Курсовая работа (т): Проектирование конструкций одноэтажного производственного здания

Таблица 3

4. Расчет прочности двухветвевой колонны среднего ряда

Данные для расчета

Бетон тяжелый класса Б20, R_b = 11,5МПа, R_bt = 0,9 МПа, E_b = 24*10³МПа.

Арматура класса А-400, d>10 мм, R_s = R_sc = 365 Мпа, E_s = 2*10⁵МПа.

Сечение колонны bxh = 60х60 см, при а = а¹ = 4 см, полезная высота сечения h_o = 56 см. В сечение действует 3 комбинации расчетных усилий.

Усилия от продолжительного действия нагрузки M_l = 0, N_l = 1109,9кН.

Вычисляем:

e₀ = M/N = 204,07/1576,46 = 0,13 м.

Расчетная длина надкрановой части плоскости изгиба: при учёте крановых нагрузок l₀ = 2H₂ = 2*4,8 = 9,6 м; без учёта l₀ = 2,5H₂ = 2,5*4,8 = 12 м. Так как минимальная гибкость плоскости изгиба l₀/h = 9,6/0,6 = 16>4.8, необходимо учитывать влияние прогиба колонны.

Установим значение коэффициента условия работы бетона γ_b2, для чего определим моменты внешних сил относительно центра тяжести растянутой( менее сжатой) арматуры с учётом и без учёта крановых и ветровых нагрузок:

М_II = М+N(0,5h-а) = 204,07+1576,46(0,5·0,6-0,04) = 613,95 кНм;

М_I = М^I+N^I(0,5h-а) = 0+1628,3 (0,5·0,6-0,04) = 423,36 кНм;

Условная критическая сила

где,φ₁ = 1+β(M_1l/M) = 1,47; β = 1; M_1l = M₁+N_l(0,5h_o-a) = 0+1109,9

(0,5*0,6-0,04) = 288,57кНм;₁ = 423,36 кНм

δ = e_o/h = 130 /600 = 0,216

δ_min = 0,5-0,01(l₀/h)-0,01R_bγ_b2 = 0,5-0,01*9,6/0,6-0,01*12,65 = 0,553,

принимаем δ = 0,553

v = E_s/E_b ⁼ 200000/24000 = 8,33

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

Где  ; δ_s1 = R_s = 365 Мпа

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям,

A_s = 0,002*60*56 = 67,2 см² Принимаем 3 Ø18 А-400 с A_s = 763мм²

Сечение 2-1 в заделке колонны

Высота сечения двухветвевой колонны 120 см, сечения ветви bxh = 50х25, h_o = 21 см,

Расстояние между осями ветвей с = 95 см, расстояние между осями распорок при четырех панелях s = H₁/n = 7.8/4.8 = 1.62 м, высота сечения распорок 40 см. В сечениях действуют три комбинации расчетных усилий.

Усилия от продолжительного действия нагрузки M_l = 0, N_l = 1576.46 кН., Q = 0

L₀ = ψH₁ = 1,5x7,8 = 11,7м . Приведенный радиус инерции двухветвевой колонны в плоскости изгиба

Вычисляем:

e₀ = M/N = 71,14/4659,98 = 0,15 м,

M_1l = 0+940,69(0,95/2) = 446,9 кНм; M₁ = 149+1433,3(0,95/2) = 829,67

кНм

Коэффициент η = 1(1-4659,98/13764) = 1,2

Определяем усилия в ветвях колонны по формуле

N_br = N/2±Mη/c = 4659,98/2±320*1,2/0,95 = 2330±417 кН

N_br1 = 1745кН

N_br2 = 911кН

Вычисляем:

M_br = (Q·s)/4 = 46,47*1,94/4 = 12,9кНм

e₀ = 12,9/1745 = 0,007<0,01 м

e = e_a+h/2-a = 10+25/2-4 = 105мм

Подбор сечений арматуры ведем по формулам.

Где 0,6

Имеем расчетный случай ζ = 0,969 > ζ_y = 0,58. Армирование ветвей принимаем симметричное. Вычисляем

Принимаем 3Ø 14 А 400 А_s = 462 мм²

Расчет подкрановой части колонны.

Значение случайного эксцентриситета: e₀≥h/30 = 25/30 = 0,883 см

e_a≥1/600H = 1130/600 = 1,8 см

e = 1,8+0,5(46-4) = 22,8 см

M_1l = 0+940,69*0,228 = 214,5 кНм; M₁ = 0+1433,3*0,228 = 326,8 кНм

β = 1; φ_l = 1+214,5/326,8 = 1,65

δ = 1,8/50 = 0,036< δ_min = 0,2457, I = 2(25*50³/12) = 5,21*10³см⁴

I_s = 2/12,56*(50/2-4)² = 0,1108*10⁵см⁴

Коэффициент η = 1(1-1433,3/3905) = 1,57

При

Имеем расчетный случай ζ = 0,62 > ζ_y = 0,611. Армирование ветвей принимаем симметричное. Вычисляем

В подкрановой части колонны с каждой стороны, параллельной плоскости поперечной рамы, установлено по 4Ø 14 А 400 А_s = 616 мм²

Расчет распорки

Размеры сечения распорки b_s = 0,5 м; h_s = 0,4 м; а = а’ = 0,04 м; h₀ = 0,36 м. Наибольшая поперечная сила в подкрановой части колонны действует в комбинации M_max и равна Q = 35,9 кН.

Усилия в распорке:

M_s = Q·S/2 = 35,9*1,94/2 = 34,8 кНм;

Q_S = Q·S/c = 35.9*1.94/0.95 = 73,3 кН.

Продольную арматуру распорки подбираем как для изгибаемого элемента прямоугольного профиля. Так как эпюра моментов в распорке двузначная, принимаем симметричное армирование:

Принимаем по 2Ø 14 А 400 А_s = 308 мм²

Необходимость поперечной арматуры в распорке проверяем из условий, обеспечивающих отсутствие наклонных трещин:

Qs = 73,3кН<2,52R_btbh₀ = 2,5*0,99*600*360 = 519,75 кН

Qs = 73,3кН< φ_b4(1+ φb) R_btbh₀²/с = 1,5(1+0)*0,99*600*360²/900 = 128,3

кН

R_bt = 1,1*0,9 = 0,99МПа;

φ_n = 0; с = с_max = 2,5·h₀ = 2.5*360 = 900 мм

Оба условия выполняются, т.е. поперечная арматура по расчету не нужна. Конструктивно принимаем хомуты Ø 6 А 240 с шагом S = 150 мм.

Верхняя распорка армируется продольным и поперечными стержнями и отгибами.

железобетонный сборный каркасный одноэтажный

5. Расчет внецентренно нагруженного фундамента под среднюю двухветвевую колонну

.1 Данные для расчета

Грунты основания-пески пылеватые средней плотности, маловлажные;

Расчетное сопротивлении грунта R₀ = 0,22 МПа;

Бетон тяжелый класса В12.5, R_bt = 0,66 МПа;

Арматура из горячекатаной стали класса А-300, R_s = 280 МПа;

Вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах γ_m = 20 kH/м³.

На фундамент в уровне его обреза передается от колонны следующие усилия: М = 149 кН*м; N = 1433,3 kH; Q = 14,1 kH.

Нормативное значение усилий определено делением расчетных усилий на усредненный коэффициент надежности по нагрузке γ_f = 1.15, т.е.

М_n = 129,6 kH*м; N_n = 1246,5 kH; Q_n = 12,3 kH

.2 Определение геометрических размеров фундамента

Глубину стакана фундамента принимают 90 см, что согласно данным должно быть не менее значений:

где d = 1.8 см - диаметр продольной арматуры колонны λ = 33 для бетона класса В12,5.

Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250 мм. Полная высота фундамента Н = 900+250 = 1150 мм принимается 1200, что кратно 300 мм. Глубина заложения фундамента при расстоянии от уровня чистого пола до верха фундамента 150 мм Н₁ = 1200+150 = 1350 мм = 1,35 м. Фундамент трехступенчатый, высота ступеней принята одинаковой 40 см.

Предварительно площадь фундамента определяют по формуле:

здесь 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначая отношение сторон b/a = 0.8, получают:

Принимают a×b = 3,6×3 м.

Т.к. заглубление фундамента больше 2м, ширина подошвы более 1м, необходимо уточнить расчетное сопротивление грунта основания по формуле:

где к₁ = 0,05 для пылеватых песков; В₀ = 1м; d₀ = 2м;

При пересчете размеров фундамента с уточненными значением R получают: а = 5,6м, b = 4,5м. Площадь подошвы фундамента А = 3,6×3 = 10,8 м², момент сопротивления:

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

где h = 1,2 м - высота сечения колонны; b_col = 0,5 м - ширина сечения колонны;

р = N/A = 1246,5 /10,8 = 115,4 kH/м²;

R_bt = γ_b2*R_bt = 1,1×0,66 = 0,726 МПа = 726 кН/м²

Полная высота фундамента Н = 0,4+0,05 = 0,45м<1,2м. Следовательно, принятая высота фундамента достаточна.

Определяем краевое давление на основание. Изгибающий момент в уровне подошвы:

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

При условии, что

.3 Расчет арматуры фундамента

Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны, а без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок:

где М_f = M+QH = 149+14,1×1.2 = 165,9 kH/м²

Расчетные изгибающие моменты:

·  в сечении 1-1

где а_i = a₁ = 4,5 м,

·  в сечении II-II

где а_i = a₁ = 2.2 м,

·  в сечении III-III

где а_i = a₁ = 1.2 м,

Требуемое сечение арматуры

Принимаем 12Ø10 А-300с A_s = 9,42 см². Процент армирования

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

Принимаем 10Ø14 А-300 c A_s = 11.56 см². Процент армирования