Проект одноэтажного каркасного промышленного здания с мостовым краном. Определение нагрузок на поперечную раму

Усилия от продолжительного действия нагрузки М_l= -11,7;  N_l=872,7 кН;  Q= -1,9 кН.

Вычисляют: e₀=M/N=358,3/872,7=41,06см=0,4106м; е_a³(1/30)×h=80/30=2.67; е_а³(1/600)×Н_в=813/600=1,355см. е_а³1.

l₀=1.5×Н_в=1.5×8,13=12,19м.

i=см;

l=l₀/i=1219/23,09=52,8>14 необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

I=b×h³/12=60×80³/12=2560000 см⁴;

j_l=1+b×(M_1l/M_l)=1+1×325,87/672,47=1,48;           b=1(тяжёлый бетон);

M_1l=M_l +N_l×(h₀-a’)=11,7+872,7×(0.76-0.04)/2=325,87 кН×м;

М_l=358,3+872,7×(0.76-0.04)/2=672,47 кН×м;

d_e=e₀/h=0,4106/0.8=0,513;

d_e,min=0.5-0.01×(l₀/h)-0.01×R_b×g_b2=0.5-0.01×(1219/80)-0.01×8.5×1.1=0,25 принимают d_e=0.513;

a=Е_s/E_b=200000/20500=9.77 при m=0.001 (первое приближение),

I_s=m×b×h₀×(0.5×h-a)²=0.001×60×76×(0.5×80-4)²=5909,76 см⁴;        j_sp=1.

Коэфф. h=1/(1-N/N_cr)=1/(1-872,7/4777,56)=1,22;

Расстояние  е=е₀×h+0.5×h-a=41,06×1.22+0.5×80-4=86,09 cм.

При условии, что А_s=A_s’ высота сжатой зоны:

см

Относительная высота сжатой зоны x=х/h₀=15,56/76=0,205. Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

 

Здесь w=0.85-0.008×g_b2×R_b=0.85-0.008×1.1×8.5=0.7752; s_s1=R_s=365 МПа.

В случае x=0.205<x_R=0.611

см²

Коэфф. армирования m=(2×3,6)/60×76=0,0015, что незначительно отличается от принятого ранее значения m=0.001×2=0,002 поэтому второе приближение не делаем.

Принимаем 3Æ14 с А_s=4,62 см².

Расчёт сечения колонны 2-1 в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, не делают, т.к

l₀^’/i₁=650/23,09=28,15<l₀/i=52,8, где l₀^’=0.8×Н_в=0.8×8,13=6,5м,

i₁=см.

                                                      6.1. Расчёт консоли.

Бетон класса В15, R_b=8.5 МПа, R_bt=0.75 МПа, арматура класса А-III, R_s=365 МПа.

Опорное давление .

Длина опорной площадки ригеля из условия смятия бетона.

  - коэффициент учитывающий неравномерное давление подкрановой балки на опорную консоль.

, то принимаем

Вылет консоли составляет l=0,7м.

Высоту сечения консоли у грани колонны принимают равной:

, где .

при .  Высота консоли у свободного края равна

Рабочая высота сечения консоли:

h₀=h-а_s=115-3=112см.

Изгибающий момент консоли у грани колонны.

Площадь сечения продольной арматуры

1,25 – коэффициент учитывающий увеличение изгибающего момента в консоли на 25%

Принимаем 2Ø22 класса А-III с площадью A_s=7,6 см²

 

Консоль армируют горизонтальными хомутами Æ6 А-I с A_sw=2×0.283=0.566 см², из условия свариваемости с конструктивной арматурой (при этом s<115/4=28,75 cм, s=250мм), и отгибами 2Æ32 А-III с А_s=16,08 см² ().

Проверяют прочность сечения консоли:

1. 

;

;

;

- верно

2. 

-прочность обеспечена.

 

7. Расчёт фундамента под колонну.

Расчётное сопротивление грунта R₀=0.31 МПа; бетон тяжёлый класса В12.5, R_bt=0.66 МПа, арматура класса А-II, R_s=280 МПа, вес единицы объёма материала фундамента и грунта на его обрезах g=20 кН/м³. Расчёт выполняют на наиболее опасную комбинацию расчётных усилий в сечении 2-1:

М=358,3 кН×м, N=872,7 кН, Q=56,1 кН.

Нормативное значение усилий определено делением расчётных усилий на усреднённый коэфф. надёжности по нагрузке g_f=1.15, т.е M_n=311,57 кН×м N_n=758,87 кН, Q_n=48,78 кН.

Глубину стакана фундамента принимают 90 см:

Н_an³0.5+0.33×h_f=0.5+0.33×0,8=0,764м,

Н_an>1.5×b=1.5×0,6=0.9м,

Н_an³33×1.4=46.2см,

где: 1.4 – диаметр продольной арматуры колонны, l_an=33 для бетона класса В12.5.

Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250мм. Полная высота фундамента Н=900+250=1150 мм принимается 1200 мм, что кратно 300мм. Глубина заложения фундамента 150 мм Н₁=1200+150=1350 мм=1.35м. Фундамент трёхступенчатый, высота ступени принята 400 мм.

Предварительно площадь фундамента определяют по формуле:

см²

здесь 1.05 – коэфф. учитывающий наличие момента. Назначая отношение сторон b/a=0.8, получают а=м, b=0.8×1,88=1.504 м. Принимаем а х b=2,1х1,8м. Так как заглубление фундамента меньше 2м, ширина  более 1м, необходимо уточнить расчётное сопротивление грунта основания по формуле:

R=R₀×[1+k×(B+b₀)/B₀]×(d+d₀)/2×d₀=0.31×[1+0.05×(1,8-1)/1×(1.35+2)/2×2=0,27 МПа.

При пересчёте размеров фундамента с уточнением значением R получают: а=2,7 м, b=2,4 м.

Площадь подошвы фундамента А=2.7х2,4=6,48 м², момент сопротивления

W=(2,7×2.4²)/6=2,592 м³.

Определяют рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание по формуле:

м где: h=0.8м – высота сечения колонны;

b_col=0.6 – ширина сечения колонны;

p=N/A=758,87/6,48=117,11 кН/м²,

R_bt=g_b2×R_bt=1.1×0.66=0.726 МПа=726 кН/м².

Полная высота фундамента Н=0,135+0.05=0,185 м < 1.2 м. Следовательно, принятая высота фундамента достаточна.

Определяют краевое давление на основание. Изгибающий момент в уровне подошвы M_nf=M_n+Q×H=311,57+48,78×1.2=370,11 кН×м.

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

G_n=a×b×H₁×g×g_n=2,7×2,4×1.35×20×0.95=166,212 кН. При условии, что:

м

 

кН/м²

 

Определяют напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны а без учёта веса фундамента и грунта на его уступах от расчётных нагрузок:

p_max=N/A+M_f/W=872,7/6,48+425,62/2,592=298,88 кН/м²

p_min=N/A-M_f/W=872,7/6,48-425,62/2,592=-29,53 кН/м²

где: M_f=M+Q×H=358,3+56,1×1.2=425,62 кН/м.

Расчётные изгибающие моменты:

В сечении I-I:

a_i=a₁=2,1м,

M_I-I=(1/24)×(a-a₁)²×(p_i-i+2×p_max)×b=(1/24)×(2,7-2,1)²×(268,95+2×298,88)×2,4=31,2кНм=31,2×10⁵Нсм

В сечении II-II

a_i=a₂=1,5м, кН/м²

M_II-II=(1/24)×(a-a₁)²×(p_i-i+2×p_max)×b=(1/24)×(2,7-1,5)²×(239,02+2×298,88)×2,4=120,5кНм=120,5×10⁵ Нсм

В сечении III-III

a_i=a₃=0,8м, кН/м²

M_III-III=(1/24)×(a-a₃)²×(p_i-i+2×p_max)×b=(1/24)×(2,7-0,8)²×(204,1+2×298,88)×2,4=289,5×10⁵ Нсм

Требуемое сечение арматуры:

см²

см²

Принимаем 7Æ14 А-II с А_s=10,77 см² и шагом 200 мм. Процент армирования:

Арматура, укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента, определяется по изгибающему моменту в сечении IV-IV:

кН/м²

M_IV-IV=1/8×(b-b₁)²×p_IV-IV×b=1/8×(2,4-0,8)²×164,21×2,4=126,11×10⁵ Нсм²

 

см²

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем 7Æ12 А-II с А_s=7,92 см² и шагом 200 мм. Процент армирования:

 

8. Расчет сборной предварительно напряженной арки пролетом 21м.

                                              8.1. Данные для проектирования.

Бетон тяжёлый классов В30 (при g_b1=1 R_b=17 МПа; R_bt=1.2МПа; при g_b1=0.9 R_b=15.3 МПа; R_bt=1.08 Мпа; для бетона естественного твердения R_b,ser=22 МПа; R_bt,ser=1.8 Мпа; E_b=32.5×10³МПа.

Предварительно напрягаемая арматура затяжки – стержни класса А_т – VI (R_s=815 МПа; R_s,ser=980 МПа; Е_s=1,9×10⁵ МПа); натяжение арматуры производится механическим способом на упоры с применением инвентарных зажимов.

Ненапрягаемая арматура  класса А-III диаметром