Расчет железобетонных конструкций одноэтажного пром здания

 

Свободная длина надкрановой части  из плоскости внецентренно сжатых элементов: . Радиус инерции сечения: . Гибкость верхней части колонны: . При гибкости элементов   учитывается влияние на их несущую способность продольных изгибов.

  
; 
 
;  
 
 
.

 

(2Æ16 мм)

 

Проверяю условие прочности  сечения внецентренно сжатого элемента

 

 и 

Условие выполняется, прочность сечения  из плоскости изгиба обеспечена.

Подкрановая двухветвевая часть колонны.

Расчет проводится для сечений  III-III и IV-IV. В результате статического расчета поперечной рамы имеются следующие сочетания усилий:

  

  

 

  

 

 

 

 

В реальном проектировании требуется  выполнить расчет на все сочетания  усилий. В курсовом проектировании выбираю наиболее неблагоприятное  с точки зрения несущей способности  колонны сочетания №3 относящееся  к сечению III-III и №6 и №7 относящиеся к сечению IV-IV, в месте заделки колонны в фундамент.

Расчет в плоскости изгиба

Геометрические характеристики подкрановой  части колонны: , , . Размеры сечения ветви , , . Расстояние между осями ветвей . Количество панелей (часть колонны между осями двух смежных распорок). Среднее расстояние между осями распорок: . Высота сечения распорки .

Свободная длина надкрановой части  при наличии крановой нагрузки в  первом сочетании  внецентренно сжатых элементов: (при отсутствии в расчетном сочетании крановой нагрузки вводится коэффициент – для однопролетного и – при числе пролетов больше одного).

Приведенный радиус инерции сечения:

Приведенная гибкость подкрановой  части колонны: . При гибкости элементов учитывается влияние на их несущую способность продольных изгибов.

Момент инерции сечения:

Сочетание №3 ; ;

Эксцентриситет продольной силы:

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

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

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

Коэффициент продольного изгиба:

 
где – условная критическая сила, ; 
- жесткость элемента в предельной по прочности стадии 

 – момент инерции площади  сечения всей продольной арматуры  относительно центра тяжести  поперечного сечения,  

 – коэффициент, учитывает  влияние длительного действия  нагрузки на прогиб элемента, ;

 – 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 ). Железобетонные колонны изготавливаются в горизонтальной опалубке. В процессе высвобождения из опалубки и транспортировки колонна работает как изгибаемый элемент, в растянутой зоне которого могут образовываться трещины. Чтобы гарантировать их отсутствие, продольная арматура должна иметь диаметр не менее (3Æ16 А400 ). Исходя из этого предварительный процент армирования

Усилия в ветвях колонны (поперечная сила в сечении IV-IV для сочетания №6 ):

- ветвь сжата;

- ветвь сжата;

;

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 .

 

Для сочетания усилий №3 на одну ветвь  получено, и

Сочетание №6 ; ;

Эксцентриситет продольной силы:

; .

  
; 

 

; . 

;

;

Усилия в ветвях колонны (поперечная сила в сечении IV-IV для сочетания №6 ):

- ветвь сжата;

- ветвь сжата;

;

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 .

 

Для сочетания усилий №6 на одну ветвь  получено, и

Сочетание №7 ; ;

; ; ;

; .

  
; 

 

,646; .

;

;

Усилия в ветвях колонны (поперечная сила в сечении IV-IV для сочетания №7 ):

- ветвь сжата;

- ветвь сжата;

;

 

Для сочетания усилий №7 на одну ветвь  получено, и

Сравнение основных параметров, при  прочих равных условиях определяющих необходимое для обеспечения  прочности сечения колонны количество арматуры, показывает невозможность  выбора со стопроцентной гарантией  одного из рассмотренных сочетаний (№3 и №6) в качестве наиболее неблагоприятного. Поэтому при выборе арматуры в  ветвях подкрановой части колонны  учитываю оба сочетания.

Сочетание №3

Необходимая площадь сечения арматуры (армирование симметричное ), при

 
где ; 
;

Сочетание №6

Необходимая площадь сечения арматуры (армирование симметричное ), при

 
где ; 
;

При принимаю армирование конструктивно.

Фактическое армирование подбираю по сортаменту по большему из значений для сочетаний №3 и №6. В обоих случаях армирование принимается конструктивно. . Минимально допустимый диаметр продольной рабочей арматуры - Æ16 мм. Три стержня для того, чтобы наибольшее расстояние между ними не превышало

Принимаю 3Æ16 А400 (^{). Поперечные стержни (хомуты) принимаю из гладкой арматуры} Æ6 А240 (из условия сварки) с шагом (кратно ). Шаг поперечных стержней (хомутов) принят не более и не более .

Расчет из плоскости изгиба

Сочетание №7 ; ; .

Геометрические характеристики подкрановой  части колонны: , , . Размеры сечения ветви , , . Расстояние между осями ветвей . Количество панелей (часть колонны между осями двух смежных распорок). Среднее расстояние между осями распорок: . Высота сечения распорки .

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.

 

Свободная длина подкрановой части  из плоскости внецентренно сжатых элементов: (при расчете из плоскости рамы при наличии вертикальных связей между колоннами ). Радиус инерции сечения: . Гибкость верхней части колонны: . При гибкости элементов   учитывается влияние на их несущую способность продольных изгибов.

  
; 
 
 
 
(4Æ16 мм, армирование симметричное) 
,357; 
 
 
.

 

Проверяю условие прочности  сечения внецентренно сжатого элемента

 

 

 

Условие выполняется, прочность сечения  из плоскости изгиба обеспечена.

Промежуточная распорка.

Максимальная поперечная сила, действующая  в сечениях подкрановой части  колонны  (входят усилия от кратковременных нагрузок: крановые и ветровые).

Изгибающий момент в распорке: (знак «–» при вычислении момента не учитывается). Поперечная сила в распорке: . Размеры сечения распорки , , .

Площадь продольной рабочей арматуры при симметричном армировании:

 

Принимаю 3Æ14 А400 (^).

Необходимость поперечного армирования  по расчету проверяется из условий:

По бетонной полосе между наклонными сечениями 

 

По наклонным сечениям на действие поперечных сил 

 

 

 

 

 

 

Поперечная арматура требуется  по расчету.

 – величина проекции опасной  наклонной трещины на продольную  ось распорки, , но не более расстояний в свету между внутренними гранями ветвей колонны

Принимаю поперечные стержни из гладкой арматуры Æ6 А240 (из условия свариваемости) . Количество каркасов n=2; . Проекция опасной наклонной трещины на продольную ось распорки .

Требуемый шаг поперечных стержней

Шаг хомутов не более _{, если поперечная сила по расчету воспринимается не только бетоном и не более} . Максимальный допустимый шаг хомутов 

Принимаю шаг хомутов  (кратно ).

 

 

Корректирую .

 

Поперечные стержни принимаю из гладкой арматуры Æ6 А240 (из условия свариваемости) с шагом (кратно ).

Расчет консоли колонны

Консоли колонны бетонируются одновременно с ее стволом, поэтому выполняются  также из тяжелого бетона класса B15 (_{, , , ). Продольная} арматура класса А400 (, ); Поперечное армирование коротких консолей в виде горизонтальных двухветвенных () хомутов из стержней Æ6 мм класса А240 (, , _{, площадь сечения одной ветви хомута} ).

Консоль воспринимает сосредоточенную  нагрузку от веса подкрановых балок  и вертикального давления кранов: .

Размеры консоли: высота сечения консоли  в месте примыкания ее к колонне (в опорном сечении) ; вылет консоли ; ; угол наклона сжатой грани консоли к горизонту .высота сечения у свободного края . Рабочая высота опорного сечения консоли . Поскольку , консоль короткая. Подкрановые балки с шириной опорной площадки опираются поперек консоли, Длина площадки опирания ригеля вдоль вылета консоли . Расстояние от точки приложения силы до опорного сечения консоли будет: . Так как на консоль действуют нагрузки малой суммарной продолжительности, то расчетное сопротивление бетона принимается с коэффициентом.

Прочность бетона на смятие под опорной  площадкой.

Расчет на местное сжатие при  отсутствии косвенной арматуры.

 
- следовательно смятия бетона  консоли не произойдет.

 – площадь приложения сжимающей  силы ; 
- расчетное сопротивление бетона сжатию при местном действии сжимающей силы 
 
 
но не более 2,5 и не менее 1,0.

 – максимальная расчетная  площадь 

- коэффициент принимается равным 1,0 при равномерном и 0,75 при  неравномерном распределении местной  нагрузки по площади смятия. .

Прочность по сжатой наклонной полосе.

; ; .

Так как  _{- прочность бетонного сечения консоли достаточна и поперечное армирование выполняется конструктивно. При} принимаю поперечное армирование в виде горизонтальных хомутов из стержней Æ6 А400 с (^{) с шагом} по высоте консоли.

; ; ; ;

_;

Проверяю условие прочности

 

Условие прочности выполняется, высота консоли достаточна для восприятия поперечной силы.

Определяю площадь продольной арматуры , по изгибающему моменту у грани колонны, ():

 

Принимаю по 2Æ16 А400 с (^{). Для надежной анкеровки продольной арматуры она заводится за грань колонны на длину не менее чем} ( _{и ). Фактическая анкеровка стержней} – больше требуемой.

 

Составление расчетных сочетаний  усилий.

Таблицы расчетных усилий М, N, Q в сечениях колонн рядов А и Б составляем по результатам статического расчета рамы.

Рассматриваем три сечения по длине колонн:

II-II - на уровне верха консоли;

III-III – на уровне низа консоли;

IV-1V - на уровне обреза фундамента.

В таблицы не включены усилия в  сечении I-I, поскольку они заведомо меньше усилий в сечении II-II. По той же причине не рассмотрены усилия от длительных временных нагрузок.

Для каждого сечения определяем три комбинации расчетных усилии: М_mах, N, Q; M_min, N, Q ; N_max, М, Q. При загружении средней колонны четырьмя кранами усилия от поперечного торможения кранов принимаются только от двух кранов, расположенных в одном пролете или створе.

В табл.  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.

В сечении IV-IV в сочетания включены поперечные силы, необходимые при расчете фундамента.

 

 

 

 

6. Статический расчет ригеля.

1) Выполняем сбор нагрузок для статического расчета фермы.

Расчетная нагрузка от веса кровельного ковра и от собственного веса плиты q=2,258кН/м²

Расчетный вес фермы: 92х1,1=101,2кН;

Расчетная снеговая нагрузка: 1,8кПа;

Панель верхнего пояса: 3м. Шаг ферм 6м.

Тогда расчетная постоянная узловая нагрузка для средних узлов фермы:

- P=[2,258х6х3+101,2/8]х0,95=50,63кН

Расчетная постоянная узловая нагрузка для крайних узлов:

- P/2=50,63/2=25,3кН.

Расчетная снеговая нагрузка для средних узлов:

- S=1,8х6х3х0,95=30,78кН

Расчетная снеговая нагрузка для крайних узлов:

- S/2=30,78/2=15,39кН

2) Статический расчет  выполняем в ПК Лира 9.6, имеем  три загружения:

1. Постоянная  нагрузка

2. Снеговая нагрузка  на весь пролет

3. Снеговая нагрузка на половину пролета

 

 

Формирование  таблицы РСН

Для получения усилий в  элементах фермы от расчтеных  нагрузок, задаем коэффициенты в таблице  РСН =1, а для получения усилий от нормативных нагрузок, коэффициенты, обратные коэффициентам надежности по нагрузке, т.е. для постоянных нагрузок к=1/1,3=0,77, а для снеговых нагрузок, согласно п.5.7*[5], к=0,7. Согласно п.1.7*к)[5] и п.1.8*д)[5], снеговая нагрузка задается в различных сочетаниях как длительнодействующая (понижающий коэффициент 0,5) и кратковременная (полное расчетное значение).