7.Розрахунок колони дрібно-гуртового ринку

(позацентрово стиснутої )

Зусилля в січеннях колони (на основі розрахунку рами зробленому на ВК «МИРАЖ »)

Січення 1-1	Січення 2-2	Січення 3-3	Січення4-4
N = 400кН	N = 400кН	N = 278 кН	N =278кН
M = 41,4кН	M = 32,7кНм	M = 0,9кНм	M = 0
Q = 26 кН	Q = 18,9кН	Q = 6,94	Q = 6,67кН

Найбільш небезпечними є січення 1 – 1 в місці защемлення колони

Клас важкого бетону В20; Ry = 11,5 мПа; Rвt = 0,9мПа; в2 =0,9; в = 27000мПа.

Арматура класу А – ІІІ; R_s = 365мПа; R_sc = 365мПа; s = 2000000мПа

Підбір арматури

Робоча висота січення h₀ = h – а = 40 – 4 = 36 см; в = 40 см

Ексцентриситет сили ℓ₀ = М/N = 41,4/400 = 10,3 см

Випадковий ексцентриситет ℓ₀ = h/30 = 40/30 = 1,3 см або ℓ₀ = ℓ_соl/600 = 11600/600 = 1,9 см

Для розрахунку приймаємо ℓ₀ = 10,3 см

Знаходимо значення моментів в січенні відносно осі, яка проходить через центр ваги найменш стиснутої (розтягнутої ) арматури. При довготривалому навантаженні і при повному навантаженні

М₁ = М + N (h/2 – а ) = 41,4 + 400 (0,2 – 0,04 ) = 105,4 кНм

Радіус ядра січення r = 0,289 h = 11,6

Відношення ℓ₀/r = 1160/11,6 = 100 > 14

Критична повздовжня сила: N_кр = (6,4_в/ℓ₀² ) І/ ℓ (0,11/0,1+ ℓ /_р)+0,1 +І_s;

_р = 1 (арматура напружена )

І_s – момент січення арматури ;

І – момент інерції бетонного січення

З врахуванням того , що І_в = r² А; І_s =1А (h/2 – а )² > = 2А_s/А, формула для N_кр приймає вигляд

Армування Аs = А_s приймаємо конструктивно. Повздовжні стержні приймаємо з арматурою класу А – ІІІ 416 , А_s = 8,04 см²

₁ = 8,04100/40² = 5 % >_1мін = 0,5 %

Поперечні стержні (хомути ) виконуємо з арматури А – І 6мм з кроком 300мм. Оголовок колони армуємо сітками з арматури класу А-І6мм з кроком 50мм. Встановлюємо 4 сітки.

Розрахунок скритої опорної консолі колони

Пластина – сталь Ст 09Г2С1 з R_е = 330 мПа

Бетон – В 20 ; R_в = 11,5 мПа

Граничні зусилля : N₁₄ = 0,8R_в в_с ℓ_с + R_е t ℓ_е ; N₂₄ = R_s A_s

 = 57°30;в_с – ширина колони в_с = 400мм; t – товщина планок; ℓ_е – ширина планки ℓ_е = 110мм

As = 412 = 4,52см²

N₁₄ = 0,811,5100,40,11+ 2330100,0080,11 = 985,6кН

N₂₄ = R_sA_s = 365  104,52 = 165кн

Q ≤ N₁₄sin; Q ≤ 986.6  0.84 = 832.1 кН  Q = 110 кН

Q ≤ N₂₄tg; 165  1.57 = 259 кН  Q = 110 кН

Розрахунок закладної деталі колони

Анкера : арматура класу А – ІІІ ( R_s = 365 мПа )

Бетон колони В20 з R_в = 11,5 мПа ; R_вt = 0,9 мПа

Необхідно визначити діаметр анкера і товщ. пластини

 = Q ℓ= 91,40,075 = 6,84кНм

Розрахунковий опір бетону з врахуванням коефіцієнта _в2 = 0,9

R_в_в2 = 11,50,9 = 10,35мПа

R_вt_в2 = 0,90,9 = 0,81

Визначаємо площу поперечного січення анкерів:

N_an =/Z = 6,84/0,3 = 22,8кН – найбільше розтягуючи зусилля в одному ряді анкерів

Прийнявши діаметр анкера 16мм знаходимо :

Визначаємо площу анкерів:

Приймаємо по два анкера в кожному ряді діаметром 16мм ( А_an = 4,02см² )

=0.431 А_an = 3.4х10^-4  n_an x А_an1= 4,02см²

L_an = 35d = 350,016 = 0,56 м

Отже, необхідно кінці анкерів посилити висаженими головками діаметром dв = 3d і бетон перевірити на зминання і викалювання.

При цьому довжина анкера 10d = 100,016 = 0,16м

Проводимо розрахунок на зминання :

Площа зминання:

A_loc = П (d_b²-d²)/4 = 16.08 x 10^-3

Так як ℓ_s= 0,3 м >15d = 0,016 = 0,24м, а в колоні біля закладної деталі можливе утворення тріщин , то:

N_loc = N_an /n_an 22,8/2 = 11,4кН

N_loc  _loc,в  R_в  А_loc

11,4  10³  2,511,510⁶16,0810^-4

11,410³  46,210³ – умова виконується,міцність на зминання забезпечена.

Розрахунок на виколювання:

N_an  0,5A₁ R_вt

А₁ = (0,048 + 20,3 )  0,4 - 23,140,048²/4 = 0,255м²

0,5А₁ R_вt = 0,2550,50,910⁶ = 114,7кН > N_an = 22,8кН

Міцність на виколювання забезпечена. Прийняті відстані між анкерами в напрямку вздовж і впоперек зсувної сили відповідно дорівнюють:

0,15м > 6d = 60,016 = 0,096 і 0,28м > 4d = 40,064, задовільняють конструктивні вимоги. Відстань від осі анкера до грані колони 0,06м > 3d = 30,016 = 0,048. Визначаємо необхідну товщину пластини, приймаючи опір сталі на зріз R_sch = 130мПа; t  0,25 danR_s\R_csh ; t = 0,2516365/130 = 11,23мм.

З умов зварювання анкерів під шаром флюсу на автоматах товщина пластини повинна бути не менше 0,56 = 0,6516 = 10,4мм

Приймаємо товщину пластин 14мм.

8. Розрахунок позацентрово стиснутого фундаменту

Дані для розрахунку:

Грунти основи: гальковий, грунт з галькою осадових порід з супіщаним заповнювачем, R_ = 0,4 мПа

Бетон важкий класу В 12,5 ; R_вt =0,66 мПа

Арматура гарячокатна класу А –ІІ , R_s = 280 мПа

Вага одиниці матеріалу фундаменту і грунту на його обрізах  = 20 кН/м²

Розрахунок проводимо на найбільш небезпечну комбінацію розрахункових зусиль:

N = 400кН + 465кН = 865кН

 = 41,4 + 0,4  465 = 227,1кНм

Q = 22,6кН

Нормативне значення зусиль при _f = 1,15

_n = 197,5 кНм

N_n = 752,2 кН

Q_n = 22,6 кН

Визначення геометричних розмірів фундамента: глибину стакана фундамента приймаємо 0 см, що не менше значень :

H_аn  0,5 + 0,33 h_col = 0,5 + 0,33  0,4 = 0,63

H_аn  1,5  b _col = 1,5  0,4 = 0,6м

H_аn  33d _ар = 33  0,016 = 0,52м

Повна висота фундаменту H = 1500мм; Глибина закладання фундамента H1 = 1650мм. Фундамент прийнято одноступінчатий; висота ступені 30см.

Попередню площу фундамента визначаємо по формулі:

A = 1,05 N_n/R_ - ×H1 = 1,05752,2/400 – 20 1,65 = 2,15м²

Приймаємо площу фундаментної плити уніфіковану:

A = 1,51,5 = 2,25м²; h = 30см

Так , як заглиблення фундамента менше 2м, а ширина підошви більше 1м , необхідно уточнити розрахунковий опір грунту:

R = R_(1 + k₁(В - b_) / В_ )( d/d_)/2d_= 0,4( 1+0,125(1,5-1\1)1,65+2/22) = 0,39

K₁ = 0,125 – для галькових грунтів

Проводимо перерахунок площі підошви фундаменту:

A = 1,05(752,2/390-201,65) = 2,21м²

Остаточно приймаємо: A = 1,51,5 = 2,25м²

Момент опору W = 1,51,5²/6 = 0,56м³

Визначаємо робочу висоту фундамента з умови міцності на протискування :

h_ = - h_col + b _col/4 +1/2 N/R_bt + Р

Р = N/A = 752,2/2,25 = 334,3 кН/м²

R_bt = ×b₂  R_bt = 1,1 660 = 726кН/м²

h_ = - 0,4 + 0,4/4 +1/2752,2/334,3 + 726 = 0,22м

Повна висота фундаменту H = 0,22 + 0,05 = 0,27м  1,5м. Отже, прийнятої висоти фундамента достатньо.

Визначаємо крайовий тиск на основу:

згинальний момент на рівні підошви:

_nf = _n + Q_n  H = 197,4+22,61,5 = 231,4кНм

Нормативне навантаження від ваги фундамента і грунту на його обрізах :

G_n = а  b  H_f    _n = 1,5  1 ,5  1,65  20  0,95 = 70,54кН

При умові , що:

ℓ₀ = _nf/N_n+ G_n = 231,4/752,2+70,54 = 0,28 > а/6 = 1,5/6 = 0,25м

Р₁ = 2N_inf/3в(0,5а- ℓ0) = 2(752,2+70,54)/31,5(0,51,5-0,28) =778кН/м²  1,2R = 1,2390 = 468кН/м²

Умова не виконується , тому збільшимо площу підошви фундамента приймемо дві сходинки 2,4×1,5м і 1,8×1,5м

G_n = 2,41,5200,95 = 133,4кН

ℓ0 = _nf/N_n+G_n= 231,4/752,2+133,4=0,26а/6=2,4/6=0,4м

Р₁ = 2N_inf/3в(0,5а- ℓ0)= 2(133,4+752,2)/31,5(0,52,4-0,26)=418,7кн/м²1,2R=468 кН/м²

Приймаємо 816 А-ІІ з А_s = 16,08см²

Арматура ,яка вкладається паралельно меншій стороні фундамента:

Р_IV-IV = Р_max+P_min/2 =348,5=240,3=294,4кН/м²

 _IV-IV =1\8(в-в1)² Р _IV-IV =1/8(1,5-0,4) ²294,4 = 44,5кнм

А _SIV = 44,5105/280(100)0,9146 = 1,2см²

Приймаємо конструктивно 96 з А_s = 3,82см²

Розрахунок на дію поперечної сили виконуємо ,як для елементів без поперечних стержнів:

Q  2,5 R_вt×в×h₀

R_вt = 0,9  660 = 594 кН/м²; в = 1,5 h0 = 0,26м

Q  2,55941,50,26 = 579кН  Q = 26кн

Підколонник армується сітками розміром 860860мм з кроками 100, стержні 246 А-ІІ і 366 А-ІІ з кроком 200.

Сітки каркасу підколінника із 1212 А-ІІ через 250 по периметру.

Розрахунок міцності по похилих площинах

Приймаємо поперечне армування ригеля з 26 А-І

Крок поперечних стержнів на опорі S= 200мм, А_sw = 0,283см²