Каркас однопролетного промышленного здания

Значение у_t принимается равным

 

 

 

При различных диаметрах  стержней растянутой арматуры значение d_s принимается равным

где d_s1,... d_sk - диаметры стержней растянутой арматуры; n₁,... n_k - число стержней с диаметрами соответственно d₁,... d_k.

 

 

 

 

Условие по трещинностойкости выполняется.

 

3.3. Расчет стойки.

Рассчитываем элемент №16, так  как в стойках нормальная сила мала по сравнению с моментом а в стойке №16 имеется максимальный момент.

Имя загружения	N,кН расчетное	N,кН нормативное	M, кНм расчетное	М, кНм нормативное
1 Собственный вес	6,4	5,82	0	0
2 Нагрузка от покрытия	-6,54	-5,34	0	0
3 Снеговая нагрузка на всю ферму	-3,87	-2,76	0	0
4 –ll– на всю ферму длительная	-1,93	-1,38	0	0
5 Cнеговая нагрузкана пол фермы	-1,93	-1,38	-111,7	-79,75
6 –ll– на пол фермы длительная	-0,97	-0,69	-55,85	-39,88
1+2+5	-2,07	-0,9	-111,7	-79,75
1+2+6	-1,11	-0,21	-55,85	-39,88

 

 

- усилие полное: N =-2,07 кН;  М = 111,7 кН∙м;

- усилие длительное: N_l =-1,11 кН;  М_l = 55,85 кН∙м;

_{- b = 28 см;}

- h = 30 см;

- бетон В40, R_b = 2,2 кН/см²;

- арматура А400, R_s = 35,5 кН/см²;

Е_b = 3,6∙10³ кН/см²;

Е_s = 2,0∙10⁴ кН/см²;

 

Принимаем расчетную длину  элемента равной l_o = 280*0,8=224 см. При этом l_o/h =224/30 = 7,47> 4, т.е. учет гибкости обязателен.

Расчет элемента производим на действие продольной силы с эксцентриситетом    е_o = е_а согласно:

 

 

Выбираем большее значение . Зададимся центром тяжести арматуры а=4 см.

 

 

Коэффициент φ_l:

 

Коэффициент d_е:

 

Коэффициент α:

 

Находим μ по табл. 5.2 пособия к СНиП 52-102-2004

μ=0,002

Примем ; 4 Ø 16 А400.

Требуемый коэффициент  армирования:

 

Определим жесткость:

 

 

Вычислим критическую  силу:

 

Коэффициент η:

 

 

Расчетный момент определим  по формуле:

 

Определим количество продольной арматуры:

 

 

 

 

Определяем требуемое  количество арматуры:

 

 

Принимаем арматуру 3Ø25 А400 А_s= А'_s= 14,73 см². Поперечную арматуру принимаем конструктивно из условия сварки Ø8 А400 с шагом 200 мм.

<2a’, принимаем X=2a’=8см

 

11156,24<22322,96 кН∙см  - прочность обеспечена.

Рис. 6. Схема армирования стойки

3.4. Расчет узлов фермы.

3.4.1. Расчет опорного узла.

Усилия получены в программе  Structul CAD 11.3

 

Усилия, возникающие в опорном  узле:

    Усилие в верхнем поясе  N₁ = 2043 кН.

    Усилие в нижнем поясе   N₂ = 1843 кН.

 

    Площадь ненапрягаемой  дополнительной продольной арматуры  нижнего пояса, устанавливаемой  у опорного узла для компенсации  недостаточной анкеровки арматуры, при преднапряженной арматуре

 

                                       

  Принимаем    4Ø14 А400 (А_s=6,16 см²) и 4Ø16 А400 (А_s=8,04 см²), А_s=14,2 см².

 

 – базовая длина  анкеровки.

где A^I_sp и U_s - соответственно площадь сечения анкеруемого стержня напрягаемой (ненапрягаемой) арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

R_bond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

R_bond = η₁η₂R_bt ,

здесь R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, отвечающее передаточной прочности бетона R_bp;

здесь η₁ - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры и принимаемый равным:

1,7 - холоднодеформированной  арматуры класса Вр диаметром 3 мм и арматурных канатов класса К диаметром 6 мм;

1,8 - для холоднодеформированной  арматуры класса Вр диаметром 4 мм и более;

2,2 - для арматурных канатов  класса К диаметром 9 мм и более;

2,5 - для горячекатаной  и термомеханически упроченной арматуры класса А.

η₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры и принимаемый равным:

1,0 - для диаметра арматуры d_s ≤ 32 мм;

 

Рис.7. Cхема армирования нижнего пояса с учетом дополнительной продольной арматуры.

 

 

 

 

Уточняем длину анкеровки.

 

 

 

 

Для ненапряженной арматуры считаем длину анкеровки.

 

 

α=1 сечение в пролете.

R_bond = η₁η₂R_bt ,

2,5 - для горячекатаной  и термомеханически упроченной арматуры класса А.

η₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры и принимаемый равным:

1,0 - для диаметра арматуры d_s ≤ 32 мм;

 

Напряжения в бетоне от того, что  его обжимает опорная реакция  σ_в.

 

 

 

 

Длина анкеровки должна быть:

>15 =15∙1,6=24 см

>20 см

Все условия выполняются.

 Внутреннее усилие, воспринимаемое  преднапряженной продольной арматурой с учётом фактической длины зоны анкеровки:

 

                  

Длина недостаточная.

 

В таком случае внутреннее усилие, воспринимаемое ненапряжённой  продольной арматурой с учётом фактической  длины зоны анкеровки                     

 

Так как  принимаем

          Проверка по сечение АО:

 

- суммарное усилие, которое  воспринимают поперечные стрежни,  попавшие в сечение АВ за  исключением стержней находящихся  ближе 100 мм ближе точки а  или В.

 

Поперечные стержни по расчету  не требуются, устанавливаем конструктивно Ø6 А400 с шагом S=100мм A_sw=0,283 см².

Рис. 8. Схема опорного узла по линии разрушения АВ.

 

 

Вторая линия разрушения.

 

Высота сжатой зоны

 

Точка С является серединой сжатой зоны.

Сумма моментов относительно точки  С.

 

 – суммарное усилие, воспринимаемое стержнями попавшими  а зону АС, кроме стрежней, которые  находятся ближе 100 мм к точкам А и С.

 

 

 

Условие выполняется.

 

Рис. 9. Схема опорного узла по линии разрушения АС.

 

 

 

3.4.2. Расчет промежуточного узла.

 

Расчет элемента производим на действие продольной силы с эксцентриситетом    е_o = е_а согласно:

 

 

Зададимся центром тяжести арматуры а=4 см. имеем случай больших эксцентриситетов, поэтому.

 

 

Принимаем дополнительные сетки Ø3 В500

Где

 

Проверяем условие

 

При различных диаметрах  стержней растянутой арматуры значение d_s принимается равным

где d_s1,... d_sk - диаметры стержней растянутой арматуры; n₁,... n_k - число стержней с диаметрами соответственно d₁,... d_k.

 

Условие выполняется, подобранной  арматуры достаточно.

Окаймляющая арматура

Принимаем 2Ø3 В500 A_sо= 0,141  см²

 

3.5. Армирование в стадии изготовления.

 

Армирование по прочности  в стадии изготовления,

 

Принимаем 9 Ø14  А400,

Расстояние до последнего стержня 0,25h=0,225∙88=22 см.

Определим длину зоны передачи усилий по формуле:

 

 – с учетом первых  потерь

 

_{Общая длина 0,6∙1,25∙lр=0,6∙1,25∙1108=831 мм ≈ 830 мм}

Устанавливаем сетку на расстоянии 0,25 l_р от торца 28 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет двухветвевой колонны.

4.1. Исходные данные  для расчета.

Рис. 10. Расчетная схема  крайней двухветвенной колонны.

- бетон В25;                                        - продольная арматура А400;

-                                   -

-                                -

-

 

4.2. Расчет надкрановой ветви.

4.2.1. Расчет надкрановой ветви в плоскости рамы

Исходные данные для элемента №68:

-

-

-

-  

- момент от горизонтальных нагрузок

- усилие от горизонтальных нагрузок

- момент от вертикальных нагрузок

- усилие от вертикальных нагрузок

-

-

-

Расчет в плоскости рамы.

Принимаем симметричное армирование  см.

Определим расчетную длину, при этом считаем, что сверху колонна  закреплена шарнирно, а снизу - податливая заделка.

Для вертикальных нагрузок. Для такого случая

Определим гибкость:

 необходим учет влияния  гибкости на несущую способность  элемента.

Для горизонтальных нагрузок.

Определим гибкость:

 необходим учет влияния гибкости на несущую способность элемента.

 

Рассчитаем эксцентриситет полного усилия:

 

Принимаем

Определим для горизонтальных сил:

 

где

Тогда: 

 

Примем в качестве арматуры 4 Ø16 А400 см².

Тогда коэффициент армирования:

 
Определим жесткость:

Вычислим критическую  силу:

 

Расчетный момент:

где момент от нагрузок, не вызывающих существенных горизонтальных смещений:

момент от нагрузок, вызывающих горизонтальное смещение.

Получим:

Эксцентриситет полного  усилия:

 

Принимаем  =35,4 см, т.к. >

Расчетный момент действует в нижней части надкрановой ветви, т.е. где жесткая заделка. Это сечение является расчетным.

Расчет сечения по прочности.

Определим количество продольной арматуры:

имеем случай больших эксцентриситетов.

Требуемое количество арматуры:

Примем  4 Ø 18 А400.

Раскладка арматуры сечения надкрановой ветви колонны приведена на рис.11.

           Рис.11. Армирование надкрановой ветви.

 

 

 

4.2.2. Расчет надкрановой ветви из плоскости рамы.

 

Рис. 12. Схема к расчету  надкрановой ветви из плоскости.

Расчет из плоскости рамы.

Принимаем симметричное армирование  см.

Определим расчетную длину, при этом считаем, что сверху колонна  закреплена шарнирно, а снизу - податливая заделка.

Для вертикальных нагрузок.  Для такого случая

Определим гибкость:

 необходим учет влияния  гибкости на несущую способность  элемента.

Для горизонтальных нагрузок.

Определим гибкость:

 необходим учет влияния  гибкости на несущую способность  элемента.

 

Рассчитаем при случайном  эксцентриситете:

 

 

Принимаем

Определим для вертикальных сил:

 

 

где

Тогда: 

 

Примем в качестве арматуры 4 Ø18 А400 см².

Тогда коэффициент армирования:

 
Определим жесткость:

Вычислим критическую  силу:

 

Расчетный момент:

Получим:

Расчетный момент действует  в нижней части надкрановой ветви, т.е. где жесткая заделка. Это сечение является расчетным.

Расчет сечения по прочности.

Определим количество продольной арматуры:

имеем случай больших эксцентриситетов.

Требуемое количество арматуры:

Следовательно арматура по расчету не требуется.

Примем  4 Ø 18 А400.

4.3. Расчет подкрановой  ветви.

4.3.1. Расчет подкрановой  ветви в плоскости рамы.

Рассчитываем элемент  №34.

Исходные данные:

-

-