мм2.
Армирование затяжки приведено на рис. 7.
Рис. 7 Армирование затяжки
3.3.2 Расчет прочности подвески
Подвеску рассчитываем на осевое растяжение от веса подвески и участка затяжки длиной 6 м:? ,
где - размеры поперечного сечения подвески; l- длина наиболее нагруженной подвески; и - коэффициенты надежности по нагрузке и по назначению; - средняя плотность железобетона;
.
Итого .
Необходимое сечение арматуры подвески
Принимаем 4 Ш 16 А 400: As=8,04>0,86 см2.
3.3.3 Расчет прочности верхнего пояса арки
В сечениях арки действуют изгибающие моменты, сопоставимые по величине, но разные по знаку (табл. 6).
Поэтому принимаем симметричное армирование сечений арки ().
Сечение арматуры в средних блоках арки определяем по наиболее невыгодной комбинации усилий. Поэтому за расчетное принимаем сочетание усилий в сечении 5 (табл. 6).
В сечении 5 расчетные комбинации усилий:
от полной нагрузки M = 210,83 кНм; N = 1049,82 kH;
в т.ч. от длительной Ml = 96,78 + 0,3•114,05 = 131 кНм;
N1= 896,57 + 0,3•153,25 = 942,55 кН.
Здесь из полного значения усилия от снеговой нагрузки выделена длительно действующая часть в размере 30%.
Расчетная длина в плоскости для арки (табл. 33 [9]):
l0=0,54•L=0,54•30,8=16,632 м.
Так как =45,82 > 14, расчет производим с учетом прогиба элемента, согласно п. 3.3 [9].
Далее расчет выполняем по блок-схеме 18 прилож.4 [1] при
.
e0 === 0,2 м = 200 мм.
М1= М +0,5•N•(h0-a')= 210,83+0,5•1049,82•(0,86- 0,04) = 640,43 кН•м.
М1l= Мl +0,5•Nl•(h0-a')= 131+0,5•942,55•(0,86- 0,04)= 517,45 кН•м.
Так как момент кратковременных нагрузок (снег справа или слева) M-Ml = 210,83- 131=79,83 кН•м, изменяющий знак, больше момента от суммы постоянных и длительных нагрузок, то есть M-Ml =79,83 кН•м< Ml= 131 кН•м, то М и Мl одного знака.
+=1+1=1,81< .
=0,5 -0,01-0,01•.Rb=0,5 -0,01-0,01•25=0,0652
Конструкция двухшарнирной арки статически неопределимая.
e0=2,772 > ea =3 см, где ea- больший из случайных эксцентриситетов
(ea1= ==2,772 см и ).
Случайный эксцентриситет не учитывается.
= 0,0652 < =0,031.
Принимаем 0,031.
===5,41.
Условная критическая сила для элементов двутаврового сечения без предварительного напряжения
Ncr===7732789,77H=7732,8 кН,
где Ib=2.+ 2.45.8.(45-4)2+ + + 4..6.18,5.(45-8-2)2 =1756703см4; Is===12086,39 см4.
N=1049,82 кН< Ncr= 7732,8 кН.
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба
==1,16.
Определение площади сечения арматуры внецентренно сжатого элемента двутаврового профиля
1. Определяем расчетный случай
,
следовательно, имеет место расчетный случай 1 уs=Rs.
Nf==25000•0, 45•0,11=1237,5 кН > N=1049,82 кН, расчетный случай 1а.
2.
=0,11• (1-0,11/2)=0,1
As'=<0,
где м.
Принимаем конструктивно 3Ш16 А400; 6,03см2.
Рассчитываем сечение 1 (в крайних блоках). По табл. 6 расчетная комбинация в этом сечении:
М=0; N= 1351,51 кН; Nl=1003,31кН.
Так как и , то внецентренно сжатый элемент можно рассчитывать как элемент со случайными эксцентриситетами.
1. l0/h=16,632/0,9=18,48 < 20.
2. Nl/N= 1003,31/1351,51=0,74.
3. По таб. 9 прилож 3 [1] цb=0,761.
4 Принимаем м1 =0,2%
5 По таб. 9 прилож 3 [1] цr=0,825.
6. б==0,028
7. ц1= цb +2(цr-цb)б=0,761+ 2•(0,825-0,761)•0,028=0,765< цr=0,825.
8. Принимаем ц= ц1= 0,765.
9. As+As'=<0.
Принимаем конструктивно 4Ш16 А400; 8,04см2.
Армирование верхнего пояса и подвеса приведено на рис. 8.
