Проектирование многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом

;

;      

;

;

 – релаксация напряжений арматуры, ;

 – усадка бетона, зависит  от класса бетона, ;

 – ползучесть бетона,  , если ;

;

– смятие бетона под витками  спиральной или кольцевой арматуры, ;

 – деформация обжатия стыков  между блоками, 

;

;

Определяем усилия обжатия с  учётом полных потерь:

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2.3 Расчёт плиты  перекрытия на образование трещин  в растянутой зоне

Для элемента предъявляем третью категорию трещиностойкости. На основании данного расчёта определяем, происходит образование трещин в растянутой зоне или нет, и если происходит, то необходимо выполнить расчёт на раскрытие трещин. Данный расчёт ведётся согласно пункта 4.5 [1]:

, где

 – момент внешних сил  расположенных по одну сторону  от рассматриваемого сечения,  относительно оси, параллельной  нулевой линии и проходящей  через ядровую точку, наиболее  удалённую от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется;

;

 – момент, воспринимаемый  сечением, нормальным к продольной  оси элемента, при образовании  трещин, определяется по формуле:

, где

 – определяется по формуле  129 [1]:

, где

 – усилие обжатия;

 – расстояние от центра  тяжести до ядровой точки, определяется  по формуле 132 [1]:

, где

 определяется по формуле  135 [1]:

Определим усилия обжатия с учётом полных потерь:

;

;

- условие выполняется.

;

;

;

Условие выполняется, значит, трещины в растянутой зоне не образуются и поэтому не надо рассчитывать раскрытие трещин.

 

2.1.2.4 Расчёт прогиба плиты

Прогиб определяется по формуле:

, где 

 – величина предельного  прогиба, зависит от длины плиты:

;

 – общая кривизна элемента, зависит от образования трещин  в растянутой зоне. Если трещины не образуются, то общая кривизна определяется по п. 4.24, формула 155 [1]:

, где

 – кривизна от действия  кратковременной нагрузки без  учёта усилия обжатия, определяется  по формуле 156 [1]:

, где  ;

 – для тяжёлого бетона;

;

;

;

 – кривизна от действия  постоянной и длительной временной  нагрузок  без учёта усилия обжатия, определяется по формуле 156 [1]:

, где  ;

 – коэффициент, определяемый  по таблице 34 [1];

;

 – кривизна, обусловленная выгибом элемента от кратковременного усилия обжатия, определяется по формуле 157 [1]:

;

;

 –  кривизна, обусловленная  выгибом элемента вследствие  усадки и ползучести бетона  от усилия предварительного обжатия,  определяется по формуле 158 [1]:

, где

 – относительная деформация по растянутой зоне:

, где

;

;

;

;

;

;

 условие выполняется.

 

 

2.2 Расчёт и проектирование крайнего  и среднего ригелей без учёта  предварительного напряжения по  I группы предельных состояний

2.2.1 Сбор нагрузок на ригель

В зависимости от конструктивной схемы  здания (здание с неполным каркасом),  для расчёта принимается соответствующая расчётная схема здания, в частности, в виде неразрезной балки. Независимо от количества пролётов по зданию в поперечном направлении расчёт сводится к рассмотрению трёхпролётной балки. Для расчёта рассматриваем несколько вариантов загружения, т.е. постоянная нагрузка присутствует во всех вариантах загружения, а временная меняется в каждом варианте.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем погонные нагрузки, действующие  на ригель:

1. Постоянная нагрузка:

, где

l – шаг колонн в продольном направлении;

2. Временная нагрузка:

;

 

2.2.2 Определение  усилий

Для определения усилий воспользуемся приложением 10 [3]. Независимо от количества пролётов здания в поперечном направлении для определения усилий принимается упрощённая расчётная схема, которая заключается в том, что при определении усилий принимается 3 пролёта. 

Изгибающие моменты и поперечные силы неразрезных трёхпролётных  балок с равными пролётами  при равномерно распределённой нагрузке определяются по формулам:

;

, где

l – расчётная длина, м;

q – постоянная погонная расчётная нагрузка;

р – временная погонная расчётная нагрузка;

т – коэффициенты, принимаемые  согласно приложению X [3].

1. Пролётные моменты:

;

Опорные моменты:

;

Поперечные силы:

;

;

;

;

;

2. Пролётные моменты:

;

;

Опорные моменты:

;

;

Поперечные силы:

;

;

 

 

 

;

;

;

 3. Пролётные моменты:

;

Опорные моменты:

;

;

Поперечные силы:

;

;

;

;

;

4. Пролётные моменты:

;

;

Опорные моменты:

;

Поперечные силы:

;

;

;

;

 

Полученные результаты сводятся в  таблицу 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.3 Характеристики прочности  материалов

Ригель без предварительного напряжения, поэтому класс ненапрягаемой рабочей арматуры А-II. Класс бетона по прочности на осевое сжатие для ригелей В 25. Бетон естественного твердения.

 

В 25: – сжатие осевое, принимается по таблице 13 [1];

 – растяжение осевое, принимается по таблице 13 [1];

          – начальный модуль упругости бетона, принимается по таблице 18 [1];

 

А-II: – расчётное сопротивление растяжению, принимается по таблице 22^* [1];

  – нормативное сопротивление растяжению, принимается по таблице 19^* [1];

  – модуль упругости арматуры, принимается по таблице 29^* [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.4 Расчёт крайнего  и среднего ригелей по сечению  нормальному к продольной оси

Расчёт и подбор рабочей арматуры осуществляем для крайнего и среднего ригелей.

Рассмотрим крайний ригель:

1. Растянутая зона: 

;

;

;

По таблице III.1 [3] получаем, что ;

Находим площадь арматуры:

;

Таким образом, принимаем 2 стержня Ø и 2 стержня Ø , общей площадью класса А-II.

2. Сжатая зона: 

;

;

По таблице III.1 [3] получаем, что ;

Находим площадь арматуры:

;

Таким образом, принимаем 2 стержня Ø и 2 стержня Ø , общей площадью класса А-II.

 

Рассмотрим средний  ригель:

1. Растянутая зона: 

;

;

;

По таблице III.1 [3] получаем, что ;

Находим площадь арматуры:

;

Таким образом, принимаем 2 стержня Ø и 2 стержня Ø , общей площадью класса А-II.

2. Сжатая зона: 

;

;

По таблице III.1 [3] получаем, что ;

Находим площадь арматуры:

;

Таким образом, принимаем 2 стержня Ø и 2 стержня Ø , общей площадью класса А-II.

 

 

 

 

Крайний ригель:

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

Средний ригель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5.5 Расчёт прочности  ригеля по сечению наклонному к продольной оси

Данный расчёт ведём на максимальную поперечную силу , которую выписываем с эпюры внешних сил. Порядок расчёта аналогичен расчёту плиты по сечению наклонному к продольной оси. Расчёт ведём согласно формул 72, 75 [1]. Изначально диаметр поперечных стержней назначаем из условия свариваемости с продольными рабочими стержнями, согласно приложению 9 [3]. Класс поперечных стержней назначаем из арматуры А-I.

, принимаем 250 мм.

Шаг поперечных стержней, согласно п. 5.27 [1], в середине ригеля:

, принимаем 500 мм.

Расчёт ведём согласно формулы 72 [1]:

, где

 – коэффициент, учитывающий  влияние хомутов, нормальных к  продольной оси элемента, определяется  по формуле 73 [1]:

, где

 – коэффициент приведения  модулей упругости;

 – коэффициент армирования;

 – площадь поперечных стержней  в поперечном сечении;

;

;

;

 

Коэффициент определяется по формуле 74 [1]:

, где

 – коэффициент, принимаемый  для  тяжёлого бетона равным 

 – рабочая высота, назначаем  с учётом расчёта плиты по  сечению нормальному к продольной  оси.

;

 условие выполнено.

Расчёт ведём по наиболее опасному наклонному сечению по формуле 75[1]:

, где

 – поперечная сила, воспринимаемая  бетоном, определяется по формуле 76 [1]: