Одноповерхова промислова будівля

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра промислового, цивільного будівництва та інженерних споруд

Пояснювальна записка

до курсового проекту

з дисципліни

«Залізобетонні та кам'яні конструкції»

на тему:

«Одноповерхова промислова будівля»

Студент IV курсу ПЦБ-41 групи

Напрямку підготовки 6.060101 «Будівництво»

Спеціальності «Промислове і цивільне будівництво»

Рівне 2017



Зміст

Завдання на виконання курсового проекту

1 Розрахунок рами одноповерхової будівлі

1.1 Вихідні дані для проектування

1.2 Компонування каркасу

2 Визначення навантажень, що діють на раму

2.1 Постійні навантаження

2.2 Тимчасові навантаження

3 Статичний розрахунок рами

3.1 Геометрична схема рами

3.2 Завантаження рами

3.3 Генерація таблиці розрахункових сполучень зусиль

3.4 Зусилля в елементах рами

4 Розрахунок та конструювання колони середнього ряду

4.1 Матеріали для проектування

4.2 Розрахунок надкранової частини колони

4.3 Розрахунок підкранової частини колони

4.4 Розрахунок кранової консолі

5 Розрахунок фундаменту під колону середнього ряду

5.1 Матеріали для проектування

5.2 Зусилля на фундамент

5.3 Визначення розмірів підошви фундаменту

5.4 Перевірка висоти підошви фундаменту з умов продавлювання

5.5 Розрахунок повздовжньої арматури стакану

5.6 Розрахунок поперечної арматури стакану

5.7 Розрахунок арматури підошви

6. Розрахунок та конструювання сегментної ферми

6.1 Матеріфали для проектування

6.2 Геометричні розміри ферми. Навантаження на ферму

6.3 Визначення навантажень на ферму

6.4 Розрахунок верхнього поясу ферми

6.5 Розрахунок нижнього поясу ферми

6.6 Розрахунок розтягнутого розкосу ферми

6.7 Розрахунок і конструювання опорного вузла ферми

6.8 Розрахунок проміжного вузла ферми

Список використаної літератури

рама каркас ферма фундамент будівля



РОЗДІЛ 1. РОЗРАХУНОК РАМИ ОДНОПОВЕРХОВОЇ БУДІВЛІ

1.1 Вихідні дані для проектування

1	Призначення будівлі	промислове
2	Висота до низу кроквяної конструкції	Н=11,0 м
3	Агресивність внутрішнього середовища	не агресивне
4	Вид крокв'яної конструкції	сегментна ферма
5	Прольот крокв'яної конструкції	24м
6	Кількість прольотів	3
7	Крок колон	6 м
8	Довжина споруди	84 м
9	Виконати розрахунок	крайньої колони
10	Район будівництва	м.Сарни
11	Вантажопід'ємність мостового крану	30/5т
12	Матеріали для конструкцій
	бетон	арматура
кроквяної конструкції	С35/45	А800С
колони	С20/25	А500С
фундаменту	С16/20	А240С
13	Нормативний опір грунту основи фундаменту	340кПа

Таблиця 1.1. Характеристики мостового крану

Вантажепідйом-ність крана, т	Проліт крана, Lк ,м	Розміри крана, мм	Тиск колеса крана Fn , kH	Вага, кН	Тип підкра- нового рельса
голов-ного	допоміж-ного		Висота Нк	Ширина В	База К		Візка Gв	крана з візком Gк
30	5	22,5	2750	6300	5100	315	120	520	КР - 70 h=120



Рис. 1.1. База мостового крану Q = 30/5

1.2 Компонування каркасу

Всі елементи каркасу приймаємо типові за вихідними даними, крім висотних розмірів колон, оскільки висота будівлі відмінна від типової. Вибрані конструкції зводимо в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2. Конструкції каркасу будівлі

Назва елементу	Серія	Ескіз конструкції і переріз	Маса,т
Балка фун-даментна	ФБ6-1		1,6
Балка підкранова	1.426-1-4		4,2
Колони суцільні			10,0 11,6
Сегментна ферма			9,2
Плита покриття	1.465.1-3/80		2,7
Панель стінова	1.432-10		2,6 3,1

Прив'язку колон крайніх рядів вздовж будівлі, згідно архітектурних норм, приймаємо “0”. Колони торцевих рядів зміщуємо в середину будівлі на 500 мм від розбивочних осей.

Для даної будівлі потрібно влаштувати температурний шов в поперечному напрямку, оскільки її довжина перевищує 72 м і становить 84 м. Шов виконуємо на осі 8. Він утворюється двома рядами колон, відстань між якими становить 1000 мм, прив'язка - становить 500 мм від осі всередину температурного відсіку кожного ряду колон. В поздовжньому напрямку - температурний шов не влаштовуємо, так як ширина будівлі становить 72 м.

Для забезпечення просторової жорсткості будівлі передбачаємо портальні вертикальні в'язі між колонами в нижній їх частині, по одній в кожному ряду в кожному температурному блоці.

Схему компоновки будівлі наведено на рис. 1.2.

Склад покрівлі та вибір утеплювача

Приймаємо покрівлю з наступних шарів:

– Рулонне покриття типу «споліеласт»

– стяжка з цементно-піщаного розчину t=15 мм (кН/м³);

– утеплювач - мінераловатні плити підвищеної жорсткості стяжка t=80 мм

– пароізоляція (2 шари пергаміну);

– залізобетонні ребристі плити покриття 3Ч6 м.

В будівлі використовується керамзитобетонні стінові панелі з густиною кН/м³, товщиною 300 мм.



РОЗДІЛ 2. ВИЗНАЧЕННЯ НАВАНТАЖЕНЬ, ЩО ДІЮТЬ НА РАМУ

2.1 Постійні навантаження

Навантаження від покриття

Обчислюємо вагу 1мІ покриття в табличній формі (табл.2.1), при цьому враховуємо коефіцієнт надійності за призначенням будівлі .

Таблиця 2.1. Навантаження на 1 мІ покриття

№ п/п	Вид навантажень	Характеристичне навантаження, кПа	Коеф. надійності за експл. навант., гfе	Експлуатаційне навантажен-ня, кПа	Коефіцієнт надійності за граничним. навантаж., гfm	Граничне розрахункове навантаження, кПа
1.	1 шар рубероїду на бітумній мастиці	0,670	1,0	0,670	1,1	0,737
2.	Стяжка з цементно-піщаного розчину ( t=15мм, с=22кН/мі)	0,040	1,0	0,040	1,3	0,052
3.	Утеплювач - Мінераловатні плити підвищеної жорсткості (t=80мм, с=2,5 кН/мі)	0,245	1,0	0,245	1,2	0,294
4.	Пароізоляція - 1 шар рубероїду	0,400	1,0	0,400	1,3	0,440
5.	Плити ребристі G = 62 кН	0,400	1,0	0,400	1,1	0,440
Всього	qm = 1,755		qекс = 1,755		q = 1,963

Граничне розрахункове значення поздовжньої сили від ваги покриття, яка діє на колону крайнього ряду:

G₁ = 0,5·g ·L·B + 0,5·G_p· г_fm·г_n = 0,5·1,963·24·6+0,5·27·1,1·0,95=161,2 кН.

Сила G₁ прикладена з ексцентриситетом по відношенню до осі верхньої частини колони крайнього ряду (див. рис.2.1.).

На колону середнього ряду діє сила 2·G₁=2·190,2=380,4 кН з ексцентриситетом рівним = 0.

Навантаження від ваги підкранових балок

Навантаження від ваги підкранових балок знаходимо за формулою:

G ₂ = ( G_п.б · г_fm + q_кр· В· г_fm )· г_n = (42· 1,1 + 0,53 · 6· 1,05)· 0,95 = 49,54 кН,

де q_кр = 0,53кН/м - вага підкранової рейки КР - 70.

Ексцентриситет прикладення сили G ₂ до колон крайнього та середнього ряду відповідно (рис. 2.1):

Навантаження від власної ваги колон

В ПК «Ліра» навантаження від власної ваги колон задаються автоматично. Додатково задаються навантаження від ваги підкранових консолей:

– крайньої колони:

кН,

де м³ - об'єм консолі крайньої колони;

– середньої колони:

кН,

де м³ - об'єм консолі середньої колони.