Рис. 8 Армирование верхнего пояса и подвеса
3.3.4 Расчет опорного узла арки
Наклонные сечения опорного узла арки рассчитываются на действие поперечных сил и изгибающих моментов. Наклонная трещина АВ (рис. 9) пересекает предварительно напрягаемую арматуру Аsp = 4,52 cм2(4 Ш 12 К1500) и ненапрягаемую арматуру 8,04 см2 (4 Ш 16 А 400), установленную в опорном узле на длине анкеровки предварительно напрягаемой арматуры.
На опорный узел (сечение 11, рис.4) действуют следующие усилия:
опорная реакция фермы от действия всех видов нагрузок
RA=14,8(31,12+10,8)=620,42 кН;
соответствующие усилие в арке
N=1351,51 кН;
соответствующий распор
H=1199,88 кН.
Дополнительная арматура
As1=0,2=0,2. =6,76 см2.
Принимаем 2 ?22А400, As=7,60 см2.
lp=1000мм-- минимальная длина анкеровки предварительно напряженной К1500 диаметром 12 мм; lan=35d=3516=560 мм-- минимальная длина анкеровки ненапрягаемой арматуры А 400.
Рис. 9 Армирование опорного узлы
Фактическая минимальная длина зоны анкеровки арматуры и :
l1p=320+50/tgб=320+50/0,532= 413,98 мм < lp=1000мм;
l1an=320+35/tgб=320+35/0,532= 385,79 мм < lan=560 мм.
предельное усилие в арматуре :
Nsp=AspRspl1p/lp=4,5210-41250103413,98/1000=234 кН;
предельное усилие в ненапрягаемой арматуре, пересекаемой трещиной АВ
Ns=AsRsl1an/lan =8,0410-4355103385,79/560=196,63 кН;
усилие, воспринимаемое поперечной арматурой, пересекаемой трещеной
Nsw=()tg?? = (1199,88- 234-196,63)0,532= 409,24 кН.
Площадь сечения одного поперечного стержня
Asw==0,48 см2,
где n=2.(1570-100)/100=30 - число поперечных стержней, пересекаемых линией АВ (за вычетом поперечных стержней, расположенных ближе 10 см от точки А); Rsw=285 МПа - для арматуры класса А 400 диаметром 10 ч 40 мм.
Назначаем поперечную арматуру сечением Ш 10 А 400 (Asw=0,8 см2), шаг поперечных стержней s=100мм; общее число поперечных стержней на длине проекции сечения АВ n=30.
Проверка прочности
Для проверки наклонного сечения АВ на действие изгибающего момента вычислим:
высоту сжатой зоны в наклонном сечении АВ
x==1,44 см.
предельное усилие в принятой поперечной арматуре
Nsw =nRswAsw=302851030,810-4= 684 кН.
Прочность наклонного сечения обеспечена, если выполняется условие
RA (l1+t)< Nsw(l1-0,1)/2+(Ns+Nsp)(hop-x/2);
620,42(1,05+0,165)=753,81 кН.м
< 684(1,05-0,1)/2+430,63(1,35-0,0144/2) = 903,15 кН.м.
Условие выполнено: прочность наклонного сечения обеспечена.
3.3.5 Расчет прочности наклонных сечений арки
Выполним расчет наклонного сечения, идущего от грани опоры арки. Условно считаем всю нагрузку на верхний пояс арки равномерно распределенной (см. рис. 3).
Максимальная поперечная сила действует в сечении 2 Qmax=28,85 кН, соответствующая ей продольная сила N= 1302,46 кН.
Коэффициент, учитывающий влияние продольной силы
цn==1,26 > 0,5.
Принимаем .
Коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок двутаврового сечения арки
,
где , поэтому принимаем .
Qb,min=цb3.(1+цn+цf).Rbt.b.h0=0,61,51,51030,080,86=92,88 кН.
где - для тяжелого бетона; , поэтому принимаем .
Qmax=28,85 кН < Qb,min=92,88 кН.
Следовательно, расчет поперечной арматуры не требуется.
3.4 Расчет по второй группе предельных состояний
3.4.1 Расчет по образованию трещин
3.4.1.1 Расчет трещиностойкости сечений затяжки
Определение потерь предварительного напряжения арматуры затяжки
По условиям эксплуатации арки в закрытом помещении затяжка относится к конструкциям 3-й категории трещиностойкости. В то же время предельно допустимая ширина раскрытия трещин, обеспечивающая сохранность арматуры Ш 12 K1500, весьма мала (). Поэтому предварительное напряжение арматуры механическим способом назначаем близко к максимальному значению согласно (п. 1.23 [9]) , где при механическом способе натяжения арматуры, следовательно
; где МПа.
Принимаем:
Потери предварительного напряжения арматуры при ее натяжении на бетон определяются согласно (табл.5 [9]).
Первые потери напряжения
1. Потери от релаксации напряжений арматуры (? уsp1)
для арматуры класса К1500 при способе натяжения механическом
? уsp1 = (0,22-0,1) уsp=(0,22)1200=91,2кН.
2. Потери от температурного перепада ?t (? уsp2)=0.
3. Потери от деформации стальной формы (упоров) (? уsp3)
? уsp3=30МПа.
4. От деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств
=12 МПа,
где - обжатие шайб или прокладок, расположенных между анкерами и бетоном элемента; - деформация анкеров стаканного типа, колодок с пробками, анкерных гаек и захватов; - длина натягиваемого стержня (элемента), мм.
Первые потери
?у1=91,2+0+30+12=133,2 Мпа.
Вторые потери напряжения.
5. Потери от усадки бетона (? уsp5) определяют по формуле
=0,00031,8105=54 МПа,
где еbsh- деформация усадки бетона, принимаемая равной 0,0003 - для бетона классов В45.
6. От ползучести бетона(? уsp6)
уsp1=уsp-?у1=1200-133,2=1066,8 МПа.
P1= уsp1.Asp=1066,81034,5210-4=482,2 кН.
===4,86.
Ared1 = Ab1+Asp = 1600 + 4,864,52 = 1621,97см2.
??bp1==2,97 МПа.
Rbp=0,7B=0,745=31,5 МПа.
=0,1 < 0,75
? уsp6=150??=15010,1=15 МПа,
где для бетона естественного твердения.
Вторые потери
?у2=40+15=55 МПа.
Суммарные потери
?у=?у1+?у2=133,2+55=188,2 МПа.
Напряжение с учетом всех потерь
уsp2=уsp-?у =1200-188,2= 1011,8 МПа.
Усилие обжатия с учетом всех потерь
P2= уsp2.Asp=1011,81034,5210-4=457,33 кН.
Проверяем сечение затяжки по образованию трещин.
Расчет производится с учетом коэффициента точности натяжения , при механическом способе натяжения арматуры; знак «-» так как имеем благоприятное влияние предварительного напряжения.
Ncrc = Rbt,ser(A + 2бAsp+2б.As) + гspP2 = 2,25103 (160010-4+24,864,5210-4 +25,068,0410-4)+ 0,9490,48= 829,62 кН.
Так как значение распора при
Hact = H/f =1199,88/1,1=1090,8 кН > Ncrc = 829,62 кН;
то трещины в затяжке образуются.
Проверка прочности затяжки при обжатии бетона
В соответствии с п. 3.50 [7], определяем усилие обжатия бетона как для центрально обжатого элемента с учетом всей напрягаемой арматуры. При натяжении арматуры на опоры прочность затяжки проверяется из условия
(уsp1-330)Asp < ARb'.
Предварительное напряжение с учетом первых потерь определяется при гsp=1,1
уsp1=(уsp-?у1) гsp =(1200-133,2).1,1=1330,12 МПа.
Тогда (уsp1-330)Asp=(1330,12-330).456=456054,72Н=456,055 кН<160000.22,2= 3552000 Н=3552 кН, где Rb'=22,2 МПа.
Следовательно, прочность затяжки при ее обжатии обесчена.
3.4.1.2 Производим расчет подвески по образованию трещин
Ncrc = Rbt,ser.(A + 2.б.As)
= 2,6.103.(525.10-4+2.5,06.8,04.10-4)= 157,55 кН.
Hact =26,54 кН < Ncrc = 157,55 кН,
где
Следовательно, трещиностойкость подвески обеспечена.
4. Статический расчет поперечной рамы здания
4.1 Определение геометрических размеров здания и колонны
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 7 К определению геометрических размеров здания и колонны
Принимаем подкрановую балку высотой 1000 мм (при шаге колонн В = 6 м) и подкрановый рельс КР-70 высотой 120 мм (при грузоподъемности крана Q = 30/5 т).
Таким образом, высота надкрановой части колонны
мм,
где 2750 мм - расстояние от верхней части тележки до верха подкранового рельса [1, прил. 1].
Колонна
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 9 Постоянные нагрузки, действующие на раму
4.2 Сбор нагрузок на раму
На раму многоэтажного здания действуют постоянные нагрузки (вес кровли, плит покрытия, стропильной конструкции, навесных панелей, подкрановой балки и подкранового рельса, вес надкрановой части колонны) и временные кратковременные нагрузки (снеговая, крановая и ветровая).
1. Постоянные нагрузки.
F1 -усилие от веса покрытия;
F2 -усилие от веса надкрановой части колонны;
F3 -усилие от подкрановой балки и подкранового рельса;
F4 -усилие от веса навесных панелей.
1) Определяем усилие от веса покрытия F1.
,
где: кН - усилие от веса кровли.
Нормативный вес плиты покрытия длиной 6 м с учетом швов замоноличивания кН/м2; (12м, кН/м2). Тогда
кН/м2;
кН/м2.
Таким образом, усилие от веса покрытия
кН.
Нормативный вес арки 30м,составляет 34 т, что соотв- етствует 340 кН (18м, 9,1Т ; 24м, 14,9Т). Таким образом, усилие от веса арка.
кН
кН.
2) Определяем усилие от надкрановой части колонны F2.
Сечение колонны 500Ч400 мм; высота надкрановой части колонны hнадкр= 4,4 м; с=25 кН/м3.
кН.
3) Определяем усилие от подкрановой балки и подкранового рельса F3.
Площадь бетона
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 10 Сечение подкрановой балки
м2.
где Gb=52,8 кг/м=0,528 кН/м - вес 1 м погонного подкранового рельса КР-70.
4) Определяем усилие от навесных панелей.
1 м2 панели толщиной 300 мм составляет 2,5 кН; высота панели
hп = 17,5 - 11,0 - 1,2=5,3м а 1м2 остекления 0,5 кН hо=1,2 (рис. 1).
кН.
4) Определяем нагрузку от подкрановой части колонны.
Количество оконных проема колонны
Нагрузка от подкрановой части колонны складывается из нагрузок от веса распорок, ветвей и консоли:
кН
6) Определяем усилие F8, равное весу самонесущих панелей и ленточного остекления, участвующее в расчете.
кН
где м - высота самонесущей панели (рис. 1);
м - длина панели;
кН - вес 1 м2 панели;
м - высота ленточного остекления;
м - длина остекления;
кН - вес 1 м2 ленточного остекления в металлическом переплете.
2. Временные нагрузки.
1) Снеговая (Fs).
кН,
где кН/м2 - см. табл. 1.
2) Крановая нагрузка
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 11 а) линии влияния от двух сближенных кранов; б) габариты мостового крана грузоподъемностью 30/5 т
Расчетное вертикальное усилие, действующее на колонну
кН;
кН,
где кН -максимальное нормативное давление колеса крана [1, прил. 3];
кН
- минимальное нормативное давление колеса крана (здесь Q=30Т= 300кН;кН - вес крана с тележкой [1,прил.3] ); - коэффициент сочетаний ( для двух кранов при режиме работы 1К-6К)
- сумма ординат линии влияния.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 12 К определению ветровой нагрузки
3) Горизонтальная тормозная нагрузка
кН,
где кН - горизонтальное давление на колесо крана;
.
4) Ветровая нагрузка
Тип местности Б (у всех)
Район строительства: Владимир
Район ветровой: I
,
гдекПа - нормативное значение ветрового давления [3, табл. 5];
- коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
- аэродинамические коэффициенты с наветренной и подветренной стороны соответственно;
- среднее значение коэффициента, учитывающего изменение ветрового давления по высоте.
Принимаем тип местности B. Тогда, согласно [3, табл. 6] определяем коэффициенты (рис. 5):
- на высоте до 5 м;
- на высоте до 10 м;
- на высоте до 20 м.
Высота парапета
м (рис. 1).
Таким образом, коэффициент изменения ветрового давления на высоте 17,5 м
Тогда значение условного изгибающего момента в заделке колонны от действия неравномерной по высоте условной ветровой нагрузки
В то же время , откуда .
Значение эквивалентной распределенной нагрузки с наветренной стороны
кН/м;
с подветренной -
кН/м.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 13 К определению F5 и F6
Ветровая нагрузка, действующая на все конструкции здания выше колонны, передается на раму в виде сосредоточенных сил, приложенных на уровне верха колонны. В зданиях с парапетами усилия с наветренной стороны () и подветренной стороны () определяются по формулам:
кН;
кН,
где м - расстояние от низа несущих конструкций до отметки верха парапетной части здания.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 14 К определению изгибающих моментов от усилий F1, F2, F3, F4
Определяем дополнительные данные, необходимые для статического расчета рамы.
1. Определяем значения изгибающих моментов от усилий F1, F2, F3, F4
кНм
- изгибающий момент от усилия F1 относительно точки 1;
м - эксцентриситет приложения усилия F1.
кНм - изгибающий момент от усилия F1 относительно точки 2;
м - эксцентриситет приложения усилия F1.
кНм - изгибающий момент от усилия F2 относительно точки 2;
м - эксцентриситет приложения усилия F2.
кНм -изгибающий момент от усилия F3 относительно точки 2;
м - эксцентриситет приложения усилия F3.
кНм -изгибающий момент от усилия F4 относительно точки 2;
м - эксцентриситет приложения усилия F4 (здесь 0,3 м - толщина навесных панелей).
Таким образом получим:
кНм - изгибающий момент относительно точки 1;
кНм - суммарный изгибающий момент относительно точки 2.
2. Определяем значения изгибающих моментов от снеговой нагрузки Fs (рис. 8).
кНм;
кНм.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 15 К определению изгибающих моментов от снеговой нагрузки
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 16 К определению изгибающих моментов от крановых нагрузок
1. Определяем значения изгибающих моментов от крановых нагрузок Fmax и Fmin (рис. 9).
кНм;
кНм.
4. Определяем моменты инерции надкрановой части колонны (Iв) сечением 500Ч400 мм и подкрановой части (Iн) сечением 1200Ч400 мм при ширине ветви 200 мм. Расстояние между осями ветвей c = 1000 мм. Площадь сечения ветви м2.
м4;
м4.
Момент инерции ветви сечением 400Ч200 мм:
м4.
4.3 Подготовка исходных данных для ввода в ЭВМ
1. кНм; кНм; кНм; кНм
2. кН/м, кН, кН/м, кН
3. м4, м4
4. м, м, м
5. кНм, кНм, кН
6. Тип колонны: двухветвевая-3
м4,
7. кН, кН, кН, кН
8. кН, кН, кН
9. кН
M1= 57.14 кН*м, M2=-154.12 кН*м, Msb= 20.25 кН*м, Msn=-36.45 кН*м
W1= 1.04 кН/м, F5= 1.976 кН, W2=.78 кН/м, F6= 1.482 кН
Iв=.00417 м^4, Iн=.04 м^4
Lk= 6 м, а= 4.4 м, H= 15.6 м
Mmax= 279.2 кН*м, Mmin=-93.2 кН*м, T= 25 кН
Колонна двухветвевая
Ibet=.000267 м^4, N= 4.4
F1= 457.1 кН, F2= 24.2 кН, F3= 64.04 кН F4= 91.23 кН
Fmax= 698 кН, Fmin= 233 кН, FS= 162 кН NKN= 50.08 кН
Сечения колонны 2.1 2.3 3
Внутренние усилия M2.1 M2.3 M3 Q3
СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА
1.Левая колонна 20.10 -16.35 -16.72 -0.03
2.С коэфф. 0.9 18.09 -14.71 -15.05 -0.03
ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА
3.Слева направо 5.39 5.39 109.96 17.14
4.С коэфф. 0.9 4.85 4.85 98.96 15.42
5.Справа налево -12.23 -12.23 -111.50 -14.71
6.С коэфф. 0.9 -11.01 -11.01 -100.35 -13.24
КРАНОВАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
7.Левая колонна Mmax -64.27 214.93 51.32 -14.61
8.С коэфф. 0.9 -57.85 193.43 46.19 -13.15
9.Левая колонна Mmin -29.24 63.96 -10.48 -6.65
10.С коэфф. 0.9 -26.32 57.56 -9.43 -5.98
КРАНОВАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
11.Левая колонна +- 33.78 33.78 76.24 7.66
12.С коэфф. 0.9 +- 30.40 30.40 68.62 6.89
13.Правая колонна +- 9.54 9.54 33.82 2.17
14.С коэфф. 0.9 +- 8.59 8.59 30.44 1.95
ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ
15.Левая колонна 69.60 -84.52 -52.81 2.83
Значения продольных сил N2.1 N2.3 N3
16.ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ 481.3 636.57 686.65
17.СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА 162 162 162
18.С коэфф. 0.9 145.8 145.8 145.8
КРАНОВАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
19.Левая колонна 698 698
20.С коэфф. 0.9 628.2 628.2
21.Правая колонна 233 233
22.С коэфф. 0.9 209.7 209.7
ПЕРВЫЙ ТИП СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК
(постоянная и одна временная)
Точки |
Расчетные усилия |
Nmax | 643.3 1334.6 1384.7
Mсоотв | 89.7 164.2 -77.7
Qсоотв | -19.43
Mmax | 89.7 164.2 74.8
Nсоотв | 643.3 1334.6 1384.7
Qсоотв | -4.12
Mmin | -28.5 -100.9 -164.3
Nсоотв | 481.3 798.6 686.7
Qсоотв | -11.88
5. Расчет колонны
5.1 Исходные данные
Материал: Бетон В25:
Арматура A400:
МПа;
бR = 0,39
оR = 0,531
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 17 Сечения колонны: а) надкрановая часть; б) подкрановая часть; в) распорка
Геометрия представлена
Геометрия: надкрановая часть bв x hв = 50 Ч 40 см;
подкрановая часть bн x hн = 120 Ч 40 см.
