- •2.Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
- •2.1. Компоновка поперечной рамы
- •2.2 Определение постоянных и временных нагрузок на поперечную раму
- •2.2.1. Постоянные и временные нагрузки
- •2.2.2 Крановые нагрузки
- •2.2.3. Ветровая нагрузка
- •3. Расчет и конструирование решетчатой балки
- •3.1. Расчетные сочетания усилий
- •3.2. Выбор типа опалубочной формы
- •3.3. Расчет нижнего пояса
- •3.3.1. Подбор арматуры
- •3.3.2 Образование трещин
- •3.3.3. Раскрытие трещин
- •3.3.4. Наклонное сечение
- •3.4. Расчет верхнего пояса
- •3.4.1. Подбор арматуры
- •3.4.2. Наклонное сечение
- •3.5. Расчет стоек
- •3.6. Расчет опорного узла
- •4.Проектирование колонны
- •4.1. Определение расчётных комбинаций усилий и продольного армирования
- •4.2. Конструирование продольной и поперечно арматуры и расчёт подкрановой консоли
- •5. Конструирование и расчет подкрановой балки
- •5.1. Нагрузки, действующие на подкрановую балку
- •5.2. Определение усилий в подкрановой балке
- •5.3. Определение площади сечения растянутой арматуры
- •5.4. Расчет по наклонным сечениям
- •5.5. Расчет на выносливость сжатого бетона
- •5.6. Проверка прочности растянутой арматуры
- •5.7. Проверка прочности поперечной арматуры
- •5.8. Расчет по деформациям
- •Список использованной литературы
3.5. Расчет стоек
1. Дано:
- расчетные усилия в сечении: N = 5.26 кН, M = 44.78 кН∙м;
- размеры поперечного сечения: b = 0.2 м, h = 0.5 м;
-величина защитного слоя бетона: ap = a’p = 0.04 м;
- класс простой арматуры: A400;
- длина панели верхнего пояса l = 1.5 м.
2. Величина случайного эксцентриситета:
(3.124)
3. Расчетная длина панели верхнего пояса:
(3.125)
4., т.е. прогиб не учитываем.
5. Рабочая высота сечения:
(3.126)
6. Эксцентриситет продольного усилия относительно центра тяжести сечения:
(3.127)
7. Эксцентриситет продольного усилия относительно растянутой грани сечения:
(3.128)
8. Граничная высота сжатой зоны:
(3.129)
9. Предельный коэффициент граничной высоты сжатой зоны:
(3.130)
10. Площадь сжатой арматуры:
(3.131)
11. Определяем коэффициент относительной высоты сжатой зоны бетона:
(3.132)
12. Площадь растянутой арматуры:
(3.133)
13. Принимаем нижнюю арматуру 2Ø10A300 As = 157 мм2, ds = 10 мм, а верхнюю 2Ø16A300 A’s = 402 мм2, d’s = 16 мм.
Рис. 3.3. Расположение арматуры в стойке БДР
3.6. Расчет опорного узла
1. Дано:
- поперечная сила Qmax = 675.17 кН;
- ширина и высота сечения опорной части b = 0.2 м, h1 = 0.89 м;
- величина защитного слоя бетона a = a’ = 0.06 м.
2. Длина проекции наклонного сечения с = 2.85 м.
3. Рабочая высота сечения:
(3.134)
(3.135)
4. Момент воспринимаемый бетоном:
(3.136)
5. Поперечная сила воспринимаемая бетоном:
(3.137)
6. Проверка условия:
(3.138)
7. Проверка условия:
(3.139)
8. Проекция наклонного сечения при нагрузке в виде сосредоточенной силы:
(3.140)
9. Поперечная сила в таком сечении .
10. Параметр (3.141).
11. Параметр(3.142).
12. Параметр (3.143).
13. Предельное значение параметра (3.144).
14. Проверяем условие:
(3.145)
.
15. Требуемая интенсивность хомутов:
(3.146)
(3.147)
16.
17. Конструктивный шаг поперечных стержней:
(3.148)
Примем s = 200 мм.
18. Требуемая площадь поперечной арматуры при 2 стержнях в сечении:
(3.149)
.
19. Принимаем поперечную арматуру 2Ø14 А-300 Asw = 308 мм2 с шагом s = 200 мм.
Так как в верхнем и нижнем поясах балки требуется арматура большого диаметра, то для обеспечения совместной работы бетона с арматурой, принимаем 3-ю опалубочную форму БДР шириной 280 мм.
Рис. 3.4. Расположение арматуры в опорном узле БДР
4.Проектирование колонны
4.1. Определение расчётных комбинаций усилий и продольного армирования
Определение основных сочетаний расчётных усилий в сечении 3-3 колонны по оси А.
Таблица 4.1
Nо |
Загружения и усилия |
Расчетные сочетания усилий. | ||||
N Mmax |
N Mmin |
Nmax Mmax(Mmin) |
Nmin Mmax(Mmin) | |||
1 |
Загружения |
1+ (12+16) |
1+(6+14) |
1+(12+16) |
1+(12+18)
| |
У С И Л И Я |
N |
523.73 |
523.73 |
523.73 |
523.73 | |
M |
-1.031 |
-160.64 |
-1.031 |
-18.04 | ||
N1 |
523.73 |
523.73 |
523.73 |
523.73 | ||
Ml |
-21.55 |
-21.65 |
-21.55 |
-21.55 | ||
Nsh |
0 |
0 |
0 |
0 | ||
Msh |
20.52 |
-139.09 |
20.52 |
3.51 | ||
2 |
Загружения |
1+2+4+(12+16)+22 |
1+(6+14)+23 |
1+2+4+(12+16)+22 |
1+4+(12+18)+22 | |
У С И Л И Я |
N |
712.1 |
523.73 |
712.1 |
523.73 | |
M |
36.11 |
-192.27 |
36.11 |
10.05 | ||
N1 |
523.73 |
523.73 |
523.73 |
523.73 | ||
Ml |
-21.55 |
-21.55 |
-21.55 |
-21.85 | ||
Nsh |
0 |
0 |
0 |
0 | ||
Msh |
45.1 |
-170.72 |
45.1 |
27.74 |
Расчёт продольной арматуры выполняем согласно требованиям пп. 3.1, 3.50, 3.54, 3.55, 3.62 [3].
Расчётные характеристики бетона и арматуры. Бетон тяжёлый класса В35, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Rb = 19,5 МПа, Rbt = 1.3 МПа, Eb = 34500 МПа. Продольная рабочая арматура класса A-300, Rs = Rsc = 270 МПа, Es=200000Мпа.
Размеры сечения подкрановой части колонны b = 400 мм, h = 700 мм. Назначаем для продольной арматуры а = а′=40 мм, тогда ho = h - а′ = 700 – 40 = 660 мм.
Определим сначала площадь сечения продольной арматуры со стороны менее растянутой грани (справа) при условии симметричного армирования от действия расчетных усилий в сочетании N и Mmin: N = 523.73 кН, М = |Mmin| = 192.27 кН∙м; N1 = 523.73 кН, М1 = -21.55 кН∙м; Nsh = 0 кН, Мsh = -170.72 кН∙м.
Поскольку имеются нагрузки непродолжительного действия, то вычисляем коэффициент условий работы бетона γb1 согласно п. 3.1 [3]:
а) момент от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, кроме нагрузок непродолжительного действия (ветер, кран) относительно оси, проходящей через более растянутый стержень арматуры(γb2=0,9):
МI = (N-Nsh) ∙ (ho-a')/2+(M-Msh) (4.1)
МI = (523.73 – 0)(0,66 – 0,04)/2 + (192.27 + 170.72) = 525.35 кН∙м
б) то же от всех нагрузок (γb2=1,1):
МII = N(ho - a')/2 + M (4.2)
МII = 523.73·(0,66 - 0.04)/2 + 192.27 = 354.63 кН∙м.
Т.к. МI< 0,82МII, то расчет выполняем по случаю б).
γbt=МII/ МI=0.675<1,1 => γbt= 0.675. (4.3)
Rb = 0.675·19.6 = 13,16 Мпа. (4.4)
Расчётная длина подкрановой части колонны при учёте нагрузок от кранов равнаlo = 13.875 м. Так как lo/h =13.875/0.7=19.82 > 4, то расчёт производим с учётом прогиба элемента, вычислим Ncr по формуле (98) [3]. Для этого находим
ео=M/N=192.27·10/523.73·10= 367.1 мм>еа=h/30=700/30=23.33 мм, (4.5)
Так как ео/h=367.1/700=0.524>e,min=0.5-0.01lo/h-0.01Rb=0.17, принимаем е=ео/h=0.524; e0 = 367.1 > 0.1h = 70 мм, то φl = 1.
=Es/Eb=210000/34500=6.09; = 0,004
(4.5)
Коэффициент будет равен:
= 1/(1-N/Ncr) = 1/(1-523.73/4367) = 1.136. (4.6)
Вычислим значение эксцентриситета с учётом прогиба элемента по формуле:
e=eo+(ho-a′)/2=367.1·1.136+(660-40)/2= 727.02 мм. (4.7)
Необходимое продольное армирование определим согласно п. 3.62 [3]; R=0.583. Вычислим значения коэффициентов:
n=N/(Rbbho)=523.73·10³/(13,16·400·660)=0.151 (4.8)
m1=Ne/(Rbbho²)=523.73·10³·727.02/(13,16·400·660²) =0.166 (4.9) =a/ho=40/660=0.606. (4.10)
Т.к n<R, то
(4.10)
Назначаем арматуру 4Ø12 Asп = 452 мм2.
Тогда получим =(As+As′)/(bh)=(452+452)/(400·700) = 0.0032, что незначительно отличается от предварительного принятого =0,004, следовательно, расчёт можно не уточнять, а окончательно As = As′ = 452мм².
Определим площадь сечения продольной арматуры со стороны наиболее растянутой грани (слева) для несимметричного армирования с учетом, что со стороны сжатой грани (справа) должно удовлетворяться условие As′ ≥ As,fact= Asn=452 мм2 . Вэтом случае расчетные усилия возьмем из сочетания N и Mmax : N=712.1 кН, М=36.11 кН∙м; Nl=523.73 кН, М1=21.55 кН∙м ; Nsh=0, Мsh=45.1 кН∙м .
МI=(712.1-0)∙(0,66-0,04)/2 + (36.11-45.1) = 211.76 кН∙м; (4.11)
МII = 712.1·(0,66 – 0.04)/2 + 36.11 = 256.86 кН∙м; (4.12)
γbt =0,9 МII/ МI = 1.09 < 1,1=> γbl =1.09; (4.13)
φ1 =1+β МI/ МII = 1+1∙183.91/256.86 = 1,72 < 2; μ=0,0032; (4.14)
(4.15)
η=1.25;
ео = М/Ν = 50.71 мм; (4.16)
е = e0 η +(h0 – a’)/2 = 50.71·1.25 + (660 – 40)/2 = 373.39 мм; (4.17)
(4.18)
Поскольку по расчету не требуется сжатая арматура, то площадь сечения растянутой находим по формулам (128) и (129) [7], оставляя минимальное сечение арматуры As′=As,fact = 452 мм2.
(4.19)
ξ=0,094;
(4.20)
Аs< Аs¸min = 452 мм2 => принимаю минимальное конструктивное армирование Аs=Аsл = 452 мм2
Проверим принятое армирование сечения 3-3 на остальные сочетания расчетных усилий:Nmax и Mmax
N = 712.1 кН, М = | Mmax| = 36.11 кН∙м; Nl = 523.73 кН, Ml = -21.55 кН∙м; Nsh=0, Msh = 45.1 кН∙м.
Проверку прочности сечения выполняем по пп. 3.61 и 3.62 [7], т.к. фактическое армирование симметричное. Принимаем γbt= 0.9 и Rb = 0.9·19.5 = 17.55 МПа, е = ео/h = 50.71/700 = 0.072;
= 1/(1-N/Ncr) = 1/(1-712.1/6240.5) = 1.13
e=eo+(ho-a′)/2=50.71·1.13 +(660-40)/2= 367.3 мм.
Высота сжатой зоны:
(4.21)
ξŖ = 0.577; ho = 660мм;
ξŖ ho=380.82 мм; х< ξŖ => прочность сечения проверяется по ф. (108) [7].
Так же обеспечена прочность и при действии расчетных усилий в сочетании Nmin и Mmax, при N = 523.73 кН, М = 10.05 кН∙м Nl = 523.73кНм, М1 = -21.85 кН∙м, Nsh = 0 кН, Мsh = 27.74 кНм, γbl =0.9 поскольку в этом случае ео = 19.18мм, то Ncrc = 7968.35 кН.
= 1/(1-N/Ncr) = 1/(1-523.73/7968.35) = 1.07
e=eo+(ho-a′)/2=19.18·1.07 +(660-40)/2= 330.52 мм.
Высота сжатой зоны:
ξŖ = 0.577; ho = 660мм;
ξŖ ho=330.82 мм; х< ξŖ => прочность сечения проверяется по ф.(108) [7]: