144660 (Расчёт и конструирование сборных и монолитных железобетонных конструкций каркаса одноэтажного производственного здания), страница 2

Отметка 10,7м ;

Отметка 12,5м ;

Отметка 16,2м ;

Отметка 21,2м ;

Выполняем расчет от различных загружений каркаса. Составляем таблицу сочетаний усилий в соответствии с ДБН “Нагрузки и воздействия" 1.2-2-06 и нормами на проектирование ж. б. конструкций.

Получив всю информацию о напряженно-деформированной состоянии всех элементов расчетной схемы, переходим к конструированию колонны.

Рис.3.2.8 Расчетная схема колонны.

4. Расчет и конструирование колонны по оси Б

Расчет и конструирование колонны проводим в ПК “Лира" приложение “Лир-АРМ"

Задаемся типами материалов колонны:

Бетон тяжелый класса В 20, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, R_b=11,5 МПа; R_bt=0,9 МПа; E_b=2710³ МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.13 и 18). Арматура класса А-III, d>10 мм, R_S=R_SC=365 МПа, E_S=210⁵ МПа. Поперечная арматура класса А I, R_S=225 МПа, R_Sw=175 МПа, E_s=2.110⁵ МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.22 и 29).

Производим расчет и получаем требуемые площади арматуры.

Рис.4.1 Расчетная схема колонны.

4.1 Конструирование

Рис.4.1.1 Армирование надкрановой и подкрановой части колонны.

Рис.4.1.2 Армирование сечений колонны.

5. Проектирование фундамента под колонну по оси Б

5.1 Сведения о материалах

Условное расчетное сопротивление грунта R₀=0,22 МПа. Глубина заложения фундаментов по условиям промерзания грунтов Н₁=1,65 м.

Определение глубины заложения фундамента в зависимости от глубины промерзания грунта основания:

,

где: - коэффициент, принимаемый для Крыма равным 0,7;

- коэффициент учета теплового режима здания (для неотапливаемого промышленного здания);

.

Бетон тяжелый класса В12,5, R_b=7,5МПа, R_bt=0,66 МПа, _b2=1,1; арматура из горячекатаной стали класса A-II, R_S=280 МПа. Вес единицы объёма материала фундамента и грунта на его обрезах

5.2 Определение усилий

Для определения значений усилий действующих на верхний срез фундамента в расчетной схеме (пк “Лира”) заменим подкрановую часть колонны рассчитываемого фундамента стержнем типа “КЭ-10”, численно описывающий геометрическую характеристику и жесткость сквозного сечения.

- жесткость элемента на осевое сжатие.

- жесткость элемента на изгиб в плоскости y

- жесткость элемента на изгиб в плоскости z

- первая координата ядра сечения

- вторая координата ядра сечения

- первая координата ядра сечения

- вторая координата ядра сечения

q - погонный вес (для автоматического определения собственного веса)

Расчёт выполняем на наиболее опасную комбинацию расчётных усилий

Нормативное значение усилий определено делением расчётных усилий на усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке .

Определение геометрических размеров фундамента.

Глубину стакана фундамента принимаем H_an = 120 см, что должно быть не менее:

H_an 0,5+0,33h=0,5+0,331,4=0,962 м, где h=1,4 м - больший размер сечения всей колонны; не менее H_an1,5b_col=1,50,6=0,9 м, где b_col=0,6 м - больший размер сечения ветви; и не менее H_an30d=302,8=84 см, где d=2,8 - диаметр продольной арматуры колонны. Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250 мм, тогда минимальная высота фундамента H_f=1200+250=1450 мм. Принимаем H_f=1800 мм (кратно 300 мм), тогда глубина заложения фундамента H₁=1500+150=1950 мм.

Фундамент трёхступенчатый, высота ступеней принята 300 мм, высота подколонника 1200 мм.

Предварительно площадь подошвы фундамента определяем как для центрально нагруженного по формуле:

где 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначая соотношение сторон фундамента b/a=0,8, получаем:

, b₁=0,8 3,88 = 3,1м.

Принимаем размеры подошвы ab=4,23,3 =13,86 м².

Момент сопротивления подошвы:

Так как заглубление фундамента меньше 2 м, ширина подошвы больше 1 м, необходимо учитывать нормативное давление на грунт по формуле:

.

Определим расчётную высоту фундамента из условия прочности на продавливание по формуле:

м

где h=1,4 м - больший размер сечения колонны

b_col=0,6 м - больший размер сечения ветви

R_bt=R_bt · γ_b2=1,1·0,66=0,726 МПа = 726 кН/м²

Полная высота фундамента

Н=0, 33+0,05=0,38 м < 1,5 м,

следовательно, принятая высота фундамента достаточна.

Определяем краевое давление на основание. Изгибающий момент в уровне подошвы фундамента:

Нормативна нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

G_f = a b H_{1 n} = 4,2 3,3 1,95 20 0,95 = 513,5кН

При условии что:

Принимаем размеры подошвы ab=4,53,6 =16,2 м²

Момент сопротивления подошвы:

Нормативна нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

G_f = a b H_{1 n} = 4,5 3,6 1,95 20 0,95 =600,2 кН

Проверка напряжений в основании показывает, что размеры подошвы фундамента достаточны.

Учитывая значительное заглубления фундамента, принимаем его конструкцию с подколонником стаканного типа и плитой переменной высоты. Толщина стенок стакана назначают 425мм > 0,2∙h=0,2∙1400=280мм. Зазор между колонной и стаканом поверху 75 мм, понизу 50мм. Высоту ступеней фундамента назначают

Высота подколонника 1200мм

Размеры ступеней в плане:

a1=4,5м b1=3,6м

a2=3,0м b2=2,4м

Размеры подколонника:

a3=2,4м b3=1,5м

Высота плитной части фундамента 60см. Проверяем достаточность принятой высоты плитной части из расчета на продавливание.

Расчет на продавливание по условию:

,

условие на продавливание выполняется.

Проверяем прочность фундамента на раскалывание:

,

следовательно проверяем по формуле:

,

прочность на раскалывание обеспечена.

5.3 Расчет арматуры фундамента

Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны а без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок:

;

где

.

Напряжение в грунте в сечении I-I, II-II, III-III (см. Рис.6.1):

Изгибающие моменты, возникающие в сечениях I-I, II-II, III-III от реактивного давления грунта как в консоли, для расчета арматуры, укладываемой параллельно стороне а, определяют по формулам:

;

;

.

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента:

;

;

.

Назначаем шаг стержней 200 мм, на ширине фундамента b=3,6 м параллельно длинной стороне а укладываем 18 18 А-II c A_S=45,8 см². Процент армирования

Определяем изгибающий момент и площадь сечения арматуры, укладываемой параллельно стороне b:

;

.

При шаге стержней 200 мм принимают 23 16 A-II c A_S=46,3см². процент армирования

5.4 Расчет подколонника

Продольное армирование подколонника и его стаканной части определяем из расчета на внецентренное сжатие коробчатого сечения стаканной части в плоскости заделанного торца колонны (IV-IV) и расчета на внецентренное сжатие прямоугольного сечения подколонника в месте примыкания его к плитной части фундамента Размеры коробчатого сечения стаканной части, преобразованное в эквивалентное двутавровое:

b=1,4 м; h=2, 4 м; =1,5 м; =0,425 м; =0,04 м; =2,36 м; =0,04/2,36=0,017.

Расчетное усилие в сечении IV-IV при _f>1:

Эксцентриситет продольной силы:

.

Расстояние от центра тяжести сечения растянутой арматуры до силы N:

Проверяем положение нулевой линии. Так как

> N=2292.9 кН,

нулевая линия проходит в полке, и сечение рассчитываем как прямоугольное шириной b_f’=150 см.

Принимаем симметричное армирование, тогда высота сжатой зоны:

.

Сечение симметричной арматуры:

,

т.е. продольная арматура по расчету не нужна. Назначаем в соответствии с конструктивными требованиями не менее 0,04% площади поперечного сечения подколонника: A_S=A_S’=0,0005150240=18 см². Принимаем с каждой стороны подколонника 618 A-II c A_S=A_S’=18,85 см². У длинных сторон подколонника принимаем продольное армирование 8 18 A-II.

Прочность сечения V-V не проверяем, так как усилия от полученных ранее отличаются незначительно.