144322 (Проектирование и расчеты одноэтажного промышленного здания), страница 4

нагрузок непродолжительного действия (крановые, ветровые). Для 4–го сочетания , так как в него входят только усилия от постоянной и снеговой нагрузок. В реальном проектировании необходимо выполнять расчет на все сочетания усилий. В курсовом проекте допускается по согласованию с консультантом выбрать одно наиболее неблагоприятное с точки зрения несущей способности колонны сочетание. Таковым для данного примера является третье сочетание.

Напомним геометрические характеристики надкрановой (верхней) части колонны (см. п. 1.2):

, , .

Рабочая высота сечения см. ( см.).

Эксцентриситет продольной силы (знак «-» при вычислении эксцентриситета не учитываем):

.

Свободная длина надкрановой части при наличии крановой нагрузки в третьем сочетании:

м

(при отсутсвии в расчетном состонии крановой нагрузки вводится коэффициент 2,5)

Радиус инерции сечения:

Гибкость верхней части колонны:

Следовательно, в расчете прочности сечения необходимо учесть увеличение эксцентриситета продольной силы за счет продольного изгиба.

Момент от постоянной и длительно действующей части временной нагрузки (последняя учитывается, если в расчетное сочетание входит снеговая нагрузка)

в соответствии с табл. 2.

где к=0,5- коэффициент учитывающий длительно действующую часть снеговой нагрузки.

Продольная сила

,

знак «-» перед силой N₁ принят в связи с отрицательным значением момента M₁

Для тяжелого бетона .

Поскольку моменты и разных знаков и , принимаем равным 1,0. При одинаковых знаках моментов и коэффициент определяем по формуле:

Так как 0,15, принимаем .

Поскольку площадь арматуры надкрановой части колонны неизвестна

(ее определение – цель настоящего расчета), зададимся количеством арматуры, исходя из минимального процента армирования.

При суммарный минимальный процент армирования .

Тогда .

Жесткость железобетонного элемента:

Значение критической силы .

– условие выполнено.

Коэффициент продольного изгиба

Расчетный момент с учётом прогиба равен:

(знак «-» при вычислении момента не учитываем.)

В случае симметричного армирования сечения ( ) высота сжатой зоны

Относительная высота сжатой зоны

Граничная относительная высота сжатой зоны

, следовательно, имеем первый случай внецентренного сжатия – случай «больших» эксцентриситетов.

;

.

т.е.рабочая арматура по расчёту не требуется.

Армируем сечение верхней части колонны конструктивно, исходя из минимального процента армирования.

Принимаем 316 А400 с , что больше .

Количество стержней (в нашем примере – 3) выбирается с тем расчетом, чтобы наибольшее расстояние между ними по ширине колонны не превышало 400 мм.

В случае, если при расчёте получится и процент армирования превосходит принятый при определении , следует скорректировать значение и повторить расчёт.

Поперечная арматура принята класса А400 6 мм (из условия сварки с продольной рабочей арматурой 16 мм). Шаг поперечных стержней мм (кратно 50мм), что удовлетворяет требованиям норм: мм и мм.

Проверим необходимость расчета надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.

см

т.к. – расчет из плоскости рамы не производится.

3.2 Подкрановая двухветвевая часть колонны

Расчет следует производить для сечений III–III и IV–IV, т.е. на 8 сочетаний усилий

(табл. 2):

1)

2)

3) III–III

4)

5)

6)

7) IV–IV

8)

Из приведенных 8 сочетаний наиболее невыгодными являются сочетания N6 и N7, относящиеся к сечению IV–IV, в месте заделки колонны в фундамент. Таким образом, всё армирование подкрановой части колонны определяется расчетом прочности сечения IV–IV.

Геометрические характеристики подкрановой части колонны:

, , .

Размеры сечения ветви:

, , .

Расстояние между осями ветвей:

.

Количество панелей в соответствии с рис. 2, (под панелью понимается часть колонны между осями двух смежных распорок).

Среднее расстояние между осями распорок:

Высота сечения распорки

Далее по аналогии с расчетом надкрановой части колонны вычисляем:

а) для сочетания усилий N6: .

(знак «-» при вычислении эксцентриситета не учитываем)

м. т.к. крановая нагрузка в данном сочетании присутствует (при отсутствии крановой нагрузки в расчетном сочетании для однопролетного здания и при числе пролетов ).

Приведенный момент инерции сечения:

Приведенная гибкость

– в величине эксцентриситета необходимо учесть прогиб элемента.

Т.к. снеговая нагрузка в данном сочетании присутствует (табл. 2.):

;

;

;

Железобетонные колонны О.П.З изготавливаются в горизонтальной опалубке. В процессе высвобождения из опалубки и транспортировки колонна работает как изгибаемый элемент, в растянутой зоне которого могут образовываться трещины. Чтобы гарантировать их отсутствие, продольная арматура должна иметь диаметр не менее 16 мм. Исходя из этого, зададимся предварительным процентом армирования где – площадь сечения арматуры, принятой в виде 316 А400.

Тогда

Отсюда > -условие выполнено.

.

Определяем усилия в ветвях колонны(поперечная сила в сечении IV–IV для сочетания N6 (табл. 2) кН):

кН – ветвь сжата

кН – ветвь сжата

.

Случайный эксцентриситет продольной силы принимается наибольшим из следующих значений:

1. см

1. см

1. см.

Поскольку эксцентриситет , в дальнейших расчетах используем его, тогда м.

Итак, для сочетания усилий N6, на одну ветвь получено:

N_b1=708,79кН; e=0,118м.

б) для сочетания усилий N7 .

; ;

_{Поскольку снеговая нагрузка входит в данное сочетание, имеем:}

;

;

Так как и разных знаков и ,

коэффициент .

(см. I_s для сочетания N6).

Отсюда

.

Усилия в ветвях:

кН – ветвь сжата

кН – ветвь сжата

.

.

Для сочетания усилий N7 имеем: N_b1=848,17 кН; e=0,1284 м.

Сравнение основных параметров, при прочих равных условиях определяющих необходимое для обеспечения прочности сечения колонны количество арматуры ( ), показывает невозможность выбора со стопроцентной гарантией одного из рассмотренных сочетаний (N6 и N7) в качестве наиболее неблагоприятного. Поэтому и при подборе арматуры в ветвях подкрановой части колонны продолжаем учитывать оба сочетания.

Сочетание N6

Граничная относительная высота сжатой зоны

<

,

т.е. дальнейший расчет выполняем при (при , для дальнейших расчётов следует принять ).

;

;

(в случае ,

рабочая арматура по расчету не требуется, сечение следует армировать по конструктивным требованиям, исходя из минимального процента армирования, но не менее чем диаметром 16мм).

Поскольку в данном примере , вычисляем относительную высоту сжатой зоны и требуемую площадь арматуры :

;

Поскольку и при определении критической силы процент армирования был задан исходя из минимально допустимого диаметра арматуры (16мм), перерасчет не производим. В случае если и процент армирования значительно превосходит принятый при определении величины , следует скорректировать значение и повторить расчет.

Сочетание N7

Граничная относительная высота сжатой зоны

<

, следовательно принимаем ;

;

.

.

Так как при min диаметре арматуры 16 рабочая арматура по расчету по обоим сочетаниям не требуется, принятое ранее армирование - 316 А400 с , оставляем без изменения.

В случае, если по расчету требуемое количество арматуры , фактическое армирование подбирается по сортаменту по большему из значений , полученным из расчёта по двум сочетаниям. При этом должно выполняться условие по минимальному проценту армирования и минимальному диаметру (16мм) рабочей арматуры.

Поперечная арматура принята класса А400 6 мм (из условия сварки с продольной рабочей арматурой 16 мм). Шаг поперечных стержней мм, что удовлетворяет требованиям норм: мм и мм.

Проверим необходимость расчёта подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.

При расчете из плоскости рамы при наличии вертикальных связей между колоннами .

–расчет прочности подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости поперечной рамы, не требуется.

В противном случае, если , расчет производится на наихудшее сочетание N6 или N7, при .

3.3 Промежуточная распорка

Максимальная поперечная сила, действующая в сечениях подкрановой части колонны кН (табл. 2.)

Изгибающий момент в распорке

(знак «-» при вычислении момента не учитываем).

Поперечная сила в распорке: