Проектирование производственного здания с мостовыми кранами

а = 0,05 м - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до наружной грани сечения;

мs.min - коэффициент, зависящий от гибкости:

л = l0н / i;

при л ? 17 мs.min = мs.min17 = 0,1 %

при л ? 87 мs.min = мs.min87 = 0,25 %

при 17 < л < 87 мs.min = 0,1 + (0,25 - 0,1) * (л - 17) / (87 - 17) = (л - 17) / 208.

где i = 0,289 * hн = 0,289 * 0,8 = 0,231 м - радиус инерции прямоугольного сечения,

л = 15,525 / 0,231 = 53,7

мs.min = 0,18 %.

Учитывая симметричность армирования получим:

As.min = As.min' = мs.min * b * h0 / 200 = 0,18 * 0,4 * 0,75 * 100 / 2 = 2,648 см2.

Принимаем минимальную площадь продольной арматуры в надкрановой части колонны равной: As.min = As.min' = 4,021 см2.

м = (4,021 + 4,021) / (0,4 * 0,75 * 10000) = 0,0027.

Расчет прочности и устойчивости подкрановой части в плоскости рамы

Расчетные усилия от полной и длительной нагрузок

M = 395,4 кН*м,

N = 804,6 кН.

Мl = 26,4 кН*м,

Nl = 620,8 кН.

Случайный эксцентриситет еа:

еа ? Hн / 600;

еа ? hн / 30;

еа ? 0,010 м.

еа ? 10,35 / 600 = 0,017 м;

еа ? 0,8 / 30 = 0,027 м;

еа ? 0,010 м.

Относительный эксцентриситет:

e0 = М / N,

e0 = 395,4 / 804,6 = 0,491 м.

Принимаем e0 = 0,491 м.

Определяем моменты М1 и М1l относительно растянутой арматуры соответственно от всех нагрузок и длительных нагрузок:

М1 = М + 0,5 * N * (h0 - as'),

M1l = Мl + 0,5 * Nl * (h0 - as'),

М1= 395,4 + 0,5 * 804,6 * (0,75 - 0,05) = 677,0 кН*м.

M1l= 26,4 + 0,5 * 620,8 * (0,75 - 0,05) = 243,7 кН*м.

Коэффициент приведения арматуры к бетону:

б = Es / Eb,

б = 200000 / 32500 = 6,15.

Коэффициенты

0,15 ? дe = е0 / hн ? 1,5;

дe = 0,491 / 0,8 = 0,61 , принимаем дe = 0,61.

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

цl = l + М1l / М1, но не более 2,

цl = 1 + 243,7 / 677,0 = 1,36.

Коэффициент армирования: м = 0,0061.

Определим жесткость по формуле:



D = Eb * b * hн3 * [0.0125 / (цl * (0.3 + дe)) + 0.175 * м * б * ((h0 - a') / hн)2],

D = 32500 * 0,4 * 0,83 * [0,0125 / (1,36 * (0,3 + 0,61)) + 0,175 * 0,0061 * 6,15 * ((0,75 - 0,05) / 0,8)2] = 100,4 МПа*м4.

Условная критическая сила:

Ncr = р2 * D / l02,

Ncr = 1000 * р2 * 100,4 / 15,5252 = 4110,9 кН.

Коэффициент продольного изгиба:

з = 1 / (1 - N / Ncr),

з = 1 / (1 - 804,6 / 4110,9) = 1,243

Расчетный момент:

M = M * з,

M = 395,4 * 1,243 = 491,6 кН*м.

бn = N / (Rb * b * h0) = 804,6 / (17 * 1 * 103 * 0,4 * 0,75) = 0,158

оR = 0,531

бn = 0,158 < оR =0,531

Расчет ведем для случая бn ? оR:

As = As' = Rb * b * h0 * (бm - бn * (1 - бn / 2) / (Rs * (1 - д)),

где бm = (M + N * (h0 - as') / 2) / (Rb * b * h02) = (491,6 + 804,6 * (0,75 - 0,05) / 2) / (17 * 1 * 103 * 0,4 * 0,752) = 0,202

д = as? / h0 = 0,05 / 0,75 = 0,067.

As = As' = 17 * 1 * 104 * 0,4 * 0,75 * (0,202 - 0,158 * (1 - 0,158 / 2)) / ( 350 * (1 - 0,067)) = 8,873 cм2.

Принимаем продольную арматуру колонны 2 16 A400+ 2 18 A400 (As = As' = 9,111 cм2).

м = (9,111 + 9,111) / (0,4 * 0,75 * 10000) = 0,0061.

Расчет прочности и устойчивости подкрановой части из плоскости рамы

Расчетные усилия от полной и длительной нагрузок для расчета надкрановой части

N = 851,6 кН.

Nl = 625,0 кН.

Случайный эксцентриситет еа:

еа ? Hн / 600;

еа ? b / 30;

еа ? 0,010 м.

еа ? 10,35 / 600 = 0,017 м;

еа ? 0,4 / 30 = 0,013 м;

еа ? 0,010 м.

Принимаем е0 = 0,017 м.

M = N * е0

M = 851,6 * 0,017 = 14,7 кН.

Ml = 625,0 * 0,017 = 10,8 кН.

Определяем моменты М1 и М1l относительно растянутой арматуры соответственно от всех нагрузок и длительных нагрузок:

М1 = М + 0,5 * N * (b0 - as'),

M1l = Мl + 0,5 * Nl * (b0 - as'),



М1= 14,7 + 0,5 * 851,6 * (0,4 - 0,05 - 0,05) = 142,4 кН*м.

M1l= 10,8 + 0,5 * 625,0 * (0,4 - 0,05 - 0,05) = 104,5 кН*м.

Коэффициент приведения арматуры к бетону:

б = Es / Eb,

б = 200000 / 32500 = 6,15.

Коэффициенты

0,15 ? дe = е0 / b ? 1,5;

дe = 0,017 / 0,4 = 0,04, принимаем дe = 0,15.

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:

цl = l + М1l / М1, но не более 2,

цl = 1 + 104,5 / 142,4 = 1,73.

Коэффициент армирования: м = 0,0029.

Определим жесткость по формуле:

D = Eb * hн * b3 * [0.0125 / (цl * (0.3 + дe)) + 0.175 * м * б * ((b0 - a') / b)2],

D = 32500 * 0,8 * 0,43 * [0,0125 / (1,73 * (0,3 + 0,15)) + 0,175 * 0,0029 * 6,15 * ((0,4 - 0,05 - 0,05) / 0,4)2] = 29,6 МПа*м4.

Условная критическая сила:

Ncr = р2 * D / l02,

Ncr = 1000 * р2 * 29,6 / 12,4202 = 1890,9 кН.

Коэффициент продольного изгиба:

з = 1 / (1 - N / Ncr),

з = 1 / (1 - 851,6 / 1890,9) = 1,819

Расчетный момент:

M = M * з,

M = 14,7 * 1,819 = 26,7 кН*м.

бn = N / (Rb * hн * b0)) = 851,6 / (17 * 1 * 103 * 0,8 * (0,4 - 0,05)) = 0,169

оR = 0,531

бn = 0,169 < оR =0,531

Расчет ведем для случая бn ? оR:

As = As' = Rb * hн * b0 * (бm - бn * (1 - бn / 2) / (Rs * (1 - д)),

где бm = (M + N * (b0 - as') / 2) / (Rb * hн * b02) = (26,7 + 851,6 * (0,4 - 0,05 - 0,05) / 2) / (17 * 1 * 103 * 0,8 * (0,4 - 0,05)2) = 0,093

д = as? / b0 = 0,05 / (0,4 - 0,05) = 0,143.

As = As' = 17 * 1 * 104 * 0,8 * (0,4 - 0,05) * (0,093 - 0,169 * (1 - 0,169 / 2)) / (350 * (1 - 0,143)) = -9,842 cм2.

Принимаем продольную арматуру колонны 2 16 A400 (As = As' = 4,021 cм2).

м = (4,021 + 4,021) / (0,8 * (0,4 - 0,05) * 10000) = 0,0029.



Рисунок 4.2 - Сечение подкрановой части колонны

4.4 Расчет консоли

Расчёт продольной арматуры

Требуемая площадь арматуры консоли колонны:

Ask = Мк * 10 / (Rs * 0,9 * hok);

Ask.min = 0,0005 * b * hok;

где Мк - изгибающий момент относительно грани колонны внизу консоли:

Мк = 1,25 * Qк * eк,

Qк - поперечная сила, действующая на консоль, от постоянных и крановых нагрузок:

Qк = F4 + D2max,



eк - эксцентриситет усилия относительно грани колонны внизу консоли:

eк = - hнk,

hok - рабочая высота консоли колонны:

hok = hк - aк,

hok = 0,70 - 0,05 = 0,65 м.

eк = 0,75 - 0,80 = -0,05 м.

Ask.min = 0,0005 * 0,4 * 0,65 = 1,30 см2.

Принимаем продольную арматуру консоли колонны: 2 12 A400 Ask = 2,262 см2.

Принимаем поперечную арматуру консоли колонны по конструктивным требованиям: 2 8 A400 Ask = 1,57 см2.

4.5 Конструирование

Надкрановая часть колонны армируется каркасами КР1 и общим с подкрановой частью КР2.

Диаметр поперечных стержней каркаса примем конструктивно из условий:

dsw ? 0,25 * ds max,

dsw ? 6 мм,

dsw ? 0,25 * 16 = 4 мм.

dsw ? 6 мм.

Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:

S ? 15 * ds max,

S ? 300 мм

S ? 15 * 16 = 240 мм,

S ? 300 мм.

Принимаем поперечную арматуру каркаса из арматуры класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.

Длина плоского каркаса КР1 равна:

l = Нв - 20 + lan,

где lan - требуемая расчетная длина анкеровки:

lan = б * l0,an * As,cal / As,ef;

где б - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки. Для ненапрягаемой сжатой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами б=0,75;

As,cal и As,ef - площади поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету и фактически установленная соответственно;

l0,an - базовая длина анкеровки:

l0,an = Rs * As / (Rbond * us);

lan ? 15 * ds ;

lan ? 0,3 * l0,an ;

lan ? 200 мм ;

где As и us - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле:



Rbond = з1 * з2 * Rbt;

з1 - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:

2,5 - для ненапрягаемой горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля;

з2 - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным для ненапрягаемой арматуры:

1,0 - при диаметре арматуры ? 32 мм;

0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

Rbond = 2,5 * 1 * 1,15 = 2,875 МПа.

l0,an = 350 * 4,02 * 100 / (2,875* 3,14 * 16) = 974 мм.

lan = 0,75 * 974 * 3,270 / 4,021 = 594 мм;

lan ? 15 * 16 = 240 мм;

lan ? 0,3 * 974 = 292 мм;

lan ? 200 мм.

Принимаем lan = 600 мм.

l = 3000 - 20 + 600 = 3580 мм.

Расстояние от верха каркаса до поперечных стержней: b 20 + 3 * 70 + 200 = 430 мм.

Подкрановая часть колонны армируется каркасами КР3, КР4 и общим с надкрановой частью КР2.

Диаметр поперечных стержней каркасов КР2 и КР3 примем конструктивно из условий:

dsw ? 0,25 * ds max

dsw ? 6 мм,

dsw ? 0,25 * 18 = 4,5 мм.

dsw ? 6 мм.

Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:



S ? 15 * ds max,

S ? 300 мм

S ? 15 * 18 = 270 мм,

S ? 300 мм.

Принимаем поперечную арматуру каркасов из арматуры класса A400 диметром dsw =6 мм, с шагом S = 250 мм.

Длина плоских каркасов КР3 и КР4:

l = Н + hн- Нв - 110 ,

l = 14200 - 3000 - 110 = 11090 мм.

Длина плоского каркаса КР2:

l = Н + hн- 30,

l = 14200 - 30 = 14170 мм.

Диаметр поперечных стержней, объединяющих плоские каркасы в пространственный, назначается из условия свариваемости: dw = 0,25 * 18 = 4,5 мм, dw ? 6 мм, принимаю dw = 4 мм.



Рисунок 4.2 - Армирование колонны: а) сечение надкрановой части; б) сечение подкрановой части



Список использованных источников

1. ГОСТ 13840-68*. Канаты стальные арматурные 17. Технические условия. Издательство стандартов. Москва.

2. ГОСТ 14098-91. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций типы, конструкции и размеры.

3. ГОСТ 23279-2012. Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий. Москва. Госстрой СССР. 1985.

4. ГОСТ 5781-82*. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия.

5. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Министерство регионального развития Российской Федерации. Москва. 2016 г.

6. СП 63.13330.2016. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Министерство регионального развития. Москва. 2016.

7. СП 131.13330.2016. Строительная климатология. Министерство регионального развития Российской Федерации. Москва. 2016 г.

8. Серия 1.424.1-5. Колонны железобетонные прямоугольного сечения для одноэтажных производственных зданий высотой 8,4-14,4 м оборудованных мостовыми опорными кранами грузоподъемностью до 32 тонн.

9. Железобетонные конструкции. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Москва. Стройиздат. 1985.

10. Строительные конструкции. Учебное пособие. Малбиев С.А., Телоян А.Л., Лопатин А.Н. Иваново. 2008.

Размещено на Allbest.ru