Ексцентриситет прикладання сили по відношенню до точки опирання підкранової балки:

мм.

Зміщення геометричних осей верхньої та нижньої частин колони крайнього ряду становить:

мм.

Для середньої колони осі верхньої та нижньої частин співпадають, а сила прикладена по осі колони.

Рис. 2.1. Ексцентриситети прикладання сил від ваги підкранових балок на крайню (а) та середню (б) колони

Навантаження від ваги стін та вікон

Підбираємо висоти стінових панелей (рис. 2.3.). Навантаження від навісних панелей передається на колони в місцях їх спирання на опорні столики, що кріпляться до закладних деталей колон. Цокольні панелі спираються на фундаментні балки і не впливають на роботу колони.

Розкладку стінових панелей та вікон виконуємо із стандартних панелей висотою 1,2 та 0,9 м.

Навантаження від ваги стіни, що діє на рівні верху колони :

,

- на рівні кранової консолі колони:

- на нижню частини колони на рівні відмітки 0,000:

Ексцентриситет дії цих зусиль по відношенню до осі верхньої вітки колони

мм,

нижньої - мм.



2.2 Тимчасові навантаження

Снігове навантаження

Граничне розрахункове значення навантаження від снігу обчислюємо за формулою:

кПа,

де кПа - характеристичне значення снігового навантаження для

м. Костопіль згідно додатку Е [3]; =1,14 для терміну експлуатації будівлі рівному 100 років згідно табл. 8.1 [3].

,

де - додаток Ж [3]; - п.8.9 [3]; - п.8.10 [3].

Навантаження від ваги снігу, що діє на колону крайнього ряду становить:

кН.

Місце прикладення сили співпадає з . На середню колону діє сила кН.

Кранові навантаження

В розрахунку враховуємо дію двох кранів в кожному прольоті. Вертикальний тиск від кранів обчислюємо за допомогою ліній впливу (рис. 2.2).



Рис. 2.2. Лінії впливу від двох кранів

Сума ординат ліній впливу для двох кранiв:

.

Характеристичні значення вертикального навантаження від двох кранів в одному прольоті визначаємо за формулами:

кН,

кН,

декН.

Граничні розрахункові значення вертикального навантаження:

кН,



кН,

де - згідно п. 7.9 [3].

Характеристичне значення вертикального навантаження від одного крану без вантажу рiвне:

кН;

де - сума ординат лiнiй впливу для одного крану (див. рис. 2.2).

Квазiпостiйне розрахункове значення вертикального навантаження визначаємо за формулою:

Характеристичні значення горизонтального навантаження спрямованого поперек кранового шляху для одного колеса крану:

кН,

кН;

або кН;

Значення бічної сили ,яка діє на колону та вiдповiдає їй граничне розрахункове значення горизонтального навантаження визначаємо для:

§ першого варiанту розташування бiчних сил

- на праву колону діє

кН;

кН;

- на лiву колону діє

кН

кН;

§ другого варiанту розташування бiчних сил

- на праву колону діє

кН;

кН;

- на лiву колону діє

кН;

кН;

Для подальших розрахунків вибираємо другий варiант розташування бічних сил, як найбільш невигiдний. При цьому сили та можуть бути прикладенi як до одного прольоту, так i до іншого, крім того їх знак також може змінюватись на протилежний.

Вітрове навантаження

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження на крайню колону визначаємо за формулою:

,

де кПа - характеристичне значення вітрового тиску згідно додатку Е

[3] (див. додаток 4)для м.Сарни,

- п. 9.14 [3].

,



де - аеродинамічний коефіцієнт, який згідно додатку І [3] для навітряних поверхонь (активний тиск) ,для завітряних поверхонь (пасивний тиск) ;

- п. 9.10 [3]; - п. 9.11 [3];

- п. 9.12 [3]; - п. 9.13 [3];

- коефіцієнт висоти споруди, згідно табл. 9.01 змін №1 до [3] для ІІІ типу місцевості (див.додаток 3):

- при висоті м -,

- при висоті м (верх підкранової вітки колони) -,

- при висоті м (відмітка низу балки) -,

- при висотім (відмітка верху стінових панелей) -.

Визначаємо тиск вітру з навітряної сторони:

,

кН/м;

,

кН/м;

,

кН/м;

,

кН/м.

Визначаємо тиск вітру із завітряної сторони:

,

кН/м;

,

кН/м;

,

кН/м;

,

кН/м.

Тиск вітру, який діє на стінові панелі вище колони, замінюємо на еквівалентну зосереджену силу, що прикладена на рівні верху колони (див. рис. 2.5):

· з навітряної сторони:

кН,

· із завітреної сторони:

кН.

Рис. 2.3. Визначення вітрового навантаження на поперечну раму



Розділ 3 Статичний розрахунок поперечної рами

за допомогою програмного комплексу «Ліра»

3.1 Геометрична схема рами

Розрахунок поперечної рами будівлі виконується за допомогою програмного комплексу «Ліра-САПР», тому розрахункову схему компонуємо з врахуванням особливостей комп'ютерного розрахунку.

При компонуванні каркасу розроблена конструктивна схема рами, а саме: визначені габаритні розміри рами, типи окремих її елементів (підкранової та надкранової віток колон, ригеля, підкрановою балки, тощо) та обраний спосіб вузлових сполучень.

Оскільки жорсткість ригеля є набагато більшою від жорсткості колон, то кроквяну конструкцію умовно можна замінити одним жорстким стержнем. При шарнірному сполучені ригелів (кроквяних конструкцій) з колонами за геометричну вісь ригеля приймаємо лінію, що з'єднує верхні кінці колон. Консолі колон також моделюємо через жорсткі вставки (див. жорсткість тип 4 в табл. 4).

Таблиця 3.1. Жорсткості елементів

Тип	Назва	Параметри: переріз (см); жорсткість (кН/м2); вага (кН/м3)
1	Брус 50 X 80 (підкран. вітка колони)	Ro=25,E=1e+006,GF=0 B=50,H=80
2	Брус 50 X 50 (фіктивна консоль)	Ro=25,E=1e+009,GF=0 B=50,H=50
3	Брус 40 X 300 (ригель)	Ro=25,E=1e+009,GF=0 B=40,H=300
4	Брус 50 X 38 (надкран. вітка крайньої колони)	Ro=25,E=1e+006,GF=0 B=50,H=38



3.2 Завантаження рами

Всі постійні навантаження задані в одному завантаженні програмного комплексу «Ліра-САПР».

Рис. 3.1. Геометрична схема поперечної рами у середовищі «Ліра-САПР»

3.3 Генерація таблиці розрахункових сполучень зусиль

Для розрахунку конструкцій використовують сполучення навантажень, які враховують ймовірність одночасної дії декількох навантажень (враховується коефіцієнт сполучення навантажень ш згідно п. 4.18 [1]) та вагомість їх впливу. При виборі найневигідніших сполучень навантажень і впливів необхідно керуватись ДБН В.1.2-2 [1].

ПК «Ліра» дозволяє автоматично знайти найбільші зусилля в елементах при різних можливих комбінаціях навантажень, які формуються згідно нормативних документів. Для цього необхідно виконати розрахунок «РСУ» (Расчетные сочетания усилий).

Відношення коефіцієнту надійності гранично розрахункового значення навантаження до експлуатаційно розрахункового складає:

- для постійних та кранових навантажень г_fm / г_fе =1,1/1,0 = 1,1;

- для снігового навантаження г_fm / г_fе = 1,04 / 0,49 = 2,12

(г_fe = 0,49 згідно табл. 8.3 [3]);

- для вітрового навантаження г_fm / г_fе = 1,035 / 0,21 = 4,93

(г_fe = 0,21 згідно табл. 9.3 [1]).

Для постійних навантажень доля квазіпостійних (довготривалих) навантажень складає 1,0,

- для снігових навантажень

- S_р / S_m = 0,42 / 1,50 = 0,28,

- для вертикальних кранових навантажень - F_р / F_m,max = 142,15 / 825,41 = 0,17;

- для всіх інших навантажень приймаємо, що це відношення дорівнює 0 (тобто вітрові та горизонтальні кранові навантаження - це змінні короткочасні навантаження).