5.2 Расчет надкрановой части колонны
5.2.1 Составление расчетных сочетаний
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 14 Рис. 15
К определению сочетаний нагрузок. К расчёту колонны
Рассмотрим т.2 участка 2-1.
Таблица 5
Сочетание нагрузок для сечения 2-1
|
2.1 |
Тип I g+Vsh |
ТипII g+0,9(Vsh1+…) |
|||||
|
Nmax |
Mmax |
Mmin |
Nmax |
Mmax |
Mmin |
||
|
N, кН |
643,3 |
643,3 |
481,3 |
643,3 |
627,1 |
481,3 |
|
|
M, кН?м |
89,7 |
89,7 |
-28,5 |
89,7 |
92,5 |
-29,7 |
|
|
е0=M/N, см |
13,94 |
13,94 |
5,92 |
13,94 |
14,75 |
6,17 |
|
|
еа= h/30 |
1,27 |
Вывод: е0 > еа, следовательно, расчет проводим как внецентренно- сжатых элементов.
При расчете из плоскости рамы (М=0) необходимо учесть максимальное усилие N= 475,4 кН.
При расчете в плоскости рамы наиболее опасным является сочетание
е0max = 14,75 см N = 627,1 кН М= 92,5 кН?м.
5.2.2 Расчет из плоскости поперечной рамы
Расчет из плоскости поперечной рамы производится на действие максимальной продольной силы (см. табл. 4).
Определяем гибкость надкрановой части колонны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 18 Расчетная схема колонны
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 19 К расчету надкрановой части колонны из плоскости рамы
,
где м;
м
, следовательно, необходим учет гибкости.
Условие прочности при центральном сжатии:
,
где определяем по формуле
,
где - коэффициент армирования (задаемся);
и определяем по [5, табл. 2.15] в зависимости от двух величин:
и
Таким образом, ; . Тогда:
.
Принимаем . Тогда:
,
то есть принимаем конструктивное армирование.
, следовательно, .
Принимаем арматуру 4Ш16 А400; см2.
Принимаем поперечную арматуру Ш5 В500.
5.2.3 Расчет в плоскости поперечной рамы
кН·м; кН; МПа.
Определяем характер нагружения элемента.
Расчетный эксцентриситет
Случайный эксцентриситет
следовательно, имеет место внецентренное нагружение.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 20 К расчету надкрановой части колонны в плоскости рамы
Определяем расчетный случай:
, то есть имеет место первый расчетный случай. Так как:
6> необходимо учитывать и
Эксцентриситет ; где - коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия. Где:
Ncr==46074,64 кН <2;
>0,15
=1,014
Так как наиболее опасное сочетание получается при постоянной и одной временной нагрузок, то м.
Площадь симметричной арматуры
,
где .
=> конструктивное армирование.
Таким образом, принимаем арматуру 4Ш16 А400; см2
Принимаем поперечную арматуру Ш5 В500. Шаг . Принимаем шаг поперечной арматуры мм.
Так как расстояние между стержнями более 500 мм, устанавливаем 2 промежуточных стержня Ш12 А400; см2.
5.3 Расчет подкрановой части колонны
5.3.1 Составление таблицы расчетных сочетаний усилий
Таблица 5
Составление расчетных усилий
|
Сечение |
Тип I g+Vsh |
ТипII g+0,9(Vsh1+…) |
||||||
|
Nmax |
Mmax |
Mmin |
Nmax |
Mmax |
Mmin |
|||
|
2.3 |
N,кН |
1335 |
1335 |
799 |
1411 |
1411 |
783 |
|
|
M,кН?м |
165 |
165 |
-101 |
125 |
145 |
-111 |
||
|
Q,кН |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
3. |
N,кН |
1385 |
1385 |
687 |
1461 |
1315 |
1043 |
|
|
M,кН?м |
-78 |
75 |
-165 |
-91 |
161 |
-209 |
||
|
Q,кН |
-20 |
-5 |
-12 |
-18 |
12 |
-15 |
Вывод: наиболее опасным является сочетание типа I.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 21 Расчетная схема колонны
5.3.2 Расчет из плоскости поперечной рамы
Расчет из плоскости поперечной рамы производится на действие максимальной продольной силы кН..
Усилие в одной ветви
кН.
Определяем гибкость подкрановой части колонны.
>6, необходимо учитывать ц
,
где - коэффициент армирования (задаемся);
и определяем по [5, табл. 2.15] в зависимости от двух величин:
и
Таким образом, ; . Тогда:
.
Принимаем . Тогда:
,
то есть принимаем конструктивное армирование.
, следовательно, .
Принимаем арматуру 4Ш14 А400; см2.
Принимаем поперечную арматуру Ш5 В500.
5.3.3 Расчет в плоскости поперечной рамы
Опасное сочетание усилий:
кН·м; кН. МПа.
Ncr= - условная критическая сила.
м2
где м - расстояние между осями ветвей;
- число панелей
м4;
м4
- момент инерции арматуры относительной
оси x.
- коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии,
где - для тяжелого бетона;
м; м
Принимаем
где ;
Ncr==
кН;
кН
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 22 К расчету подкрановой части колонны в плоскости рамы
Изгибающий момент в ветви
кН•м
Определяем характер нагружения элемента.
Расчетный эксцентриситет
Случайный эксцентриситет
, следовательно, имеет место внецентренное нагружение.
Определяем расчетный случай:
, то есть имеет место первый расчетный случай.
,
Где
и м.
то есть, конструктивное армирование.
Расчет менее нагруженной ветви
кН; кН•м
м = 3 см.
, то есть имеет место первый расчетный случай.
м
Площадь симметричной арматуры
,
где .
Таким образом, принимаем арматуру 4Ш14 А400; см2.
Принимаем поперечную арматуру Ш5 В500. Шаг . Принимаем шаг поперечной арматуры мм.
Так как расстояние между стержнями более 400 мм, устанавливаем 2 промежуточных стержня Ш12 А400; см2.
5.4 Расчет распорки
Изгибающий момент в распорке кН•м
Поперечная сила кН
Требуется площадь сечения симметричной арматуры
см2.
Принимаем арматуру 2ш10А400 с см2
Необходимость поперечной арматуры в распорке проверяем из условий, обеспечивающих отсутствие наклонных трещин:
а) Qр= 38,33 < 2,5 Rbtbh0= 2,51,051030,40,47 = 493,5 кН,
б) Qр = 38,33 < цb2Rbtbh02/c=1,51,051030,40,472/ 1,41= 98,7 кН
Значение «с» принимается не более cmax? 3h0=1,41
Условие выполняется - поперечную арматуру принимаем конструктивно из условия сварки.
Принимаем поперечную арматуру Ш5В500 с шагом S=150мм.
5.5 Расчет колоны по наклонным сечениям
Данный расчет сводится к выполнению условия:
,
Условие выполнено.
6. Расчет и конструирование фундамента
6.1 Исходные данные
Материал: Бетон В25: Rb = 14,5 МПа; Rbt = 1,05 МПа.
Арматура A400: для подошвы фундамента А400 Rs = 355 МПа;
для подколонника А400 Ш16мм Rs = 355 МПа;
конструктивная А400 Ш 12 Rs = 355 МПа;
поперечная по условию сварки.
Размеры колонны 1200х400 мм
Расчетное сопротивление грунта основания R0 = 0,35 МПа.
Средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем гт = 20 кН/м.
Глубина промерзания 0,59м. Высота фундамента Нf =1,8м.
Глубина заложения фундамента d =1,95 м. Обрез фундамента - на отм. -0,15 м.
Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100мм из бетона класса В3,5.
6.2 Уточнение опасных сочетаний нагрузок
В данном расчете производится уточнение нагрузок с учетом нагрузки от веса фундаментной балки (рис. 25):
кН;
кН
Определяем дополнительный изгибающий момент:
кН·м
кН·м
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 25 Фундаментная балка
6.3 Расчет основания фундамента
6.3.1 По несущей способности
Так как неизвестен характер нагружения фундамента, то предполагаем, что фундамент центрально нагружен. Тогда требуемая площадь подошвы фундамента
м2
где кН
Для центрально нагруженного фундамента сторона
м.
Принимаем м. Тогда случайный эксцентриситет
см.
По табл. 5 кН·м. Тогда
кН·м; кН·м.
Эксцентриситет
,
то есть фундамент внецентренно нагружен. Тогда площадь фундамента
м2 (так как ).
.
Принимаем м, тогда . Принимаем м.
.
6.3.2 Проверка краевых давлений
Проверка краевых давлений сводится к выполнению условий:
;
Здесь м2; м3.
.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 27 К проверке краевых давлений
Условия выполнены.
6.4 Расчет тела фундамента
6.4.1 Определение геометрических размеров
Глубина стаканной части фундамента
м
Принимаем м.
Принимаем 1 ступень высотой 0,3 м для обеспечения необходимой ширины подколонника.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 28 К определению геометрических размеров фундамента
6.4.2 Расчет на продавливание
Расчет на продавливание сводится к выполнению условия:,
где мм - средняя линия трапеции (рис. 30);
кН.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 29 К расчету на продавливание
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 30 К расчету прочности нормальных сечений
где м (рис. 29).
.
Условие выполнено.
