Расчет железобетонных конструкций одноэтажного пром здания

Одновременно на средней колонне  действует сила с эксцентриситетом ; .

Реакция верхней опоры средней  колонны:

Суммарная реакция в основной системе 

Здание состоит из двух температурных  блоков длиной . Шаг рам – . Коэффициент, учитывающий пространственную работу каркаса здания, для сборных покрытий и двух кранов в пролете :

 

 – общее число поперечников  в температурном блоке; 
– расстояние от оси симметрии блока до каждого из поперечников; 
- расстояние от оси симметрии блока для второй от торца блока поперечной рамы (наиболее загруженной);  
– когда число поперечных рам в температурном блоке нечетное.

Тогда

Упругие реакции верха колонн:

левой ;

средней ;

правой .

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

левой

;

;

.

средней

;

;

.

правой

;

.

Поперечные силы в защемлениях  колонн:

левой: ;

средней: ;

правой: .

Продольные силы в сечениях колонн:

левой: ;;

средней: ;;

правой: ;;.

Загружение 2

На крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом . Момент приложен к верху подкрановой части колонны: .

Реакция верхней опоры левой  колонны: .

Одновременно на средней колонне  действует сила с эксцентриситетом ; .

Реакция верхней опоры средней  колонны:

Суммарная реакция в основной системе 

Тогда

Упругие реакции верха колонн:

левой ;

средней ;

правой .

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

левой

;

;

.

средней

;

;

.

правой

;

.

Поперечные силы в защемлениях  колонн:

левой: ;

средней: ;

правой: .

Продольные силы в сечениях колонн:

левой: ;;

средней: ;;

правой: ;;.

Загружение 3

На крайних колоннах сила (при коэффициенте сочетаний от четырех кранов) приложена с эксцентриситетом . Момент приложен к верху подкрановой части колонны: .

Реакция верхней опоры левой  колонны: .

Реакция верхней опоры правой колонны: ., реакция верхней опоры средней колонны: (загружена центральной силой )

Так как загружение симметричное, то усилия в колоннах определены без  учета смещения их верха.

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

левой

;

;

.

средней

правой

;

;

.

Поперечные силы в защемлениях  колонн:

левой: ;

средней: ;

правой: .

Продольные силы в сечениях колонн:

левой и правой: ;;

средней: ;;

Загружение 4

К крайней колонне приложена  горизонтальная крановая нагрузка

Реакция верхней опоры левой  колонны: .

Реакция остальных колонн поперечной рамы в основной системе:

Суммарная реакция в основной системе 

Тогда

Упругие реакции верха колонн:

левой ;

средней ;

правой .

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

левой

в точке приложения силы T:

;

.

средней

;

.

правой

;

.

Поперечные силы в защемлениях  колонн:

левой: ;

средней: ;

правой: .

Загружение 5

К средней колонне приложена  горизонтальная крановая нагрузка

Реакция верхней опоры левой  колонны: .

Реакция остальных колонн поперечной рамы в основной системе:

Суммарная реакция в основной системе 

Тогда

Упругие реакции верха колонн:

левой и правой ;

средней ;

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

левой и правой

;

.

средней

в точке приложения силы T:

;

.

Поперечные силы в защемлениях  колонн:

левой и правой: ;

средней: ;

Результаты расчета поперечной рамы на все виды загружений сведены  в таблицу.

 

 

Нагрузка	Эпюра изгибающих моментов	Номер загружения	Коэффициент сочетаний	Усилия в сечениях колонны
				при							при
				II-II		III-III		IV-IV			IV-IV
				M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	Q, кН	M, кНм	N, кН	Q, кН
А. Крайняя колонна
Постоянная		1	1	+21,18	+207,55	-7,05	+331,90	-23,06	+394,34	-2,24	-20,86	+357,46	-2,04
Снеговая		2	1	+12,36	+94,32	-11,22	+94,32	-10,29	+94,32	+0,13	-7,22	+66,02	+0,09
		3	0,9	+11,12	+84,89	-10,10	+84,89	-9,26	+84,89	+0,12	-6,50	+59,42	+0,08
Крановая от двух кранов на левой колонне		4	1	-94,07	0	+197,10	+647,05	+44,23	+647,05	-21,38	+40,17	+588,23	-19,44
		5	0,9	-84,66	0	+177,39	+582,35	+39,81	+582,35	-19,24	+36,15	+529,41	-17,50
Крановая от двух кранов на средней колонне		6	1	-38,37	0	+55,88	+209,44	-6,47	+209,44	-8,72	-5,91	+190,40	-7,93
		7	0,9	-34,53	0	+50,29	+188,50	-5,82	+188,50	-7,85	-5,32	+171,36	-7,14
Крановая от четырех кранов в  одном створе		8	1	-26,14	0	+51,48	+172,48	+9,01	+172,48	-5,94	+8,19	+156,80	-5,40
		9	0,9	-23,53	0	+46,33	+155,23	+8,11	+155,23	-5,35	+7,37	+141,12	+4,86
Крановая  на левой колонне		10	1	±32,72	0	±32,72	0	±90,63	0	±16,58	±82,37	0	±15,07
		11	0,9	±29,45	0	±29,45	0	±81,57	0	±14,92	±74,13	0	±13,56
Крановая  на средней колонне		12	1	±4,31	0	±4,31	0	±11,32	0	±0,98	±10,27	0	±0,89
		13	0,9	±3,88	0	±3,88	0	±10,19	0	±0,88	±9,24	0	±0,80
Ветровая слева		14	1	+5,81	0	+5,81	0	+56,39	0	+10,63	+40,26	0	+7,59
		15	0,9	+5,23	0	+5,23	0	+50,75	0	+9,57	+36,24	0	+6,83
Ветровая справа		16	1	-9,58	0	-9,58	0	-50,84	0	-7,99	-36,38	0	-5,72
		17	0,9	-8,62	0	-8,62	0	-45,76	0	-7,19	-32,74	0	-5,15
Комбинации расчетных усилий для  крайней колонны.
Варианты основного сочетания		Комбинации		Сечения
				при							при
				II-II		III-III		IV-IV			IV-IV
				M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	Q, км	N, кН	M, кНм	Q, кН
				Номера загружений
Вариант 1 – основное сочетание  с учетом крановых и ветровых нагрузок				1+3+9+11+15		1+5+11+15		1+5+11+15			1+5+11+15
				+43,45	+292,44	+205,02	+914,25	+149,07	+976,69	+3,01	+125,66	+886,87	+0,85
				1+5+11+17		1+3+17		1+3+7+11+17			1+3+7+11+17
				-101,55	+207,55	-25,77	+416,79	-165,47	+667,73	-32,08	-139,55	+588,24	-27,81
				1+3+9+11+15		1+3+5+11+15		1+3+5+11+15			1+3+5+11+15
				+43,45	+292,44	+193,80	+999,14	+139,81	+1061,58	+3,13	+119,16	+946,29	0,93
Вариант 2 – основное сочетание  без учета крановых и ветровых нагрузок				1+2		1+2		1+2			1+2
				+33,54	+301,87	-18,27	+426,22	-33,35	+488,66	-2,11	-28,08	+423,48	-1,95

 

 

 

Нагрузка	Эпюра изгибающих моментов	Номер загружения	Коэффициент сочетаний	Усилия в сечениях колонны
				при							при
				II-II		III-III		IV-IV			IV-IV
				M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	Q, кН	M, кНм	N, кН	Q, кН
Б. Средняя колонна
Постоянная		1	1	0	+316,66	0	+507,68	0	+576,21	0	0	+521,77	0
Снеговая		2	1	0	+188,64	0	+188,64	0	+188,64	0	0	+132,21	0
		3	0,9	0	+169,78	0	+169,78	0	+169,78	0	0	+118,99	0
Крановая от двух кранов на левой колонне		4	1	+46,64	0	-110,44	+209,44	-34,65	+209,44	+10,60	-31,48	+190,40	+9,64
		5	0,9	+41,98	0	-99,40	+188,50	-31,19	+188,50	+9,54	-28,33	+171,36	+8,68
Крановая от двух кранов на средней колонне		6	1	+117,30	0	-367,99	+647,05	-177,37	+647,05	+26,66	-161,20	+24,24	+23,58
		7	0,9	+105,57	0	-331,19	+582,35	-159,63	+582,35	+23,99	-145,08	+529,41	+21,82
Крановая от четырех кранов в  одном створе		8	1	0	0	0	+1065,74	0	+1065,74	0	0	+968,85	0
		9	0,9	0	0	0	+959,17	0	+959,17	0	0	+871,97	0
Крановая  на левой колонне		10	1	±6,78	0	±6,78	0	±17,79	0	±1,54	±16,17	0	±1,40
		11	0,9	±6,10	0	±6,10	0	±16,01	0	±1,39	±14,55	0	±1,26
Крановая  на средней колонне		12	1	±24,71	0	±24,71	0	±111,65	0	±18,40	±101,54	0	±16,73
		13	0,9	±22,24	0	±22,24	0	±100,49	0	±16,56	±91,39	0	±15,06
Ветровая слева		14	1	+22,57	0	+22,57	0	+59,25	0	+5,13	+42,26	0	+3,66
		15	0,9	+20,31	0	+20,31	0	+53,33	0	+4,62	+38,03	0	+3,29
Ветровая справа		16	1	-22,57	0	-22,57	0	-59,25	0	-5,13	-42,26	0	-3,66
		17	0,9	-20,31	0	-20,31	0	-53,33	0	-4,62	-38,03	0	-3,29
Комбинации расчетных усилий для  средней колонны.
Варианты основного сочетания		Комбинации		Сечения
				при							при
				II-II		III-III		IV-IV			IV-IV
				M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	Q, км	N, кН	M, кНм	Q, кН
				Номера загружений
Вариант 1 – основное сочетание  с учетом крановых и ветровых нагрузок				1+3+7+13+15		1+3+9+13+15		1+3+9+13+15			1+3+9+13+15
				+148,12	+486,44	+42,55	+1636,63	+153,82	+1705,16	±21,18	+129,42	+1512,73	±18,35
				1+3+9+13+17		1+3+7+13+17		1+3+7+13+17			1+3+7+13+17
				-42,55	+486,44	-373,74	+1259,81	-313,45	+1328,34	+2,81	-274,50	+1170,17	+3,47
				1+3+7+13+15		1+3+9+13+15		1+3+9+13+15			1+3+9+13+15
				+148,12	+486,44	+42,55	+1636,63	+153,82	+1705,16	±21,18	+129,42	+1512,73	±18,35
Вариант 2 – основное сочетание  без учета крановых и ветровых нагрузок				1+2		1+2		1+2			1+2
				0	+505,3	0	+696,32	0	+764,85	0	0	+653,98	0

 

 

 

Расчетные сочетания усилий.

Рассмотрены следующие комбинации усилий: наибольший положительный момент и соответствующая ему продольная сила; наибольший отрицательный момент и соответствующая ему продольная сила; наибольшая продольная сила и соответствующий ей изгибающий момент.

При загружении средней колонны  четырьмя кранами усилия от поперечного  торможения кранов принимаются только от двух кранов, расположенных в  одном пролете или створе. Кроме  того для каждой комбинации усилий в сечении IV-IV вычислены значения поперечных сил, необходимые также для расчета фундамента. С этой же целью в этом сечении расчетные значения всех усилий даны при коэффициентах надежности по нагрузке как , так и .

Значения изгибающих моментов и  поперечных сил в загружениях 4 и 5 приняты со знаком , поскольку торможение тележек крана может осуществляться в обе стороны. Учитывая, что колонны находятся в условиях внецентренного сжатия, в комбинацию усилий включены и те нагрузки, которые увеличивают эксцентриситет продольной силы.

Выделены варианты основного сочетания  усилий с учетом влияния длительности действия нагрузок на прочность бетона – сначала сочетания, включающие нагрузки непродолжительного действия (крановые и ветровые), затем сочетания  без крановых и ветровых нагрузок.

 

5. Расчет  двухветвевой колонны крайнего ряда.

Материалы для проектирования.

Арматура:

ненапрягаемая продольная рабочая  ветвей и продольная и поперечная распорок стержневая периодического профиля  класса А400 (, );

ненапрягаемая поперечная (хомуты) горячекатаная  гладкая класса А240 (, , ₎

Бетон:

Тяжелый класса В15, коэффициент условий  работы бетона (_{, , , )}

К трещиностойкости поясов предъявляются  требования 3 категории. Эксплуатация ригеля предполагается в закрытом помещении  при нормальных температурных условиях и влажности воздуха выше .

Расчет колонны крайнего ряда по I и II группам предельных состояний, конструирование

Надкрановая сплошная часть колонны.

Расчет проводится для сечения  II-II. В результате статического расчета поперечной рамы имеются следующие сочетания усилий:

 

 

 

Для 1-го и 2-го сочетаний  т.к. в них входят усилия от кратковременных нагрузок непродолжительного действия (крановые, ветровые).

Для 3-го сочетания  т.к. в него входят усилия от постоянной и снеговой нагрузки.

В реальном проектировании требуется  выполнить расчет на все сочетания  усилий. В курсовом проектировании выбираю наиболее неблагоприятное  с точки зрения несущей способности  колонны сочетание – второе сочетание.

Расчет в плоскости изгиба

Геометрические характеристики надкрановой  части колонны: , , . Рабочая высота сечения ().

При расчете следует учитывать  случайный эксцентриситет который принимается не менее: 1/600 длины элемента или расстоянии между его сечениями, закрепленными от смещения; 1/30 высоты сечения; 10 мм.

 

Для элементов статически неопределимых  конструкций значение эксцентриситета  продольной силы относительно центра тяжести сечения  из статического расчета, но не менее .

Свободная длина надкрановой части  при наличии крановой нагрузки в  первом сочетании  внецентренно сжатых элементов: (при отсутствии в расчетном сочетании крановой нагрузки вводится коэффициент ). Радиус инерции сечения: . Гибкость верхней части колонны: . При гибкости элементов   учитывается влияние на их несущую способность продольных изгибов.

Сочетание №2

Момент от постоянной и длительно  действующей части временно нагрузки (снеговая нагрузка): .

Продольная сила от постоянной и  длительно действующей части  временно нагрузки (снеговая нагрузка): .

Комбинация усилий , расчетный изгибающий момент и соответствующая расчетная продольная сила .

Комбинация усилий , расчетный изгибающий момент и соответствующая расчетная продольная сила .

Эксцентриситет продольной силы:

 

где - коэффициент:

 

где – условная критическая сила, ;

- жесткость элемента в предельной  по прочности стадии, для прямоугольных  сечений

 

 – коэффициент, учитывает  влияние длительного действия  нагрузки на прогиб элемента, ; при и имеющих разные знаки ; 
– момент относительно оси проходящей через наиболее растянутого или наименее сжатого стержня арматуры от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;  
- момент относительно оси проходящей через наиболее растянутого или наименее сжатого стержня арматуры от действия постоянных и длительных нагрузок,  
- коэффициент, .

 

При в первом приближении принимаю (интерполяция между при и при )

 

Необходимая площадь сечения арматуры (армирование симметричное ), при

 

;

 

- дальнейший перерасчет не требуется.

Принимаю армирование конструктивно.. Минимально допустимый диаметр продольной рабочей арматуры - Æ16 мм. Три стержня для того, чтобы наибольшее расстояние между ними не превышало

Принимаю 2Æ16 А400 по два у каждой грани (^{). Поперечные стержни (хомуты) принимаю из гладкой арматуры} Æ6 А240 (из условия свариваемости) с шагом (кратно ). Шаг поперечных стержней (хомутов) принят не более и не более .

Расчет из плоскости изгиба

Сочетание №3 ; ; ; .

Геометрические характеристики надкрановой  части колонны: , , . Рабочая высота сечения ().