При виборі гальмівних (горизонтальних кранових) навантажень необхідно вказати, що вони є знакозмінними, тобто можуть змінювати свій знак на протилежний згідно вимог п. 7.6 [1] (вказано «по замовчуванню»).

3.4 Зусилля в елементах рами

Зусилля в середній колоні поперечної рами наведені в табл. 3.4-3.6. Зусилля від експлуатаційних розрахункових навантажень (табл. 3.4), які необхідні для розрахунку фундаментів під колони.

В таблицях виділені ті зусилля, на які в подальшому необхідно проводити розрахунок колони та фундаменту (N_max, M і Q - відповідно та |М_max|, N і Q - відповідно).



Таблиця 3.3. Зусилля від граничних розрахункових навантажень на середній колоні

			Усилия
№ элем	№ сечен	Кран/сейсм	N (кН)	My (кН*м)	Qz (кН)	№№ загруж
10	1,00	-	-260,62	36,21	-20,68	1 7
10	1,00	-	-260,62	32,56	-17,02	1
10	1,00	-	-364,33	42,49	-23,01	1 2 7
10	1,00	-	-369,79	39,56	-19,86	1 2
10	1,00	К	-260,62	-26,34	-2,29	1 4
10	1,00	-	-364,33	39,21	-19,72	1 2
10	1,00	-	-369,79	39,56	-19,86	1 2
10	1,00	-	-364,33	42,49	-23,01	1 2 7
10	1,00	-	-369,79	39,56	-19,86	1 2
10	1,00	-	-260,62	36,21	-20,68	1 7
10	1,00	К	-260,62	-26,34	-2,29	1 4
10	1,00	-	-364,33	42,49	-23,01	1 2 7
10	1,00	-	-364,33	33,64	-16,78	1 2 8
10	2,00	-	-350,79	-39,89	-19,86	1 2
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-14,94	1 7
10	2,00	-	-345,33	-39,67	-20,02	1 2 8
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-15,15	1 7
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-9,42	1 3
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-1,89	1 4 7
10	2,00	-	-350,79	-39,89	-19,86	1 2
10	2,00	-	-217,46	-31,97	-15,32	1
10	2,00	-	-350,79	-39,89	-19,86	1 2
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-14,94	1 7
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-15,15	1 7
10	2,00	-	-345,33	-39,67	-20,02	1 2 8
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-9,42	1 3
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-2,29	1 4
14	1,00	-	-575,97	-71,53	-15,36	1 2 8
14	1,00	-	-472,15	-48,77	-17,01	1
14	1,00	-	-472,10	-35,17	-23,09	1 7
14	1,00	-	-575,89	-46,31	-25,17	1 2 7
14	1,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
14	1,00	К	-732,04	-96,99	-1,87	1 2 4 8
14	1,00	К	-628,26	-87,22	0,82	1 4 8
14	1,00	К	-1046,53	107,63	-9,94	1 3
14	1,00	К	-1092,92	69,23	-9,00	1 2 3 8
14	1,00	-	-512,33	-52,12	-17,57	1 2
14	1,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
14	1,00	-	-575,97	-71,53	-15,36	1 2 8
14	1,00	-	-575,89	-46,31	-25,17	1 2 7
14	1,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
14	1,00	К	-732,04	-96,99	-1,87	1 2 4 8
14	1,00	К	-1046,53	107,63	-9,94	1 3
14	1,00	-	-575,89	-46,31	-25,17	1 2 7
14	2,00	-	-555,97	-103,50	-16,65	1 2 8
14	2,00	-	-452,15	-82,78	-17,01	1
14	2,00	-	-555,89	-94,65	-23,11	1 2 7
14	2,00	-	-561,39	-98,73	-19,84	1 2
14	2,00	К	-712,04	-101,97	-3,15	1 2 4 8
14	2,00	К	-1026,53	87,75	-9,94	1 3
14	2,00	К	-1072,92	49,98	-10,29	1 2 3 8
14	2,00	-	-561,39	-98,73	-19,84	1 2
14	2,00	-	-494,33	-87,26	-17,57	1 2
14	2,00	-	-561,39	-98,73	-19,84	1 2
14	2,00	-	-555,97	-103,50	-16,65	1 2 8
14	2,00	-	-555,89	-94,65	-23,11	1 2 7
14	2,00	К	-712,04	-101,97	-3,15	1 2 4 8
14	2,00	-	-555,97	-103,50	-16,65	1 2 8
14	2,00	К	-1026,53	87,75	-9,94	1 3
14	2,00	-	-555,89	-94,65	-23,11	1 2 7
15	1,00	-	-522,11	87,59	-27,16	1 7
15	1,00	-	-625,97	-2,04	-12,44	1 2 8
15	1,00	-	-522,15	36,27	-17,01	1
15	1,00	-	-625,89	91,25	-29,85	1 2 7
15	1,00	-	-631,39	40,13	-19,84	1 2
15	1,00	К	-1039,05	196,56	-20,81	1 3 7
15	1,00	К	-782,04	-94,97	1,06	1 2 4 8
15	1,00	К	-678,26	-98,64	3,75	1 4 8
15	1,00	К	-1142,83	200,22	-23,49	1 2 3 7
15	1,00	К	-1142,92	106,93	-6,08	1 2 3 8
15	1,00	-	-557,33	35,73	-17,57	1 2
15	1,00	-	-631,39	40,13	-19,84	1 2
15	1,00	-	-625,97	-2,04	-12,44	1 2 8
15	1,00	-	-625,89	91,25	-29,85	1 2 7
15	1,00	-	-631,39	40,13	-19,84	1 2
15	1,00	К	-1039,05	196,56	-20,81	1 3 7
15	1,00	К	-782,04	-94,97	1,06	1 2 4 8
15	1,00	К	-1142,83	200,22	-23,49	1 2 3 7
15	1,00	-	-625,89	91,25	-29,85	1 2 7
15	1,00	К	-1096,53	157,35	-9,94	1 3
15	2,00	-	-575,97	-71,53	-15,36	1 2 8
15	2,00	-	-472,15	-48,77	-17,01	1
15	2,00	-	-472,10	-35,17	-23,09	1 7
15	2,00	-	-575,89	-46,31	-25,17	1 2 7
15	2,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
15	2,00	К	-732,04	-96,99	-1,87	1 2 4 8
15	2,00	К	-628,26	-87,22	0,82	1 4 8
15	2,00	К	-1046,53	107,63	-9,94	1 3
15	2,00	К	-1092,92	69,23	-9,00	1 2 3 8
15	2,00	-	-512,33	-52,12	-17,57	1 2
15	2,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
15	2,00	-	-575,97	-71,53	-15,36	1 2 8
15	2,00	-	-575,89	-46,31	-25,17	1 2 7
15	2,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
15	2,00	К	-732,04	-96,99	-1,87	1 2 4 8
15	2,00	К	-1046,53	107,63	-9,94	1 3
15	2,00	-	-575,89	-46,31	-25,17	1 2 7

Зусилля від експлуатаційних розрахункових навантажень на середній колоні

Таблиця 3.4.

			Усилия
№ элем	№ сечен	Кран/сейсм	N (кН)	My (кН*м)	Qz (кН)	№№ загруж
10	1,00	-	-236,93	30,34	-16,22	1 7
10	1,00	-	-236,93	29,60	-15,47	1
10	1,00	-	-286,31	33,43	-17,43	1 2 7
10	1,00	-	-288,91	32,93	-16,83	1 2
10	1,00	К	-236,93	-23,95	-2,09	1 4
10	1,00	-	-286,31	32,77	-16,76	1 2
10	1,00	-	-288,91	32,93	-16,83	1 2
10	1,00	-	-286,31	33,43	-17,43	1 2 7
10	1,00	-	-288,91	32,93	-16,83	1 2
10	1,00	-	-236,93	30,34	-16,22	1 7
10	1,00	К	-236,93	-23,95	-2,09	1 4
10	1,00	-	-286,31	33,43	-17,43	1 2 7
10	1,00	-	-286,31	31,64	-16,16	1 2 8
10	2,00	-	-271,64	-34,37	-16,83	1 2
10	2,00	-	-219,65	-32,29	-15,05	1 7
10	2,00	-	-269,04	-34,27	-16,82	1 2 8
10	2,00	-	-219,65	-32,29	-15,09	1 7
10	2,00	К	-219,65	-32,29	-8,56	1 3
10	2,00	К	-219,65	-32,29	-3,04	1 4 7
10	2,00	-	-271,64	-34,37	-16,83	1 2
10	2,00	-	-197,69	-29,06	-13,93	1
10	2,00	-	-271,64	-34,37	-16,83	1 2
10	2,00	-	-219,65	-32,29	-15,05	1 7
10	2,00	-	-219,65	-32,29	-15,09	1 7
10	2,00	-	-269,04	-34,27	-16,82	1 2 8
10	2,00	К	-219,65	-32,29	-8,56	1 3
10	2,00	К	-219,65	-32,29	-2,09	1 4
14	1,00	-	-478,66	-51,62	-15,86	1 2 8
14	1,00	-	-429,23	-44,34	-15,46	1
14	1,00	-	-429,22	-41,58	-16,70	1 7
14	1,00	-	-478,64	-46,51	-17,85	1 2 7
14	1,00	-	-481,25	-49,23	-16,81	1 2
14	1,00	К	-620,53	-74,77	-3,59	1 2 4 8
14	1,00	К	-571,11	-70,12	-2,31	1 4 8
14	1,00	К	-951,39	97,85	-9,04	1 3
14	1,00	К	-948,60	76,34	-10,08	1 2 3 8
14	1,00	-	-427,92	-43,82	-14,99	1 2
14	1,00	-	-481,25	-49,23	-16,81	1 2
14	1,00	-	-478,66	-51,62	-15,86	1 2 8
14	1,00	-	-478,64	-46,51	-17,85	1 2 7
14	1,00	-	-481,25	-49,23	-16,81	1 2
14	1,00	К	-620,53	-74,77	-3,59	1 2 4 8
14	1,00	К	-951,39	97,85	-9,04	1 3
14	1,00	-	-478,64	-46,51	-17,85	1 2 7
14	2,00	-	-460,47	-83,60	-16,12	1 2 8
14	2,00	-	-411,05	-75,26	-15,46	1
14	2,00	-	-460,46	-81,81	-17,43	1 2 7
14	2,00	-	-463,07	-82,85	-16,81	1 2
14	2,00	К	-602,35	-82,21	-3,86	1 2 4 8
14	2,00	К	-933,21	79,77	-9,04	1 3
14	2,00	К	-930,42	55,93	-10,34	1 2 3 8
14	2,00	-	-463,07	-82,85	-16,81	1 2
14	2,00	-	-411,56	-73,81	-14,99	1 2
14	2,00	-	-463,07	-82,85	-16,81	1 2
14	2,00	-	-460,47	-83,60	-16,12	1 2 8
14	2,00	-	-460,46	-81,81	-17,43	1 2 7
14	2,00	К	-602,35	-82,21	-3,86	1 2 4 8
14	2,00	-	-460,47	-83,60	-16,12	1 2 8
14	2,00	К	-933,21	79,77	-9,04	1 3
14	2,00	-	-460,46	-81,81	-17,43	1 2 7
15	1,00	-	-474,67	43,38	-17,52	1 7
15	1,00	-	-524,11	26,21	-15,27	1 2 8
15	1,00	-	-474,68	32,97	-15,46	1
15	1,00	-	-524,09	45,13	-18,80	1 2 7
15	1,00	-	-526,70	34,81	-16,81	1 2
15	1,00	К	-944,62	142,44	-11,74	1 3 7
15	1,00	К	-665,99	-58,28	-3,00	1 2 4 8
15	1,00	К	-616,57	-60,03	-1,72	1 4 8
15	1,00	К	-994,04	144,19	-13,02	1 2 3 7
15	1,00	К	-994,06	125,27	-9,49	1 2 3 8
15	1,00	-	-468,83	31,15	-14,99	1 2
15	1,00	-	-526,70	34,81	-16,81	1 2
15	1,00	-	-524,11	26,21	-15,27	1 2 8
15	1,00	-	-524,09	45,13	-18,80	1 2 7
15	1,00	-	-526,70	34,81	-16,81	1 2
15	1,00	К	-944,62	142,44	-11,74	1 3 7
15	1,00	К	-665,99	-58,28	-3,00	1 2 4 8
15	1,00	К	-994,04	144,19	-13,02	1 2 3 7
15	1,00	-	-524,09	45,13	-18,80	1 2 7
15	1,00	К	-996,85	143,04	-9,04	1 3
15	2,00	-	-478,66	-51,62	-15,86	1 2 8
15	2,00	-	-429,23	-44,34	-15,46	1
15	2,00	-	-429,22	-41,58	-16,70	1 7
15	2,00	-	-478,64	-46,51	-17,85	1 2 7
15	2,00	-	-481,25	-49,23	-16,81	1 2
15	2,00	К	-620,53	-74,77	-3,59	1 2 4 8
15	2,00	К	-571,11	-70,12	-2,31	1 4 8
15	2,00	К	-951,39	97,85	-9,04	1 3
15	2,00	К	-948,60	76,34	-10,08	1 2 3 8
15	2,00	-	-427,92	-43,82	-14,99	1 2
15	2,00	-	-481,25	-49,23	-16,81	1 2
15	2,00	-	-478,66	-51,62	-15,86	1 2 8
15	2,00	-	-478,64	-46,51	-17,85	1 2 7
15	2,00	-	-481,25	-49,23	-16,81	1 2
15	2,00	К	-620,53	-74,77	-3,59	1 2 4 8
15	2,00	К	-951,39	97,85	-9,04	1 3
15	2,00	-	-478,64	-46,51	-17,85	1 2 7

Зусилля від квазіпостійних розрахункових навантажень на середній колоні

Таблиця 3.5.