6.4.3 Расчет прочности нормальных сечений
Изгибающий момент в i-м сечении можно определить по формуле:
, где
-
давления под подошвой фундамента; м; м (рис. 30).
м4
кН;
кН
кНм;
кНм;
Площадь продольной арматуры подошвы фундамента в направлении длинной стороны:
, где
мм; мм (рис. 30)
см2;
см2;
Принимаем продольную арматуру подошвы фундамента 11Ш10 А400 с см2 со стороны с шагом 200 мм.
Площадь продольной арматуры подошвы фундамента в направлении короткой стороны:
Видеться по среднему давлению по подошвой
кНм;
кНм;
см2;
см2;
Принимаем продольную арматуру подошвы фундамента 8Ш10 А400 с см2 со стороны с шагом 200 мм.
6.4.4 Расчет прочности наклонных сечений
Данный расчет сводится к выполнению условия:
.
.
Условие выполнено.
6.5 Расчет подколонника
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 31 К расчету подколонника
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 32 Приведение коробчатого сечения 1-1 к двутавровому
В сечении 1-1 действуют усилия:
кН;
кН·м
Данный расчет сводится к расчету прочности двутаврового сечения на внецентренное действие сил:
.
Определим расчетный случай, предполагая, что сжатая зона полностью расположена в полке (рис. 33).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 33 К определению расчетного случая
То есть, имеет место расчетный случай 1: (рис. 34).
м;
, откуда м. Тогда
,
то есть, армирование конструктивное.
Принимаем продольную арматуру 3Ш16 А400: см2.
Принимаем промежуточную арматуру 3Ш12 А400: см2.
Так как , то принимаем конструктивное поперечное армирование. Принимаем арматуру Ш5 В500. армирование подколонника представлено на рис. 35.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 35 Армирование подколонника
Список использованной литературы
1. Железобетонные конструкции: Курсовое и дипломное проектирование / Под ред. А. Я. Барашикова. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. 416 с.
2. Бондаренко В. М., Судницын А. И. Расчет строительных конструкций. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. пособие для строит. вузов. М.: Высш. шк., 1984. 176 с., ил.
Подобные документы
Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров. Определение нагрузок на раму и ее статический расчет. Конструирование фундамента под колонну. Расчет предварительно напряженной безраскосной фермы пролетом 18 м.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 13.12.2009Объемно-планировочное и конструктивное решение промышленного здания. Несущие конструкции здания. Расчет и конструирование плиты. Усилия в элементах поперечной рамы каркаса. Армирование колонны и фундамента. Определение напряжений под подошвой фундамента.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 06.08.2013Компоновка поперечной рамы здания. Эксцентриситет стенового ограждения верхней и нижней частей колонны. Статический расчет поперечной рамы. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня. Конструирование базы колонны.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 03.11.2010Статический расчет рамы, ее компоновка. Сбор нагрузок на раму. Расчет, конструирование колонны по оси Б. Проектирование фундамента под колонну по оси Б. Сведения о материале, расчет арматуры фундамента. Расчет подколонника, конструирование фундамента.
курсовая работа [443,9 K], добавлен 21.10.2008Разработка конструктивной схемы здания. Расчет и конструирование сборной панели перекрытия. Определение усилий в элементах поперечной рамы здания. Конструирование сборного неразрезного ригеля, колонны первого этажа и фундамента под нее, перекрытия.
курсовая работа [478,7 K], добавлен 28.07.2015Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Нагрузки и статический расчёт элементов каркаса. Расчёт и конструирование предварительно напряженной панели перекрытия, ригеля перекрытия, колонны. Основные размеры фундамента, подбор арматуры подошвы.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 11.12.2010Элементы конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием. Компоновка поперечной рамы и ее геометрические размеры и статический расчет. Проектирование плоской балки двутаврового сечения, конструирование колонны и нагруженного фундамента.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.01.2010Конструктивное решения здания. Расчет поперечной рамы каркаса. Определение нагрузок и усилий в сечениях арматуры. Расчет колонн и фундамента. Расчет предварительно напряженной балки покрытия. Определение прочности по нормальным и наклонным сечениям.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.01.2016Компоновка поперечной рамы. Расчет внецентренно-сжатой колонны, узла сопряжения верхней и нижней частей колонны. Подбор сечения сжатых стержней фермы. Сбор нагрузок на ферму. Расчет анкерных болтов. Расчетные сочетания усилий. Статический расчёт рамы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.11.2016Проект несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Компоновка поперечной рамы каркаса здания, определение нагрузок от мостовых кранов. Статический расчет поперечной рамы, подкрановой балки. Расчет и конструирование колонны и стропильной фермы.
курсовая работа [1018,6 K], добавлен 16.09.2017