2,7* 3 ( 3 ( Максимальное значение эксцентриситета е0 = 0,022 м ( 0,1аf = 0,1*3=0,3 м, поэтому можно считать, что существенного поворота подошвы фундамента не будет т защемление колонны обеспечивается заделкой ее в стакане фундамента.
Расчет тела фундамента.
Глубина заделки в фундамент приняли hз = 800мм, что удовлетворяет условно по заделке арматуры hз ( 30d1 + ( = 30 * 18 + 50 = 590 мм (где d1= 18мм – диаметр продольной арматуры крайней колонны).
Принимая толщину стенок стакана поверху 225мм и зазор 75 мм, размеры подколонника в плане будут: ас = hс + 2*225 + 2*75 = 800 + 450 + 150 = 1400 мм bс = bс + 2*225 + 2*75 = 500 + 450 + 150 = 1100 мм Высота подколонника hз = 800мм, уступы высотой по 300 мм. Момент, действующий от расчетных нагрузок на уровне низа подколонника М1=М4+Q4*hз - М( = 45,11+26,29*0,8–39,11=27,03кН*м
Толщину защитного слоя бетона принимаем не менее 50мм, берем расстояние от наружной грани стенки стакана до центра тяжести сечения арматуры аb = аb(= 6cм. Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно арматуры Аs е = е01 + ас / 2 – а = 0,015 + 1,4/2 – 0,06 = 0,655м = 65,5см Площадь сечения продольной арматуры Аs = Аs(= (n * N*е– Rb* (b2* S0 = 0,95*1761820*65,5 – 7,5(100)*1,1*17,2=
Rs * z 280(100)*128 где zs = ас – аb - аb(=140 – 6 – 6 = 128см; для коробчатого сечения S0 = 0,5 (bс * hо2 – ас * bо * zs) = 0,5 (110*1942 - 90*60*128)=17,2*105 см3 Размеры днища стакана ао = 900, bо = 600 мм; Rb = 7,5 МПа – для бетона класса В12,5; (b2 = 1,1 Аs = Аs(= - 365,3 ( 0. Из конструктивных соображений принимаем минимальную площадь сечения продольной арматуры при ( = 0,001: Аs = Аs(= 0,001 Аb = 0,001(140*110 – 90*60) = 10 см2
Принимаем 7 (14 А II, Аs = 10,77 см2
Расчет поперечного армирования подколонника.
Поперечное армирование проектируем в виде горизонтальных сеток С-3 из арматуры класса А-I, шаг сеток принимаем S=150 мм ( hс / 4 = 800 / 4 = 250 мм. В пределах высоты подколонника располагается шесть сеток С-2 и две С-3 конструктивно под днищем стакана.
При е = е01 = 0,015м ( hс / 2 = 0,8 / 2 = 0,4 м расстояние У от оси колонны до условной оси поворота колонны принимают У=0,015 м, площадь сечения поперечной арматуры стенок стакана Аsw определяют по формуле:
225*103*2,8
где hз( = hз - ( = 800 – 5 = 95 см; Rs = 225 МПа = 225*103 кН/м3 – для
арматуры класса А-I; (zх – сумма расстояний от обреза фундамента до
плоскости каждой сетки в пределах расчетной высоты, равная: (zх = 0,05+0,25+0,4+0,55+0,7+0,85 = 2,8м
По конструктивным соображениям принимают для сеток поперечные стержни
(8 мм из стали класса А-I.
Расчет нижней части фундамента.
Определяем напряжения в граните под подошвой фундамента при сочетаниях
от расчетных нагрузок без учета массы фундамента и грунта на его уступах.
Расчет ведем на действие третьей комбинации усилий, при которой от
нормативных нагрузок были получены большие напряжения в грунте, чем при
первой и второй комбинациях:
Р1 = (N + М ((n = (2228,58 + (-61,52) (*0,95 = 246,94 кН/м2;
Расчет рабочей арматуры сетки плиты в направлении короткой стороны bf.
Среднее давление в грунте под подошвой фундамента рм = 0,5 (р1 + р2) = 0,5 (246,94 + 275,49) = 261,2 кН/м2
Изгибающий момент в сечении 3-3, проходящем по грани подколонника,
При определении нагрузок на ферму принимается во внимание, что расстояние между узлами по верхнему поясу (панель фермы) составляет 3м. Плиты покрытия имеют ширину 3м., что обеспечивает передачу нагрузки от ребер плиты в узлы верхнего пояса и исключает влияние местного изгиба. Рассматриваем загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой в 2-х вариантах: 1) снеговая нагрузка с пониженным нормативным значением по всему пролету фермы длительно действующая (для III снегового района понижающий коэффициент0,3). Вес фермы 180кН учитывают в виде сосредоточенных грузов, прикладываемых к узлам верхнего пояса.
Железобетонная ферма с жесткими узлами представляет собой статически неопределимую систему. На основании опыта проектирования и эксплуатации установлено, что продольные усилия в элементах пояса и решетки слабо зависит от жесткости узлов. Изгибающие моменты, возникающие в жестких узлах, несколько снижают трещиностойкость в элементах фермы, что учитывается в расчетах трещиностойкости путем введения опытного коэффициента (i = 1,15. Усилия в элементах фермы от единичных загружений сведены в таблице; знаки усилий « + » при растяжении, « - » при сжатии.
Усилия от нагрузок получают умножением единичных усилий на значения узловых нагрузок Fi. Эти усилия определяют от нормативных и расчетных значений постоянной и снеговой нагрузок.
Расчет верхнего пояса ведем по наибольшему усилию (элемент В6) N = 2427 кН, в том числе N = 1916 кН. Ширину верхнего пояса принимают из условия опирания плит покрытия пролетом 12м – 300мм. Определяют ориентировачно требуемую площадь сечения верхнего сжатого пояса: А = N = 2427100 = 920,75 смІ
0,8(Rb + 0,03Rsс) 0,8(22(100)+0,03*365(100)) Назначают размеры сечения верхнего пояса b х h = 30 х 35 см с А =1050 смІ ( 920,75 смІ. Случайный начальный эксцентриситет еa ( 1 = 300 = 0,5см;
600. 600
где 1 = 300см – расстояние между узлами фермы; еa ( h = 35 = 1,17см;
30. 30
еa ( 1 см. При еa ( 1/8 h = 35/8 = 4,37 см; l0 = 0,9l = 270 см.
Наибольшая гибкость сечения равна l0 / h = 270 / 35 = 7,71 ( 4.
Необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Условная критическая сила
365(100) (1 – 0,13)
коэффициент армирования µ = (Аs + Аs() = 2*7,49 = 0,016 b*h0 30*31
что не значительно отличается от принятого ранее значение. Из
конструктивных соображений принимаем: 6 (18 А-III с Аs = 15,27смІ.
Расчет сечения пояса из плоскости фермы не делают, так как все узлы фермы
раскреплены.
Нижний растянутый пояс.
Расчет прочности выполняется на расчетное усилие для панели Н3.
Nn = 1950,1 кН; N = 1595,25 кН – от постоянной и длительной нагрузок,
расчетное значение от постоянной и полной снеговой нагрузок N=2360,2кН.
Определяют площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:
Аsp = N = 2360200 = 19 смІ,
(sb * Rs 1,15*1080(100)
принимают 16 канатов (15 класса К-7, А = 22,656 смІ (из условий
трещиностойкости), сечение нижнего пояса 30х35см. Напрягаемая арматура
отклонена хомутами. Продольная арматура каркасов из стали класса А-III (6
(10 А-III с Аs = 4,71 смІ). Суммарный процент армирования, µ = (Аs + Аs()
= 22,656*4,71 * 100% = 2,606% b*h0 30*35
Приведенная площадь сечения
Аred = А + ?А = 30*35 + 22,656*5,54 + 4,71*6,15 = 1204 смІ,
где (1= Еs / Еb = 180000 /32500 = 5,54; (2 = 200000 / 32500 = 6,15 (для
арматуры класса А-III).
Расчет нижнего пояса на трещиностойкость.
Элемент относится к 3-й категории. Принимают механический способ
натяжения арматуры. Значение предварительного напряжения в арматере (sр при
р = 0,05(sр назначают из условия (sр + р ? As,ser;
(sр + 0,05(sр ? 1295 МПа; (sр 1295 / 1,05 = 1233,3 МПа. Принято
(sр=1200МПа.
Определяют потери предварительного напряжения в арматуре при (sр=1.
Первые потери:
от релаксации напряжений в арматуре
(1=[0,22 ((sр /Rs,ser) – 0,1] (sр = [0,22(1200 / 1295) – 0,1]1200 = 124,6
МПа;
от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при ?t =
65?С)
(2= 1,25* ?t = 1,25 * 65 = 81,25 МПа;
от деформации анкеров
(3= Еb * / ? = 180000*0,35 / 2500 = 25,2 МПа;
где ?? = 1,25 + 0,15d = 1,25 + 0,15 * 1,5 = 3,5 мм;
от быстронатекающей ползучести бетона при (bp / Rbp = 18,23 / 28 = 0,65 < (
= 0,75
(6= 40 * 0,85 * (bp / Rbp = 40 * 0,85 *0,65 = 22,1 МПа,
где (bp = Р1 / Аred = 2195,3 (1000) / 1204 = 1823,3 Н/смІ = 18,23 МПа;
Р1= As ((sр - (1 - (2 - (3 ) = 22,656 (1200 – 124,6 – 81,25 – 25,2) (100) =
=2195,3 кН; 0,85 – коэффициент, учитывающий тепловую обработку.
Первые потери составляют (cos1 = (1 + (2 + (3 + (6 = 124,6 + 81,25 + 25,2 +
22,1 = 253,15 МПа
Вторые потери:
от усадки бетона класса В40, подвергнутого тепловой обработке, (8=40МПа;
от ползучести бетона при (bp / Rbp = 0,65 < 0,75 (9 = 150((bp / Rbp =
150*0,85*0,65 = 82,88 МПа; где (bp = 2145,2(100) / 1204 = 178,17 Н/см2 =
17,82 МПа Р1=22,656 (1200-253,15) (100) = 2145,2 кН, ( = 0,85 – для
бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении.
Вторые потери составляют (cos2 = (8 + (9 = 40 + 82,88 = 122,88 МПа.
Полные потери (cos = ( cos1 + ( cos2 = 253,15 + 122,88 = 376,03 МПа
Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжение принимают
равным
(sp ( (Пр (sp ( (18(
Здесь р = 0,05*(sp, Пр = 18шт (18 (15 К-7). Так как ??sp = 0,0309 < 0,1,
окончательно принимаем ??sp = 0,1.
Сила обжатия при ?sp = 1 - ??sp = 1-0,1 = 0,9; Р = Аsp ((sp - (cos)* ?sp –
((6 + (8 + (9)*Аs1 = 22,656 (1200 – 376,03 )* 0,9 – (22,1 + 40 + 82,88)*
4,71 = 16118 МПа*смІ = 1611,8 кН.
Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин;
Ncrc = [Rbt,ser (A + 2?Asp) + P] = 0,85 [2,1(10-1)*(105 + 2*5,54*22,656) +
1611,8] = 1433 кН, где ?i = 0,85 – коэффициент, учитывающий снижение
трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы.
Так как Ncrc = 1433 кН < 1950,1 кН = Nп – условие трещиностойкости сечения
не соблюдается, то необходим расчет по раскрытию трещин.
Расчет по раскрытию трещин.
Проверяем ширину раскрытия трещин с коэффициентом, учитывающим влияние
жесткости узлов ?i = 1,15 от суммарного действия постоянной нагрузки и
кратковременного действия полной снеговой нагрузки. Приращение напряжения в
растянутой арматуре от полной нагрузке:
(s = Nп – Р = 1950,1 – 1798,5 = 6,7 кН/смІ = 67 МПа,
Asp 22,656
Р = ?sp* [((sp - (cos)* Asp - ((6 + (8 + (9)*Аs] =
= 1*[(1200 – 376,03)*22,656 – (22,1 + 40 + 82,88)*4,71]*(100) = 1798500Н =
1798,5 кН.
Приращение напряжения в растянутой арматуре от постоянной и длительной
нагрузки.
(si = 1595,25 – 1798,5 ( 0, следовательно, трещины от действия
9,91
постоянной и длительной нагрузки не возникают (Nп1 = 1595,25 кН).
Ширина раскрытия трещин от кратковременного действия полной нагрузки:
аcrc1 = ?i *20*(3,5 – 100*()*(*(l*(*(s *3(d =
Еs
= 1,15*20*(3,5 – 100*0,022)*1,2*1*1,2* 67 *3(15 = 0,04 мм
1,8*105
где ( - коэффициент, принимаемый для растянутых элементов равный 1,2; ( =
1,2 – для канатов;
( = As = 22,656 = 0,022; d = 15мм – диаметр каната К-7. b*h 30 * 35
Тогда acrc = acrc1 - a(crc1 + acrc2 = 0.04 – 0 + 0 = 0,04 ( 0,15 условие
соблюдается.
Расчет растянутого раскоса Р2.
Растягивающее усилие в раскосе: нормативное значение усилия от
постоянной и полной снеговой нагрузок Nп = 873,2 кН, нормативное значение
усилия от постоянной и длительной (50% снеговой) нагрузок Nпе = 714,31 кН;
расчетное значение усилия от постоянной и полной снеговой нагрузок N =
1056,84 кН. Напрягаемая арматура раскоса 7 (15 класса К-7 (заводится из
нижнего пояса) с А = 9,912 см2. Натяжение выполняется на упоры, способ
натяжения – механический. Необходимая площадь сечения арматуры из условия
прочности сечения As = 1056,84 (1000) / 1,15*1080(100) = 8,51 см2 ( 9,912
см2. Принятой площади сечения арматуры достаточно. Сечение раскоса: 30 х 20
см.
Расчет поперечной арматуры в опорном узле.
Расчетное усилие из условия прочности в наклонном сечении по линии
отрыва АВ