			Усилия
№ элем	№ сечен	Кран/сейсм	N (кН)	My (кН*м)	Qz (кН)	№№ загруж
10	1,00	-	-260,62	33,84	-18,30	1 7
10	1,00	-	-260,62	32,56	-17,02	1
10	1,00	-	-364,33	40,35	-20,87	1 2 7
10	1,00	-	-369,79	39,56	-19,86	1 2
10	1,00	К	-260,62	-2,78	-8,19	1 4
10	1,00	-	-364,33	39,21	-19,72	1 2
10	1,00	-	-369,79	39,56	-19,86	1 2
10	1,00	-	-364,33	40,35	-20,87	1 2 7
10	1,00	-	-369,79	39,56	-19,86	1 2
10	1,00	-	-260,62	33,84	-18,30	1 7
10	1,00	К	-260,62	-2,78	-8,19	1 4
10	1,00	-	-364,33	40,35	-20,87	1 2 7
10	1,00	-	-364,33	37,26	-18,69	1 2 8
10	2,00	-	-350,79	-39,89	-19,86	1 2
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-16,29	1 7
10	2,00	-	-345,33	-39,67	-19,82	1 2 8
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-16,37	1 7
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-12,46	1 3
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-8,41	1 4 7
10	2,00	-	-350,79	-39,89	-19,86	1 2
10	2,00	-	-217,46	-31,97	-15,32	1
10	2,00	-	-350,79	-39,89	-19,86	1 2
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-16,29	1 7
10	2,00	-	-241,62	-35,52	-16,37	1 7
10	2,00	-	-345,33	-39,67	-19,82	1 2 8
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-12,46	1 3
10	2,00	К	-241,62	-35,52	-8,19	1 4
14	1,00	-	-575,95	-63,09	-18,18	1 2 8
14	1,00	-	-472,15	-48,77	-17,01	1
14	1,00	-	-472,13	-44,01	-19,14	1 7
14	1,00	-	-575,92	-54,26	-21,61	1 2 7
14	1,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
14	1,00	К	-669,59	-78,36	-10,08	1 2 4 8
14	1,00	К	-565,80	-68,59	-7,39	1 4 8
14	1,00	К	-816,78	45,07	-12,77	1 3
14	1,00	К	-886,11	21,37	-14,36	1 2 3 8
14	1,00	-	-512,33	-52,12	-17,57	1 2
14	1,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
14	1,00	-	-575,95	-63,09	-18,18	1 2 8
14	1,00	-	-575,92	-54,26	-21,61	1 2 7
14	1,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
14	1,00	К	-669,59	-78,36	-10,08	1 2 4 8
14	1,00	К	-816,78	45,07	-12,77	1 3
14	1,00	-	-575,92	-54,26	-21,61	1 2 7
14	2,00	-	-555,95	-99,88	-18,63	1 2 8
14	2,00	-	-452,15	-82,78	-17,01	1
14	2,00	-	-555,92	-96,78	-20,89	1 2 7
14	2,00	-	-561,39	-98,73	-19,84	1 2
14	2,00	К	-649,59	-98,96	-10,53	1 2 4 8
14	2,00	К	-796,78	19,54	-12,77	1 3
14	2,00	К	-866,11	-7,79	-14,81	1 2 3 8
14	2,00	-	-561,39	-98,73	-19,84	1 2
14	2,00	-	-494,33	-87,26	-17,57	1 2
14	2,00	-	-561,39	-98,73	-19,84	1 2
14	2,00	-	-555,95	-99,88	-18,63	1 2 8
14	2,00	-	-555,92	-96,78	-20,89	1 2 7
14	2,00	К	-649,59	-98,96	-10,53	1 2 4 8
14	2,00	-	-555,95	-99,88	-18,63	1 2 8
14	2,00	К	-796,78	19,54	-12,77	1 3
14	2,00	-	-555,92	-96,78	-20,89	1 2 7
15	1,00	-	-522,13	54,23	-20,56	1 7
15	1,00	-	-625,95	25,25	-17,15	1 2 8
15	1,00	-	-522,15	36,27	-17,01	1
15	1,00	-	-625,92	57,90	-23,25	1 2 7
15	1,00	-	-631,39	40,13	-19,84	1 2
15	1,00	К	-832,30	119,61	-16,75	1 3 7
15	1,00	К	-719,59	-30,52	-9,06	1 2 4 8
15	1,00	К	-615,80	-34,18	-6,37	1 4 8
15	1,00	К	-936,08	123,28	-19,44	1 2 3 7
15	1,00	К	-936,11	90,63	-13,34	1 2 3 8
15	1,00	-	-557,33	35,73	-17,57	1 2
15	1,00	-	-631,39	40,13	-19,84	1 2
15	1,00	-	-625,95	25,25	-17,15	1 2 8
15	1,00	-	-625,92	57,90	-23,25	1 2 7
15	1,00	-	-631,39	40,13	-19,84	1 2
15	1,00	К	-832,30	119,61	-16,75	1 3 7
15	1,00	К	-719,59	-30,52	-9,06	1 2 4 8
15	1,00	К	-936,08	123,28	-19,44	1 2 3 7
15	1,00	-	-625,92	57,90	-23,25	1 2 7
15	1,00	К	-866,78	108,92	-12,77	1 3
15	2,00	-	-575,95	-63,09	-18,18	1 2 8
15	2,00	-	-472,15	-48,77	-17,01	1
15	2,00	-	-472,13	-44,01	-19,14	1 7
15	2,00	-	-575,92	-54,26	-21,61	1 2 7
15	2,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
15	2,00	К	-669,59	-78,36	-10,08	1 2 4 8
15	2,00	К	-565,80	-68,59	-7,39	1 4 8
15	2,00	К	-816,78	45,07	-12,77	1 3
15	2,00	К	-886,11	21,37	-14,36	1 2 3 8
15	2,00	-	-512,33	-52,12	-17,57	1 2
15	2,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
15	2,00	-	-575,95	-63,09	-18,18	1 2 8
15	2,00	-	-575,92	-54,26	-21,61	1 2 7
15	2,00	-	-581,39	-59,06	-19,84	1 2
15	2,00	К	-669,59	-78,36	-10,08	1 2 4 8
15	2,00	К	-816,78	45,07	-12,77	1 3
15	2,00	-	-575,92	-54,26	-21,61	1 2 7



РОЗДІЛ 4. РОЗРАХУНОК І КОНСТРУЮВАННЯ КОЛОНИ КРАЙНЬОГО РЯДУ

4.1 Матеріали для проектування

Матеріал колони:

§ бетон класу С20/25

- розрахункове значення міцності бетону на стиск f_cd = 14,5 МПа;

- характеристичне значення призмової міцності f_ck.prism = 18,5 МПа;

- характеристичне значення міцності бетону на осьовий розтяг
f_ctd = 1,0 МПа;

- середнє значення початкового модуля пружності бетону
E_cm = 30• 10³МПа.

§ робоча арматура класу А 500С

- розрахункове значення міцності арматури на границі текучості
f_yd = 435 МПа;

- розрахункове значення модуля пружності арматурної сталі
E_s = 2,1• 10⁵МПа;

- розрахункове значення міцності поперечної арматури
f_ywd = 285 МПа.

4.2 Розрахунок надкранової частини колони

Розмір прямокутного перерізу надкранової частини: 0,5м; 0,38м. Для поздовжньої арматури захисний шар бетону становить: м. Робоча висота перерізу:

де попередньо 11мм.

Розрахункова довжина надкранової частини колони в площині згину при врахуванні кранових навантажень: 8м.

Так як , то необхідно враховувати вплив прогину елемента на ексцентриситет поздовжньої сили.

Переріз арматури підбираємо по зусиллям в перерізі І-І:

від повних навантажень (граничні розрахункові) - М=42,49 кН•м; N=364,33 кН.

Знаходимо моменти зовнішніх сил відносно центру ваги перерізу розтягнутої арматури:

Силові ексцентриситети: е₀ = M / N = 42,49/ 364,33 = 0,12 м;

M₁ = M + N (е₀ +0,5h-a) =42,49+364,33 (0,12 + 0,5 • 0,38 - 0,03) =

=113,91кН•м;

M = 0,82 • M₁ = 0,82 • 113,91 = 93,41 кН•м то приймаємо розрахунковий опір бетону при г_с = 1.1:f_cd• 1.1 = 14,5 • 1,1 = 15,95 МПа;
f_ctd• 1,1 = 1,0 • 1,1 = 1,1 МПа.

Випадкові ексцентриситети:

м;.

Так як е₀ = 0,12 м > е_а = 0,013 м то випадковий ексцентриситет не

враховується.

Обчислюємо граничну відносну висоту стиснутої зони бетону:

де у_sc,u = 500 МПа - граничні напруження в арматурі стиснутої зони.

Коефіцієнт д = е* / h = 0,12 / 0,38 = 0,32.

В розрахунок приймаємо д = 0,15 м.

Призначаємо попередньо коефіцієнт армування поздовжньої арматури колони с₁ = 0.002…0.005 і знаходимо моменти інерції перерізу:

Коефіцієнт , що враховує вплив прогину на ексцентриситет поздовжньої сили е приймаємо:

Тоді

Приймаємо симетричне армування верхньої частини колони, необхідна площа перерізу арматури становить:

Де

Оскільки , арматура в стиснутій і розтягнутій зонах не потрібна, тому її поперечний переріз призначаємо у відповідності з конструктивними вимогами.

За сортаментом вибираємо 2Ш16 А500С

Площа всієї арматури

Тоді коефіцієнт армування буде становити



Що незначно відрізняється від коефіцієнта армування прийнятого раніше

, отже розрахунок можна не уточнювати.

Мінімальна площа перерізу арматури:

Остаточно приймаємо з кожної сторони колони 2Ш16А500С .

Поперечну арматуру призначаємоШ6А240С, з кроком (для зварних каркасів) ., де діаметр робочої арматури.

4.3 Розрахунок підкранової частини колони

Розмір прямокутного перерізу підкранової частини: 0,5м; 0,8м. Для поздовжньої арматури захисний шар бетону становить: м. Робоча висота перерізу:

де попередньо 14мм.

Розрахункова довжина надкранової частини колони в площині згину при врахуванні кранових навантажень: 10,5м.

Так як , то необхідно враховувати вплив прогину елемента на ексцентриситет поздовжньої сили.

Переріз арматури підбираємо по зусиллям в перерізі І-І:

від повних навантажень (граничні розрахункові) - М =200,22 кН•м; N=1142,83кН.

Знаходимо моменти зовнішніх сил відносно центру ваги перерізу розтягнутої арматури:

Силові ексцентриситети: е₀ = M / N = 200,22 / 1142,83 = 0,18 м;

M₁ = M+N (е₀ +0.5h - a) =200,22+1142,83 (0,18+ 0,5 • 0,8 - 0,03)= 738,68кН•м;

M = 0,82 • M₁ = 0,82 • 738,68 = 605,7кН•м , то приймаємо розрахунковий опір бетону при г_с = 1.1:f_cd• 1.1 = 14,5 • 1,1 = 15,95МПа;
f_ctd• 0,9 = 0,9 • 0,9 = 0,81 МПа.

Випадкові ексцентриситети:

м;.

Так як е₀ = 0,18 м > е_а = 0,012 м то випадковий ексцентриситет не

враховується.

Обчислюємо граничну відносну висоту стиснутої зони бетону:

де у_sc,u = 500 МПа - граничні напруження в арматурі стиснутої зони.

Коефіцієнт д = е* / h = 0,18 / 0,8 = 0,225.

В розрахунок приймаємо д = 0,37 м.

Призначаємо попередньо коефіцієнт армування поздовжньої арматури колони с₁ = 0,002…0,005 і знаходимо моменти інерції перерізу:



Коефіцієнт , що враховує вплив прогину на ексцентриситет поздовжньої сили е приймаємо:

Тоді

Приймаємо симетричне армування верхньої частини колони, необхідна площа перерізу арматури становить:

Де

Оскільки , арматура в стиснутій і розтягнутій зонах не потрібна, тому її поперечний переріз призначаємо у відповідності з конструктивними вимогами.

За сортаментом вибираємо 2Ш25 А500С

Площа всієї арматури

Тоді коефіцієнт армування буде становити



Що незначно відрізняється від коефіцієнта армування прийнятого раніше

, отже розрахунок можна не уточнювати.

Мінімальна площа перерізу арматури:

Остаточно приймаємо з кожної сторони колони 2Ш25 А500С .

Поперечну арматуру призначаємо Ш6 А240С, з кроком (для зварних каркасів)., де діаметр робочої арматури.

4.4 Розрахунок кранової консолі

Розрахунок кранової консолі

Консоль колони сприймає тиск від підкранової балки, величина навантаження: V_Ed = G₂ + F_m,max=49,54+574,32=623,86 кН.

h= 110см;

Робоча висота консолі: d = h - c = 110 - 4 = 106 см.

l_sup = 20 см; l₁ = 5 см; а = 5 см; b = 50 см; h₁ = 90см.

Згідно з ДСТУ несуча здатність консолі за поперечною силою буде забезпечена, якщо задовольняється умова: V_Ed ? 0,5bdнf_cd ,

b - ширина колони;

н - коефіцієнт зниження міцності бетону з тріщинами при зсуві, який визначається за виразом: н = 0,6(1 - f_ck/250) = 0,6 (1 - 25/250) = 0,54,

де f_ck= 25 МПа - характеристичне значення міцності бетону на стиск у 28 діб (кубова міцність) за табл. 3.1. ДБН.

V_Ed= 623,86 кН <0,5Ч50Ч106Ч0,54Ч1,45 = 2075 кН.

Умова виконується.

Визначаємо площу перерізу поздовжньої робочої арматури консолі.

Розрахунковий згинаючий момент в перерізі:

М_Ed = V_EdЧl₁ = 623,86Ч0,05 = 31,2 кНм.

Визначаємо коефіцієнт:

== 0,0038.

За значенням б_m = 0,0038по таблиці визначаємо (інтерполюючи):

- відносну висоту стиснутої зони бетону о=0,01;

- коефіцієнт ж=0,996 ? 0,95, приймаємо ж=0,95.

За таблицею (табл. 3.1) згідно класу бетону та арматури вибираємо граничне значення відносної висоти стиснутої зони бетонуо_R=0,596. Оскільки о=0,01? о_R=0,596 то умова виконується.

Визначаємо необхідну площу перерізу робочої арматури:

0,71 см².

Мінімальна площа армування балки:

A_s,min = 0,0013ЧbЧd = 0,0013Ч50Ч106 = 6,89 см².

Приймаємо 2Ш22 А500С з A_s = 7,6 см².

Поперечну арматуру консолі приймаємо ш6 А240С з кроком 150 мм.

Перевіряємо бетонкон соліна місцеву дію навантаження (зім'яття) згідно ДСТУ. При рівномірно розподіленому навантаженні:



,

де = 20Ч50 = 1000 см²- площа навантаження;

=50Ч3Ч20 =3000 см²- максимальна розрахункова площа розподілу.

Умова виконується, зім'яття бетону консолі не відбудеться.



РОЗДІЛ 5. РОЗРАХУНОК ФУНДАМЕНТІВ ПІД КОЛОНУ КРАЙНЬОГО РЯДУ

5.1 Матеріали для проектування

Матеріал фундаменту:

§ бетон класу С16/20

- розрахункове значення міцності бетону на стискf_cd = 11,5 МПа;

- характеристичне значення призмової міцності f_ck.prism = 15 МПа;

- характеристичне значення міцності бетону на осьовий розтяг
f_ctd = 0,87 МПа;

- середнє значення початкового модуля пружності бетону
E_cm = 27 ГПа.

§ робоча арматура класу А240С

- розрахункове значення міцності арматури на границі текучості
f_yd = 225 МПа;

- розрахункове значення модуля пружності арматурної сталі
E_s = 210 ГПа;

- розрахункове значення міцності поперечної арматури
f_ywd = 170 МПа.

Допустимий тиск на грунт основи (реактивний опір ґрунту): R₀ = 280 кПа.

5.2 Зусилля на фундамент

Зусилля для розрахунку фундаменту:

від розрахункових граничних навантажень

M_max = 200,22 кНм; N_max = 1142,83 кН; Q = 23,49 кН.

від експлуатаційних розрахункових навантажень

перша комбінація M_{n, max} = 144,19 кНм; N_n = 994,04 кН; Q_n = 13,02 кН.

друга комбінація M = 143,04 кНм; N _{n, max} = 996,85 кН; Q_n = 9,04 кН.

5.3 Визначення розмірів підошви фундаменту

Призначаємо глибину закладання фундаменту , висоту тіла фундаменту

Площу підошви фундаменту обчислюємо за формулою:

,

де - середнє значення питомої ваги матеріалів (бетон та грунт).

Враховуючи позацентрове навантаження на фундамент, приймаємо підошву прямокутну в плані і призначаємо розміри підошви з умови:

; ;

Приймаємо м, м.

Площа підошви: .

Момент опору підошви фундаменту: .

Перевіряємо тиск під підошвою фундаменту від експлуатаційних розрахункових навантажень:

.

.



Перевіряємо умови достатності розмірів:

;

;

Умови виконуються, розміри підошви підібрані вірно.

.

.

.

Перевіряємо умови достатності розмірів:

;

;

5.4 Перевірка висоти підошви фундаменту з умов продавлювання

Визначаємо тиск під підошвою від дії розрахункових граничних навантажень:

.

.

.



Рис. 5.1. До розрахунку фундаменту

Перевіряємо міцність нижньої сходинки за умовою:

(кН)

де - важкий бетон; ,

Умова виконується, міцність та продавлювання забезпечена, висота сходинки достатня.

5.5 Розрахунок поздовжньої арматури стакану

Розрахунок ведемо на позацентровий стиск стакана на комбінацію зусиль:

; N=1142,83 кН; Q=23,49 кН.

Призначаємо розміри стакана:

;

,

де см. - зазор між колоною та фундаментом;

- товщина стіни стакану.

Розрахунковий переріз стакану коробчастий, який зводимо до двотаврового.

Зусилля в перерізі:

,

де - висота стакану; ; .

.

Рис. 5.2. Розрахунковий переріз фундаменту

Ексцентриситет дії сили: .

Знаходимо висоту стиснутої зони перерізу при симетричному армуванні:

, отже нейтральна вісь проходить в полиці. Площу арматури визначаємо за формулою:

,

де ; ;

Так, як арматура по розрахунку непотрібна то її площу приймемо конструктивно по розрахунку. Мінімальна площа арматури стакану:

Приймаємо по 416А240С () з кожної сторони.

5.6 Розрахунок поперечної арматури стакану

Оскільки см. - армування конструктивне.

Поперечну арматуру призначаємо з конструктивних вимог 8А240С.

5.7 Розрахунок арматури підошви

Підошва фундаменту працює на згин від тиску ґрунту під нею. В напрямку довгої сторони розрахунок ведемо в перерізі 1-1. Тиск під підошвою:

.

Тиск під підошвою в перерізі 1-1:

.

Середній тиск під підошвою фундаменту: .

Згинаючий момент в перерізі:

.

Необхідна площа арматури:

Мінімальна площа арматури:

.

Приймаємо арматуру 1214А240С(, крок 220мм, крайніх-210 мм)на ширину B_f

Розрахунок в напрямку короткої сторони:

Згинаючий момент в перерізі 2-2

.

,

.

Приймаємо арматуру 1212А240С (, крок 260 мм,крайніх-280 мм)на ширину а_f.

Рис. 5.3. Армування фундаменту



РОЗДІЛ 6 РОЗРАХУНОК ТА КОНСТРУЮВАННЯ СЕГМЕНТНОЇ ФЕРМИ

6.1. Матеріали для проектування

Матеріал сегментної ферми:

§ бетон класу С35/45(при коефіцієнті умов роботи бетону г_с = 0,9)

- розрахункове значення міцно'сті бетону на стиск f_cd=25•0,9=22,5МПа;

- характеристичне значення призмової міцності f_ck.prism =

=32•0,9=28,8 МПа;

- розрахункове значення міцності бетону на розтягf_ctd = 1,47•0,9=1,32МПа;

- характеристичне значення міцності бетону на розтяг f_{ctk, 0,05} = 2,2 •0,9 = 1,98МПа;

- середнє значення початкового модуля пружності бетону
E_cm = 37,5МПа.

§ арматура попередньо напружена для нижнього поясу класу А800С

- характеристичне значення опору арматури розтягу f_pk = 840 МПа;

- характеристичне значення умовної межі текучостіf_p0.1k= 775 МПа.

- розрахункове значення міцності арматури на границі текучості
f_уd = 790 МПа;

- розрахункове значення модуля пружності арматурної сталі
E_p= 190 ГПа.

Ферма бетонується у металевій опалубці з механічним натягом арматури на упори стенда. Передаточна міцність бетону нижнього поясу повинна бути не менше 50% від класу бетону.

Приймаємо f_вр=0,7•В= 0,7 • 40 = 28 МПа >11 МПа.



6.2 Геометричні розміри ферми

Рис.6.1. Геометрична схема ферми

6.3. Визначення навантажень на ферму

Розрахунок ферми виконуємо на дію постійних навантажень від покриття, ваги ферми та тимчасового снігового навантаження за вагою снігового покриття. Рівномірно розподілене навантаження приймаємо з табл. 2.1.:

- постійне від покриття експлуатаційне g_е=1,755 кН/м²;

- постійне від покриття граничне розрахункове g=1,963 кН/м²;

- тимчасове снігове характеристичне S_o=1,4 кН/м²;

- тимчасове снігове граничне розрахункове S_m =1,596 кН/м²;

- тривале (30%) S_ld = 0,603кН/м²;

- короткочасне S_сd = 0,823кН/м².

Навантаження від власної ваги ферми на 1 м довжини становить:

g_с = G_ф / L = 92 / 23,6 = 3,9 кН;

q_c = g_c? г_f = 3,9• 1,1 = 4,29 кН.

Обчислюємо вузлові сили, що діють на ферму, розрахункова схема завантаження ферми на рис. 5.2. Рівномірно розподілене навантаження на 1 м довжини ферми від постійного та тимчасового навантаження:

q = (g + S_ld) •L₁ = (1,963 + 0,603) • 6= 15,4 кН/м;

де L₁=6м - крок ферм.

Вузлові навантаження:

G₁ = q•l₁ + q_с•l_d1 = 15,4• 3,16 + 4,29• 2,9 = 61,1 кН,

де l₁ = (3287 + 3037) / 2 = 3162 мм;

l_d1 =(2900+2900)/2= 2900 мм.

G₂ = q•l₂ + q_с•l_d2 = 15,4• 3,024 + 4,29• 2,95 = 59,2 кН,

де l₂ = (3037 + 3010) / 2 3024 мм;

l_d2 = (2900 + 3000) / 2 = 2950 мм.

G₃ = q•l₃ + q_с•l_d3 = 15,4• 3,01 + 4,29• 3 = 59,2кН,

де l₃ = (3010 + 3010) / 2 = 3010 мм;

l_d3 = (3000 + 3000) / 2 = 3000 мм.

G₄ = q•l₄ + q_с•l_d4 = 15,4• 3,01 + 4,29• 3 = 59,2кН,

де l₄ = (3010 + 3010) / 2 = 3010 мм;

l_d4 = (3000 + 3000) / 2 = 3000 мм.

Так як різниця у величинах вузлових навантажень незначна, то для визначення зусиль в елементах ферми приймаємо середнє значення:

G = (2G₁ + 2G₂ +2G₃+G₄) / 7 = (2 • 61,1 + 2 • 59,2 +2 • 59,2 +59,2) / 7 =59,7 кН.

Рис.6.2. Розрахункова схема завантаження ферми



Вузлові навантаження від дії тимчасового рівномірно розподіленого навантаження:

S₁ = S_сd•L₁•l_d1•c₁ = 0,823• 6 • 2,9•1 = 14,32кН;

S₂ = 0,823• 6• 2,95•1 = 14,56 кН;

S₃ = 0,823• 6 • 3•1 = 14,82 кН;

S₄ = 0,823• 6 • 3•1 = 14,82 кН.

Середнє значення:

S=(2S₁+2S₂+S₃+S₄)/5=(2•14,32+2•14,56 +2•14,82 +14,82)/7=14,6

Сумарнівузловінавантаження:

S₁ + G₁ = 14,32+ 61,1 = 75,42кН;

S₂ + G₂ = 14,56 + 59,2 = 73,76кН;

S₃ + G₃ = 14,82 + 59,2 = 74,02кН;

S₄ + G₄ = 14,82 + 59,2 = 74,02кН.

Для визначення зусиль від повного розрахункового навантаження приймаємо середнє значення:

Значення поздовжніх сил обчислюємо графічним методом Максвела Кремона. Результати розрахунку зводимо в таблицю 5.1., фактичні значення зусиль отримуємо множенням одиничних зусиль на дійсне значення вузлових сил.

Зусилля в елементах ферми прольотом 24 м від одиничних вузлових навантажень

Таблиця 6.1.

Елементи ферми	F1=1	F2=1	F3=1	F4=1	F5=1	F6=1	F7=1	(F1- F7)	F8=1	F9=1	F10=1
В1	-1,862	1,602	-1,332	-1,062	-0,522	-0,522	-0,261	-7,433	-1,602	-1,602	-0,522
В2	-0,935	-1,87	-1,554	-1,239	-0,924	-0,609	-0,305	-7,436	-1,87	-1,239	-0,609
В3	-0,896	-1,791	-1,489	-1,188	-0,886	-0,584	-0,292	-7,126	-1,791	-1,188	-0,584
В4	-0,493	-0,986	-1,496	-2,066	-1,496	-0,986	-0,493	-7,956	-0,986	-2,006	-0,986
Н1	1,643	1,413	1,175	0,937	0,698	0,46	0,23	6,556	1,413	0,937	0,46
Н2	0,673	1,347	2,044	1,629	1,215	0,801	0,4	8,109	1,347	1,629	0,801
Р1	-0,851	0,422	0,351	0,28	0,209	0,138	0,069	0,618	0,422	0,28	0,138
Р2	0,295	0,59	-0,752	-0,56	-0,447	-0,295	-0,147	-1,316	0,59	-0,6	-0,295
Р3	-0,245	-0,49	-0,743	0,498	0,372	0,245	0,122	-0,241	-0,49	0,498	0,245
С1	0,203	-0,594	0,338	0,269	0,201	0,132	0,066	0,615	0,406	0,269	0,132
С2	0,082	0,164	0,248	-0,667	0,248	0,164	0,082	0,321	0,164	0,333	0,164
Фактичні значення зусиль в елементах ферми Таблиця 6.2. Елементи ферми Позначення Зусилля від характеристичних навантажень, кН Зусилля від розрахункових граничних навантажень, кН Верхній пояс В1 -443,75 -552,64 В2 -443,93 -552,87 В3 -425,42 -529,82 В4 -474,97 -591,5 Нижній пояс Н1 391,39 487,44 Н2 484,11 602,91 Розкоси Р1 36,89 45,95 Р2 -78,57 -97,85 Р3 -14,39 -17,92 Стійки С1 36,72 45,73 С2 19,16 23,87

6.4 Розрахунок верхнього поясу ферми

Верхній пояс працює на позацентровий стиск. Найбільше розрахункове зусилля N = 591,5 кН, в тому числі N_? = 474,97 кН.

Орієнтовно необхідна площа перерізу верхнього стиснутого пояса:

см²



Призначаємо розміри перерізу верхнього пояса b відносну поздовжню силу:

б_n= N / (f_cd • b • d) = 591,5• 10³ / (22,5 • 15 • 11 • 100) = 1,25>_R = 0,412;

значення б_s:

h=20 Ч15 см, А=225см²> 147,69см².

Випадковий початковий ексцентриситет:

е_а ? l₁/600 = 328,7 / 600 = 0,55 см;

довжина панелі l₁=3287 мм;

е_а?h/30=15/30=0,5 см; е_а?1 см.

Приймаємо е_о=е_а=1см.

За см розрахункова довжина поясу:

l₀ = 0,9 •l₁ = 0,9 •328,7 = 296 см.

Оскільки гнучкість елемента l₀ / h = 296 / 15 = 19,7> 4, необхідно враховувати вплив прогину елемента на його міцність.

Визначаємо умовну критичну силу:

де б = Е_S / Е_сm = 210• 10³ / 37,5• 10³ = 5,6;

І = b•h³ / 12 = 20 • 15³ / 12 = 5625 см⁴;

ц_? = 1 + в?M_1? / M₁ = 1 + 1 • 23,7 / 29,6 = 1,8;

в=1(бетон важкий);

M_1?= M_?+ N_?• (d - a)/2=0+474,97 • (0,11- 0,04)/2=23,7 кН•м;

M₁= M+N • (d - a)/2=0+591,5•(0,11 - 0,04)/2=29,6 кН•м;

д_e = е_о / h = 0,01 / 0,15 = 0,067 <д_e,min = 0,5 - 0,01•(l₀ / h) - 0,01 •f_cd = 0,5 -

-0,01•(296 / 15) - 0,01 •22,5 = 0,078, приймаємо в розрахунок д_e = 0,078.

Призначаємо с₁ = 0,01 >с_min = 0,004; d = h - а = 15 - 4 =11 см.

І_s= с₁•b•d• (0,5•d - а)² = 0,01 • 20 • 11 • (0,5•15 - 4)² = 26,9 см⁴,

де с₁ = 0,01 - перше приближення.

Визначаємо значення коефіцієнта з:

з = 1 / (1 - N / N_crc) = 1 / (1 - 591,5 / 491,9) = -4,94.

Розрахунковий ексцентриситет:

е = е_о ? з +0,5?h- а = 1 • (-4,94) + 0,5•15 - 4 = -1,44 см.

Граничне значення відносної висоти стиснутої зони бетону:

_R = щ / [1 + (f_yd / 500) ? (1 - щ/1,1)] = 0,71 / [1 + (590 / 500) ? (1 - 0,67 / /1,1)]=0,46,

де щ = 0,85 - 0,008 ?f_cd = 0,85 - 0,008 • 22,5 = 0,67.

Визначаємо відносну поздовжню силу:

n₁= N / (f_cd • b • d) = 591,5• 10³ / (22,5 • 20 • 11 • 100) = 1,59>_R = 0,46;

значення б_s:

Отже, згідно розрахунку на позацентровий стиск з врахуванням впливу прогину при прийнятому перерізі поясу 20Ч15 см арматура не потрібна. ЇЇ приймаємо конструктивно 4ш10A400С (A_s1 = 3,14 см²). Поперечні стержні приймаємо 6А240С з кроком S= 250 мм.

6.5. Розрахунок нижнього поясу ферми

Нижній пояс працює на центральний розтяг, максимальна поздовжня сила N = 602,91 кН.

Визначаємо необхідну площу перерізу поздовжньої напруженої арматури нижнього пояса при армуванні стержнями з арматури А800:

Приймаємо 6ш14А800С (A_s1 = 9,23 см²) і переріз нижнього поясу 15Ч20 см.

Ненапружену арматуру в нижньому поясі ставимо конструктивно у вигляді коротких сіток Ш 4 мм класу А400С, А_s2= 1,13 см²(4Ш6А400С).

Підсумковий процент армування:

с =( A_s1+ А_s2)•100%/b•h=(9,23+1,13)•100%/15•20= 4,6%.

Зведена площа перерізу нижнього поясу:

A_red = A + УA_si ? б₁ +A₂ ? б₂ = 15 • 20 + 9,23• 5,1+ 1,13 • 5,6 = 278,4см²,

деб₁ = Е_p / Е_сm = 190• 10³ / 37,5• 10³ = 5,1;

б₂ = Е_s / Е_сm = 210• 10³ / 37,5• 10³ = 5,6.

Призначаємо попереднє (без урахування втрат) попереднє напруження арматури .

- площа перерізу попередньо напруженої арматури; - максимальні напруження прикладені до попередньо напруженої арматури, менші з двох значень:

Для розрахунку приймаємо

Величина початкової сили напруження арматури (в момент часу
), прикладеної до бетону відразу після натягу та анкерування або передачі попереднього напруження не повинна перевищувати:

де напруження в арматурі відразу після натягу, менше з двох:

Приймаємо .

Втрати від релаксації напружень арматури визначаються:

Втрати від температурного перепаду визначаються:

- модуль пружності напруженої арматури;

- коефіцієнт лінійного температурного розширення бетону;

- різниця між максимальною і початковою температурами бетону поблизу напруженої арматури (допускається приймати
).

Втрати попереднього напруження від деформацій сталевих форм при неодночасному натягуванні арматури на форму визначаються за формулою:

Зусилля обтиску бетону з врахуванням втрат при коефіцієнті точності натягу :

у_bр = P₀ / A_red = 5868,4 / 278,4 =21,1 МПа.

f_bр = 0,7 • В = 0,7 • 40 = 28 МПа.

у_bр / f_bр = 21,1 / 28 = 0,73<б = 0,25 + 0,025 ? f_bр = 0,25 + 0,025 • 28 = 0,95.

Втрати напружень від швидкопротікаючої повзучості для бетону, що піддається тепловій обробці становлять:

у₆ = 0,85 ? 40 (у_bр / f_bр) = 0,85 • 40 • (21,1/ 28) = 25,62МПа.

Перші втрати:

Другі втрати:

- від усадки бетону С35/45 підданого тепловій обробці у₈ = 40 МПа.

- від повзучості бетону, при у_bр / f_bр = 0,73< 0,75:

у₉ = 150 ? б ? (у_bр / f_bр) = 150 • 0,85 • (21,1 / 28) = 96,08 МПа,

де б = 0,85 - для бетону, що зазнав теплової обробки при атмосферному тиску.

Сумарне значення других втрат:

Повні втрати попередньо напруженої арматури:

Зусилля обтиску з врахуванням повних втрат:

6.6 Розрахунок розтягнутого розкосу ферми

Розраховуємо крайній розкіс, який піддається розтягу максимальним зусиллям N = 97,85кН; N_? = 78,57 кН.

Приймаємо розміри перерізу розкосу 15Ч12 см.

Необхідна площа перерізу арматури:

A_s = N / f_yd = 97,85 • 1000 / 365 • 100 = 2,68см².

A_s,min=с_min•b•h=0,001•15•12=0,18 см².

У зв'язку з тим, що мінімально допустимий діаметр поздовжньої робочої арматури приймається не менше 10мм, остаточно приймаємо арматуру 4ш10A800С(A_s = 3,14см²).

Процентармуванняс_%=3,14•100%/15•12=1,74% >с_min=0,1%.Інші розкоси і стійки, для яких значення зусиль менші ніж для крайніх розкосів, армуємо конструктивно.