Содержание. Введение 3 1 Компоновка конструктивной схемы здания. 4 1.1 Компоновка поперечной рамы. 4 1.2 Разбивка здания на температурные отсеки. 4 1.3 Привязка элементов конструкций к разбивочным осям. 5 1.4 Обеспечение проектной жесткости и устойчивости здания. 5 2 Расчет предварительно напряженной балки покрытия. 6 2.1 Исходные данные. 6 2.2 Определение нагрузок. 7 2.3 Расчет прочности по нормальным сечениям. 8 2.4 Геометрические характеристики поперечного сечения. 10 2.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры. 11 2.6 2.6 Расчет прочности по наклонным сечениям. 12 2.7 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси. 16 2.8 Определение прогиба балки. 17 3 Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами. 19 3.1 Определение нагрузок. 19 3.2 Постоянная нагрузка. 19 3.3 Временные нагрузки. 20 4 Статический расчет поперечной рамы. 22 4.1 Определение реакции верха колонн от единичного смещения Δ1 = 1. 22 4.2 Определение расчетных усилий в сечениях колонн. 23 5 Расчет прочности двухветвиевой колонны среднего ряда. 35 5.1 Данные для расчета сечении. 35 5.2 Сечение на уровне верха консоли колонны. 35 5.3 Расчет сечения в заделке колонны 36 6 Расчет фундамента под среднюю двухветвеевую колонну. 38 6.1 Данные для расчета. 38 6.2 Определение геометрических размеров подошвы фундамента. 38 6.3 Расчет арматуры фундамента. 38 7 Исследовательская часть. 40 Литература 41
						Лист
						2
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

1. Компоновка конструктивной схемы здания. 1.1 Компоновка поперечной рамы. Поперечная рама одноэтажного каркасного промышленного здания из сборного железобетона состоит из стоек колонн, защемленных фундаментом и балкой, соединенных со стойками жестко или шарнирно. Здание одноэтажное 150 м, шаг колонн 6 м. Мостовые электрические краны легкого режима работы, грузоподъемностью 15 т. Устройство фонарей не предусматривает. Размеры колонн по высоте: Hв≥Hкр+(hп.б.+0,15)+а2, где Нкр – габаритный размер крана hп.б – высота подкрановой балки 0,15 – высота кранового рельса с прокладками а2 – зазор между верхом крановой тележки и низом строительной конструкции. Hв = 2.3 + (1+0.15) + 0.15 = 3.6 м. Hв = 3.6 м с учетом продольной балки. Высота подкрановой части колонны. Hн = Hпр–Hв+а1, где Hпр – высота пролета; H1 – отметка верха кранового рельса; а1 – расстояние от пола до верха фундамента. Hн = 16,8 – 3.6 + 0.15 = 13.35 м. Полная высота колонны: Н = Hв + Hн = 3.6 + 13.35 = 16.95 м б) Выбор типа колонн: выбор колонн зависит от шага колонн, пролета здания, грузоподъемности кранов и отметки головки кранового рельса. Сквозные колонны применяются в зданиях, высотой более 10 м, поэтому берем их. в) Размеры поперечных сечений колонн: При шаге колонн 6 м минимальная ширина сечения – 500 мм. г) Привязка колонн Для колонн крайних рядов привязка к продольным разбивочным осям 250 мм. 1.2 Разбивка здания на температурные отсеки. Назначаем поперечный температурный шов на расстоянии 48 м, количество температурных отсеков – 3. Поперечный шов выполняется путем устройства спаренных колонн, отнесенных от поперечной разбивочной оси здания на 500 мм в обе стороны.
						Лист
						4
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

1.3 Привязка элементов конструкций к разбивочным осям. Для колонн крайнего ряда разбивочная ось проходит на расстоянии 260 мм от наружной грани колонны. Колонны торцов здания смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм. Расстояние между осями подкрановых путей и разбивочными осями N принимается равным 750 мм 1.4 Обеспечение проектной жесткости и устойчивости здания. Вертикальные связи. Из уголков обеспечивают пространственную жесткость здания в продольном направлении. В зданиях с электрическими мостовыми кранами они устраиваются всегда. Устанавливаются они в середине каждого температурного блока – в каждом ряду колонн, в пределах одного шага колонн, на высоту от уровней чистого пола до низа подкрановой балки. Горизонтальные связи. В проектом здании жесткость диска покрытия в своей плоскости обеспечивается за счет применения крупноразмерных железобетонных плит. При этом дополнительных горизонтальных связей не требуется. Устойчивость верхнего сжатого пояса ригелей из их плоскостей обеспечивается.
						Лист
						5
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

2. Расчет предварительно напряженной балки покрытия. 2.1 Исходные данные. Место строительства – г.Южно-Сахалинск (по снеговой нагрузке – IV р-н). Балка изготавливается из тяжелого бетона класса В40, подвергнутого тепловой обработке, коэффициент условной работы бетона γВ2=0,9. Натяжение арматуры – механическим способом на упоры. Обжатие бетона происходит при передаточной прочности, составляющей 0,7В. Напрягаемая арматура класса А-IV, ненапрягаемая продольная и поперечная арматура класса А-III. Расчетная характеристика материалов по нормам для бетона класса В40 RB=22.0 МПа; RBt=1,4 МПа; RB,ser=RBn=29 МПа; ЕВ=3,6 · 104 МПа. Передаточная прочность бетона RBp=28 МПа; для напрягаемой арматуры класса А-IV Rs=510 МПа; Rsn=Rs,ser=590 МПа; Еs=1,9*105 МПа; для ненапрягаемой арматуры класса А-III Rs=Rsc=365 МПа; Rsw=290 МПа; Rsn=Rs.ser=390 МПа; Еs=2 · 105 МПа. В сжатой зоне устанавливается сжатая арматура 4Ǿ22 А-III с А's=15,2 см2.
						Лист
						6
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

2.2 Определение нагрузок. На балку действуют постоянные и временные нагрузки. Постоянную нагрузку составляют вес балки, ж/б плит и водотеплоизоляционного ковра. Временную нагрузку – вес снегового покрова. Постоянные нагрузки: Собственный вес 1м2 покрытия Таблица 1. Наименование элементов конструкции Нормативная нагрузка gser, Н/м2. Коэф-т надеж- ности Расчетная нагрузка g, Н/м2 Ж/б плита с заливкой швов 2050 1,1 2255 Обмазочная пароизоляция 50 1,3 65 Утеплитель 0,1х400 400 1,2 480 Асфальтная стяжка 2см 350 1,3 455 Рулонный ковер 150 1,3 195 Итого 3000 3450 Распределенную по длине балки нагрузку собирают с грузовой площади и суммируют с нагрузкой от веса конструкции. Рис. 1 Подсчет нагрузок на балку покрытия Таб. 2 Вид нагрузки и расчет Нормативная нагр. gser, кН/м Коэф-т надежн. Расчетная нагрузка g, кН/м 1.Постояная: от веса покрытия 3,0*6=18 - 3,45*6=20,7 от собственного веса балки (91 кН/ 24м=3,8 кН/м) 3,8 1,1 4,2 Итого gsez=21,8 - G=24.9 2.Временная (снег) Pser=1,5*6=9 1.4 P=12,6 Итого qsez=gser+pser= =21,8+9=30,8 q=g+p= =24,9+12,6=37,5
						Лист
						7
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

2.3 Расчет прочности по нормальным сечениям. Опасное сечение III-III на расстоянии х от опоры. - полезная высота сечения на опоре; i – 1:12=0,083 – уклон верхнего пояса балки; l – 2400 см – пролет балки. Изгибающий момент от расчетной нагрузки в сечении III-III. Высота балки в сечении III-III (на расстоянии 928 см от опоры или на расстоянии 928+12,5=940,5 см от торца балки). Рабочая высота сечения Контролируемое напряжение арматуры с учетом точности ее натяжения где γSP=1-0.1=0.9; ΔγSP=0.1. Напряжение в арматуре Характеристика сжатой зоны бетона. w=α-0.08RB=0.85-0.008*22*0.9=0.7 Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона. Проверяем положение границы сжатой зоны т.е. граница сжатой зоны проходит в ребре
						Лист
						8
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

т.к. А0=0.051 < AR=0.393 сжатой арматуры поставлено достаточно. Вычисляем коэффициент γS6, при А0=0.051 ξ=0.05 Определяем требуемую площадь сечения напрягаемой арматуры Принимаем 8Ǿ25 с АSP=39.27 см2. Проверяем прочность сечения балки по середине пролета (сеч.IV-IV). Изгибающий момент от расчетной нагрузки Рабочая высота сечения Определяем значение ξ, при γS6=1 при γb2=0.9; кл. А-IV; B40 и находим значение ξR=0,538. Поскольку ξ=0.514 < ξR=0.538, расчет ведем с учетом коэффициента γS6 при η=1,2. Определяем коэффициент γS6. Высота сжатой зоны бетона.
						Лист
						9
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Проверяем условие. т.е. прочность сечения обеспечена. 2.4 Геометрические характеристики поперечного сечения. Отношение модулей упругости для напрягаемой арматуры. для арматуры кл. А-III Площадь приведенного сечения III-III при h=235,75 см. Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани. Момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести. Момент сопротивления приведенного сечения для нижней растянутой грани. Расстояние до верхней ядровой точки.
						Лист
						10
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

2.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры. Принимаем начальное предварительное напряжение арматуры σsp=560 МПа. Проверяем условие 1. где Первые потери σlos1: а) от релаксации напряженной арматуры. б) от перепада температур при Δt=650С в) от деформации анкеров σ3=0, т.к. натяжение арматуры производится на жесткие упоры стенда до бетонирования; г) от быстронатекающей ползучести σ6. Для этого в начале определим усилие обжатия бетона при учете потерь σ1, σ2, σ3. Эксцентриситет действия силы P0; Еор=y-ap=128.5-9=119.5 см. Изгибающий момент в середине балки от собственного веса, возникающий при изготовлении балки в вертикальном положении. Напряжение обжатия бетона на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия Р0 и момента М с.в. Отношение где α=0.70 при передаточной прочности бетона; Rbp=28 МПа, поэтому потери от быстронатекающей ползучести бетона, подвергнутого тепловой обработке.
						Лист
						11
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Первые потери от обжатия бетона Вторые потери σlos2: а) от усадки бетона σ8 = 40 МПа б) от ползучести бетона, подвергнутого тепловой обработке, при где α = 0.85. Суммарные вторые потери Полные потери предварительного напряжения арматуры 2.6 Расчет прочности по наклонным сечениям. Расчет прочности в наклонном сечении по Q приводит в сечениях, где опорное ребро балки переходит в стенку (сеч. 1-1); начинается уширение стенки (сеч. II-II); происходит смена шага поперечных стержней на расстоянии 6 м от торца. Поперечная сила в опорном сечении балки от расчетных нагрузок. Расчет прочности сечения 1-1. Сечение 1-1 на расстоянии 70 см от торца или на расстоянии х1 = 57.5 см от оси опоры. где а = 2.5 см – расстояние от нижней грани балки до центра тяжести сечения продольного стержня, соединяющего поперечные. Проверяем необходимость расчета поперечной арматуры из условия. где φb4 = 0.6 для тяжелых бетонов. Следовательно, необходим расчет поперечной арматуры. Принимаем 2 каркаса с поперечными стержнями Ǿ10 мм из арматуры кл. А-III с Rsw=290 МПа и Аsw = 2*0.785=1.57 см2. Вычисляем интенсивность поперечного армирования.
						Лист
						12
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Определяем шаг поперечных стержней. 1) В соответствии с нормами должны соблюдаться условия. 2) Вычисляем принимаем 1.5, принимаем φN = 0.5, Усилие обжатия с учетом полных потерь По конструктивным особенностям при h > 450 мм. 3) Принимаем S = 10 см и распологаем поперечные стержни на протяжении от торца балки до сечения II-II. Проверка прочности сечения I-I для принятого значения S=10 cм. Уточняем интенсивность поперечных стержней Поперечная сила, воспринимаемая хомутами и бетоном т.е. прочность наклонного сечения !-! обеспечена. Проверяем условие. удовлетворяется, где
						Лист
						13
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Расчет прочности сечения II-II. от оси опоры. Поперечная сила Проверяем условие следовательно необходим расчет поперечных стержней. Принимаем диаметр поперечных стержней 8 мм из А-III с Asw = fsw*n = 0.503*2=1.006 cм2. n = 2 (2 каркаса). Интенсивность хомутов Шаг поперечных стержней 1) 2) принимаем φf = 0.5; Вычисляем принимаем 1.5. 3) принимаем S = 10 см и располагаем поперечные стержни между сечениями II-II и III-III. Расчет прочности сечения III-III. от оси опоры.
						Лист
						14
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Необходим расчет поперечной арматуры в средней части балки. Интенсивность хомутов Шаг поперечных стержней 1) 2) принимаем φN = 0.5. Вычисляем принимаем 1.5. 3) принимаем поперечные стержни Ǿ10 мм из арматуры класса А-III с шагом 10 см. Проверка прочности сечения III-III для значения S = 10 см. Интенсивность хомутов. т.е. прочность сечения на действие поперечной силы в наклонном сечении III-III обеспечена. удовлетворяется.
						Лист
						15
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

2.7 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси. Равнодействующая усилий обжатия бетона с учетом всех потерь при γsp = 0.9. Эксцентриситет равнодействующей Момент сил обжатия относительно верхней ядровой точки Упругопластический момент сопротивления приведенного сечения где γ – коэффициент, учитывающий влияние неупругой деформации бетона растянутой зоны в зависимости от формы сечения: при Момент, воспринимаемый сечением балки в стадии эксплуатации перед образованием трещин в нижней части. Момент внешних сил от нормативных нагрузок в сечении III-III (gser = 30.8 кН/м, x=9.275 м). т.е. в сечении III-III образуются нормальные трещины. Необходимо произвести расчет ширины продолжительного раскрытия трещин. В соответствии с табл. 2. аcrc1 = 0.4 мм – непродолжительная ширина раскрытия трещин и аcrc2 = 0.3 мм – продолжительная. Расчет по продолжительному раскрытию трещин. Определяем момент от gser = 21.8 кН/м. определяем параметры.
						Лист
						16
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Эксцентриситет силы P02: Плечо внутренней пары сил. Напряжение в растянутой арматуре где Ширина раскрытия трещин. где δ = 1, φ = 1, η = 1. h0 = 200-9=191 см. 2.8 Определение прогиба балки. Полный прогиб определяется : где каждое значение прогиба вычисляют: Кривизна 1/r при равномерно распределенной нагрузки: жесткость B=φb1EbIred для сечения без трещин в растянутой зоне φb1 = 0.85. Изгибающие моменты в середине балки от постоянной и длительной нагрузки:
						Лист
						17
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

от кратковременной нагрузки от полной нормативной нагрузки Mser=Mlt + Msh.t = 2319+661.57=2980.57 кНм. Кривизна и прогиб от постоянной и длительной нагрузок (при φb2 = 2, когда влажность окружающей среды выше 40%). Кривизна и прогиб от постоянной и длительной нагрузок (при φb2 = 1). Изгибающий момент, вызываемый усилием обжатия. P02 при γsp = 0.9; еор = 119.5 см. Mcp = P02eop=1003.7*1.195=1199.42 кНм Кривизна и изгиб балки от усилий обжатия при S = 1/8. Кривизна и выгиб от усадки и ползучести бетона при отсутствии напрягаемой арматуры в верхней зоне сечения балки. h0 = 200-9=191 см. Полный прогиб балки - - условие удовлетворяется.
						Лист
						18
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

3 Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами. 3.1 Определение нагрузок. Двумя поперечными сечениями а – а и б – б между колоннами вдоль здания вырезаем участок – поперечник, состоящий из одного поперечного ряда колонн, связанных ригелями покрытий и уложенными по ним плитами с утеплителем и кровлей. Рис. 3. Схема образования поперечной рамы в плане. На эту поперечную раму действуют следующие виды нагрузок: а) постоянная – от веса конструкций покрытия, стен, подкрановых балок и колонн; б) временная – от снега, вертикальных и горизонтальных крановых нагрузок и давления ветра. 3.2 Постоянная нагрузка. Таблица 1. Наименование элементов конструкции Нормативная нагрузка gser, Н/м2. Коэф-т надеж- ности Расчетная нагрузка g, Н/м2 Ж/б плита с заливкой швов 2050 1,1 2255 Обмазочная пароизоляция 50 1,3 65 Утеплитель 0,1х400 400 1,2 480 Асфальтная стяжка 2см 350 1,3 455 Рулонный ковер 150 1,3 195 Итого 3000 3450 Расчетная нагрузка, передаваемая ригелем покрытия на колонну (G = 91 кН – вес балки) На крайнюю колонну на среднюю колонну Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки с рельсом на колонну Gп.б. = 107 кН. Расчетная нагрузка от собственного веса колонн. Крайняя колонна:
						Лист
						19
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

надкрановая часть - подкрановая часть Средняя колонна надкрановая часть - подкрановая часть - 3.3 Временные нагрузки. Снеговая нагрузка. Вес снегового покрова на 1 м2 площади горизонтальной проекции покрытия для IV района, sn=1500 Н/м2. Расчетная снеговая нагрузка при с=1, f=1,4: на 1м2 площади покрытия. где μ = 1 коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии. Расчетная снеговая нагрузка на крайнюю колонну. То же на среднюю колонну Крановые нагрузки. Вес поднимаемого груза Q=150 кН. Пролет крана Lкр=24−20.75=22.5 м. Согласно стандарту на мостовые краны: В = 6.3 м – ширина крана; К = 5 м база крана, G = 435 кН - общий вес крана; GТ = 70 кН – вес тележки; Fn,max = 220 кН – максимальное давление колеса на рельс. Минимальное давление крана на колесо. n0 = 2 (число колес на одной стороне крана). Расчетное давление при γf = 1.1 и γn = 0.95. Расчетное вертикальное Dmax и Dmin на колонну определяем по линиям влияния от 2-х сближенных кранов с учетом коэффициента сочетания γс = 0.85 (для 2-х кранов).
						Лист
						20
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Горизонтальная нагрузка от поперечного торможения кранов. Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо: Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от 2-х кранов при поперечном торможении: Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка принимается равноиерно распределенной в пределах высоты колонны и собирается с вертикальной полосы стены шириной, равной шагу колонн вдоль здания – 12 м. Давление ветра на конструкции выше колонн заменяется сосредоточенной силой в уровне верха колонн. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки определяется: где g0 = 850 Н/м2 (для VII-го района по ветровой нагрузке); k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте; с – аэродинамический коэффициент: с = 0.8 с наветренной стороны; с = 0.6 с заветренной стороны. Величина скоростного напора ветра до 10 м от поверхности земли (тип местности А; к=1,25) На отм. 10,8: : На отм. 14.1: Равномерно распределенная с наветренной стороны: с1 = 0.8; γf =1.2; γn = 0.95; К = 1 Равномерно распределенная с заветренной стороны с2 = 0.6:
						Лист
						21
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Сосредоточенная в уровне верха колонны. 4 Статический расчет поперечной рамы. 4.1 Определение реакции верха колонн от единичного смещения Δ1 = 1. Прилагаем единичное перемещение Δ1 = 1 и вычисляем реакции верхнего конца сплошной колонны RΔ . Для сплошной крайней колонны: где Рис. 4.
						Лист
						22
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Для средней двухвет колонны; Рис. 5. Jc = 60 х 303/12 = 13,5 х 104 см4 К1 = (1-0,15)3 1815 х 104/8 *5*5* 13,5 х 104 = 0,41 Суммарная реакция. 4.2 Определение расчетных усилий в сечениях колонн. а ) от постоянной нагрузки Продольная сила F1 приложена эксцентриситетом Изгибающий момент В подкрановой части вследствие изменения высоты сечения колонны с эксцентриситетом: Расчетная нагрузка от надкрановой части колонны Fв1 – с Расчетная нагрузка от подкрановой балки Fп.б. – с С уммарное значение момента относительно точки 2 Рис. 7. В колонне (по оси Б) среднего ряда М от постоянной и снеговой нагрузок не возникают вследствие симметрии поперечной рамы. (Рис. 7.).
						Лист
						23
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Вычисляем реакцию верхнего конца левой колонны по оси А. Рис. 8. Для колонны по оси В Колонна по оси Б загружена центрально и для нее R2 = 0. Суммарная реакция связей в основной системе . Из канонического уравнения следует, что Δ1 = 0: упругая реакция (-А;+Б). От M2 = 19.36 кНм. Для колонны по оси А Для колонны по оси В; Упругая реакция Суммарная опорнаяреакция верха крайней колонны (-А;+В). Расчетные усилия от постоянной нагрузки. Для колонны по оси А.
						Лист
						24
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Продольные силы для всех сечений Для колон по оси Б От снеговой нагрузки Изгибающий момент от снеговой нагрузки в колонне по оси А в точке I; Рис. 9. В точке 2 В колонне по оси Б моменты равны 0. Упругие реакции на уровне верха колонн. Усилия на колонну от снеговой нагрузки передаются в той же точке, что и усилия от постоянной нагрузки, упругую реакцию можно определить из соответствующих моментов; Упругие реакции верха крайних колонн.
						Лист
						25
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Расчетные усилия от снеговой нагрузки. Колонны по оси А. Колонна по оси Б: . От вертикальных крановых нагрузок Dmax и Dmin. Колонна на оси А: Колонна по оси Б: краны в одном левом пролете. , Рис. 10. Упругие реакции верха колонн. На колонне по оси А: Мmax = 346 кНм. На колонне по оси Б: Мmin = -142.5 кНм. Для колонны по оси А; Колонны по оси Б: Суммарная реакция в основной системе: С учетом пространственной работы каркаса каноническое уравнение имеет вид:
						Лист
						26
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Упругая реакция левой колонны по оси А: Упругая реакция левой колонны по оси Б: Упругая реакция левой колонны по оси В: Расчетные усилия от вертикальной крановой нагрузки. В сечениях колонны по оси А: (во всех сечениях). В сечениях колонны по оси Б: (во всех сечениях). В сечениях колонны по оси В: Рис. 11. Эп. М от Dmax на колонне по оси А.
						Лист
						27
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

На колонне по оси А: Мmin = 114 кНм. На колонне по оси Б: Мmax = -432,4 кНм. Для колонны по оси А; Колонны по оси Б: . Суммарная реакция в основной системе: С учетом пространственной работы каркаса каноническое уравнение имеет вид: Упругие реакции на уровне верха колонн По оси А: По оси Б: По оси В: Расчетные усилия. В сечениях колонны по оси А: В сечениях колонны по оси Б:
						Лист
						28
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

В сечениях колонны по оси В: От горизонтальных крановых нагрузок. Тормозная сила действует на колонну по оси А и Б. Тормозная сила H1 = 14.4 кН приложена к колонне по оси А. Опорная реакция R1 для колонны по оси А при R1 = Rsp. С учетом пространственной работы каркаса Упругая реакция колонны По оси А:
						Лист
						29
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

По оси Б: По оси В: Расчетные усилия. В сечениях колонны по оси А: по оси Б: по оси В: Тормозная сила H1 = 14.4 кН приложена к колонне по оси Б Опорная реакция для колонны по оси Б:
						Лист
						30
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Упругая реакция колонны По оси Б: По оси А и В: Расчетные усилия. В сечениях колонны по оси А и В: по оси Б: от ветровой Ветровая нагрузка действует слева не право
						Лист
						31
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

При действии ветровой нагрузки слева реакция левой колонны от нагрузки определяется по формуле при k = 0: Реакции правой колонны по оси В от нагрузки Реакция связей от сосредоточенной силы W = 54.76 кН равна R = -54.76 кН. Суммарная реакция в основной системе Рис. 12. Результирующее упругое давление на уровне верха колонны по оси А: Результирующее упругое давление на уровне верха колонны по оси В: Результирующее упругое давление на уровне верха колонны по оси Б: Расчетные усилия. В сечениях колонны по оси А: В сечениях колонны по оси Б:
						Лист
						32
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

В сечениях колонны по оси В:
						Лист
						33
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Нагрузка № загр Коэф сочет Усилия в сечениях колонны по оси А I-I II-II III-III IV-IV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Постоянная Снеговая Крановая от 2-х кранов Hmax на левой колонне Крановая от 2-х кранов Hmax на средней колонне Крановая Н на левой колонне Крановая Н на средней колонне Ветер слева Ветер справа 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 1 0.9 1 0.9 1 0.9 1 0.9 1 0.9 1 0.9 1 0.9 63.75 17.95 16.15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 637.5 179.5 161.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -40.3 16.6 14.94 -30.5 -27.45 -39.2 -35.64 27.7 24.93 8.1 7.29 26.4 23.8 -53.6 -48.24 665,7 179.5 161.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20.9 -1.4 -1.3 83.5 75.15 27.7 24.9 27.7 24.93 8.1 7.29 26.4 23.8 -53.6 -48.24 786.7 179.5 161.5 576,5 518,5 190 171 0 0 0 0 0 0 0 0 -72 -6.8 -6.12 -37.4 -33.7 -29.3 -26.4 -29.3 -26.37 40.2 36.18 460 414 -402,4 -362.2 935.6 179.5 161.5 576,5 518,5 190 171 0 0 0 0 0 0 0 0 -6.52 -0.38 -0.34 -8,48 -7.6 -3,9 -3.51 -3.9 -3.51 2.25 2.025 67.3 60,6 -70.9 -63.8 Основное I сочетание I группы II (γc = 1) III IV Mmax, N и Q Mmin, N и Q Nmax, M и Q Qmax, M и N 1+2 817 - 1+2 1+12 665.7 665.7 1+2 1+4+8 1363 - 1+4+8 1+12 935.6 935.6 1+4+8 60.78 -77.4 -18.9 1+4+8 81.7 - 81.7 - 13.9 1+4+8 132.1 132.1 - 388 1+14 -43.1 23.7 - -474.4 -89.8 -89.8 817 - 845.2 - 1363 - 1512.1 1512.1 -18.9 Основное Ia сочетание II группы IIa (γc = 0.9) IIIa IVa Mmax, N и Q - - - - 1+5+9+13 1+5+9+13 144,8 1305 309,5 1454 -17.63 Mmin, N и Q - - 1+5+9+15 - - 1+3+5+9+15 -91,06 665,7 -500,4 1615,6 -81.8 Nmax, M и Q - - - - 1+3+5+9 1+3+5+9+15 119.7 1467 -500.4 1615.6 -81.8 Qmax, M и N - - - - - - 1+3+5+9+15 -500.4 1615.6 -81.8
						Лист
						34
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

5. Расчет прочности двухветвевой колонны среднего ряда.

5.1. Данные для расчета сечений

Бетон тяжелый класса В 15, подвергнутый тепловой обработки при атмосферном давлении Rb = 8,5 Мпа; Rbf= 0,75 Мпа, Еb = 20,5 х 10³ Мпа. Арматура класса АIII,d  10 mm, Rs = Rsc = 365 Mпа, Es = 2 x 10⁵ Мпа. В данной работе раcсмотрен расчет 2-х сечений 1-1 и 2-2.

5.2. Сечение на уровне верха консоли колонны.

Сечения колонны b x h = 50 x 60 см.

В сечениях действуют три комбинации расчетных усилий

Таблица 5

Усилие	Комбинации усилий
	1-я	2-я	3-я
М1 КН.м	13,9	13,9	0
N1 КН	665,7	665,7	845,2

Усилия от продолжительного действия нагрузки. M_l =0, N_l = 1168 KH.

При расчете сечения вводим _b2 = 1.1

l_o M / N = 13900 / 845.2=16.4 cm,

l_a =2 см, l_o = 2H₂ =2 x 3,6 = 7,2 cm.

i =h²/12=60²/12 = 17.32 cm,  = l_o / i = 720 / 17.32 = 46.18  14, учитываем выявление прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила

Ncr = 6.4Eb / l_o2 (J/Y_l (0.11 / 0.1 + e Y_sp + 0.1) +  J_s) = 6.4 x 20500(100) / 720² x (900000/1.57 x (0.11/0.1+0.267+0.1) + 9.77 x 75.71) = 47.12 x 10⁵ H = 4712 KH

I = bh³/12 = 50 x 603/12 = 900000 см⁴. Y_l = 1.57,  = 1(тяжелый бетон)

 = 0.107/0.6 = 0.177, e = 0.267,  = Es/Eb =9.77 при  =0.004.

Y_s =  bh₀(0.5h – a)²= 0.004x 50 x 56 (0.5 x 60-4)² = 7571.2 cm4, sp = 1

 = 1/(1-N/Ncr)= 1/(1-159.9/4712) =1.5,

l = lo x  + 0.5 x h – a = 10.7 x 1.5 + 0.5 x 60 – 4) = 42.05 cm,

При условии, что Аs = As',

Высота сжатой зоны:

x = N/_b2 Rb b = 845.2/1.1 x 8.5 (100) 50 =34.18 cm²

Относительная высота сжатой зоны:

 = x/ho = 34.18/56 = 0.61

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона.

_R = /1+_sR/400(1- / 1.1)  = 0.7752/ 1+365/400 x (1-0.7752/1.1)  = 0.61

 = 0.85-0.008  _b2, Rb = 0.85-0.008 x 1.1 x 8.5 = 0.7752,

_sR = Rs = 365 MПа

As = As' =(N(l-h_o+N)/2Rb x b) / Rsc (h_o - a') = 845,2(1000) (42,05 - 56 +845,2 (100)/ / 2 x 8,5 (100) 50) / 365 (100) (56-4) = -10,3  0

Площадь арматуры начинают по конструктивным соображениям.

As = 0,002 В х ho =0,002 х 50 х 56 = 5,6 см³

Принимаем 3 d 16 с Аs = 6,03 см²

Расчет сечения колонны 1-1 в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба не делают.

5.3. Расчет сечения в заделке колонны

Сечение 2-2 в заделке колонны

Сечение ветви b x h = 60х30 см; ho = 21 см;

Расстояние между осями ветвей l = 105 см; расстояние между осями распорок при десяти панелях: S = Н₁/n = 15,55/10 = 1,55 м

Высота сечения распорки 40 см.

Таблица 6.

	Комбинации усилий
	1-я	2-я	3-я
М1 КН.м	57.4	-57.4	45.61
N1 КН.м	2058.2	2058.2	2112.5
Q KH.м	- 1.64	1.64	4.73

Усилие от продолжительного действия нагрузки:

N_l = 0, N_l = 1629 KH, Q_l = 0

Расчетное сечение арматуры As =As'принимают наибольшее.

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузки от крана.

lo = 1,5 H₁ = 1.5 x 15.55 = 23.3 m

Приведенный радиус инерции

r²red = c² / 4( 1+3c²² x n² x H₂)= 1.05² / 4(1+3 x 0.95² / 1.56² x 0.3²) = 0.4 cm²

r_red = 0.4 = 0.6 cm

Приведенная гибкость сечения

R red = l_o / r_red = 23.3/0.6 = 3.88 > 14 – необходимо учеть влияние прогиба элемента на его прочность

l_o – 4561/2112.5 = 2.16 cм, I = 2bh³_c/12 + b x h_c(c/2)² = 2 50 x 30³/12 + 50 x 30 (10.5/2)² = 69.9 x 10⁵ cм⁴, M_1l = 0+1629(0.95/2) = 773.7 KH/m,

M = 45.61 + 2112.5 (1.05/2) = 1049 KH/m,  = 1,

Y_l 1+773.7/1049=1.73, e = 0.05

_e,min = 0.5 – 0.01(2330/120) – 0.01 x 1.1 x 8.5 = 0.5 – 0.19 – 0.009 = 0.21

Принимаем e = 0.21,  = 9.77

Коэффициент армирования  = 0.0065

Is = 2 x 0.0065 x 50 x 30 (95/2)² = 0.52 x 10⁵ cm⁴

Ncr = 6.4 x 20500 (100)/2330² 69.9 x 10⁵/1.73 ( 0.11/0.1+0.21 + 0.1) + 9.77 x 0.52x 10⁵ = 2.42 (18.37 + 5.08) 10⁵ = 56.74 x 10⁵ H = 5674 KH

 = 1/(1-2112.5/5674) = 1.6

Определим усилия в колонне (в ветвях)

N_br = N/2  M/c = 2112.5/2  45.61 x 1.6 / 1.05 = 1056  76.8 KH

N _br1 = 1132.8 KH

N_br2 = 979.2 KH

M_br = (Qs)/4 =4.73 x 2.5/4 = 3 KH.m

l_o = 3 (100)/1132.8 = 0.26 cm < lo = 1 cm

В расчет вводят l_o = l_a:

l = l_a + h_c/2 – a = 1+30/2-4 =12 cm

Подбор сечений арматуры:

_n = N/_b2 x Rb x Bho = 1132.8 (1000) /1.1 x 8.5 (100) 50 x 26 = 0.93 > _R + 0.61

 = a_n (1-_R) + 2 _s x _R / 1+  _R + 2_s = 0.93 /1-0.61 + 2 x 1.69 x 0.61/ 1-0.61 + 2 x 1.69 = 0.64, _s = _n (l/h_o – 1 +_n /2) / 1-¹ = 1.55 (2/26 – 1.55/2) / 1-0.15 = 1.69

` = a' /h_o = 4/26 =0.15

В расчетном случае  = 0,64 > _R =0,61,

As = As` =N/Rs x l (h<sub>o</sub>- (1-/2)/<sub>n</sub> / 1-`= 1132.8 x 10/365 = 12/26 x 0.64 (1-0.64/2)1.55/1-0.15 =4.03 cm²

Коэффициент армирования

 = (2 х 4,03)/60 х 26 = 0,005

l_о = 0,8 х Н₁ = 0,8 х 15,5 = 12,45 м

Принимаем 3 d 14

c As = 4.62 см²

Радиус инерции i = 602/12 = 17,3 см,

l_o/i = 1012.45/17.3 = 72 > red = 47.1 – расчет на подкрановую часть колонны необходим.

Случайный эксцентриситет:

la = 0.9 cm, la = 1515/600 = 2.5 cm, la  1 cm

M_1e= 0+1629 x 0.285 = 464.3 KH/m

l = 2.5 + 0.5 (56-4) = 28.5

M₁ = 0+ 2058.2 x 0.285 = 586.6 KH/m, = 1,

Ye = 1+ 464.3/586.6 = 1.79, 8e = 0.03

I = 2 (30 x603/12)=10.8 x 105 cm⁴

Is= 0.1 x 105 cm ⁴ , при As = As` = 10.18 cm² – 4 o 18AIII

Ncr =6.4 x 20500/1245² [10.8 x 10⁵/1.79 (0.11/0.1 + 0.24 + 0.1)+9.77 x 0.1 x 10⁵] = =2972 KH

_n= 2112.5 (1000) / 1.1x 8.5 (100) 2 x 30x 56 = 0.67 > _R = 0.61

` = 4/56 = 0.07

_s = 0.87 (28.5/56 – 1+0.67/2) / 1-0.07 = 0.001>0

As = As` = 2112.5 (1000)/365 (100) x 28.5/56 – 0.9 (1-0.9/2)12 / 1-0.07 = 16.7 cm²

4 d 18 AIII + 2 o 20 AIII

Расчет промежуточной распорки.

Изгибающий момент:

Мds= (Qs)/2 = 4,73 х 2,51/2 = 5,94 КН.м

Cечения распорки прямоугольное.

В = 50 см, h =40 cm , ho= 36 cm

As = As`= Мds/Rs(ho-a`) = 594000/365(100) (36-4) = 0,5 см²

Принимаем 3 о 10 с Аs = 36 см ²

Поперечная сила в распорке:

Qds = (2Mds)/ 1,05 = 2 х 5,94/1,05 = 11,3 КН

Q = Yb₄ x _b2 x Rbt b h_o = 0,6 х 1,1х0,75 (100) 60 х 36 = 1,06 х 10⁵ Н = 106 КН

Так как Q== 106 КН > 11,3 КН, поперечную арматуру принимают конструктивно d10 = 6 мм класса АI – с S = 150 мм.