Железобетонные и каменные конструкции

Для 10м ,

Для 20м ,

Для 15,6м  ,

Для 17,7м  ,

Рис.3

Рис.4

 

Ветровую нагрузку в пределах покрытия заменяем сосредоточенной силой  F, а изменяющуюся по высоте ветровую нагрузку q_w представляем эквивалентной равномерной нагрузкой q_э:

,

.

4. Крановая нагрузка

 

Вес поднимаемого груза Q = 500кН. Пролет крана 18 – 2· 0,75 = 16,5м. База крана 6760мм, расстояние между колесами 5250мм, вес тележки G_Т = 18кН,

F_nmax = 470кН. Расчетное максимальное давление на колесо крана

Нормативное минимальное давление на колесо крана

Расчетное минимальное давление на колесо крана

Расчетная поперечная тормозная  сила на одно колесо:

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении 

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний

Эксцентриситет приложения крановой нагрузки

Моменты в консоли, вызванные эксцентриситетом приложения крановой нагрузки

 

 

 

Рис.5

 

2.5 Учет пространственной работы каркаса

 

Каркас промышленного здания представляет собой пространственное сооружение, все рамы которого связаны между  собой продольными элементами. Эти элементы при загружении отдельных рам местными нагрузками вовлекают в работу соседние рамы.

Поэтому при действии нагрузок, приложенных к одной или нескольким поперечным рамам, необходимо учитывать пространственную работу каркаса здания.

Коэффициент пространственной работы при жесткой кровле

n – число рам в температурном блоке

n₀ – число колёс кранов на одной нитке подкрановых балок

a_i – расстояние между симметрично расположенными относительно середины блока рамами

a₂ – расстояние между вторыми от торцов рамами

- сумма ординат линии влияния  реакции рассматриваемой рамы.

n = 5, n₀ = 4.

 

III. Статический расчет рамы

Статический расчет рамы выполнен с помощью программы FRAME, основой алгоритма которой служит метод конечных элементов.                                                                                                   Табл.2.

№нагр	Нагрузка		nc	Сечения стойки
				1-1			2-2				3-3
				М,кН*м	Q,кН	N,кН	М,кН*м	Q,кН		N,кН	М,кН*м			Q,кН	N,кН
1	Постоянная		1	56,48	14,87	-1198,72	212,62	14,87		-956,93	-170,15			14,87	-956,93
2	Снеговая		1	14,18	1,98	-164,16	35,02	1,98		-164,16	-30,64			1,98	-164,16
			0,9	12,77	1,79	-147,74	31,52	1,79		-147,74	-27,58			1,79	-147,74
3	Dmax	на левую стойку	1	-24,36	-21,93	-1221,60	-254,63	-21,93		-1221,60	111,85			-21,93	0.00
			0,9	-21,92	-19,74	-1099,44	-229,17	-19,74		-1099,44	100,66			-19,74	0.00
3*		на правую стойку	1	72,97	-10,17	-285,52	-33,80	-10,17		-285,52	51,86			-10,17	0.00
			0,9	65,67	-9,15	-256,97	-30,42	-9,15		-256,97	46,67			-9,15	0.00
4	Т	на левую стойку	1	213,70	±23,82	0.00	±36,45	±23,82		0.00	±36,45			±23,82	0.00
			0,9	192,33	±21,44	0.00	±32,81	±21,44		0.00	±32,81			±21,44	0.00
4*		на правую стойку	1	75,89	±4,86	0.00	24,81	±4,86		0.00	24,81			±4,87	0.00
			0,9	68,30	±4,38	0.00	22,33	±4,38		0.00	22,33			±4,38	0.00
5	Ветровая	Слева	1	-407,21	47,00	0.00	-61,37	18,87		0.00	-61,37			18,87	0.00
			0,9	-366,48	42,31	0.00	-55,23	16,98		0.00	-55,23			16,98	0.00
5*		Справа	1	379,69	-40,02	0.00	70,31	-18,91		0.00	70,31			-18,91	0.00
			0,9	341,72	-36,02	0.00	63,28	-17,02		0.00	63,28			-17,02	0.00
		Hв=5,1м;    Hн=10,5м;    H=15,6м;    L=18,00м;    n=7,00  n2=3.4000;     a=1,40м;     c=3,70м;      αпр=0,41;  qп=62,87кН/м;
		Mп=-382,77кНм; Mфп=94,31кНм; qc=27,36кН/м; Mc=-98,5кНм; Mфc=30,78кНм
		Mmax  =366,48кНм;    Mmin=-85,66кНм;   T=42,69кН;        q1=2,68кН/м;
		q2=2,01кН/м;        Fв =7,97кН;         FвI=5,98кН

 

IV. Определение расчетных усилий в стойке рамы

Табл.3

Комбинация усилий			Сечения стойки
			1-1		2-2		3-3
			М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН
+Mmax Nсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,3*,4(+)		1,5*		-
		Усилия	343,15	-1484,24	282,93	-956,93	-	-
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,3*,4(+),5*		1,2,5*		1,3,4(+),5*
		Усилия	668,97	-1603,43	307,42	-1104,67	26,6	-956,93
-Mmax Nсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,5		1,3,4(-)		1,5
		Усилия	-350,73	-1198,72	-78,46	-2178,53	-231,52	-956,93
	nc=0,9	№ нагрузок	1,3,4(-),5		1,3,4(-),5		1,2,5
		Усилия	-524,25	-2298,16	-104,59	-2056,37	-252,96	-1104,67
Nmax +Mсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,3,4(+)		1,3,4(+)		1,2
		Усилия	245,82	-2420,32	-5,56	-2178,53	-200,79	-1121,09
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,3,4(+),5*		1,2,3,4(+),5*		1,2,3,4(+),5*
		Усилия	619,35	-2445,9	111,06	-2204,11	-0,98	-1104,67
Nmax                  -Mсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,3,4(-)		1,3,4(-)		1,2
		Усилия	-181,58	-2420,32	-78,46	-2178,53	-200,79	-1121,09
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,3,4(-),5		1,2,3,4(-),5		1,2,5
		Усилия	-511,48	-2445,9	-73,07	-2204,11	-252,96	-1104,67

 

V. Расчет прочности колонны

 

Материал колонны тяжелый бетон класса В15

Для армирования принята арматура класса А–III:

В качестве хомутов принята арматура класса А–I.

 

1. Расчет сечений колонны

 

Сечение 3-3 на уровне верха консоли колонны

 

Сечение колонны b×h = 50×60см при a = a’ = 4cм, полезная высота сечения h₀ = 56cм. В сечении действуют расчетные усилия

Усилия	1,2,5
М, кНм	-252,96
N, кН	-1104,67

Усилия от продолжительного действия нагрузки

При расчете сечения на данную комбинацию .

Радиус инерции сечения 

Гибкость элемента > 14 необходимо учесть влияние прогиба на прочность элемента.

Условная критическая сила

где

  β = 1, бетон тяжелый

δ_е > δ_min принимаем δ = 0,38

В первом приближении принято μ = 0,004

Коэффициент

Расстояние 

При условии симметричного армирования  высота сжатой зоны бетона

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной  сжатой зоны бетона при γ_b2 = 1,1

> ξ =0,42

здесь   

Площадь сечения симметричной арматуры

Принимаем 3Ø28 А – III общей площадью A_S = 18,47см².

 

Сечение 1-1 в заделке колонны

 

Сечение подкрановой части 140×50см, сечение ветви b×h = 50×30см,

h₀ = 26cм. Расстояние между осями ветвей с = 110см. Расстояние между осями распорок S = 2,5м. Высота сечения распорки 40см. В сечении действуют 2 комбинации расчетных усилий

Усилия	Первая (1,2,3,4+,5*)	Вторая (1,2,3,4-,5)
М, кНм	619,35	-511,48
N, кн	-2445,9	-2445,9

 

Усилия от продолжительного действия нагрузки

При расчете сечения на первую и  вторую комбинации . Расчет выполняется на обе комбинации, и расчетное сечение симметричной арматуры принимается наибольшее. В пояснительной записке приводится расчет только по 1 комбинации, так как она дает максимальное требуемой количество арматуры, однако, в черновой работе расчет производился на обе комбинации.

Приведенный радиус инерции сечения  двухветвевой колонны в плоскости  изгиба

  r_red = 37,77см

Приведенная гибкость сечения  > 14 необходимо учесть влияние прогиба на прочность элемента

 

Условная критическая сила

где

  β = 1, бетон тяжелый

δ_е < δ_min принимаем δ = 0,29

В первом приближении принято μ = 0,0075

Коэффициент

Определяем усилия  ветвях колонны

> е_a=1см

тогда расстояние

Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при γ_b2 = 1,1

здесь   

Для определения площади арматуры воспользуемся выражениями, полученными из совместного  решения систем уравнений.

 > =0,611

> 0

> ξ_y = 0,611 имеем расчетный случай.

Армирование принимаем симметричное

Фактический коэффициент армирования , что незначительно отличается от ранее принятого.

Принимаем 3Ø22 A-III  с A_S = 11,4см²

Проверим необходимость расчета  подкрановой части колонны из плоскости изгиба.

Расчетная длина  .

Радиус инерции сечения

> расчет из плоскости рамы необходим.

> 14 необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Случайный начальный эксцентриситет

Принимаем e₀ = e_a = 1,775cм.

Условная критическая сила

где