- •Министерство образования и науки Украины
- •Исходные данные.
- •Характеристики крана
- •2. Технико-экономическое обоснование выбора конструктивной схемы сборного перекрытия
- •2.1. Первый вариант.
- •2.1.1. Плиты покрытий пролетом 6м.
- •Стропильная ферма.
- •2.2.1. Плиты покрытий пролетом 12 м
- •2.1.3. Подстропильные фермы.
- •2.2. Второй вариант.
- •2.2.2. Арки покрытия.
- •Технико-экономические показатели по вариантам
- •3. Расчет и конструирование сборной предварительно напряжённой арки пролётом 30 м.
- •3.1. Сведения о конструкциях
- •3.2. Расчётный пролёт и нагрузки.
- •3.3. Геометрические характеристики и усилия в сечениях арки.
- •3.4. Расчёт прочности затяжки.
- •3.5. Определение потерь предварительного напряжения арматуры затяжки.
- •3.6. Расчёт трещиностойкости затяжки
- •3.7. Проверка прочности затяжки при обжатии бетона.
- •3.8. Расчёт прочности нормальных сечений верхнего пояса арки.
- •3.9. Расчёт прочности наклонных сечений арки.
- •3.10. Расчёт прочности и трещиностойкости подвески.
- •4.3. Сбор нагрузок на раму
- •4.4. Определение усилий в расчетных сечениях рамы по оси б
- •4.5. Составление расчетных комбинаций усилий
- •5. Расчет и конструирование колонны по оси б
- •5.1. Сведения о материалах
- •5.2. Расчет надкрановой части колонны
- •5.3. Расчет подкрановой частей колонны
- •5.4. Расчёт прочности наклонных сечений внецентренно сжатой ветви.
- •6.2. Определение геометрических размеров фундамента.
- •6.3. Расчет арматуры фундамента
- •6.4. Расчет подколонника
- •6.5. Конструирование
- •7. Список литературы.
5. Расчет и конструирование колонны по оси б
5.1. Сведения о материалах
Бетон тяжелый класса В 20, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Rb=11,5 МПа; Rbt=0,9 МПа; Eb=27×103 МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.13 и 18). Арматура класса А-III, d>10 мм, RS=RSC=365 МПа, ES=2×105 МПа. Поперечная арматура класса А I, RS=225 МПа, RSw=175 МПа, Es=2.1×105 МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.22 и 29).
5.2. Расчет надкрановой части колонны
Сечение колонны b´h=50´60 см при а=а’=4 см; полезная высота сечения h0=56 см.
Для выбора расчётных комбинаций усилий рассмотрим их значения в сечениях 0-1 и 1-0. В сечении 0-1 момент не возникает, поэтому расчётными будут комбинации в сечении 1-0.
Арматуру подбираем по комбинации I второго сочетания, т.к. она имеет больший изгибающий момент:
max М=205,91 кН×м; соотв. N=2016,81 кН;
По комбинации II второго сочетания выполняем проверку прочности сечения.
Расчетную длину надкрановой части колонны определяют согласно (СНиП 2.03.01-84, табл.32):
l0=2×H2=2×4,5=9 м, т.к. в расчётную комбинацию входит крановая нагрузка. Около 90% нормальной силы составляет постоянная нагрузка от веса покрытий, поэтому коэффициент условия работы бетона gb2=0,9 и Rb=0,9 × 11,5=10,35 МПа
Радиус инерции сечения надкрановой части колонны:
.
Проверяем гибкость колонны:
l=l0 /i=900/17,32=52>14.
В соответствии с (СНиП 2.03.01-84, п.3.24) нужно учитывать влияние прогибов элемента на его прочность.
;
Момент
от постоянных и длительных нагрузок
, а усилие от полных
нагрузок имеют разные знаки.
Так
как
,
то![]()
![]()
Конструкция колонны статически неопределимая. Случайные эксцентриситеты:
![]()
Так
как
,
то случайный эксцентриситет не
учитывается.
Т.к.
,
принимаютdе
=0,246.
![]()
Условная
критическая сила для элемента
прямоугольного сечения без предварительного
напряжения при
(первое
приближение):

![]()
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба:

Определим площадь арматуры внецентренно сжатой колонны по следующиму алгоритму:
![]()
![]()
Т.к.
,
то
МПа.
Граничная относительная высота сжатой зоны:

где
для арматуры класса А-III
![]()
![]()
![]()
Т.к.
,
то:
![]()
Т.к.
gb2=0,9<1,
то

![]()


Коэффициент армирования
,
при
35 < l = l0 / I = 900/17,32 = 52 <83.
Принимаем по 3 ø 18 А III с каждой стороны сечения:
![]()
следовательно,
уточнение параметров не требуется.
По комбинации II выполним проверку прочности сечения:
max М=75,14 кН×м; соотв. N=2399,85 кН;
![]()
![]()
Момент
от постоянных и длительных нагрузок
, а усилие от полных
нагрузок имеют разные знаки.
Так
как
,
то
![]()
,
гдеb=1
для тяжелого бетона;
Т.к.
,
то
![]()
![]()
Так
как
,
то случайный эксцентриситет не
учитывается.
Т.к.
,
принимаютdе
=0,246.
Условная
критическая сила для элемента
прямоугольного сечения без предварительного
напряжения при
:

