4.4. Розрахунок колон на зусилля, що виникають при підйомі, транспортуванні та монтажі

Крім основного розрахунку колон на експлуатаційні навантаження необхідно виконати перевірку перерізів на зусилля, які виникають при підйомі, транспортуванні та монтажі, маючи на увазі, що такі зусилля відрізняються від експлуатаційних. При цьому виникають також інші розрахункові схеми.

Навантаженням у цьому випадку е власна вага колони, яка врахо­вується з коефіцієнтом динамічності: 1,6 - при транспортуванні; 1,4 - при підйомі та монтажі.

У цих випадках коефіцієнт надійності з навантаження = І.

У деяких випадках збірні елементи розпалублюють і перевозять до складу готової продукції раніше, ніж бетон набере проектної міц­ності. Тому в розрахунку необхідно враховувати знижену /відпускну/ міцність бетону . У даному випадку для класу бетону В 20 від­пускна міцність бетону=II Ша; розрахунковий опір бетону знаходимо інтерполяцією табличних даних, де за клас бетону приймає­ться передаточна міцність бетону. Отже, за табл. Д.З маємо = = 6,5 Ша, Тоді з урахуванням коефіцієнта= 1,1 дістаємо= 6,5 • 1,1 = 7,15 МПа.

4.5. Перевірка міцності колони при підйомі та транспортуванні

Розрахункова схема визначається розміщенням кроквяних отво­рів або підкладинок. Підйом і транспортування виконують в горизон­тальному положенні за допомогою траверси за дві точки (рис. 9,а).

Навантаження від власної ваги

= 1,6 • 25 • 0,4 • 0,4 • І = 6,4 кН/м,

де 1,6 - коефіцієнт динамічності при транспортуванні.

Згинальні моменти

= - 2,31 кН· м;

= - 7,2 кН· м;

= 1,77 кН· м;

Розрахунковим буде момент =7,2 кН-м. Оскільки розміри Перерізу колони= 40 x 40 см, то= 40-3=37 см. Коло­ну заармовано стержнями 4 Ø 18 А-Ш. При транспортуванні чи підйомі колона працює як згинальний елемент (рис. 9,а). Тому робочою буде арматура 2 Ø 18 А-Ш з= 5,09 см².

Висота стислої зони бетону

= 6 5 см.

Момент, що сприймається перерізом,

= 6270 кН-см = 62,7 кН· м;

62,7 кН ·м > = 7,2 кН'м.

Отже, міцність колони при транспортуванні забезпечена.

Якщо умова не виконується, необхідно зменшити виліт . Міц­ність при підйомі можна не перевіряти, оскільки заздалегідь відомо, що розрахунковий момент буде меншим, зважаючи на менше навантаження від власної ваги колони (коефіцієнт динамічності при підйомі приймаємо 1,4).

4.6. Перевірка міцності колони при монтажі

Колону монтують у положенні "на ребро" за одну точку. Розра­хункова схема для цього навантаження показана на рис. 9,6.

Навантаження від власної ваги

= 1,4 • 25 • 0,4 • 0,4 • І = 5,6 кН/м.

Згинальні моменти

= - 9,33 кН· м - момент на початку

консолі;

= - 6,51 кН· м - момент на грані консолі;

Щоб визначити місцезнаходження моменту , обчислимо опорну реакцію:

= 6,7 кН.

Відстань до знайдемо з формули:

м.

Тоді

= 4,01 кН · м.

Розрахунковим буде момент = 6,51 кН^. м >= 4,01кН^. м.

Враховуючи, що колона квадратна й армування симетричне, несуча здат­ність колоші .при її спиранні "на ребро" буде такою самою, як і при транспортуванні в горизонтальному положенні. Отже, прирівнюючи не­сучу здатність колони (працює як згинальний елемент - див. рис. 9,6) до розрахункового моменту, встановлюємо

[] = 62,7 кН·м >= 6,51 кН·м.

Умова міцності виконується, отже, міцність колони при монтажі забезпечена.

3. РОЗРАХУНОК І КОНСТРУЮВАННЯ ЗБІРНОГО ЗАЛІЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТУ

Збірні фундаменти під колони можуть виконуватись як з одного, так і з кількох блоків. Вага таких фундаментів досягає 150 кН і більше.

Збірні фундаменти стаканного типу виготовляють ступінчастими з важкого бетону класів ВІ5, В20, В25, установлюють на пісчано-гравійну або бетонну підготовку товщиною 100 мм. Підошва фундаменту армується зварними сітками із стержнів арматури класів А-ІІ; А-Ш. При цьому діаметр стержнів має бути не меншим від 10 мм і встанов­люватись із кроком 100,..200 мм. Товщина захисного шару приймається не меншою за 35 мм, якщо під фундаментом є бетонна підготовка, і 70 мм, якщо такої підготовки немає.

Глибина стакану центрально-навантаженого фундаменту має бути не меншою за розмір перетину колони і не меншою за 20 діаметрів по­здовжньої робочої арматури колони, виготовленої з бетону класу ВІ5 і вище.

Центрально-навантажені фундаменти проектують квадратними і розраховують на сумісну дію сталих і тимчасових навантажень, що передаються колонами, навантажень від власної ваги тіла фундаменту і грунту на його уступах.

Розрахунок фундаменту полягає у визначенні його розмірів у пла­ні, повної висоти, висоти нижнього уступу і площі арматури.

Виконаємо розрахунок збірного залізобетонного фундаменту під колону середнього ряду.

Вихідні дані. Бетон важкий класу В20. З урахуванням коефіцієнт умови роботи = 0,9;= 0,9 · 0,9 = 0,8 МПа. Арматура класу А-ІІ з= 280 МПа.

Згідно із завданням умовний розрахунковий тиск = 0,28 МПа.

Розрахункове навантаження на фундамент = 1750 кН. Розрахункове навантаження при= І можна знайти, розділивши розрахункове навантаження при> І на середній коефіцієнт надійності за навантаженням= 1,15:

= І522 кН.

Глибина закладання фундаменту призначається залежно від глиби­ни промерзання, типу грунту, деформативних властивостей, рівня грунтових вод і висоти тіла фундаменту. При проектуванні центрально-навантаженого фундаменту під середню колону, де глибина промерзання не враховується, глибину закладення підошви фундаменту призначаємо = 0,85м. Припускаємо, що висота фундаменту дорівнює 0,7 м і відмітка верху збірного фундаменту має бути 0,15 м від рівня підлоги.

Площа підошви фундаменту

= 5,79м²,

де - середня щільність матеріалу фундаменту і засипки (грунту) над ним; як правило,= 20 кН/м³.

Розміри сторін підошви квадратного в плані фундаменту:

= 2,41 м.

Беремо фундамент розмірами 2,5x2,5 м і площею = 6,25 м².

Напруга на грунт від розрахункового навантаження·

= 280 кН/м² = 0,28 МПа.

Найменшу висоту фундаменту визначаємо з умови продавлювання:

де - розміри перерізу колони.

Тоді + 3,5 = 43,4 + 3,5 = 46,9 см.

Крім того, висота фундаменту за конструктивними вимогами мав бу­ти прийнята не меншою

= 20+ 25 = 20 · 1,8 + 25= 61 см;

+ 25 = 40 + 25 = 65 см.

Беремо = 80 см ( - 3,5 = 80 - 3,5 = 76,5 см).

Висоту нижнього уступу призначаємо за умови міцності за попе­речною силою без поперечного армування [2, формула (ХІ.3І)] :

= І64 см.

де - робоча висота нижнього уступу; для важкого бетону0,6;

= (250 - 40-2 ·76,5) 0,5 = 28,5 см.

Тоді

+ 3,5 = 16,4 + 3,5 = 19,9 см.

Висоту нижнього уступу беремо = 40 см > 19,9 см. Тоді

= 40 - 3,5 = 36,5 см.

Розрахункові згинальні моменти в перерізах 1-І та 2-2 [2, фор­мула (ХІ .22)] відповідно

= 0,125= 0,125 · 0,28 (0,І)(250-40)² 250 =

= 38588 кН · см = 386 кН · м;

= 0,125= 0,125 · 0,28 (0,І)(250-110)² 250 =

= І7І50 кН · см= 172 кН · м.

Площа арматури за перерізами:

1-1

= 20,02 см²;

2-2

= І8,7см².

Приймаємо нестандартну зварну сітку з однаковою в обох напрямах робочою арматурою із стержнів Ø 14 А-ІІ з кроком 200 мм. Отже, остаточно ІЗ Ø 14 А-ІІ з = 20,01 см² < 20,02 см². Недоар-мування складає 1%.

Конструювання збірного залізобетонного фундаменту зображене на рис. 10.

Рис. 10. Конструювання збірного

залізобетонного фундаменту

Додаток

Таблиця Д.1

Типи панелей перекриття багатоповерхових промислових споруд

Поперечний переріз панелей	Маса І м2 кг	Висота пере­тину, мм	Стан- дартна ширина, мм	Клас бето­ну
	200	220	2400,1600,1200,1000	15-30
	200…300	220	1800,1600,1200,1000,800	15-30
	300	220	1800,1600,1200,1000,800	15-30
	250...260	220	1800,1600,1200,1000,800	15-30
	180...220	250...260	1800,1600,1200,1000,800	15-30
	350	350	1400,1200,1000	15-30
	240… 315	120-160	1400,1200,1000	Нижній шар- 25 верхній – 12,5

Таблиця Д.2

Типи конструкцій підлоги перекрить багатоповер­хових

промислових споруд

Конструкція підлоги	Товщина, мм	Маса І м2, кг
Плиткова (метлахські плитки по цементній підготовці із звукоізоляцією зі шлако­бетону)	70	140
Цементна	20... ЗО	50... 70
Асфальтова	25... 50	50...100
Ксилолітова двошарова при наявності бетон­ної стяжки	50... 55	100
Плиткова (із пластмасових плиток) на це- ментному розчині, товщина - 20 мм	22, 5...23	75
Паркетна на мастиці з ізоляцією із деревоволокнистих плит	90	100

Таблиця Д.З

Розрахункові опори та початковий модуль пружності

деяких класів бетону, МПа

Розрахунковий параметр	Позна­чення	Клас бетону
		12,5	15	20	25	30	35
Граничний стан І групи
Стискання осьове . (призмова міцність)		7,5	8,5	11,5	14,5	17	19,5
Розтягнення осьове		0,66	0,75	0,9	1,05	1,2	1,3
Граничний стан ІІ групи
Стискання осьове /призмова міцність/		9,5	11,0	15,0	18,5	22	25,5
Розтягнення осьове		1,0	1,15	1,4	1,6	1,8	1,95
Початковий модуль пружності		21000	23000	27000	30000	32500	34500

Таблиця Д.4

Розрахункові опори та модуль пружності деяких класів

арматурних сталей, МПа

Клас арматури	Гранічний стан І групи			Граничний стан ІІ групи	Модуль пружно­сті , МПа
А-І	225	175	225	235	210000
А-П	280	225	280	295	210000
А-Ш, діаметр 6... 8 мм	355	285	355	390	200000
А-Ш, діаметр 10... 40 мм	365	290	365	390	200000
А-ІУ, Ат-ІУс, Ат-ІУк	510	405	450	590	190000
А-У, Ат-У	680	545	500	785	190000
А-УІ, Ат-УІ	815	650	500	980	190000
Звичайний дріт Вр-І: діаметр 3 мм	375	270	375	410	170000
діаметр 4 мм	365	.265	365	405	170000
діаметр 5 мм	360	260	360	395	170000

Таблиця Д.5

Рекомендації щодо вибору класу бетону й арматури

для попередньо напружених конструкцій

Вид І клас напруженої арматури		Клас бетону не нижче
І		2
І. Арматурний дріт класів:
В-ІІ (при наявності анкерів)		В20
Вр-І І (без анкерів) діаметром, мм
до 5 включно		В20
6 і більше		В30
пасма К-7, К-І9		В30
2. Стержнева арматура (без анкерів)
діаметром, мм:
10... 18 класів
А-ІУ		ВІ5
А-У		В20
А-УІ, Ат-УП		В30
І	2
20 і більше класів
А-ІУ	В20
А-лУ	В25
А-УІ, Ат-УП	В30

Примітки: І. Для конструкцій без попереднього напруження можна брати важкий бетон класу не нижче В7,5.

2. Щоб прискорити обертання опалубних форм, необхід­но призначити мінімально допустиму передаточну міцність бетону. Згідно з [І, п.2.6] передаточну міцність бетону призначають не менше II МПа, а при стержневій арматурі класу А-УІ, високоміцному дроті без анкерів і пасм - не менше 15,5 МПа. Крім того, передаточ­на міцність бетону має бути не менше 50% прийнятого класу бетону.

Таблиця Д.6

Рекомендації щодо вибору коефіцієнтів надійності

Вид навантаження	Щільність матеріалу , кг/м3	Коефіцієнт надій­ності за наван­таженням
При розрахунку конструкційза І групою граничного стану (> 1)
Для сталого навантаження:
Залізобетонні конструкції	> 1800 > 1800	=1,1 =1,1
Ізоляційні матеріали, що виго­товляються: в заводських умовах	< 1800	= 1,2
на будівельному майданчику	< І800	= 1,3
Для тимчасового навантаження: короткочасної дії /снігове/		= 1,4 і більше
Для розподілених навантажень: < 3...5 кН/м2		= 1,3
5 кН/м2		= 1,2

Таблиця Д.7

Коефіцієнти ξ ; ά₀ ; V

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0.26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35	0,995 0,99 0,985 0,98 0,975 0,97 0,965 0,96 0,955 0,95 0,945 0,94 0,935 0,93 0,925 0,92 0,915 0,91 0,905 0,9 0,895 0,89 0,885 0,88 0,875 0,87 0,865 0,860 0,855 0,850 0,845 0,840 0,835 0,83 0,825	0,01 0,02 0,03 0,039 0,048 0,058 0,067 0,077 0,085 0,095 0,104 0,113 0,121 0,13 0,139 0,147 0,155 0,164 0,172 0,18 0,188 0,196 0,203 0,211 0,219 0.226 0,234 0,241 0,248 0,255 0,262 0,269 0,275 0,282 0,289	0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,5І 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70	0,82 0,815 0,81 0,805 0,8 0,795 0,79 0,785 0,780 0,775 0,77 0,765 0,76 0,755 0,75 0,745 0,745 0,735 0,73 0,725 0,720 0,715 0,710 0,705 0,700 0,695 0,690 0,685 0,680 0,675 0,670 0,665 0,660 0,655 0,650	0,301 0,301 0,309 0,314 0,32 0,326 0,332 0,337 0,343 0,349 0,354 0,359 0,365 0,37 0,375 0,38 0,38 0,39 0,394 0,40 0,403 0,408 0,412 0,416 0,420 0,424 0,428 0,432 0,435 0,439 0,442 0,446 0,449 0,452 0,455

Таблиця Д.9

Марка петлі	Діаметр стержня петлі , мм	Норматив­не зусил­ля на петлю, кН	Геометричні розміри петлі, мм					Довжи­на за­готов­ки, мм	Маса, кг
			А		В
М6-100 М8-100 М10-150 М12-150 М14-180 М16-200 М18-250 М20-250 М22-250 М25-300	6АІ 8АІ 10АІ І2АІ І4АІ І6АІ І8АІ 20АІ 22АІ 25АІ	І 3 7 11 15 20 25 ЗІ 38 49	180 180 230 230 230 280 330 350 350 420	130 130 165 165 165 200 240 250 250 300		30 30 30 30 30 30 30 40 40 40		550 550 710 710 730 880 1030 1090 1100 1300	0,12 0,22 0,63 0,63 0,90 1,39 2,06 2,69 3,28 5,0

Примітка. Позначення марки петлі: М - монтажна петля; цифра за буквеним індексом означає діаметр стержня петлі, наступна цифра - мінімальну глибину закладки петлі в бетон.

Таблиця Д.ІО

Коефіцієнти і

	Коефіціент при
	6	8	10	12	14	16	18	20
0 0,5 1,0	0,93 0,92 0,92	0,92 0,91 0,91	0,91 0,90 0,89	0,90 0,89 0,86	0,89 0,85 0,82	0,88 0,82 0,76	0,86 0,78 0,69	0,84 0,72 0,61

Коефіцієнт при

При площі проміжних стержнів , які розмі­щуються у граней, паралельних розглядуваній площині, менше

0	0,93	0,92	0,91	0,90	0,89	0,88	0,86	0,84
0,5	0,92	0,92	0,91	0,89	0,88	0,86	0,83	0,79
1,0	0,92	0,91	0,90	0,89	0,87	0,87	0,79	0,74

Таблиця Д.П

Співвідношення між діаметрами зварюваних стержнів,

що виконуються контактним зварюванням

Діаметр поздовжніх стержнів, мм	З...І2	14; 16	ІЗ; 20	22	25; 32	36; . 40
Найменший допустимий діаметр стержнів /поперечних/ другого напряму, мм	3	4	6	5	8	10

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

І. Норми проектирования. Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 2.03.01-84. - М.: Стройиздат, 1985.

2. Норми проектирования. Нагрузки и воздействия. СНиП 2.01.07-85.- М.: Стройиздат, 1988. .

3. Железобетонные конструкции / Под ред. Л.П.Полякова, Б.Ф.Лысенко и др. - К.: Виша шк., 1984.

4. Байков В.Н., Сигалов В.Е. Железобетонные конструкции. Обший курс. - 5-е изд. - М.: Стройиздат, І991.

5. Проектирование и расчет железобетонных конструкций: Учеб. пособие / Н.Н.Попов, А.В.Забегаев. - М.: Высш. шк., 1985.

6. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонньїх конструкций из тяжелых и легких бетонов /к СНиП 2.03.01-84/:. В 2 ч. - М.: Стройиздат, 1988.

7. ГОСТ 21.503-80. Конструкции бетонные и железобетонные. Рабочие чертежи. - М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1980.