Проектирование железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий

 

Содержание

1. Компоновка конструктивной схемы поперечной рамы

. Сбор нагрузок

.1 Постоянные нагрузки

.2 Снеговая нагрузка

.3 Ветровая нагрузка

.4 Нагрузка от мостовых кранов

. Статический расчет рамы

. Расчет и конструирование колонны в ряду «Б»

.1 Расчет надкрановой части колонны

.2 Расчет подкрановой части

. Расчет фундамента в ряду «Б»

.1 Исходные данные

.2 Определение требуемой площади фундамента

.3 Определение размеров ступеней фундамента

.4 Расчет на продавливание

.5 Расчет арматуры по подошве фундамента

. Проектирование сегментно-раскосной фермы

.1 Исходные данные

.2 Усилия в элементах фермы

.3 Расчет верхнего пояса фермы на прочность

.4 Расчет нижнего пояса фермы

.5 Расчет растянутого раскоса

.6 Расчет сжатого раскоса

.7 Расчет сжатых стоек

Библиографический список

1. Компоновка конструктивной схемы поперечной рамы

Здание является отапливаемым, с двумя пролетами по 18 м. Шаг колонн по внешним рядам составляет 6 м, по внутренним рядам - 6 м. Отметка низа подкрановых конструкций - 9,6 м; отметка верха стакана фундамента - 0,15 м. Мостовые краны грузоподъемностью 20 т расположены во всех пролетах. Подкрановые балки - железобетонные высотой (1/8.. 1/10)l, примем hбалки = 1,4 м. Район строительства - г. Елец. Снеговая нагрузка для III района, ветровая - для 5 района, местность открытая.

В качестве основной несущей конструкции покрытия принимаем ж/б фермы с предварительно-напряженным нижним поясом. Плиты покрытия - предварительно-напряженные ж/б ребристые плиты размером 3 х 6 м. Наружные стены - железобетонные стеновые панели.

Отметка кранового рельса:

Длину надкрановой H1 и подкрановой H2 частей колонн определяем, исходя из:

отметки низа стропильной конструкции, равной 9,6 м;

габаритных размеров крана по высоте Hкран = 2100 мм;

зазора между нижним поясом фермы и краном a1 = 150 мм;

высота подкранового рельса КР-70 с прокладками hr = 130 мм;

высоты подкрановой балки hбалки = 1,4 м;

отметки обреза фундамента a2 = 0,15 м.

Тогда длина надкрановой части составит:

В соответствии с типоразмерами колонн принимаем H1 = 3800 (мм).

Длина подкрановой части:

Общая длина колонны равна:

Отметка кранового рельса: Hr = 7 330 (мм).

Принимаем колонны прямоугольного сечения 800х400 мм.

Привязка колонн относительно продольных разбивочных осей принимаем равными 250 мм, оси торцовых колонн смещаем с поперечных разбивочных осей на 500 мм внутрь здания, а оси остальных колонн оставляем совмещенными с разбивочными осями.

Компоновка конструктивной схемы поперечной рамы здания представлена на рис. 1:

Рис. 1. Компоновка поперечной рамы.

2. Сбор нагрузок

.1 Постоянные нагрузки

Нагрузки от собственного веса конструкций покрытия и кровли сведены в табл. 1:

Табл. 1. Нагрузки от собственного веса конструкций покрытия и кровли.

№ п/пНагрузкаНормативная нагрузка, кН/м2гfРасчетная нагрузка, кН/м21Рубероидный ковер на битумной мастике, 3 слоя0,151,20,182Асфальтовая стяжка (г=18 кН/м3, д=20мм)0,361,30,473Минераловатные плиты, д=100 мм0,41,20,484Обмазочная пароизоляция0,05130,075Плита покрытия ребристая 3х6 м1,471,11,62Итого:2,432,82

Нагрузки от покрытия приводятся к следующей системе сил:

где В - шаг стропильных ферм.

Нагрузки от подкрановых конструкций представлены в виде сосредоточенных нагрузок от подкрановых конструкций, включающих нагрузку от подкрановой балки с тормозными конструкциями и собственный вес рельса:

где G - нормативный вес подкрановой балки;

гf - коэффициент надежности по нагрузке;f - коэффициент, учитывающий вес тормозных конструкций;- нормативный вес кранового рельса;

В - шаг колонн.

Нагрузки от веса стенового ограждения сведены в таблице 2:

Табл. 2. Нагрузки от веса стенового ограждения.