![]()
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба:

Проверяем прочность сечения:
![]()
![]()

![]()
![]()
Т.к.
,
то
![]()
![]()
Т.к. арматура класса А III, а бетон марки В 20, то
![]()

Прочность
сечения 1-0 по комбинацииII
расчётных усилий обеспечина.
5.3. Расчет подкрановой частей колонны
Сечение
колонны состоит из двух ветвей. Расстояние
между осями ветвей с = 110 см. высота всего
сечения
мм, сечение ветви
мм;
мм;
мм.
Средний шаг распорки:
мм.
где
- свободная длина подкрановой части
колонны выше уровня пола.
В подкрановой части колонны при различных комбинациях усилий действуют разные по знаку, но близкие по значению изгибающие моменты и поперечные силы. В связи с этим принимаем симметричное армирование ветвей и распорок. Наибольшие усилия в подкрановой части колонны возникают в сечении 1-2 и 2-1, поэтому эти сечение является расчетным.
Комбинация I в сечении 1-2:
М=350,27 кН×м; N=2847,75 кН; Q=49,61 кН
Комбинация II в сечении 2-1:
М=209,853 кН×м; N=3968,48 кН; Q=20,55 кН; Nl=1903.58 кН
Расчётная длина подкрановой части колонны:
в
плоскости рамы
м
из
плоскости рамы
м
Комбинация I
![]()

Т.к.
приведенная гибкость сечения:
;
необходимо учитывать влияние прогиба
элемента на его прочность.
Момент
от постоянных и длительных нагрузок
, а усилие от полных
нагрузок имеют разные знаки.
Так
как
,
то![]()
Конструкция колонны статически неопределимая. Случайные эксцентриситеты:
![]()
Так
как
,
то случайный эксцентриситет не
учитывается.
![]()
,
принимаем dе
= dmin
= 0,31;
Критическую силу для составного сечения определяем по формуле:

где
- предварительно принятый коэффициент
армирования ветви.
![]()
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба:

Определяем усилия в ветвях колонны из формулы:
;
Nb1=1783,69 кН; Nb2=1064 кН.
Изгибающий момент от местного изгиба в ветвях колонны:
;
Расчётный эксцентриситет:
,
Далее определяем площадь симметричной арматуры:
![]()
![]()
![]()
![]()
Т.к.
,
то:
![]()
Т.к. рабочая продольная арматура класса A-III, бетон класса В 20, то:
![]()

Комбинация II
![]()
Момент
от постоянных и длительных нагрузок
, а усилие от полных
нагрузок имеют разные знаки.
Так
как
,
то![]()
Так
как
то
случайный эксцентриситет не учитывается.
![]()
![]()
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба:

Определяем усилия в ветвях колонны из формулы:
;
Nb1=2211.6кН; Nb2=1756.8 кН.
Изгибающий момент от местного изгиба в ветвях колонны:
;
Расчётный эксцентриситет:
,
Далее определяем площадь симметричной арматуры:
![]()
![]()
![]()
![]()
Т.к.
,
то:
![]()
Т.к. рабочая продольная арматура класса A-III, бетон класса В 20, то:
![]()

![]()
Полученное
значение
значительно больше принятого
,
значит, следует уточнить критическую
силу при![]()
Критическую силу для составного сечения определяем по формуле:

где
- предварительно принятый коэффициент
армирования ветви.
![]()
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба:

Определяем усилия в ветвях колонны из формулы:
;
Nb1=2206,5 кН (сжатие); Nb2=1762 кН (растяжение).
![]()
![]()
![]()
![]()
Т.к.
,
то:
![]()
Т.к. рабочая продольная арматура класса A-III, бетон класса В 20, то:
![]()

![]()
Т.к.
полученное значение
незначительно отличатся от принятого
в предыдущим приближении
,
дальнейшего уточнения площади арматуры
не производим.
Так как по комбинации II расчётных сочетаний требуемая площадь арматуры
больше,
чем в I
комбинации расчётных сочетаний
,то окончательно
принимаем симметричную арматуру сжатой
ветви 3
ø
25
А III
![]()
Проверяем возможность образования наклонных трещин растянутой ветви по формуле:
![]()
Следовательно, в растянутой ветви наклонные трещины не образуются.
Рассчитываем подкрановую часть из плоскости изгиба рамы:
![]()
Радиус инерции:
![]()
Т.к.
приведенная гибкость сечения:
;
необходимо учитывать влияние прогиба
элемента на его прочность.
Отношение
;
![]()
По
интерполяции приложения 9
,![]()
для
4
ø
25
А III
:
для
12
ø
25
А III
![]()
По
интерполяции приложения 9
,![]()
![]()
![]()
Т.к.
,
принимаем
![]()
![]()
Прочность сечения колонны из плоскости изгиба достаточна.
