1. Компановка поперечной рамы.
1.1. Определение высоты здания.
Высота (размер) от уровня верха фундамента до низа несущей конструкции
покрытия
Н = Нв + Нt
Высота подкрановой части колонны (от уровня верха фундамента до верха
консоли) Нв = Н1 – hr – hсв +а1
Имея ввиду, что Н1 = 8,12м; hr = 0,12м; hсв = 1м, а1 = 0,15м; получим
Нв = 8,12 – 0,12 – 1,0 + 0,15 = 7,15м.
Высота надкрановой части колонны (от уровня верха консоли до низа несущей
конструкции)
Нt = hп.б. + hr + hсв +а2, имея ввиду, что hп.б.=1,0м; а2 = 0,20м (т.к. при
пролете 36м) Нt = 1,0 + 0,12 + 2,4 + 0,20 = 3,72м; получим
Н = 7,15 + 3,72 = 10,87м.
Отметка низа несущей конструкции покрытия
Н – а1 = 10,87 – 0,15 = 10,72м.
С учетом модуля кратности 0,6м.принимаем отметку низа несущей конструкции
покрытия (отметка верха колонны) 10,800. так как отметка уровня головки
рельса задана технологическими требованиями, корректируем высоту
подкрановой части колонны
Н = 10,72 + а1 = 10,72+0,15=10,87м 10,800 – 10,72 = 0,08
Нtфак = Нt + 0,08 = 3,72 + 0,08 = 3,8м.
Нф = 3,8 + 7,15 = 10,95м.
Назначаем высоту фермы Нф = 1/8*36 = 4,5м
Приняв толщину покрытия 0,6м получим отметку верха здания с учетом
парапетной плиты: Нобщ = 10,80 + 4,5 + 0,6 + 0,2 = 16,100м.
1.2 Определение размеров сечения колонн каркаса.
Привязка грани крайней колонны к координационной оси здания а = 250мм
(т.к. шаг колонн – 12,0м ( 6,0м, грузоподъемность крана Q = 20/5т ( 30т) - надкрановая часть: ht = 60см. так как привязка а=250мм; в=50см. так
как шаг 12м.; - подкрановая часть из условия hв = (1 – 1 )*Нв hв = 0,715 –
0,511,
2.2 Расчетные нагрузки на элементы поперечной рамы.(при (n = 0,95)
На крайнюю колонну
Постоянные нагрузки. Нагрузки от веса покрытия приведены в табл.1.
Расчетное опорное давление фермы: от покрытия 3,45*12*36/2=745,2кН; от
фермы (180/2)*1,1=99кН, где 1,1- коэффициент надежности по нагрузке (f.
Расчетная нагрузка от веса покрытия с учетом коэффициент надежности по
назначению здания (п(0,95 на крайнюю колонну F1=(745,2+99)*0,95=802кН., на
среднюю F2 = 2F1 =1604 кН.
Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая на
колонну выше отметки 6,6м: F=(2,5*5,4+0,4*1,2)*12*1,1*0,95=175,31кН;
Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая
непосредственно на фундаментную балку: F=3,52*6*1,1*0,95=22,07кН;
Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок F=115*1,1*0,95=120,2кН, где Gn
=115кН-вес подкрановой балки;
Расчетная нагрузка от веса колонн. Крайние колонны: надкрановая часть
F=0,5*0,6*3,8*25*1,1*0,95=32,9кН; подкрановая часть
F=0,5*0,7*6,75*25*1,1*0,95=61,72кН. Средние колонны соответственно:
F=0,5*0,6*3,8*25*1,1*0,95=32,9кН;
F=[0,5*0,25*10,05*2+(0,9+3*0,4)0,5(1,2-2*0,25)]25*1,1*0,95=84,84кН. Временные нагрузки. Снеговая нагрузка. Вес снегового покрова на 1м2
площади горизонтальной проекции покрытия для III района, согласно главе
СниП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», sо=1,0кПа, средняя скорость ветра
за три наиболее холодных месяца V=4м/с(2м/с снижают коэффициент перехода
(=1 умножением на коэффициент (=1,2-0,1V=1,2-0,1*4=0,8, т.е. ((=0,8.
Расчетная снеговая нагрузка при ((=1*0,8, (f =1,4, (п =0,95; на крайние
колонны: F= sо*(*(*а (( / 2) (f*(п= =1,5*0,8*12*(36/2)*1,4*0,95=344,7кН.;
на средние колонны F=2*344,7=689,4кН. Крановые нагрузки. Вначале строим линию влияния реакции опор подкрановой
балки и определяем сумму ординат У.
К=500 М=6300
а = 12000 а = 12000
1,3
Вес поднимаемого груза Q=200кН. Пролет крана 36-2*0,85=34,3м. Согласно
стандарту на мостовые краны база крана М=630см, расстояние между колесами
К=500см, вес тележки Gп=8,5кН; Fn,max=220кН; Fn,min=60кН.
Расчетное максимальное давление на колесо крана при (f =1,1;(п =0,95
Fmax=220*1,1*0,95=229,9кН;
Fmin=60*1,1*0,95=62,7кН.
Расчетное поперечная тормозная сила на одно колесо:
Нmax=Нmin=200+85*0,5*1,1*0,95=7,45кН
20
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с
коэффициентом сочетаний (i =0,85; Dmax=229,9*0,85*2,95=576,47кН;
Dmin=62,7*0,85*2,95=157,22кН.,где(у=2,95-сумма ординат линии влияния
давления двух подкрановых балок на колонну; то же от четырех кранов на
среднюю колонну с коэффициентом сочетаний (I=0,7 равна 2Dmax =
2*229,9*0,7*2,95=949,49кН.
Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном
торможении Н=7,45*0,85*2,95=18,7кН.
Ветровая нагрузка. Нормативное значение ветрового давления по главе СниП
2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» для II района, местности типа Б
(о=0,23кПа (230Н/м2). При условии Н/2L=16,8/(3*36)=0,156(0,5 значения
аэродинамического коэффициента для наружных стен принято: - с наветренной стороной се= 0,8, - с подветренной стороны се= -0,5 Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки (m с
наветренной стороны равно: - для части здания высотой до 5м от поверхности земли при коэффициенте, учитывающем изменение ветрового давления по высоте, при К=0,5: (m1=
300*0,5*0,8=120Н/м2; - то же высотой до 10м, при К=0,65: (m2= 300*0,65*0,8=156Н/м2; - то же высотой до 20м, при К=0,85: (т3= 300*0,85*0,8=204Н/м2; - На высоте 16,8м в соответствии с линейной интерполяцией с наветренной стороны: (m4=(m2+(( (m3-(m2)/10)(Н1-10)= 156+((204-156)/10*(16,8-
10)=189Н/м2; - то же на высоте 10,8м : (m5=(m2+(( (m3-(m2)/10)(Н1-10)= 156+((204-
156)/10*(10,8-10)=160Н/м2; Переменную по высоте ветровую нагрузку с наветренной стороны заменяют
равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консольной
балки длиной 10,8:
2
С подветренной стороны (ms=(0,45/0,8)*140,5=79Н/м2.
Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки
13,8м при коэффициенте надежности по нагрузке (f =1,4, коэффициенте
надежности по назначению здания (п=0,95:
- с наветренной стороны р=140,5*12*1,4*0,95=2242,4Н/м; - с подветренной стороны рs=79*12*1,4*0,95=1260,8Н/м.
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отм.10,8м:
W=(m4-(m5(Н1-Но)а(f(п(се-сеs)=0,189+0,160(16,8-13,8)*6*1,4*0,95(0,8+0,5)=21
Усилия от продолжительного действия нагрузки МL=86,11кН*м; NL=1041,8кН.
При расчете сечения на 1-ую и 2-ую комбинации усилий расчетное
сопротивление Rb следует вводить с коэффициентом (b2=1,1, так как в
комбинации включены постоянная, снеговая, крановая и ветровая нагрузки.
Расчет внецентренно-сжатых элементов прямоугольного сечения с
несимметричной арматурой. Необходимо определить Аs и Аs(.
1. Определение моментов внешних сил относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наиболее сжатого стержня арматуры: - от действия полной нагрузки: МII=М1=Мtot + Ntot * (h0 -a()/2=155,32+1386,5*(0,56-0,04)/2 =515,8кН*м - от действия длительно действующих нагрузок: МI=M1L=ML + NL * (h0-a()/2=86,11+1041,8*(0,56-0,04)/2=356,98кН*м.
2. Определение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения: е0=Мtot ? еa, еa – случайный эксцентриситет:
необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность. 4. Определение коэффициента (е: (е = (о ? (е,min=0,5-0,01* (о - 0,01Rв * (b2 =0,5-0,01*760 - 0,01*1,1*8,5= h h
60 =0,28; (е = 11,2 / 60 = 0,187 ( (е,min принимаем (е = 0,28 5. Определение коэффициента, учитывающего влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:
Is = (* b*ho (0,5h – а)І = 0,004 * 50 * 56 (0,5*60 – 4)І = 7571,2см4 9. Определение коэффициента (, учитывающий влияние прогиба:
( = 1 = 1 = 1,28
1 – Ntot/ Ncr 1 – 1386,5/6394 10. Определение значения эксцентриситета приложения продольной силы относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наименее сжатого стержня арматуры, с учетом прогиба элемента: е = е0 * ( + ho - а( = 11,2 * 1,28 + 56 – 4 = 40,34см
2 2 11. Вычисление высоты сжатой зоны х = Ntot = 1386,5 =
Rв * (b2* b 8,5*1,1*50 = 29,66смІ. Относительная высота сжатой зоны ( = х / ho = 29,66 / 56 = 0,53 Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона (R = ( / (1 + Rs (1 - ( (( = 0,7752 / (1+ 365 (1 – 0,7752( ( = 0,611
2 2 1042 * 0,2611 ( 8,5 * 103 * 1,1 * 0,5 * 0,003 (0,56-0,5 * 0,003) + 365 * 103 * 0,000603 (0,56-0,04) 272,07 кН*м ( 122,3 кН*м – условие выполняется. Расчет сечения 1-0 в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, не делаем, так как (о( / h( = 5,7 / 0,5 = 11,4, где (о(=1,5Н2=1,5*3,8 = 5,7 м ( (о / h = 12,7. h( = b – ширина сечения надкрановой части колонны в плоскости рамы.
5. Расчет внецентренно нагруженного фундамента под колонну. Район строительства : г.Азнакаево Расчетное сопротивление грунта Rо = 0,36 МПа (360кН/мІ) Глубина заложения фундамента d = 1,7м (по условию промерзания грунтов). Бетон фундамента класса В12,5, арматура сеток из стали класса АII. Определение нагрузок и усилий. На уровне верха фундамента от колонны в сечении 2 - 1 передаются максимальные усилия:
Мmax = 45,11 кН*м N = 1687,32 кН Q = 26,39 кН
Мmin = - 163,13 кН*м N = 1484,12 кН Q = 11,9 кН
Nmax = 2171,65 кН M = - 30,83 кН*м Q = 5,43 кН То же, нормативные:
Мn = 39,23 кН*м Nn = 1467,23 кН Qn = 22,86 кН
Мn = - 141,85 кН*м Nn = 1290,54 кН Qn = 10,35 кН
Nn = 1888,4 кН Мn = - 26,81 кН*м Qn = 4,72 кН От собственного веса стены передается расчетное усилие N( = 74,5 кН с эксцентриситетом е = 0,525м = 52,5 см М( = - 74,5*0,525 = - 39,11кН*м М(n = - 34,0 кН*м Расчетные усилия, действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента, без учета массы фундамента и грунта на нем: - при первой комбинации усилий М = М4 + Q4 * hf + М( = 45,11 + 26,29*1,55 – 39,11 = 46,75 кН*м где высота фундамента по условию заглубления hf = 1,7 – 0,15 = 1,55м; N = N4 + N( = 1687,32 + 74,5 = 1761,82 кН - при второй комбинации усилий: М = - 163,13 + 11,9*1,55 – 39,11 = - 183,8 кН*м N = 1484,12 + 74,5 = 1558,62 кН - при третьей комбинации усилий: М = - 30,83 + 5,43*1,55 – 39,11 = - 61,52 кН*м N = 2171,65 + 74,5 = 2246,15 кН то же, нормативные значения усилий: Мn = 39,23 + 22,86*1,55 – 34 = 40,66 кН*м Nn = 1467,23 + 64,78 = 1532 кН Мn = - 141,85 +10,35 *1,55 – 34 = -159,81 кН*м Nn = 1290,54 + 64,78 = 1355,32 кН Мn = -26,81 + 4,72 *1,55 – 34 = -53,49 кН*м Nn = 1888,4 + 64,78 = 1953,18 кН Предварительные размеры подошвы фундамента. Ориентировочно площадь подошвы фундамента можно определить по усилию Nmax n как для центрально загруженного фундамента с учетом коэффициента (n = 0,95 А = Nn * (n = 1953,18 * 0,95 = 5,69 м2
Rо – d*(m 360 – 1,7 * 20 Rо = 360кН/мІ (m = 20 кН/мі Назначая отношение сторон фундамента b/а = 0,8, вычисляем размеры сторон подошвы: аf = ? 5,69 / 0,8 = 2,67 м bf = 0,8 * 2,67 = 2,14 м Учитывая наличие момента и распора, увеличиваем размеры сторон ? на 10- 15%; принимаем аf х bf = 3,0х2,7м (кратно 30см); площадь подошвы А = 3 х 2,7 = 8,1 м2 Момент сопротивления подошвы в плоскости изгиба Wf = 2,7 * 32 / 6 = 4,05 м3 Так как заглубление фундамента меньше 2м, а ширина подошвы более1м, то необходимо уточнить нормативное сопротивление грунта основания по форме R = R0 (1+k1 ( bf – b0((*(d + d0 ( = 0,36 (1+0,05 ( 2,7 - 1((*(1,7+2 (=0,361
