Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами в г.Самара

Q_max= 31,58+14,85 = 46,43кН.

Расчет выполняем согласно пп. 3.21 – 3.30[5]. Проверяем условие (92)[5]: 2,5R_btbh₀= 2,5·1,17·240·160= 112,32 кН > Q_max= 46,43кН, т.е. условие (92) выполняется.

Проверяем условие (93)[5], принимая значение с равным M_b1 /Q_crc, но не более 1750мм (пролета в свету). Для этого определим значения M_b1 и Q_crc при φ_n= 0,1N /(R_btbh₀)= 0,1·485,45·10³/1,17·240·160= 1,08 > 0,5; принимаем φ_n= 0,5 и φ_b4= 1,5. Тогда  M_b1= φ_b4(1+ φ_n)R_bt b = 1(1+0,5)·1,17·240·160²=10,78·10⁶Н·мм = 10,78кН·м.

Статический момент части сечения, расположенной выше оси, проходящей через центр тяжести, равен S= bh²/8 = 240·200²/8 = 1,2·10⁶мм³. Из графика [5, черт. 18] при σ = N/(R_bt A)=485,45·10³/1,17·240·200=8,64 находим τ= 2,45, т.е. τ_xy,crc= τR_bt=2,45·1,17=2,86МПа. Тогда:

Q_crc=τ_xy,crcbI/S= 2,86·240·1,8·10⁸/1,2·10⁶=102,96·10³Н=102,96кН, где I= bh³/12 = 240·200³/12= 1,8·10⁸мм⁴.

Вычисляем c= M_b1 / Q_crc= 10,78/102,96= 0,105м= 105мм < 2h₀= 2·160= 320мм.

Поскольку Q_b1= M_b1 / c= 10,78/0,105=102,6кН > Q_max= 46,43кН, то прочность наклонного сечения обеспечена без поперечной арматуры. С учетом конструктивных требований для сжатых элементов принимаем поперечную арматуру для верхнего пояса фермы диаметром 4 мм класса Вр-I (по условию свариваемости  с продольной арматурой диаметром 16мм) и шагом 200мм ≤ 20d = 20·16=320мм. 

 

 

2.3 Расчёт стоек фермы.

Стойки безраскосной фермы  рассчитываются на неблагоприятные  сочетания усилий N и M. Определим площадь сечения продольной арматуры в сжато-изогнутой стойке 21-22,

N= 20,3кН; M= 23,07кН·м.

Расчетная длина l₀= 0,8l= 0,8·1,419= 1,1352м. Так как l₀ / h= 1,1352/0,25= 4,54 >4, то расчет выполняем с учетом прогиба элемента согласно п. 3.54[4]. Предполагая, что μ 0,025, значение N_crc при  l₀ / h < 10 вычисляем по упрощенной формуле:

 N_crc= 0,15E_bA/(l₀/h)²= 0,15·20500·240·250/(4,54)² = 8951кН.

Коэффициент η соответственно будет равен η= 1/(1–N/N_crc)=1/(1– 20,3/8951)= =1,0023.

Вычисляем эксцентриситеты: e₀=M/N= 23,07/20,3= 1,136м = 1136мм;

 e=e₀η+(h₀ – a^’)/2= 1136·1,0023+(215 – 35)/2= 1228мм.

Расчет площади сечения симметричной арматуры выполняем согласно п. 3.62[4].

 Вычисляем значения:

 α_n=N/(R_bbh₀)= 20,3·10³/17,55·240·215= 0,0224;

 α_m1= Ne/(R_bb )= 20,3·10³·1136/17,55·240·215² = 0,128;

 δ=a^’/h₀= 35/215= 0,163.

Так как α_n= 0,0224 < ξ_R= 0,539, то площадь сечения продольной симметричной арматуры находим по формуле (112)[4]:

  = =493,63мм².

Принимаем A_s= = 509мм² (2Ø18 A-II), при этом  μ=(A_s+ )/A= =(2∙509)/240·250=0,0169<0,025.

 

Определим площадь сечения  продольной арматуры в стойке 23-24,

N= 4,5кН; M= 15,98кН·м.

Расчетная длина l₀= 0,8l= 0,8·2,361= 1,8888м. Так как l₀ / h= 1,8888/0,25= 7,5552 >4, то расчет выполняем с учетом прогиба элемента согласно п. 3.54[4]. Предполагая, что μ 0,025, значение N_crc при  l₀ / h < 10 вычисляем по упрощенной формуле:

 N_crc= 0,15E_bA/(l₀/h)²= 0,15·20500·240·250/(7,55)² = 3236кН.

Коэффициент η соответственно будет равен η= 1/(1 –N/N_crc)= 1/(1– 4,5/3236)= =1,0014.

Вычисляем эксцентриситеты: e₀=M/N= 15,98/4,5= 3,551м = 3551мм;

 e=e₀η+(h₀ – a^’)/2= 3551·1,0014+(215 – 35)/2= 1868мм.

Расчет площади сечения  симметричной арматуры выполняем согласно п. 3.62[4].

 Вычисляем значения:

 α_n=N/(R_bbh₀)= 4,5·10³/17,55·240·215= 0,005;

 α_m1= Ne/(R_bb )= 4,5·10³·1868/17,55·240·215² = 0,0432;

 δ=a^’/h₀= 35/215= 0,163.

Так как α_n= 0,0224 < ξ_R= 0,539, то площадь сечения продольной симметричной арматуры находим по формуле (112)[4]:

  = =147мм².

Принимаем  A_s= = 157мм² (2Ø10 A-II), при этом  μ=(A_s+ )/A= =(2∙157)/240·250=0,0052<0,025.

Аналогично рассчитываются и конструируются остальные стойки фермы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Расчёт опорного узла фермы.

Схема узла показана на рис.2.3. Расчет выполняем в соответствии с рекомендациями [11]. Усилие в нижнем поясе в крайней панели N = 437,67кН, а опорная реакция Q = Q_max =46,43кН.

Определим площадь поперечного сечения продольных ненапрягаемых стрежней в нижнем поясе в пределах опорного узла

Принимаем ненапрягаемую  арматуру 2Ø16А-II, >312,62 мм².

Фактическая средняя  длина ненапрягаемой и напрягаемой  арматуры за линией АВ составляет где

Необходимая длина анкеровки  ненапрягаемой арматуры согласно [2, п.5.13] будет равна >20d=20∙16=320мм.

Необходимая длина анкеровки  напрягаемой арматуры согласно [2, п.2.29] составит

Находим расчетные усилия, воспринимаемые ненапрягаемой и  напрягаемой продольной арматурой  в сечении АВ:

где >1, принимаем 1.

Тогда расчетное усилие, которое должно восприниматься поперечной арматурой в сечении АВ, будет равно

Определим требуемую  площадь сечения одного поперечного  стержня класса А-I при двух каркасах по формуле:

Принимаем поперечные стержни в опорном узле Ø8А-I, >35мм.

Проверим принятое армирование  по условию обеспечения прочности  на действие изгибающего момента  в наклонном сечении по линии  АС.

Величина внешнего изгибающего  момента в конце наклонного сечения от действия опорной реакции будет равна:

где

Высота сжатой зоны бетона составит:

Предельное усилие, воспринимаемое фактически принятым сечением поперечной арматуры

Поскольку момент внутренних усилий больше 46,43  (момента от нагрузки), то прочность опорного узла по наклонному сечению АС обеспечена.

   

Рисунок 2.3 – К расчету опорного узла фермы

 

 

 

 

 

 

3 ПРОЕКТИРОВАНЕ КОЛОННЫ

        3.1 Определение расчётных комбинаций усилий и продольного армирования.

Неблагоприятные комбинации расчётных  усилий в сечении 6-6 для основных сочетаний  нагрузок с учётом требований [8] представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1- Определение основных сочетаний расчетных усилий в сечении 6-6

                      колонны по оси Б

Н№	Загружения и усилия		Расчетные сочетания  усилий (силы – в кН; моменты –  в кН·м)
					( )	( )
1.	Загружения		1+(10+18)	1+(6+12+14)	1+2	1+(6+12+14)
	С И У Л И Я		267,62	267,62	334,65	267,62
			17,1	-31,78	6,25	-31,78
			267,62	267,62	267,62	267,62
			3,43	3,43	3,43	3,43
			0	0	67,03	0
			13,7	-35,2	2,82	-35,2
2.	Загружения		1+[(10+18)+2]	1+[(6+12+14)++23]	1+[2+ +(6+12+14)+23]	1+[(6+12+14)+        +23]
	У С И Л И Я		327,95	267,62	982327,95	267,62
			18,28	-33,14	-30,6	-33,14
			267,62	267,62	267,62	267,62
			3,43	3,43	3,43	3,43
			0	0	0	0
			13,7	-36,57	-36,57	-36,57

Расчёт продольной арматуры выполняем согласно требованиям п. 3.1, 3.50, 3.54, 3.55 и 3.62 [4].

 

Расчётные характеристики бетона и арматуры.

Бетон тяжёлый класса В25, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, R_b = 14,5Па; R_bt = 1,05МПа; E_b = 24000МПа.

Продольная рабочая  арматура класса А-II, R_s = R_sc = 280МПа;E_s = 210000МПа.

Размеры сечения надкрановой части колонны (для принятого при компоновке типа опалубки 3): b = 380мм; h = 400мм. Назначаем для продольной арматуры а = а’ = 40мм, тогда h₀ = h-a = 400-40 = 360мм.

Определим сначала площадь сечения  продольной арматуры со стороны менее растянутой грани (справа) при условии симметричного армирования от действия расчётных усилий  в сочетании N и M_min:

N =267,62кН;   M = = 33,14кНм;

N_l = 267,62кН; M_l = -3,43 кНм;

N_sh = 0кН;           M_sh = 36,57кНм.

Поскольку имеются нагрузки непродолжительного действия, то вычисляем  коэффициент условий работы бетона согласно п. 3.1 [4]. Для этого находим: момент от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок (кроме нагрузок непродолжительного действия) относительно оси, проходящей через наиболее растянутый (или менее сжатый стержень арматуры).

   кНм;

кНм.

Тогда при  = 0,9 получим: 

Принимаем = 1,1 и R_b = 1,1∙14,5 = 15,95 кН.

Расчётная длина подкрановой части колонны при учёте нагрузок от крана равна l₀ = 6,6м. Так как l₀/h = 6,6/0,4 = 16,5>4, то расчёт производим с учётом прогиба элемента, вычисляя N_cr  по формуле 93 [4]. Для этого находим:

e₀ = M/N = 33,14∙10⁶/ 267,62∙10³= 123,8мм>е_а = h/30 = 40/30 = 13,3мм;

Так как e₀/h = 123,8/400= 0,326>δ_е,min = 0,5-0,01l₀/h-0,01R_b = 0,167, принимаем δ_е = e₀/h = 0,326.

Поскольку изгибающие моменты  от полной нагрузки и от постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки и e₀>0,1h = 80мм, принимаем .

С учётом напряжённого состояния  сечения (малые эксцентриситеты при больших размерах сечения) возьмём для первого приближения коэффициент армирования μ = 0,004, тогда при , получим:

Коэффициент будет равен:

Вычислим значение эксцентриситета с учётом прогиба элемента по формуле:

Необходимое продольное армирование определим согласно п. 3.62 [4].

По табл. 18 [4] находим: 

Вычислим значения коэффициентов:

 

 

 

 Значения A_S и A’_S определяем по формуле:

 

Поскольку по расчёту  арматура не требуется, то сечение её назначаем в соответствии с конструктивными требованиями табл. 47 [4].   A_S = A’_S = 0,002bh₀ = 0,002∙400∙360 = 272мм²;

Тогда получим:

, что незначительно отличается от предварительно принятого μ = 0,004, следовательно, расчёт можно не уточнять, а окончательно принять S_sn = A_s = 272мм². перерасчет не требуется.

Определим площадь сечения  продольной арматуры со стороны наиболее растянутой грани (слева) с учетом, что со стороны сжатой грани (справа) должно удовлетворяться условие A_s ^’≥ A_s,fact = A_sn = 272мм² (по предыдущему расчету). В этом случае расчетные усилия возьмем из сочетания N и M_max:

            N = 267,62кН;

M =  17,1кНм;

N_l = 3267,62кН;

M_l = 3,43кНм;

N_sh = 0кН;

M_sh =  13,7кНм.

Вычислим коэффициент  :

 

 

Принимаем = 1,1. Находим

                        ,                                       (3.12)

 

M_I = M_II = 57,243кНм.

Принимая μ = 0,0038 и φ_l = 1,25:

 

Вычисляем 

e₀ = M/N,                                                                                                 (3.14)

e₀ = 17,1*10⁶/ 267,62*10³=64мм

Площади сечения сжатой и растянутой арматуры определяем согласно п. 3.66 [4]. Тогда получим:

,                                         (3.15)

Поскольку по расчету  не требуется сжатая арматура, то площадь  сечения растянутой арматуры находим  по формулам (128) и (129) [4], оставляя минимальное  сечение арматуры A_s ^’= A_s,fact = 528мм² .

Находим

,                                               (3.16)

Соответственно  .

 

Тогда

,                                             (3.17)

Принимаем минимальное конструктивное армирование А_sn = A_s = 272мм².

Проверим принятое армирование сечения 3-3 на остальные сочетания расчетных усилий. Сочетание N_max и ±M_max: