Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 61
Содержание
1. Исходные данные 2. Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров 3. Определение нагрузок на раму 3.1 Постоянная нагрузка 3.2 Временные нагрузки 4. Статический расчет рамы 5. Расчет сплошной колонны ряда А 5.1 Данные для проектирования 5.2 Расчет надкрановой части колонны 5.3 Расчет подкрановой части колонны 6. Конструирование и расчет фундамента под колонну ряда А 6.1 Данные для проектирования 6.2 Подбор арматуры подошвы 6.3 Расчет подколонника и его стаканной части 7. Расчет предварительно напряженной безраскосной фермы пролетом L = 18 м 7.1 Данные для проектирования 7.2 Определение нагрузок на ферму 7.3Определение усилий в стержнях фермы 7.4 Расчет сечений элементов фермы Задание № 1
на курсовой проект по железобетонным конструкциям №3 «Проектирование сборных железобетонных элементов каркаса одноэтажного промышленного здания» 1. Исходные данные
1. Назначение зданияодноэтажное промышленное 2. Место строительствУфа 3. Количество пролетов2 4. Размеры пролетов, м18 5. Длина здания, м.72м 6. Отметка низа стропильных конструкций, м10,8 7. Условное расчетное сопротивление грунта, МПа 0,1 8. Наличие фонарянет 9. Тепловой режим здания отапливаемое 10. Вид кранов и количество в пролете по два мостовых электрических крана в пролете; 11. Грузоподъемность кранов, т30 12. Выполнить расчет и конструирование следующих сборных элементов каркаса: - Ригель перекрытия (стропильная конструкция) К-7 - Колонна крайнего ряда - Фундамент под колонну 13. Дополнительные требования: - шаг колонн, м 12 - шаг стропильных конструкций, м 6 2. Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров
В качестве основных несущих конструкций покрытия принимаем сегментные раскосные фермы пролетами L1
= 18 м, L2
= 18 м. Плиты покрытия железобетонные предварительно напряженные ребристые 3х6 м. Рис.1. Поперечный разрез Колонны крайнего и среднего рядов - сплошные. Привязка координатных осей крайних рядов «250», привязка осей крановых путей λ = 750 мм. Дополнительные данные: - габаритный размер крана по высоте Н = 2750 мм (для крана грузоподъемностью Q = 30/5 т); - высота подкранового рельса КР-70 с прокладками 150 мм; - высота подкрановой балки 1400 мм; 3. Определение нагрузок на раму
3.1 Постоянная нагрузка
Нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 1. Таблица 1 Нагрузка от веса покрытия
Нагрузки от покрытия собираем с грузовых площадей, равных 9х6 м для колонн по рядам А и В, 18х6 – для В. Нагрузки от массы подкрановых балок, крановых путей, стеновых панелей, от ветра собираем с полосы 12 м, равной по ширине раме – блоку. Массы основных несущих конструкций: стропильная ферма L = 18 м: масса 6,0 т, вес 60 кН; подстропильная ферма L = 12 м: масса 9,4 т, 94 кН; подкрановая балка L = 12 м: масса 12 т, 125 кН. Расчетные нагрузки: На одну колонну по рядам: - от веса покрытия G = 3,22∙9∙12 = 347,76 кН; - от фермы G = 60/2∙1,1∙0,95 = 33 кН; - от подстропильной фермы G = 94/2∙1,1∙0,95 = 51,7 кН; Расчетная нагрузка на крайнюю колонну: F1
=516,2 кН, на среднюю колонну: F2
=1032,3 кН эксцентриситет нагрузки F1,2
относительно геометрической оси надкрановой части колонны е = 425 - h1
/2 = 425 – 600/2 = 125 мм; - от веса надкрановой части одной колонны F3
= bh1
H1
γγf
γn
= 0,5∙0,6∙4,2∙25∙1,1∙0,95 = 32,9 кН; Расчетная нагрузка от веса подкрановых частей: крайняя колонна – F4
= 51,7 кН, средняя колонна – F5
= 90 кН эксцентриситет нагрузки F3,4,5
относительно геометрической оси подкрановой части колонны е = (h2
- h1
)/2 = (1000 – 600)/2 = 200 мм; - от стеновых панелей толщиной 300 мм и заполнения оконных проемов от отметки 10,95 м до 17,25м. F6
= (2,5∙5,4 + 0,4∙2,4)∙12∙1,1∙0,95 = 181,3 кН; эксцентриситет нагрузки F6
относительно геометрической оси подкрановой части колонны еw
= (tw
+ h2
)/2 = (300 + 1000)/2 = 650 мм; - от веса подкрановых балок и кранового пути F7
= 120∙1,1∙0,95 = 125,4 кН; эксцентриситет нагрузки F7
относительно подкрановой части колонны е3
= 250 + λ – h2
/2 = 250 + 750 – 1000/2 = 500 мм. 3.2 Временные нагрузки
Снеговая нагрузка
Снеговой район для г. Уфа – V. Вес снегового покрова на 1 м2
проекции покрытия для IV района, согласно главе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», S0
= 2 кПа = 2 кН/м2
. Так как уклон кровли < 12%, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца υ = 3 м/с > 2 м/с снижают коэффициент перехода μ = 1 умножением на коэффициент k: k = 1,2 – 0,1∙υ = 1,2 – 0,1·3 = 0,9, т.е. kμ = 1∙0,9. Расчетная снеговая нагрузка при kμ = 0,8; γf
= 1,4; γn
= 0,95; на крайние колонны: S1
= S0
kμa(l/2)γf
γn
= 2∙0,9∙12(18/2)∙1,4∙0,95 = 258,6 кН; на средние колонны: S2
= 2,4∙0,8∙12(24/2 + 18/2)∙1,4∙0,95 = 643,5 кН. Крановые нагрузки
Кран Q = 30/5 т Вес поднимаемого груза Q = 300 кН. Пролет крана 16,5 м. Согласно стандарту на мостовые краны база крана М = 630 см, расстояние между колесами К = 510 см, вес тележки Gп
= 87 кН, вес крана Gкр
= 520 кН, Fn
,
max
= 315 кН, Fn
,
min
= 58 кН. Расчетное максимальное давление на колесо крана при γf
= 1,1: Fmax
= Fn
,
max
γf
γn
= 315·1,1·0,95 = 330 кН, Fmin
= Fn
,
min
γf
γn
= 58·1,1·0,95 = 60 кН. Расчетная тормозная сила на одно колесо Нmax
= (Q + Gn
)0,5γf
γn
/20 = (300 + 87)∙0,5∙1,1∙0,95/20 = 10,1 кН. Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ = 0,85: Dmax
= Fmax
ψ∑y = 330∙0,85∙3,3 = 925,6 кН, Dmin
= 60∙0,85∙3,3 = 168,3 кН, где ∑y = 3,3 сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну. Рис.3. Линии влияния давления на колонну крана Q = 30/5 т. Вертикальная крановая нагрузка на колонны от четырех сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ = 0,7 Dmax
4-х
= 2∙0,7∙3,3∙330 = 1524,6 кН. Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении: Н = Нmin
ψ∑y = 0.57(300+87)/20 = 9,6 кН. H=9,6∙0,85∙3,3=27,1 Ветровая нагрузка
Ветровой район для г. Уфы – II. Для II–го района скоростной напор ветра ω0
= 0,3 кПа; коэффициент надежности по нагрузке γf
= 1,4. Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания для типов местности Б: Аэродинамические коэффициенты для вертикальных стен: с = 0,8 – с наветренной стороны; с = - 0,6 – с заветренной. на отм. 10,800 k1
= 1,08; на отм. 14,370 k2
=1,1 . Скоростной напор ветра: на отм. 5,000 ω1
= 0,75∙ω0
∙с = 0,75∙0,3∙0,8 = 0,285 кПа; на отм. 10,000 ω2
= 1,0∙ω0
∙с = 1,0∙0,3∙0,8 = 0,38 кПа; на отм. 10,800 ω3
= 1,08∙ω0
∙с = 1,08∙0,3∙0,8 = 0,433 кПа; на отм. 14,370 ω4
= 1,1∙ω0
∙с = 1,1∙0,3∙0,8 = 0,45 кПа. Переменный по высоте колонны скоростной напор заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке колнны: с наветренной стороны ωа
= 2Ма
/Н2
= 2[180∙52
/2 + (180 + 240)(10 – 5)((10 – 5)/2 + 5)/2 + + (240 + 245)(10,8 – 10)((10,8 – 10)/2 + 10)/2]/10,82
= 0,21 кПа, где Ма
– момент в заделке от фактической ветровой нагрузки. с подветренной стороны ωр
= (0,5/0,8)∙210 = 130 кН/м. Расчетная погонная нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10,8 м: с наветренной стороны Ра
= ωа
∙а∙γf
∙γn
= 0,21∙12∙1,4∙0,95 = 3,3 кН/м; с подветренной стороны Рр
= 0,13∙12∙1,4∙0,95 = 2,075 кН/м. Нагрузка от ветрового давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10,8 м приводим к сосредоточенной силе по формуле: W = (с1
+ с2
)(ωeq
+ ωmax
)(Нmax
– Н0
)а/2 = [(0,8 + 0,5)(0,26 + 0,245(14,37 – - 10,8)/2]∙12∙1,4∙0,95 = 18,5 кН. Сосредоточенная сила W условно считается приложенной на уровне верха колонны. 4. Статический расчет рамы
Усилия в колоннах рамы от постоянной нагрузки
Продольная сила F1
= 516,2 на крайней колонне действует с эксцентриситетом е1
= 0,125 м. В верхней части момент М1
= F1
е1
= = 516,2∙0,125 = 64,53 кН∙м. В подкрановой части кроме силы F1
=516,2 кН, приложенной с эксцентриситетом е2
= 0,2 м, действует: расчетная нагрузка от стеновых панелей F6
= 181,3 кН с еw
= 0,65 м; расчетная нагрузка от подкрановых балок F7
= 125,4 кН с е3
= 0,5 м; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны F3
= 32,9 кН с е2
= 0,2м. Суммарное значение момента М2
= -165 кН∙м. Усилия в колоннах от снеговой нагрузки
Снеговая нагрузка S1
= 258,6 кН на крайней колонне действует с эксцентриситетом е1
= 0,125 м. В верхней части момент М1
= S1
е1
= = 258,6∙0,125 = 32,3 кН∙м. В подкрановой части S1
=258,6 кН, приложена с эксцентриситетом е2
=0,12м В подкрановой части момент М2
= -258,6∙0,2 = 51,7 кН∙м. Усилия в колоннах от ветровой нагрузки
Расчетная погонная нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10,8 м: с наветренной стороны ωа
= 3.3 кН/м; с заветренной стороны ωр
= 2.1 кН/м. Нагрузка от ветрового давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10,8 м. W = 18,5 кН. Усилия в колоннах от крановой нагрузки
Рассматриваем следующие виды загружения: 1) Мmax
на крайней колонне и Mmin
на средней; 2) Мmax
на средней и Mmin
на крайней колонне; 3) четыре крана с Мmax
на средней колонне; 4) тормозная сила на крайней колонне; 5) тормозная сила на средней колонне. 1. В первом случае на крайней колонне сила Dmax
= 925,6 кН приложена с эксцентриситетом е3
= 0,5 м. Момент в узле Мmax
= 925,6∙0,5 = 462,8 кН∙м. Одновременно на средней колонне действует сила Dmin
= 168,3 кН с эксцентриситетом е = λ = 0,75 м. 2. В первом случае на крайней колонне сила Dmin
= 168,3 кН приложена с эксцентриситетом е3
= 0,5 м. Момент в узле Мmin
= 168,3∙0,5 = 84,2 кН∙м. Одновременно на средней колонне действует сила Dmax
= 925,6 кН с эксцентриситетом е = λ = 0,75 м. При этом Мmax
= 925, 6 ∙0,75 = 694,2 кН∙м 3. Для третьего случая суммарный момент Dmax
= 925,6 кН Мmax
= 0кН∙м. на крайней колонне сила Dmin
= 168,3 кН приложена с эксцентриситетом е3
= 0,5 м. Момент в узле Мmin
= 168,3∙0,5 = 84,2 кН∙м. Таблица 2 Таблица усилий в сечениях колонн
1: постоянная 2: снеговая 3: ветровая 4: кран слева 5: крановая справа 6: краны центр 7: торможение слева 8: торможение справа Линейные единицы измерения: м; Единицы измерения размеров сечения: см; Единицы измерения сил: кН; Единицы измерения температуры: ; Номер
элемента
Тип
элемента
Тип
жесткости
Номер
узла
Номер
строки
Номер
узла или
элем.
Вид
нагрузки
Направление
нагрузки
Номер
нагрузки
Номер
нагру-
жения
Номер
нагрузки
Тип
жесткости
Вычисленные жесткостные характеристики: EF=10800809,3 EIY=225016,844 EIZ=324024,2 GKR=185613,9 GFY=3600269,68 GFZ=3600269,68 Размеры ядра сечения: Y1=,099999 Y2=,099999 Z1=,083333 Z2=,083333 Плотность: ro=24,524999 Прямоугольник: b=59,99999 h=50, Вычисленные жесткостные характеристики: EF=18001348,9 EIY=375028,102 EIZ=1500112, GKR=424031,7 GFY=6000449,62 GFZ=6000449,62 Размеры ядра сечения: Y1=,166666 Y2=,166666 Z1=,083333 Z2=,083333 Плотность: ro=24,524999 Прямоугольник: b=100, h=50, Тип конечного элемента: 2 Заданные жесткостные характеристики: 1000000, 10000000, Коэффициент Пуассона: nu=0, Наиме-
нование
Номер
эл-та
Номер
сече-
ния
Номер
загру-
жения
Номер
эл-та
Номер
сече-
ния
Номер
загру-
жения
Номер
эл-та
Номер
сечен.
Номер
загруж.
Таблица 3 Комбинация нагрузок и расчетных усилий в сечениях колонн
(для крайней колонны) Таблица 4 Основные сочетания расчетных усилий в крайней колонне
Обозначение данных Сечения 5. Расчет сплошной колонны ряда А
5.1 Данные для проектирования
Бетон колонны класса В20 с расчетными характеристиками при коэффициенте условия работы γb
2
= 1: Rb
= 11,5 МПа; Rbt
= 0,90 МПа; Еb
= = 24∙103
МПа. Продольная арматура класса АIII (Rs
= Rsc
= 365 МПа; Еs
= 2∙105
МПа; αs
= = Es
/Eb
= 2∙105
/20,5∙103
= 9,76); поперечная арматура класса АI. 5.2 Расчет надкрановой части колонны
Размеры прямоугольного сечения b= 500 мм; h = h1
= 600 мм; для продольной арматуры принимаем а = а` = 40 мм, тогда рабочая высота сечения h0
= h – а = 600 – 40 = 560 мм. Рассматриваем сечение III-III, в котором действуют три комбинации расчетных усилий, приведенных в таблице 4. Таблица 5 Комбинация усилий для надкрановой части колонны
Порядок подбора арматуры покажем для комбинации Мmax
. Расчет в плоскости изгиба
Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0
= ψH = 2∙4,2 =8,4 м, так как минимальная гибкость в плоскости изгиба l0
/i = 8,4/0,1732 = 48,5 > 14, необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее несущую способность. Вычисляем эксцентриситет e0
=M/N=176/808=22см Случайные эксцентриситеты: еа1
= l0
/600 = 8,4/600 = 0,015м или 15 мм; еа2
= h/30 = 0,6/30 = 0,02 м или 20 мм. еа3
= 10 мм. Принимаем еа2
= 2 см. Проектный эксцентрисистет е0
= │M│/N = 220 мм > 20 мм, следовательно, случайный эксцентриситет не учитываем. Коэффициента условия работы γb
2
= 1,1; тогда расчетное сопротивление бетона Rb
= 1,1∙11,5 = 12,65 МПа; Rbt
= 1,1∙0,90 = 0,99 МПа. Находим условную критическую силу Ncr
и коэффициент увеличения начального эксцентриситета η. 1. δе
= е0
/h = 220/600 = 0,37 > δe,min
= 0,5 – 0,01l0
/h – 0,01Rb
= 0,23 2. φl
= 1+β(MiL
/M)=1+1*182.7/386.1=1.47 MiL
=ML
+NL
(h0
-a)/2=40+549*0.52/2=182.7 ML
=176+808*(0.56-0.04)/2=386.1 3. Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования μ = 0,004. 4. Условная критическая сила Ncr
= ((1,6Eb
bh)/(l0
/h)2
[((0,11/(0,1 + δe
) + 0,1)/3φl
) + μαs
((h0
– a)/h)2
] = = ((1,6·24000·500·600)/(15)2
[((0,11/(0,1 + 0,37) + 0,1)/3·1.47) + 0,004·7,76((560 – 40)/600)2
] = 6550 кН. 5. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета η = 1/(1 – 808/6550) = 1.14. Расчетный эксцентриситет продольной силы е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,14*22 + 0,5·60 – 4 = 59cм. Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам: 1. ξR
= ω/(1 + (Rs
/σsc
,
u
)·(1 – ω/1,1)) = 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58, где ω = 0,85 – 0,008Rb
= 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749; σsc
,
u
= 400 МПа при γb
2
> 1. 2. Высота сжатой зоны x=N/γRβ=808*1000/1.1*11.5*100*50=12.8 Относительная высота сжатой зоны ξ=x/h0
=12.8/56=0.228 3. Вслучаеξ< ξR
. As
= As
` = N(e-h0
+N/2Rb
b)/(h0
-a)Rs
= 808*1000(59-56+(808*1000/2*1.1*11.5*100*50))/365*100*52 = 4.1 мм2
, Окончательно принимаем в надкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 3Ø16АIIIAs
=6.03 см2
5.3 Расчет подкрановой части колонны
Размеры сечения подкрановой части b = 500 мм; h = h2
= 1000 мм; а =а`=40 мм; h0
= 900 – 30 = 870 мм. Комбинация расчетных усилий для сечений I-I и II-II приведены в таблице 4. Таблица 6 Комбинация усилий для подкрановой части колонны
Подбор арматуры выполняется для комбинации +Nmax
. Расчет в плоскости изгиба
Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0
= ψH = 1,5∙6,75 = 10,125 м. Приведенный радиус инерции двухветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле Приведенная гибкость сечения λred
=l0
/rred
=10.125/0.27=37.5>14 – необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее несущую способность. Вычисляем эксцентриситет e0
=M/N=382/2082=18см Коэффициента условия работы γb
2
= 1,1; тогда расчетное сопротивление бетона Rb
= 1,1∙11,5 = 12,65 МПа; Rbt
= 1,1∙0,90 = 0,99 МПа. Находим условную критическую силу Ncr
и коэффициент увеличения начального эксцентриситета η. 1. δе
= е0
/h = 18/100 = 0,18 > δe,min
= 0,5 – 0,01l0
/h – 0,01Rb
= 0.27 2. φl
= 1+β(MiL
/M)=1+1*245.4/554.9=1.44 MiL
=ML
+NL
(h0
-a)/2=-163+907.5*0.9/2=245.4 ML
=-382+2082*45=554.9 3. Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования μ = 0,0065. 4. Условная критическая сила Ncr
= ((1,6Eb
bh)/(l0
/h)2
[((0,11/(0,1 + δe
) + 0,1)/3φl
) + μαs
((h0
– a)/h)2
] = = ((1,6·24000·500·1000)/(10.125)2
[((0,11/(0,1 + 0.27) + 0,1)/3·1) + 0,0065·6,3((860 – 40)/1000)2
] = 28200 кН 5. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета η = 1/(1 – 2082.5/28200) = 1.08 Усилия в ветвях колонны Nbr
=N/2±Mη/c Nbr
1
=582.85кН Nbr
2
=1499.65кН Вычисляем Mbr
=QS/4=-60*2/4=-30 кНм е0
=30/1500=0,02м Расчетный эксцентриситет продольной силы е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,08·2 + 0,5·30 – 4 = 13 см. Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам: 1. ξR
= ω/(1 + (Rs
/σsc
,
u
)·(1 – ω/1,1)) = 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58, где ω = 0,85 – 0,008Rb
= 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749; σsc
,
u
= 400 МПа при γb
2
> 1. 2. αn
= N/(Rb
bh0
) = 1500∙103
/11,5∙500∙260 = 0,91. 3. αs
= αn
(e/h0
-1+ αn
/2)/(1-δ) = 0.91(13/2-1+0.91/2)/(1-0.15)<0 4. δ = а/h0
= 4/26 = 0,15. При αs
<0 требуемая площадь сечения симметричной арматуры принимается конструктивно Окончательно принимаем в подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 3Ø18 АIII (As
= As
` = 7,63 см2
). Расчет из плоскости изгиба
Проверка необходимости расчета подкрановой части колонны перпендикулярной к плоскости изгиба Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0
= ψH = 0,8∙6,75 = 5,4 м. Радиус инерции i=14.43см l0
/i=5.4/14.43=38.6>37.5 – расчет необходим. Т. к. l0
/i=5.4/14.43=38.6>14– необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее несущую способность. Вычисляем случайный эксцентриситет eа
=Н/600=1,13см Тогда е = еа
+ 0,5(h – а) = 1,13 + 0,5(46 – 4) = 22,13 см. Находим условную критическую силу Ncr
и коэффициент увеличения начального эксцентриситета η. 1. δl
= еа
/h = 1,13/60 = 0,0188 > δe,min
= 0,5 – 0,01l0
/h – 0,01Rb
= 0.2835 2. φl
=1 MiL
=ML
+NL
(h0
-a)/2=0+907.5*0,2213=200.8 ML
=0+2082*0,2213=460,8 3. Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования μ = 0,0065. 4. Условная критическая сила Ncr
= ((1,6Eb
bh)/(l0
/h)2
[((0,11/(0,1 + δe
) + 0,1)/3φl
) + μαs
((h0
– a)/h)2
] = = 13200 кН 5. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета η = 1/(1 – 2082.5/13200) = 1.19 Расчетный эксцентриситет продольной силы е = η·е0
+ 0,5·h – а = 1,13·1,19 + 0,5·50 – 4 = 22,3 см. Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам: 1. ξR
= ω/(1 + (Rs
/σsc
,
u
)·(1 – ω/1,1)) = 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58, где ω = 0,85 – 0,008Rb
= 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749; σsc
,
u
= 400 МПа при γb
2
> 1. 2. αn
= N/(Rb
bh0
) = 2082*1000/1,1*11,5∙50∙46*100 = 0,72. 3. αs
= αn
(e/h0
-1+ αn
/2)/(1-δ) = 0.72(22,3/46-1+0.72/2)/(1-0.087)<0 4. δ = а/h0
= 4/46 = 0,087. При αs
<0 требуемая площадь сечения симметричной арматуры принимается конструктивно. Окончательно принимаем в подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 4Ø18 АIII (As
= As
` = 10,18 см2
). Расчет промежуточной распорки
Изгибающий момент в распорке Mds
=QS/2=-60кНм. Сечение распорки прямоугольное: В=50см h=45см h0
=41. так как эпюра моментов двухзначная As
= As
` = Mds
/(h0
-a)Rs
= 6000000/36500(41-4) = 4.5 см2
, Принимаем 3Ø14 АIII (As
= As
` = 4,62 см2
). Поперечная сила в распорке Qds
=2 Mds
/c=2*60/0.9=130 кН<= φb
4
γb
2
Rbt
bh0
=136кН Поперечную арматуру принимаем d=8 AIS=150мм. 6. Конструирование и расчет фундамента под колонну ряда А
6.1 Данные для проектирования
Глубина заложения фундамента принимается из условия промерзания грунта равной d = 1,8 м. Обрез фундамента на отметке – 0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания R = 100 кПа, средний удельный вес грунта на нем γm
= 17 кН/м3
. Бетон фундамента В 15 с расчетными характеристиками γb
2
= 1,1; R = 1,1∙8,5 = 9,74 МПа; Rbt
=0,88 МПа. На фундамент в уровне его обреза передается от колонны следующие усилия. Таблица 7 Усилия от колонны в уровне обреза фундамента
Величина усилий Нагрузка от веса части стены ниже отм. 10,95 м, передающаяся на фундамент через фундаментную балку, приведен в таблице 8. Таблица 8 Нагрузки от веса части стены
Эксцентриситет приложения нагрузки от стены еw
= tw
/2 + hс
/2 = 300/2 + 1000/2 = 650 мм = 0,65 м, тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента: Мw
= Gw
∙ew
= -105,1∙0,65 = -68,3 кН∙м. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений
Геометрические Размеры фундамента определяем по формуле: по справочнику проектировщика приниваем axb=5.4x4.8м, тогда площадь подошвы А = 26 м2
, а момент сопротивления W = bа2
/6 = = 4,8∙5,42
/6 = 23,3 м3
. Из условий рn
,
max
≤ 1,2R; pn
,
min
≤ 0; pn
,
m
≤ R. Уточняем нормативное сопротивление на грунт R=R0
[1+k(B-b0
)/β0
](d+d0
)/2 d0
=0.1[1+0.05(4.8-1)/1](1.8+2)/4=1.3МПа Проверка давления под подошвой фундамента
Проверяем наибольшее рn
,
max
и наименьшее рn
,
min
краевые давления и среднее pn
,
m
давление под подошвой. Принятые размеры под подошвой должны обеспечивать выполнение следующих условий: рn
,
max
≤ 1,2R; pn
,
min
≤ 0; pn
,
m
≤ R. Давление на грунт определяется с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле рn
= Nf
/A ± Mf
/W + γm
d, где Nf
= Nn
+ Gnw
; Mf
= Mn
+ Qn
∙Hf
+ Mmax
– усилие на уровне подошвы фундамента от нагрузок с коэффициентом γf
= 1. При расчете поперечной рамы за положительное принималось направление упругой реакции колонны слева направо. Тогда положительный знак поперечной силы Q соответствует ее направлению справа налево. Следовательно, момент, создаваемый поперечной силой Q относительно подошвы фундамента. при положительном знаке Q действует против часовой стрелки и принимается со знаком «минус». Комбинация Nmax
pn
,
max
= 100,5 + 331,3*6/5,42
*4,8 = 116,8 кПа < 1,2R = 1,2∙130 = 156 кПа; pn
,
min
= 100,5 - 331,3*6/5,42
*4,8 = 84,4 кПа > 0; рn
,
m
= 1810,4/26+17*1,6 = 100,5 кПа < R = 150 кПа. В обеих комбинациях давление рn
не превышает допускаемых, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени
Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью. Размер подколонника в плане: lcf
= hc
+ 2t1
+ 2δ1
= 1000 + 2∙250 + 2∙100 = 1700 мм; bcf
= bc
+ 2t2
+ 2δ2
= 500 + 2∙250 + 2∙100 = 1200 мм, где t1
,t2
, и δ1
,δ2
– соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон l и b. Высоту ступеней назначаем h1
=h2
=h3
=0.3м. Высота подколонника hcf
=0,75м. Рис 6. Геометрические размеры фундамента по оси А. Глубина стакана под колонну hd
= 0,9м; размеры дна стакана: bh
= 500 + 2∙50 = 600 мм; lh
= 1000 + 2∙50 = 1100 мм. Расчет на продавливание
Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия: N≤(bl/Af
0
) Rbt
bm
h01
, Так как hb
=Hf
- hh
= 1.65-0.9=0.75<H+0.5(lct
-hc
)=0.6+0.5(1.7-1)=0.95 И hb
=Hf
- hh
= 1.65-0.9=0.75<H+0.5(bct
-bc
)= 0.95, товыполняют расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана, а также на раскалывание фундамента колонной. Рабочая высота дна стакана h0
b
= 0,75-0,08 = 0,67м; средняя ширина bm
=0.6+0.67=1.27 площадь Аf
0
= 0,5b(l – hn
– 2h0
b
) – 0,25(b – bn
– 2h0
b
)2
= 0,5∙4,8∙(5.4 – 0.9 – 2∙0,67) – 0,25(4,8 – 0.6 – 2∙0,67)2
= 6.8 м2
, тогда продавливающая сила 1.810<4.8*5.4*0.88*0.67/6.8=2.25-прочность дна стакана на продавливание обеспечена. Расчет на раскалывание
Для расчета на раскалывание вычисляют площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях проходящих по осям сечения колонны: Afb
=0.75*1.2+0.3*4+0.3*4.8-0.9*0.5(0.7+0.6)+0.3*3.2=5.45 Afl
=0.75*1.7+0.3*4.5+0.3*5.4-0.9*0.5(1.2+1.1)+0.3*3.6=6.9 При Afb
/Afl
=0,79>bc
/hc
=0.5 – прочность на раскалывание проверяют из условия : N≤0.975(1+ bc
/hc
) Afl
Rbt
=0.975(1+0.5)5.8*0.88=7.4 6.2 Подбор арматуры подошвы
Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по граням уступов и по грани колонны. Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле: As,i
= Mi-i
/(0,9Rs
h0i
), где Mi
-
i
и h0
i
– момент и рабочая высота в i–ом сечении. Рис 7. К подбору арматуры подошвы фундамента. Определение давления на грунт
pmax
=2082/26+17*1,8+3,81*6/5,4*4,8=128,3 Сечение I – I p1
= pmax
– (pmax
– pmin
)(c1
/l) = 112 + (16,3*2,3)/1,8 = 132,8 кПа; Сечение II – II p2
= 112 + (16,3*1,8)/1,8 = 128,3 кПа; Сечение III – III p3
= 112 + (16,3*0,85)/1,8 = 119,7 кПа; Сечение IV – IV p4
= 112 + (16,3*0,5)/1,8 = 116,5 кПа Определение моментов
Сечение I – I МI-I
= Δа2
(2pmax
+ p1
)/24 = (5,4-4,5)2
(132,8+2*128,3)/24 = 10,4 кН∙м; Аs,1
= 49,1∙106
/(0,9∙280∙250) = 780 мм2
. Сечение II – II МII-II
= (5,4-3,6)2
(128,3+2*128,3)/24 = 52 кН∙м; Аs
,
II
= 215,4∙106
/(0,9∙280∙550) = 1554,1 мм 2
. Сечение III – III МIII
-
III
= (5,4-1,7)2
(119,7+2*128,3)/24 = 214,6 кН∙м; Аs
,
III
= 351,5∙106
/(0,9∙280∙850) = 1640 мм 2
. Сечение IV – IV МIV
-
IV
= (5,4-1)2
(116,5+2*128,3)/24 = 301,2 кН∙м; Аs
,
IV
= 527,8∙106
/(0,9∙280∙2350) = 891 мм 2
. Определение требуемой площади арматуры и подбор сечения.
Сечение I – I Аs,1
= 0,0052*2/(0,9∙280∙0,22) = 2 см2
. Сечение II – II Аs
,
II
= 0,026*2/(0,9∙280∙0,52) = 4 см 2
. Сечение III – III Аs
,
III
= 0,107*2/(0,9∙280∙0,82) = 10,4 см 2
. Сечение IV – IV Аs
,
IV
= 0,1506*2/(0,9∙280∙1,52) = 7,9 см 2
. |