№ п/пНагрузкаНормативная нагрузка, кг/м2гfРасчетная нагрузка, кг/м21Трехслойные панели со стальной обшивкой0,1831,10,2012Стеновые ригели опорные0,051,050,0533Оконные переплеты с фрамугами h = 1800 мм0,2061,10,227

Нагрузки от стенового ограждения учитываются в виде:

Для стеновых панелей:

распределенной силы, приложенной к колоннам:

распределенных моментов относительно оси колонны в подкрановой части:

распределенных моментов относительно оси колонны в надкрановой части:

Для оконных переплетов:

распределенной силы, приложенной к колоннам:

распределенных моментов относительно оси колонны в подкрановой части:

распределенных моментов относительно оси колонны в надкрановой части:

.2 Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка вычисляется по формуле:

где - расчетное значение веса снегового покрова;

- коэффициент перехода от веса снегового покрова к снеговой нагрузке на покрытие.

г. Елец расположен в III снеговом районе. Расчетная снеговая нагрузка - .

Для различных конфигураций покрытий существуют несколько вариантов коэффициентов , что определяет наличие нескольких вариантов снеговой нагрузки.

При

При

Перейдем к сосредоточенным нагрузкам:

2.3 Ветровая нагрузка

Расчетное ветровое воздействие на раму в виде распределенных по высоте колонн нагрузок определяется:

0 - нормативное значение ветрового давления;- коэффициент изменения ветрового давления по высоте;

с - аэродинамический коэффициент;

гf - коэффициент надежности по нагрузке;k - шаг колонн.

Елецк расположен в III ветровом районе и w0 = 0,38 кН/м2.

При z < 5 м k = 0,75. Тогда получим:

Ветровое давление:

Ветровой отсос:

При z = 10 м k = 1. Тогда получим:

Ветровое давление:

Ветровой отсос:

При z = 15 м k = 1,125. Тогда получим:

Ветровое давление:

Ветровой отсос:

.4 Нагрузка от мостовых кранов

Параметры крана:

Грузоподъемность: Q = 200 кН.

Расстояние между упорами крана: B = 5,6 м.

Расстояние между колесами крана вдоль подкрановой балки: Aкр = 4,4 м.

Максимальная нагрузка от одного колеса: Fmax = 170 кН.

Собственный вес тележки: m1 = 63 кН.

Собственный вес крана с тележкой: mk = 220 кН.

Число колес на одной стороне крана: n0 = 2.

Тип кранового рельса: КР-70.

Минимальное давление от колес крана:

Поперечные крановые нагрузки:

Нормативная величина силы от торможения тележки с грузом находится по формуле:

Тормозная нагрузка:

3. Статический расчет рамы

Статический расчет выполняется при помощи программно-вычислительного комплекса SCAD.

Табл. 3. Обозначение номеров загружений в программно-вычислительном комплексе SCAD.

УправлениеТипНаименованиеДанные1Шифр задачирама2Признак системы5ЗагруженияНомерНаименование1постоянная2Снег 13Снег 24Ветер слева5Ветер справа6Кран в левом пролете на левой опоре7Кран в левом пролете на правой опоре8Кран в правом пролете на левой опоре9Кран в правом пролете на правой опоре10Торможение влево левый пролет11Торможение вправо левый пролет12Торможение влево правый пролет13Торможение вправо правый пролет

Таблица 4

Расчетные сочетания усилий, т, мНомер эл-таУНГНомер сечен.КРТCTКСТипУсилия и напряженияНомера загруженийNMQ12 111 A54,460,0,1 212 211 A54,460,0,1 212 311 A54,460,0,1 213 111 A54,460,0,1 213 211 A54,460,0,1 213 311 A54,460,0,1 214 111 A62,59840,0,1 214 211 A62,59840,0,1 214 311 A62,59840,0,1 215 111 A62,59840,0,1 215 211 A62,59840,0,1 215 311 A62,59840,0,1 216 111 A57,10990,0,1 216 211 A57,10990,0,1 216 311 A57,10990,0,1 217 111 A57,10990,0,1 217 211 A57,10990,0,1 217 311 A57,10990,0,1 218 121 A-62,84950,0,1 218 221 A-62,84950,0,1 218 321 A-62,84950,0,1 219 121 A-63,04970,0,1 219 221 A-63,04970,0,1 219 321 A-63,04970,0,1 220 121 A-61,39810,0,1 220 221 A-61,39810,0,1 220 321 A-61,39810,0,1 221 121 A-62,28530,0,1 221 221 A-62,28530,0,1 221 321 A-62,28530,0,1 222 121 A-63,96080,0,1 222 221 A-63,96080,0,1 222 321 A-63,96080,0,1 223 121 A-64,9190,0,1 223 221 A-64,9190,0,1 223 321 A-64,9190,0,1 224 111 A6,253150,0,1 224 211 A6,253150,0,1 224 311 A6,253150,0,1 225 111 A,0570390,0,1 3 21 A-3,231110,0,1 225 211 A,0570390,0,1 3 21 A-3,231110,0,1 225 311 A,0570390,0,1 3 21 A-3,231110,0,1 226 111 A1,084810,0,1 3 21 A-2,097390,0,1 226 211 A1,084810,0,1 3 21 A-2,097390,0,1 226 311 A1,084810,0,1 3 21 A-2,097390,0,1 227 111 A4,288140,0,1 2 21 A-1,032690,0,1 327 211 A4,288140,0,1 2 21 A-1,032690,0,1 327 311 A4,288140,0,1 2 21 A-1,032690,0,1 328 121 A-,7330210,0,1 228 221 A-,7330210,0,1 228 321 A-,7330210,0,1 229 121 A-,5766190,0,1 229 221 A-,5766190,0,1 229 321 A-,5766190,0,1 230 111 A57,10990,0,1 230 211 A57,10990,0,1 230 311 A57,10990,0,1 231 111 A57,10990,0,1 231 211 A57,10990,0,1 231 311 A57,10990,0,1 232 111 A62,59840,0,1 232 211 A62,59840,0,1 232 311 A62,59840,0,1 233 111 A62,59840,0,1 233 211 A62,59840,0,1 233 311 A62,5984001 234 111 A54,46001 234 211 A54,46001 234 311 A54,46001 235 111 A54,46001 235 211 A54,46001 235 311 A54,46001 236 121 A-64,919001 236 221 A-64,919001 236 321 A-64,919001 237 121 A-63,9608001 237 221 A-63,9608001 237 321 A-63,9608001 238 121 A-62,2853001 238 221 A-62,2853001 238 321 A-62,2853001 239 121 A-61,3981001 239 221 A-61,3981001 239 321 A-61,3981001 240 121 A-63,0497001 240 221 A-63,0497001 240 321 A-63,0497001 241 121 A-62,8495001 241 221 A-62,8495001 241 321 A-62,8495001 242 111 A4,28814001 2 21 A-1,03269001 342 211 A4,28814001 2 21 A-1,03269001 342 311 A4,28814001 2 21 A-1,03269001 343 111 A1,08481001 3 21 A-2,09739001 243 211 A1,08481001 3 21 A-2,09739001 243 311 A1,08481001 3 21 A-2,09739001 244 111 A,057039001 3 21 A-3,23111001 244 211 A,057039001 3 21 A-3,23111001 244 311 A,057039001 3 21 A-3,23111001 245 111 A6,25315001 245 211 A6,25315001 245 311 A6,25315001 246 121 A-,733021001 246 221 A-,733021001 246 321 A-,733021001 247 121 A-,576619001 247 221 A-,576619001 247 321 A-,576619001 21 122 A-40,6721-20,09943,895561 2 5 62 A-40,64488,07684-2,152641 3 4 141 A-23,012312,5703-2,910041 4 181 A-42,6343-6,819131,186811 2 22КB-72,1721-23,50966,219551 2 5 6 9 52КB-30,3923-30,6265,361361 5 r 9 2 62КB-72,144817,4871-1,164131 3 4 r 8 2 142КB-23,012318,5478-3,335211 4 8 182КB-72,1721-4,638032,918141 2 61 222 A-40,2306-9,644833,144641 2 5 62 A-40,20333,52086-1,154011 3 4 141 A-22,57085,97829-1,800451 4 181 A-42,1928-3,134351,186811 2 22КB-71,7306-6,315535,468621 2 5 6 9 62КB-71,703315,7978-,1655011 3 4 r 8 2 142КB-22,570810,5624-2,336581 4 8 182КB-71,73064,06762,918141 2 61 321 A-41,7513,5504151,186811 2 61 A-41,721,6351131,164121 3 132 A-39,7891-1,370112,393711 2 5 141 A-22,12932,60728-,6908651 4 22КB-71,28918,698744,717691 2 5 6 9 62КB-71,261817,0074,8331291 3 4 r 8 2 142КB-22,12935,47593-1,337951 4 8 182КB-71,289112,77322,918141 2 62 122 A-33,64912,050442,321321 2 5 61 A-35,5814,461361,164121 3 141 A-15,98932,31928-,5835551 4 181 A-35,61134,383031,186811 2 22КB-33,6491-6,780694,645311 2 5 6 9 62КB-33,62188,2762-,8476411 3 4 8 142КB-15,98935,18793-1,241371 4 82 221 A-35,49475,330571,186811 2 61 A-35,46445,391541,164121 3 132 A-33,53253,765022,057621 2 5 141 A-15,87272,06201-,192641 4 22КB-33,5325-3,288264,381611 2 5 6 9 62КB-33,50527,80196-,4958171 3 4 8 142КB-15,87274,41248-,8895481 4 82 321 A-35,37816,278111,186811 2 61 A-35,34786,321721,164121 3 132 A-33,41595,277871,793931 2 5 22КB-33,4159,0024284,117911 2 5 6 9 142КB-15,75613,90617-,5377251 4 83 121 A-35,3474-6,32172-1,164121 3 61 A-35,3778-6,27811-1,186811 2 142 A-33,4156-5,27787-1,793141 2 5 62КB-33,4156-,002427-4,117131 2 5 6 9 132КB-15,7558-3,90617,5366741 4 83 221 A-35,205-7,68393-1,186811 2 142 A-33,2428-7,15075-1,40231 2 5 62КB-33,2428-4,23931-3,511751 2 r 6 2 9 131КB-15,583-4,09931,1498411 8 142КB-33,2428-4,51303-3,726291 2 5 6 93 321 A-35,0322-9,08976-1,186811 2 142 A-33,07-8,57958-1,709231 2 4 132КB-15,4102-3,98803,1915221 5 8 142КB-33,07-8,57958-4,033211 2 r 6 2 94 122 A-78,5679-9,797441,020561 r 5 2 62 A-78,56799,25138-,9636861 3 4 131 A-43,8489-10,8861,133961 5 141 A-43,848910,2793-1,070761 4 181 A-82,4256001 3 22КB-141,567-9,797441,020561 r 7 2 8 62КB-141,5679,25138-,9636861 3 4 7 8 132КB-75,3489-6,545093,142711 5 8 142КB-75,34895,99903-3,085831 r 7 3 182КB-141,567001 3 7 8 322КB-110,0675,99903-3,085831 3 4 7 332КB-110,067-6,545093,142711 r 5 2 84 222 A-78,1264-6,837791,020561 r 5 2 62 A-78,12646,45669-,9636861 3 4 131 A-43,4074-7,597551,133961 5 141 A-43,40747,1741-1,070761 4 181 A-81,9841001 3 22КB-141,126-6,83781,020561 r 7 2 8 62КB-141,1266,45669-,9636861 3 4 7 8 132КB-74,90742,568793,142711 5 8 142КB-74,9074-2,94989-3,085831 r 7 3 182КB-141,126001 3 7 8 322КB-109,626-2,94989-3,085831 3 4 7 332КB-109,6262,568793,142711 r 5 2 84 322 A-77,6849-3,878151,020561 r 5 2 61 A-81,5425001 3 131 A-42,9659-4,309061,133961 5 141 A-42,96594,06889-1,070761 4 22КB-140,684-3,878151,020561 r 7 2 8 62КB-140,6843,662-,9636861 3 4 7 8 132КB-74,465911,68263,142711 5 8 142КB-74,4659-11,8988-3,085831 r 7 3 182КB-140,6840,0,1 3 7 8 322КB-109,184-11,8988-3,085831 3 4 7 332КB-109,18411,68263,142711 r 5 2 85 122 A-65,4686-3,878151,020561 r 5 2 61 A-69,3263001 3 131 A-30,7497-4,309061,133961 5 141 A-30,74974,06889-1,070761 4 22КB-65,4686-11,94233,142711 r 5 2 8 62КB-65,468611,7261-3,085831 3 4 7 132КB-30,7497-11,94233,142711 5 8 142КB-30,749711,7261-3,085831 r 7 3 5 221 A-69,2098001 3 131 A-30,6332-3,441571,133961 5 141 A-30,63323,24976-1,070761 4 22КB-65,3522-9,538143,142711 r 5 2 8 62КB-65,35229,36551-3,085831 3 4 7 132КB-30,6332-9,538143,142711 5 8 142КB-30,63329,36551-3,085831 r 7 3 5 321 A-69,0934001 3 131 A-30,5167-2,574091,133961 5 141 A-30,51672,43063-1,070761 4 22КB-65,2357-7,133963,142711 r 5 2 8 62КB-65,23577,00484-3,085831 3 4 7 132КB-30,5167-7,133963,142711 5 8 142КB-30,51677,00484-3,085831 r 7 3 6 121 A-69,093001 3 131 A-30,5164-2,574091,133961 5 141 A-30,51642,43063-1,070761 4 22КB-65,2354-7,133963,142711 r 5 2 8 62КB-65,23547,00484-3,085831 3 4 7 132КB-30,5164-7,133963,142711 5 8 142КB-30,51647,00484-3,085831 r 7 3 6 221 A-68,9202001 3 131 A-30,3436-1,287041,133961 5 141 A-30,34361,21531-1,070761 4 132КB-30,3436-3,566983,142711 5 8 142КB-30,34363,50242-3,085831 r 7 3 322КB-65,06253,50242-3,085831 3 4 7 332КB-65,0625-3,566983,142711 r 5 2 86 321 A-68,7474001 3 131 A-30,170801,133961 5 141 A-30,17080-1,070761 4 132КB-30,170803,142711 5 8 142КB-30,17080-3,085831 r 7 3 322КB-64,88980-3,085831 3 4 7 332КB-64,889803,142711 r 5 2 87 1141 A0,0-6,107991 172 A0,0-6,107991 2 4 141КB0,0-41,1081 7 172КB0,0-13,48791 2 r 8 2 7 221 A0,-2,29049-6,107991 172 A0,-2,29049-6,107991 2 4 21КB0,-15,4155-41,1081 7 172КB0,-5,05799-13,48791 2 r 8 2 7 321 A0,-4,58099-6,107991 172 A0,-4,58099-6,107991 2 4 21КB0,-30,8309-41,1081 7 172КB0,-10,1159-13,48791 2 r 8 2 8 121 A0,-4,580996,1081 172 A0,-4,580996,1081 2 4 21КB0,-30,830941,1081 8 172КB0,-28,205937,6081 2 r 8 2 8 221 A0,-2,290496,1081 172 A0,-2,290496,1081 2 4 21КB0,-15,415541,1081 8 172КB0,-14,10337,6081 2 r 8 2 8 3131 A0,0,6,1081 172 A0,0,6,1081 2 4 131КB0,0,41,1081 8 172КB0,0,37,6081 2 r 8 2 9 122 A-40,6448-8,885582,284991 r 5 2 62 A-40,672119,5549-3,838841 2 4 131 A-23,0123-13,46893,05711 5 181 A-42,63436,81913-1,186811 2 22КB-72,1448-18,29581,296481 r 9 2 62КB-72,172122,9651-6,162831 2 r 6 2 9 132КB-23,0123-19,35663,467561 5 7 182КB-72,17214,63803-2,918141 2 99 222 A-40,2033-3,945771,286361 r 5 2 62 A-40,23069,26481-3,087921 2 4 131 A-22,5708-6,450421,947511 5 181 A-42,19283,13435-1,186811 2 22КB-71,7033-16,2227,2978521 r 9 2 62КB-71,73065,9355-5,41191 2 r 6 2 9 132КB-22,5708-10,98732,468931 5 7 182КB-71,7306-4,0676-2,918141 2 99 321 A-41,721-,635113-1,164121 3 61 A-41,7513-,550415-1,186811 2 131 A-22,1293-2,65295,8379221 5 142 A-39,78911,15457-2,336991 2 4 22КB-71,2618-17,0485-,7007781 r 9 2 62КB-71,2891-8,91428-4,660971 2 r 6 2 9 132КB-22,1293-5,517031,47031 5 7 182КB-71,2891-12,7732-2,918141 2 910 122 A-33,64912,265982,26461 2 4 61 A-35,5814,461361,164121 3 141 A-15,98932,36494-,7171721 5 181 A-35,61134,383031,186811 2 22КB-33,6491-6,565154,588591 2 r 6 2 9 62КB-33,62188,3173-,9678961 r 7 2 142КB-15,98935,22903-1,361621 5 710 221 A-35,49475,330571,186811 2 61 A-35,46445,391541,164121 3 132 A-33,53253,937172,00091 2 4 141 A-15,87272,02419-,2772971 5 22КB-33,5325-3,116124,324891 2 r 6 2 9 62КB-33,50527,76792-,5720081 r 7 2 142КB-15,87274,37843-,9657391 5 710 321 A-35,37816,278111,186811 2 61 A-35,34786,321721,164121 3 132 A-33,41595,406621,737211 2 4 22КB-33,4159,1311834,061191 2 r 6 2 9 142КB-15,75613,8307-,5698521 5 711 121 A-35,3474-6,32172-1,164121 3 61 A-35,3778-6,27811-1,186811 2 142 A-33,4156-5,40662-1,736421 2 4 62КB-33,4156-,131182-4,060411 2 r 6 2 9 132КB-15,7558-3,8307,568671 5 711 221 A-35,205-7,68393-1,186811 2 142 A-33,2428-7,21513-1,345581 2 4 62КB-33,2428-4,16448-3,545071 2 5 6 9 131КB-15,583-4,09931,1498411 7 142КB-33,2428-4,57741-3,669571 2 r 6 2 911 321 A-35,0322-9,08976-1,186811 2 142 A-33,07-8,57958-1,807851 2 5 132КB-15,4102-3,98803,2482421 r 7 3 142КB-33,07-8,57958-4,131841 2 5 6 9

4. Расчет и конструирование колонны в ряду «Б»

.1 Расчет надкрановой части колонны

Бетон класса В40 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы бетона гb2 = 0,9:

Арматура класса Ат-VI, защитный слой бетона a = 4 (см),

Размеры: 380 х 400 (мм); l0 = 2HB = 23,8 = 7,6 (м).

Усилия в надкрановой части колонны:

от полной расчетной нагрузки: М = 119,4 (кНм); N = - 693,2 (кН).

от постоянных и длительных нагрузок: ML = 88 (кНм); NL = - 343 (кН).

С учетом длительности действия нагрузок принимаем коэффициент условия работы бетона гb2 = 1,1.

Выполним предварительные вычисления, приняв симметричное армирование сечения:

Рабочая высота сечения:

Коэффициент приведения:

Момент инерции сечения:

Тогда действительный эксцентриситет равен:

Случайный эксцентриситет будет равен:

Расчетный эксцентриситет будет равен:

Определим гибкость колонны:

следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба на несущую способность элемента. Определим критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

.Условная критическая сила:

размеры сечения достаточны.

.Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

3.

Характеристика сжатой зоны бетона:

Вычислим граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Определим высоту сжатой зоны бетона:

Относительная высота сжатой зоны бетона:

При имеем первый случай внецентренного сжатия:

Принимаем арматуру 4 Ш 12 мм, Ат-VI (As = 4,52 см2).

.2 Расчет подкрановой части

Размеры сечения 800 х 400 мм.

Расчетная длина подкрановой части колонны:

Усилия в подкрановой части колонны:

- от полной расчетной нагрузки: М = 119 (кНм); N = - 1411 (кН); Q = 31,4 (кН).

от постоянных и длительных нагрузок: ML = 88 (кНм); NL = - 868 (кН).

Выполним предварительные вычисления, приняв симметричное армирование сечения:

Рабочая высота сечения:

Коэффициент приведения:

Момент инерции сечения:

Тогда действительный эксцентриситет равен:

Случайный эксцентриситет будет равен:

Расчетный эксцентриситет будет равен:

Определим гибкость колонны:

следовательно, влияние прогиба на несущую способность элемента можно не учитывать. Определим критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

.Условная критическая сила:

размеры сечения достаточны.

.Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

3.

Характеристика сжатой зоны бетона:

Вычислим граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Определим высоту сжатой зоны бетона:

Относительная высота сжатой зоны бетона:

При имеем первый случай внецентренного сжатия:

Принимаем арматуру 6 Ш 20 мм, Ат-VI (As = 1 885 мм2).

5. Расчет фундамента в ряду «Б»

.1 Исходные данные

Бетон класса В20 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы бетона гb2 = 0,9:

Арматура класса Ат-VI, защитный слой бетона a = 4 (см),

Расчетное сопротивление грунта:

Средний объемный вес фундамента и грунта на его обрезах:

Усилия в фундаменте:

от полной расчетной нагрузки: M = 119 (кНм); N = 1411 (кН); Q = 31,4 (кН).

Нормативные усилия на обрезе фундамента:

5.2 Определение требуемой площади фундамента

Глубина заведения колонны в стакан:

Расстояние от дня стакана до подошвы фундамента принимаем 150 мм.

Высоту фундамента принимаем из 3-х условий:

Принимаем H = 1200 мм.

Глубина заложения фундамента:

Требуемая площадь подошвы фундамента:

Пусть b/a = 0,8, тогда:

Принимаем размеры фундамента: a = 2,4 (м); b = 2,0 (м); А = 4,8 (м2).

Эксцентриситет равен:

Уточним расчетное давление на грунт основания при H1 = 1,35 (м):

Пересчитаем требуемую площадь:

Следовательно, принятые размеры фундамента достаточны.

.3 Определение размеров ступеней фундамента

Разбиваем высоту фундамента H = 1200 мм на 3 уступа: первые 2 по 450 мм, третий - 300 мм. Рабочая высота фундамента:

Рабочая высота нижнего уступа: h0 = 410 (мм).

Принимаем размеры в плане:

-ого уступа: а1 = 2,1 (м); b1 = 1,8 (м).

-его уступа: а2 = 1,5 (м); b2 = 1,2 (м).

Найдем усилия на уровне подошвы фундамента:

Определим максимальное и минимальное напряжения по подошве фундамента:

Определим среднее давление на грунт:

.4 Расчет на продавливание

Расчет ведем по формуле:

Средний размер грани пирамиды продавливания:

Продавливающая сила:

Следовательно, прочность на продавливание обеспечена.

.5 Расчет арматуры по подошве фундамента

Проверим необходимость постановки поперечной арматуры в нижнем уступе фундамента:

Поперечная арматура в нижнем уступе не требуется.

Рассчитаем арматуру по подошве фундамента.

Момент сопротивления:

Определим напряжения под подошвой фундамента в направлении длинной стороны, а без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных усилий:

Определим расчетные изгибающие моменты:

Сечение I - I:

Подбираем арматуру по моменту MI-I:

Сечение II - II:

Подбираем арматуру по моменту MI-I:

Сечение III - III:

Подбираем арматуру по моменту MI-I:

Примем армирование равным 9 Ш 10 мм, Ат-VI, As = 7,07 (см2):

Определим арматуру, укладываемую параллельно меньшей стороне фундамента:

Подбираем арматуру по моменту MI-I:

Принимаем арматуру параллельно меньшей стороны фундамента 20Ш7 мм, Ат-VI, As = 7,7 (см2).

6. Проектирование сегментно-раскосной фермы

Результаты вычисления усилий в стержнях фермы от расчетных комбинаций загружений выполняются на расчетно-вычислительном программном комплексе SCAD.

.1 Исходные данные

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 24 м, цельной, при шаге ферм равным 12 м:

бетон В30:

гb2 = 1,0:

Напрягаемая арматура для нижнего пояса - К-7:

ненапрягаемая арматура - Ат-VI:

6.2 Усилия в элементах фермы

Из расчета, произведенного в программно-вычислительном комплексе SCAD, выберем расчетные нагрузки для различных элементов фермы и внесем данные в табл. 5:

Табл. 5. Расчетные усилия в элементах фермы.

Элементы фермы№ элементаN, кНВерхний пояс20-630,5Нижний пояс14626Растянутые раскосы 2462,5Сжатые раскосы25-32,3Стойки28-7,33

.3 Расчет верхнего пояса фермы на прочность

Ширину верхнего пояса из условия опирания плит покрытия пролетом 12 м принимаем равной 280 мм. Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения верхнего сжатого пояса:

Назначаем размеры сечения верхнего пояса:

Рабочая высота сечения:

Коэффициент приведения равен:

Момент инерции сечения:

Расчетная длина:

Наибольшая гибкость сечения равна:

Следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба элемента на его прочность.

Случайный эксцентриситет будет равен:

Расчетный эксцентриситет будет равен:

Коэффициент дe:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки:

Расчет выполним в соответствии с алгоритмом подбора рабочей арматуры при симметричном армировании.

Принимаем в первом приближении значение коэффициента армирования м = 0,025, тогда момент инерции арматуры составит:

Значение условной критической силы:

Определим значение коэффициента з:

Определим величину расчетного эксцентриситета с учетом прогиба элемента:

Характеристика сжатой зоны бетона:

Вычислим граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Следовательно, имеем второй случай внецентренного сжатия:

Относительная высота сжатой зоны:

Необходимая площадь рабочей арматуры равна:

Коэффициент армирования равен:

Допускается повторный расчет не производить.

Принимаем 4Ш20 Ат-VI с As=As = 12,56 (см2).

.4 Расчет нижнего пояса фермы

Расчетные усилия: N = 626 (кН).

Определяют площадь сечения напрягаемой арматуры как для внецентренно растянутого элемента.

Принимаем сечение 20 х 20 см.

Эксцентриситет приложения внешней нагрузки:

Так как h0 - a = 20 - 5 = 15 (см) > e=6 (см), то площадь сечения арматуры определим по формуле:

Принимаем 4 К-7 Ш 15 мм с As = 7,065 (см2) из условия трещиностойкости. Напрягаемая арматура окаймлена хомутами. Нерабочая арматура каркасов - из стали Ат-VI (4 Ш 10 мм с As = 3,14 см2).

Суммарный процент армирования:

Приведенная площадь сечения:

Расстояние от центра тяжести сечения до нижней грани y0 = 14 (см).

Момент инерции приведенного сечения равен:

Момент сопротивления приведенного сечения:

Расчет нижнего пояса на трещиностойкость.

Элемент относится к 3-ей категории по трещиностойкости. Принимаем механический способ натяжения арматуры. Значение предварительного натяжения в арматуре уsp при p = 0,05уsp назначают из условия

Величину начального максимально допустимого предварительного напряжения считаем, т.е. уsp = 0,951295 = 1230 (МПа).

Принимаем уsp = 1200 (МПа).

Определим предварительные напряжения в арматуре при гsp = 1.

Первые потери:

от релаксации напряжения:

от температурного перепада:

от деформации анкеров при инвертарных зажимах:

от трения арматуры: у4 = 0 (напрягаемая арматура не имеет перегибов).

от деформации стальных форм: у5 = 0 (натяжение производится на упоры стенда)

от быстронатекающей ползучести бетона:

Первые потери равны:

Вторые потери:

от усадки тяжелого бетона класса В30: у8 = 35 (МПа)

от ползучести:

Итого вторые потери:

Полные потери:

Напряжение в арматуре с учетом всех потерь:

Усилие обжатия с учетом всех потерь при гsp = 1:

Упругопластический момент сопротивления равен:

г = 1,75 - коэффициент, учитывающий влияние неупругих деформаций бетона в зависимости от формы сечения.

Величина усилия при значении коэффициента надежности по нагрузке гf = 1,2 составляет:

Так как P2 = 619,1 (кН) < Nn,max = 881,2 (кН) значение r определяем по формуле:

Момент усилия обжатия относительно оси, проходящей через ядровую точку, определим по формуле:

Момент внешней продольной силы относительной оси, проходящей через ядровую точку, определим по формуле:

Проверим условие трещинообразования:

Следовательно, трещины в нижнем поясе не образуются.

.5 Расчет растянутого раскоса

Растягивающее усилие в раскосе: нормативное значение усилия от постоянной и полной снеговой нагрузок Nn = 42,5 (кН). Расчетное значение N = 62,5 (кН).

Натяжение выполняется на упоры, способ натяжения - механический. Необходимая площадь сечения арматуры из условия прочности сечения:

Принимаем 2 Ш 10 мм Aт-VI с As = 1,57 (см2).

Принимаем сечение равным 14 х 20 см.

Расчет на трещиностойкость.

Где г = 0,85 - коэффициент, учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы.

Условие трещиностойкости соблюдается, т.е. трещины не образуются.

.6 Расчет сжатого раскоса

Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения сжатого раскоса:

Назначаем размеры сечения верхнего пояса:

Рабочая высота сечения:

Коэффициент приведения равен:

Момент инерции сечения:

Расчетная длина:

Наибольшая гибкость сечения равна:

Следовательно, необходимо учитывать влияние прогиба элемента на его прочность.

Случайный эксцентриситет будет равен:

Расчетный эксцентриситет будет равен:

Коэффициент дe:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки:

Расчет выполним в соответствии с алгоритмом подбора рабочей арматуры при симметричном армировании.

Принимаем в первом приближении значение коэффициента армирования м = 0,01, тогда момент инерции арматуры составит:

Значение условной критической силы:

Определим значение коэффициента з:

Определим величину расчетного эксцентриситета с учетом прогиба элемента:

Характеристика сжатой зоны бетона:

Вычислим граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Определим коэффициенты:

Следовательно, имеем 1-ый случай внецентренного сжатия.

Принимаем симметричное армирование. Необходимая площадь рабочей арматуры:

Принимаем 2 Ш 10 Ат-VI с As = As=1,57 (см2).

.7 Расчет сжатых стоек

Арматура Aт-VI: Rs = 365 (МПа); N = 21,4 (кН); Rbtn = 1,8 (МПа).

Принимаем 4 Ш 10 Ат-VI с As = 3,14 (см2).

Расчет по образованию трещин производим по формуле:

фундамент ферма арматура

Следовательно, трещины не образуются.

Библиографический список

1.СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. [Электр. ист.] / Свод правил 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. - М. 2011. - 81 с.

.СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. [Текст] / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 79 с.

.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. [Текст] / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 79 с.

.Байков, В.Н., Сигалов, Э.Е. Железобетонные конструкции. [Текст] / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. Железобетонные конструкции: Общий курс. 5-е изд., перераб и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.

.Бондаренко, В.М. Расчет железобетонных и каменных конструкций. [Текст] / Бондаренко В.М., Судницын А.И., Назаренко В.Г. Учеб. пособие для строит. вузов. - М.: Высшая школа, 1988. - 304 с.

.Шерешевский, И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. [Текст] / Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Стройиздат (Ленинградское отделение), 1975. - 152 с.

.Спиридонов, В.М. и др. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. [Текст] / Спиридонов В.М., Ильин В.Т., Приходько И.С. и др. Справочник проектировщика - 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Бердичевского Г.И. - М.: Стройиздат, 1981. - 488 с.

.Горюнов, М.В. МУ 1482. [Текст] / Раздаточный материал для выполнения 1-ого и 2-ого курсовых проектов по дисциплине «Железобетонные и Каменные конструкции» - Липецк: Типография ЛГТУ, 2007. - 40 с.

.Пантелькин И.И. МУ 1841. [Текст] / Пантелькин И.И., Левченко А.М., Калмыкова Е.Л., Мандрик О.П. Проектирование железобетонных ферм покрытия с применением ЭВМ к выполнению 2-ого курсового проекта по курсу «Железобетонные и каменные конструкции» - Липецк: Типография ЛГТУ, 1995. - 32 с.

.Пантелькин, И.И. МУ 275. [Текст] / Пантелькин И.И., Горюнов М.В., Курьянова Т.М. К примеру расчета и конструированию железобетонной предварительно напряженной подкрановой балки. - Липецк: Типография ЛипПИ, 1984. - 36 с.

.Пантелькин, И.И. МУ 2701. [Текст] / Пантелькин И.И., Горюнов М.В., Черников В.М., Курьянова Т.М. По расчету с использованием ЭВМ и конструированию железобетонной подкрановой балки. - Липецк: Типография ЛГТУ, 2001. - 32 с.

.Пантелькин, И.И. МУ 748. [Текст] / Пантелькин И.И., Горюнов М.В., Курьянова Т.М. Проектирование железобетонных ферм одноэтажных промышленных зданий. - Липецк: Типография ЛГТУ, 2005. - 32 с.

.Пантелькин, И.И. МУ 2686. [Текст] / Пантелькин И.И., Горюнов М.В., Капырин Н.В., Курьянова Т.М. Проектирование железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий. - Липецк: Типография ЛГТУ, 2000. - 32 с.

Содержание 1. Компоновка конструктивной схемы поперечной рамы . Сбор нагрузок .1 Постоянные нагрузки .2 Снеговая нагрузка .3 Ветровая нагрузк

Больше работ по теме: