Курсовой проект по железобетонным конструкциям 3 Проектирование сборных железобетонных элементов каркаса одноэтажного промышленного здания
 Скачать 115.37 Kb.
|
|
Комбинация нагрузок и расчетных усилий в сечениях колонн (для крайней колонны)
Таблица 4 Основные сочетания расчетных усилий в крайней колонне
5. Расчет сплошной колонны ряда А 5.1 Данные для проектирования Бетон колонны класса В20 с расчетными характеристиками при коэффициенте условия работы γb 2 = 1: Rb = 11,5 МПа; Rbt = 0,90 МПа; Еb = = 24∙103 МПа. Продольная арматура класса АIII (Rs = Rsc = 365 МПа; Еs = 2∙105 МПа; αs = = Es /Eb = 2∙105 /20,5∙103 = 9,76); поперечная арматура класса АI. 5.2 Расчет надкрановой части колонны Размеры прямоугольного сечения b= 500 мм; h = h1 = 600 мм; для продольной арматуры принимаем а = а` = 40 мм, тогда рабочая высота сечения h0 = h – а = 600 – 40 = 560 мм. Рассматриваем сечение III-III, в котором действуют три комбинации расчетных усилий, приведенных в таблице 4. Таблица 5 Комбинация усилий для надкрановой части колонны
Порядок подбора арматуры покажем для комбинации Мmax . Расчет в плоскости изгиба Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0 = ψH = 2∙4,2 =8,4 м, так как минимальная гибкость в плоскости изгиба l0 /i = 8,4/0,1732 = 48,5 > 14, необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее несущую способность. Вычисляем эксцентриситет e0 =M/N=176/808=22см Случайные эксцентриситеты: еа1 = l0 /600 = 8,4/600 = 0,015м или 15 мм; еа2 = h/30 = 0,6/30 = 0,02 м или 20 мм. еа3 = 10 мм. Принимаем еа2 = 2 см. Проектный эксцентрисистет е0 = │M│/N = 220 мм > 20 мм, следовательно, случайный эксцентриситет не учитываем. Коэффициента условия работы γb 2 = 1,1; тогда расчетное сопротивление бетона Rb = 1,1∙11,5 = 12,65 МПа; Rbt = 1,1∙0,90 = 0,99 МПа. Находим условную критическую силу Ncr и коэффициент увеличения начального эксцентриситета η. 1. δе = е0 /h = 220/600 = 0,37 > δe,min = 0,5 – 0,01l0 /h – 0,01Rb = 0,23 2. φl = 1+β(MiL /M)=1+1*182.7/386.1=1.47 MiL =ML +NL (h0 -a)/2=40+549*0.52/2=182.7 ML =176+808*(0.56-0.04)/2=386.1 3. Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования μ = 0,004. 4. Условная критическая сила  Ncr = ((1,6Eb bh)/(l0 /h)2 [((0,11/(0,1 + δe ) + 0,1)/3φl ) + μαs ((h0 – a)/h)2 ] = = ((1,6·24000·500·600)/(15)2 [((0,11/(0,1 + 0,37) + 0,1)/3·1.47) + 0,004·7,76((560 – 40)/600)2 ] = 6550 кН. 5. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета η = 1/(1 – 808/6550) = 1.14. Расчетный эксцентриситет продольной силы е = η·е0 + 0,5·h – а = 1,14*22 + 0,5·60 – 4 = 59cм. Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам: 1. ξR = ω/(1 + (Rs /σsc , u )·(1 – ω/1,1)) = 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58, где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749; σsc , u = 400 МПа при γb 2 > 1. 2. Высота сжатой зоны x=N/γRβ=808*1000/1.1*11.5*100*50=12.8 Относительная высота сжатой зоны ξ=x/h0 =12.8/56=0.228 3. Вслучаеξ< ξR . As = As ` = N(e-h0 +N/2Rb b)/(h0 -a)Rs = 808*1000(59-56+(808*1000/2*1.1*11.5*100*50))/365*100*52 = 4.1 мм2 , Окончательно принимаем в надкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 3Ø16АIIIAs =6.03 см2 5.3 Расчет подкрановой части колонны Размеры сечения подкрановой части b = 500 мм; h = h2 = 1000 мм; а =а`=40 мм; h0 = 900 – 30 = 870 мм. Комбинация расчетных усилий для сечений I-I и II-II приведены в таблице 4. Таблица 6 Комбинация усилий для подкрановой части колонны
Подбор арматуры выполняется для комбинации +Nmax . Расчет в плоскости изгиба Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0 = ψH = 1,5∙6,75 = 10,125 м. Приведенный радиус инерции двухветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле  Приведенная гибкость сечения λred =l0 /rred =10.125/0.27=37.5>14 – необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее несущую способность. Вычисляем эксцентриситет e0 =M/N=382/2082=18см Коэффициента условия работы γb 2 = 1,1; тогда расчетное сопротивление бетона Rb = 1,1∙11,5 = 12,65 МПа; Rbt = 1,1∙0,90 = 0,99 МПа. Находим условную критическую силу Ncr и коэффициент увеличения начального эксцентриситета η. 1. δе = е0 /h = 18/100 = 0,18 > δe,min = 0,5 – 0,01l0 /h – 0,01Rb = 0.27 2. φl = 1+β(MiL /M)=1+1*245.4/554.9=1.44 MiL =ML +NL (h0 -a)/2=-163+907.5*0.9/2=245.4 ML =-382+2082*45=554.9 3. Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования μ = 0,0065. 4. Условная критическая сила Ncr = ((1,6Eb bh)/(l0 /h)2 [((0,11/(0,1 + δe ) + 0,1)/3φl ) + μαs ((h0 – a)/h)2 ] = = ((1,6·24000·500·1000)/(10.125)2 [((0,11/(0,1 + 0.27) + 0,1)/3·1) + 0,0065·6,3((860 – 40)/1000)2 ] = 28200 кН 5. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета η = 1/(1 – 2082.5/28200) = 1.08 Усилия в ветвях колонны Nbr =N/2±Mη/c Nbr 1 =582.85кН Nbr 2 =1499.65кН Вычисляем Mbr =QS/4=-60*2/4=-30 кНм е0 =30/1500=0,02м Расчетный эксцентриситет продольной силы е = η·е0 + 0,5·h – а = 1,08·2 + 0,5·30 – 4 = 13 см. Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам: 1. ξR = ω/(1 + (Rs /σsc , u )·(1 – ω/1,1)) = 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58, где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749; σsc , u = 400 МПа при γb 2 > 1. 2. αn = N/(Rb bh0 ) = 1500∙103 /11,5∙500∙260 = 0,91. 3. αs = αn (e/h0 -1+ αn /2)/(1-δ) = 0.91(13/2-1+0.91/2)/(1-0.15)<0 4. δ = а/h0 = 4/26 = 0,15. При αs <0 требуемая площадь сечения симметричной арматуры принимается конструктивно Окончательно принимаем в подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 3Ø18 АIII (As = As ` = 7,63 см2 ). Расчет из плоскости изгиба Проверка необходимости расчета подкрановой части колонны перпендикулярной к плоскости изгиба Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l0 = ψH = 0,8∙6,75 = 5,4 м. Радиус инерции i=14.43см l0 /i=5.4/14.43=38.6>37.5 – расчет необходим. Т. к. l0 /i=5.4/14.43=38.6>14– необходимо учитывать влияние прогиба колонны на ее несущую способность. Вычисляем случайный эксцентриситет eа =Н/600=1,13см Тогда е = еа + 0,5(h – а) = 1,13 + 0,5(46 – 4) = 22,13 см. Находим условную критическую силу Ncr и коэффициент увеличения начального эксцентриситета η. 1. δl = еа /h = 1,13/60 = 0,0188 > δe,min = 0,5 – 0,01l0 /h – 0,01Rb = 0.2835 2. φl =1 MiL =ML +NL (h0 -a)/2=0+907.5*0,2213=200.8 ML =0+2082*0,2213=460,8 3. Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования μ = 0,0065. 4. Условная критическая сила при 4Ø18 АIIIAs = As ` = 10,18 см2Ncr = ((1,6Eb bh)/(l0 /h)2 [((0,11/(0,1 + δe ) + 0,1)/3φl ) + μαs ((h0 – a)/h)2 ] = = 13200 кН 5. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета η = 1/(1 – 2082.5/13200) = 1.19 Расчетный эксцентриситет продольной силы е = η·е0 + 0,5·h – а = 1,13·1,19 + 0,5·50 – 4 = 22,3 см. Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам: 1. ξR = ω/(1 + (Rs /σsc , u )·(1 – ω/1,1)) = 0,749/(1 + (365/400)(1 – 0,749/1,1) = 0,58, где ω = 0,85 – 0,008Rb = 0, 85 – 0,008∙12,65 = 0,749; σsc , u = 400 МПа при γb 2 > 1. 2. αn = N/(Rb bh0 ) = 2082*1000/1,1*11,5∙50∙46*100 = 0,72. 3. αs = αn (e/h0 -1+ αn /2)/(1-δ) = 0.72(22,3/46-1+0.72/2)/(1-0.087)<0 4. δ = а/h0 = 4/46 = 0,087. При αs <0 требуемая площадь сечения симметричной арматуры принимается конструктивно. Окончательно принимаем в подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 4Ø18 АIII (As = As ` = 10,18 см2 ). Расчет промежуточной распорки Изгибающий момент в распорке Mds =QS/2=-60кНм. Сечение распорки прямоугольное: В=50см h=45см h0 =41. так как эпюра моментов двухзначная As = As ` = Mds /(h0 -a)Rs = 6000000/36500(41-4) = 4.5 см2 , Принимаем 3Ø14 АIII (As = As ` = 4,62 см2 ). Поперечная сила в распорке Qds =2 Mds /c=2*60/0.9=130 кН<= φb 4 γb 2 Rbt bh0 =136кН Поперечную арматуру принимаем d=8 AIS=150мм. 6. Конструирование и расчет фундамента под колонну ряда А 6.1 Данные для проектирования Глубина заложения фундамента принимается из условия промерзания грунта равной d = 1,8 м. Обрез фундамента на отметке – 0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания R = 100 кПа, средний удельный вес грунта на нем γm = 17 кН/м3 . Бетон фундамента В 15 с расчетными характеристиками γb 2 = 1,1; R = 1,1∙8,5 = 9,74 МПа; Rbt =0,88 МПа. На фундамент в уровне его обреза передается от колонны следующие усилия. Таблица 7 Усилия от колонны в уровне обреза фундамента
Нагрузка от веса части стены ниже отм. 10,95 м, передающаяся на фундамент через фундаментную балку, приведен в таблице 8. Таблица 8 Нагрузки от веса части стены
Эксцентриситет приложения нагрузки от стены еw = tw /2 + hс /2 = 300/2 + 1000/2 = 650 мм = 0,65 м, тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента: Мw = Gw ∙ew = -105,1∙0,65 = -68,3 кН∙м. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений Геометрические Размеры фундамента определяем по формуле:  по справочнику проектировщика приниваем axb=5.4x4.8м, тогда площадь подошвы А = 26 м2 , а момент сопротивления W = bа2 /6 = = 4,8∙5,42 /6 = 23,3 м3 . Из условий рn , max ≤ 1,2R; pn , min ≤ 0; pn , m ≤ R. Уточняем нормативное сопротивление на грунт R=R0 [1+k(B-b0 )/β0 ](d+d0 )/2 d0 =0.1[1+0.05(4.8-1)/1](1.8+2)/4=1.3МПа Проверка давления под подошвой фундамента Проверяем наибольшее рn , max и наименьшее рn , min краевые давления и среднее pn , m давление под подошвой. Принятые размеры под подошвой должны обеспечивать выполнение следующих условий:  Рис 5. Расчетная схема усилий для фундамента по оси А.рn , max ≤ 1,2R; pn , min ≤ 0; pn , m ≤ R. Давление на грунт определяется с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле рn = Nf /A ± Mf /W + γm d, где Nf = Nn + Gnw ; Mf = Mn + Qn ∙Hf + Mmax – усилие на уровне подошвы фундамента от нагрузок с коэффициентом γf = 1. При расчете поперечной рамы за положительное принималось направление упругой реакции колонны слева направо. Тогда положительный знак поперечной силы Q соответствует ее направлению справа налево. Следовательно, момент, создаваемый поперечной силой Q относительно подошвы фундамента. при положительном знаке Q действует против часовой стрелки и принимается со знаком «минус». Комбинация Nmax pn , max = 100,5 + 331,3*6/5,42 *4,8 = 116,8 кПа < 1,2R = 1,2∙130 = 156 кПа; pn , min = 100,5 - 331,3*6/5,42 *4,8 = 84,4 кПа > 0; рn , m = 1810,4/26+17*1,6 = 100,5 кПа < R = 150 кПа. В обеих комбинациях давление рn не превышает допускаемых, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью. Размер подколонника в плане: lcf = hc + 2t1 + 2δ1 = 1000 + 2∙250 + 2∙100 = 1700 мм; bcf = bc + 2t2 + 2δ2 = 500 + 2∙250 + 2∙100 = 1200 мм, где t1 ,t2 , и δ1 ,δ2 – соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон l и b. Высоту ступеней назначаем h1 =h2 =h3 =0.3м. Высота подколонника hcf =0,75м.  Рис 6. Геометрические размеры фундамента по оси А. Глубина стакана под колонну hd = 0,9м; размеры дна стакана: bh = 500 + 2∙50 = 600 мм; lh = 1000 + 2∙50 = 1100 мм. Расчет на продавливание Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия: N≤(bl/Af 0 ) Rbt bm h01 , Так как hb =Hf - hh = 1.65-0.9=0.75 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||