Каркас однопролетного промышленного здания

-

-

-

-

-

-  

- 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 в верхнем сечении колонна  закреплена податливо, а в нижнем - жесткая заделка. Для такого  случая при определении  :

Определим гибкость: необходим учет влияния гибкости на несущую способность элемента.

При определении  :

Рассчитаем эксцентриситет полного усилия:

Сравним расчётный  эксцентриситет со случайным:

Принимаем  =2,2 см, т.к. >

Определим для горизонтальных сил:

где

 

Примем в качестве арматуры 4 Ø14 А400 см².

Тогда коэффициент армирования:

 

Определим жесткость:

Вычислим критическую  силу:

 

При определении : _.

Расчетный момент:

где момент от нагрузок, не вызывающих существенных горизонтальных смещений:

Получим:

Эксцентриситет полного  усилия:

Принимаем  =3,22 см, т.к. >

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

 

Расчет сечения по прочности.

Определим количество продольной арматуры:

имеем случай малых эксцентриситетов.

 

 

 

 

Коэффициент влияния арматуры:

 

 

Определяем требуемое  количество арматуры:

 

 

Примем  3 Ø 28 А400.

_{Проверим  элемент при его  растяжении:}

 

Случай малых эксцентриситетов.

Определим е'.

 

 

 

Выбираем большее значение e'= 11,5 см. Зададимся центром тяжести арматуры, а=3 см.

Требуемую площадь сечения  арматуры:

 

Принимаем 6 Ø 25 А400.

Раскладка арматуры сечения подкрановой ветви колонны  приведена на рис.13.

   Рис.13. Армирование подкрановой ветви.

 

4.3.2. Расчет подкрановой  ветви из плоскости рамы.

Расчет из плоскости рамы.

Расчетная схема сечения  имеет вид, представленный на рис. 14

 

Рис.14. Расчетное сечение подкрановой ветви при расчете из плоскости рамы.

 

Определим случайный  эксцентриситет:

Арматура 12 Ø25 А400 см².

Определим для горизонтальных сил:

где

 

 

Тогда коэффициент армирования:

Определим жесткость:

Вычислим критическую  силу:

где при определении  : _.

Расчетный момент:

 

Расчет сечения по прочности.

,

где х - высота сжатой зоны бетона.

1)

2)      

 

 

 

Прочность сечения обеспечена.

 

 

 

 

 

 

4.4. Расчет промежуточной  распорки.

Исходные данные:

- перерезывающая сила:

- изгибающий момент:

-

-

- бетон В25;

-

-

- продольная арматура А400;                         

-                                                

-

- поперечная арматура А240;

-

Поскольку  эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил знакопеременная, то распорку необходимо армировать симметрично.

Примем  3 Ø 22 А400.

 

Рис.15. Продольное армирование промежуточной распорки.

 

Минимальная площадь сечения  продольной арматуры:

 

Расчет по наклонным сечениям:

Проверим необходимость  установки поперечной арматуры. Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению производят из условия

Q < Q_b + Q_sw,

где Q - поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции с от внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; при вертикальной нагрузке, приложенной к верхней грани элемента, значение Q принимается в нормальном сечении, проходящем на расстоянии с от опоры; при этом следует учитывать возможность отсутствия временной нагрузки на приопорном участке длиной с;

Q_b - поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

Q_sw - поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении.

Поперечную силу Q_b определяют по формуле

где 

Значение Q_b принимают не более 2,5R_btbh_o и не менее 0,5R_btbh_o.

Значение с определяют согласно п.3.32. СП 52-101-2003. При проверке условия в общем случае задаются рядом наклонных сечений при различных значениях с, не превышающих расстояние от опоры до сечения с максимальным изгибающим моментом и не более 3h_o. Принимаем с=3h_o=3*27=81см.

Усилие Q_sw определяют по формуле

Q_sw = 0,75 q_sw c_o

где q_sw - усилие в хомутах на единицу длины элемента, равное

c_о - длина проекции наклонной трещины, принимаемая равной с, но не более 2h_o.

Хомуты учитывают в  расчете, если соблюдается условие  q_sw > 0,25R_btb

 требуется установить поперечную  арматуру.

Зададимся Ø8 А400. Шаг хомутов:

          Зададимся  шагом S=100мм.

Если в каждом каркасе  из продольных стержней  ставить по два поперечных стержня, общая площадь поперечной арматуры в сечении распорки

Примем шаг поперечной арматуры равным S=100 мм. Арматуру устанавливаем по всей длине распорки.

Из условия свариваемости  при диаметре продольной арматуры Ø22 А400 определим наименьший допустимый диаметр поперечной арматуры 6 мм.

Примем арматуру Ø 8 А400.

Рис.16. Продольное и поперечное армирование промежуточной распорки.

 

4.5. Расчет колонны  на монтажные нагрузки.

Схема монтажа колонны  и действующих на нее нагрузок, приведена на рис.4.7.

Рис.17. Схема монтажа колонны.

Определим значения нагрузок q₁и q₂  от собственной массы колонны:

где вес подкрановой части колонны, определяемый по формуле:

где объемный вес железобетона.

где вес надкрановой части колонны, определяемый по формуле:

Расчетная схема колонны  и эпюра моментов изображена на рис.1.8.

             Рис.18.  Расчетная схема колонны и эпюра моментов.            

Определим моменты, возникающие  в сечениях:

Проверка сечений:

Подкрановая часть:

,

где арматура 12 Ø25 А400 см².

прочность подкрановой ветви в  процессе монтажа обеспечена.

 

Надкрановая часть:

,

где арматура 4 Ø22 А400 см².

 прочность надкрановой ветви в процессе монтажа обеспечена.

 

Армирование консоли колонны принимаем конструктивно.

 

5.Расчет фундамента стаканного  типа для двухветвевой колонны.

5.1. Определение геометрических размеров фундамента.

Исходные данные.

-бетон В15 

- продольная арматура  А-400    

- поперечная арматура  А-400     

- вес единицы объема  фундамента и грунта g_m =20

- расчетные усилия                              нормативные усилия  

                              

                                    

                           

Рис. 19. Расчетная схема к определению размеров фундамента.

Глубину промерзания грунта находим для города Мурманск: 
 
 
 
 
Принимаем

Минимальную высоту фундамента найдем, исходя из условия: 
 
Принимаем

На фундамент передаётся дополнительное вертикальное усилие от массы панелей наружного ограждения, расположенного ниже отметки 12,65 м и массы фундаментных балок G_фб=51 кН:

 

Моменты сил

  

Полные значения усилий, передающихся на фундамент:

Определим минимальную площадь  подошвы фундамента: 
 
 Среднее давление под подошвой от расчетных нагрузок: 
 
 Высоту плитной части предварительно назначаем из соображений прочности на продавливание при эксплуатации: 
 

 
 Определим нормативные значения нагрузок на уровне подошвы: 
 
 
 
 
Имеем трапециевидную эпюру, расчет будем вести по формулам: 
 
 

 
 
Предварительно принимаем  
Окончательно размеры подошвы принимаются, если выполняется условие: 
 
 
 
 
 
 
Согласно [4], из конструктивных соображений, принимаем: 
 - 1 ступень, 
 - высоту ступени принимаем 300 мм,  
 - толщину стенок стакана принимаем 275 мм из условия >0,3 
 - исходя из глубины заложения фундамента, для соблюдения вышеперечисленных размеров, примем .

 

 
    Рис.20. Фундаментный стакан с окончательно принятыми размерами.

5.2. Расчет на продавливание.

1) Проверка пирамиды продавливания  подколонника: 
 
 
 
 
 

 
Условие выполняется.

2) Проверка пирамиды продавливания первой ступени: 
 
 

 
Условие выполняется.

 

 
Рис. 21. К расчету на продавливание. 
5.3. Определение армирования подошвы фундамента.

 

 

 
 
 

 
Рис. 22. К определению количества арматуры в подошве. 
 
Определим количество требуемой арматуры: 
 

 

Принимаем в продольном направлении.

Рис. 22а. К определению количества арматуры в подошве. 

 

 

 

 

 

 

Принимаем в поперечном направлении.

Рис.23. Армирование подошвы фундамента в продольном направлении.

Рис.23а. Армирование подошвы фундамента в поперечном направлении. 
 
 
5.4. Определение армирования подколонника.

Будем рассматривать подколонник, как двутавровое сечение.

 
Рис. 24. Приведение сечения подколонника к двутавровому сечению.

Проверим выполнение условия: 
 
 
 
Граница сжатой зоны находится в полке, расчет производится как для прямоугольного сечения шириной . 
Требуемое количество арматуры определяется следующим образом: 
 
 
 
 
 
То есть, по расчету арматуры не требуется.Конструктивно, в качестве продольной (рабочей) арматуры, устанавливаем .

 

 

Определение поперечного  армирования подколонника.

Площадь продольной арматуры определяем из расчёта подколонника на внецентренное сжатие горизонтального сечения.

 

Имеем второй случай внецентренного сжатия.

S₀=4,14·10⁵ см³ –статический момент инерции площади сечения подколонника относительно A_s.

A_s1^min=0,0005(210-7,5)(120-7,5)=11,4см²

Принимаем: 4Ø20 A400 (A_s=12,56см²).

Так как  , но .

Площадь стержней одного направления каждой из горизонтальных сеток, укладываемых по высоте стакана на расстоянии 100 мм друг от друга, определяем по формуле:

 Площадь одного из четырех стержней всех направлений