Промышленное здание

В подкрановой  части колонны с каждой стороны, параллельной плоскости поперечной рамы, установлено по 6Ø16А-III (A_S = A’_S = 1206 мм²)при этом площадь промежуточных стержней примерно равна 1/3 площади всей продольной арматуры. При отношении N_l / N = 2097,9 / 3642,4 = 0,58 и гибкости из плоскости l₀ / h = 11,6 находим коэффициенты

φ_b = 0,89 и φ_sb = 0,90. Тогда при A_S,tot = 3216 мм² (16Ø16А-III)

 Проверяем условие

- прочность сечения из плоскости  изгиба обеспечена. 

Расчет  распорки 

Размеры сечения распорки: b_S = 0,6 м; h_S = 0,4 м; a = a’ = 0,04 м; h_b = 0,36 м. Наибольшая поперечная сила в подкрановой части колонны действует в комбинации M_max и равна Q = 22,7 кН.

Усилия  в распорке:

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

Принимаем по 2Ø14А-III (A_S = A’_S = 308 мм²).

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

 Оба условия выполняются, т.е. поперечная арматура по расчету не нужна.

Конструктивно принимаем хомуты Ø6А-I с шагом S = 150 мм.

Армирование надкрановой части, ветвей и распорок колонны выполняется пространственными каркасами, собранными из плоских. Оголовок колонны усиливается сетками косвенного армирования (не менее 4-х сеток на длине не менее 150 мм и не менее 10d) из стержней Ø 6А-III.

Верхняя распорка армируется продольными и  поперечными стержнями и отгибами.

6. Расчет  фундамента под колонну  ряда Б

 

Данные  для проектирования 

Фундамент проектируется ступенчатым монолитным нз бетона класса В15 с расчетными характеристиками при коэффициенте γ_b2 = 1,1: R_b = 1,1∙8,5 = 9,35 МПа; R_bt = 1,1∙0,75 = 0,825 МПа. Арматура подошвы класса А—Ш (R_s = 365 МПа). Расчетное сопротивление грунта R = 180 кПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем γ_m = 20 кН/м³. Под фундаментом предусмотрена бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5. Глубина заложения подошвы фундамента не обусловлена глубиной промерзания грунта, технологическими или иными особенностями здания.

На уровне обреза фундамента действуют следующие расчетные комбинации усилий:

комбинация  M_min

• при γ_f = 1:
• при γ_f > 1:

комбинация  N_max

• при γ_f = 1:
• при γ_f > 1:

 

Определение размеров подошвы  фундамента 

Предварительно  глубину заложения подошвы примем из конструктивны*- соображений, т.е. по минимально допустимой конструктивной высоте фундамента

где - глубина стакана, обеспечивающая надежную заделку двухветвевой колонны и ее рихтовку по высоте;

h_b,min = 0,2 м - минимальная толщина дна стакана.

Принимаем унифицированную высоту фундамента Н_f = 1,2 м, обрез располагаем на отметке -0,15. Тогда глубина заложения подошвы

Подошву проектируем прямоугольной с  соотношением сторон m = b / l = 0,85. Размер меньшей стороны b найдем в первом приближении как для центрально нагруженного фундамента

принимаем b = 4,6 м , тогда l = 4,6 / 0,85 = 5,41 м, принимаем l = 5,5 м. Площадь подошвы момент сопротивления

 

Проверка  давлений под подошвой фундамента 

Проверим  краевые и средние давления от нагрузок с коэффициентом γ_f = 1 с учетом веса фундамента и грунта по формуле:

 где

 

комбинация  M_min

комбинация  N_max

Ввиду значительных запасов уменьшим размеры  подошвы до тогда A = 21,0 м² и

Проверим давления для N_max при новых размерах подошвы:

Принимаем окончательно размеры подошвы  Давления под подошвой для комбинации N_max при коэффициенте γ_f > 1 и без учета веса фундамента:

 

Определение конфигурации фундамента 

Проверим  достаточность принятой высоты фундамента из условия продавливания от грани колонны, полагая, что фундамент состоит только из плитной части:

что меньше принятой рабочей высоты

Принимаем трехступенчатый фундамент с  высотой ступеней: Высоты нижней и второй ступени принимаем равными в обоих направлениях, тогда размеры в плане второй и третьей ступеней:

Толщина стенок стакана при зазорах поверху между гранями колонны и стенками стакана

Глубина стакана h_d = 0,95 м; размеры дна стакана:

   

Проверка  высоты нижней ступени 

Проверим  нижнюю ступень с рабочей высотой  h₀₁ = h₁ – a = 300 – 50 = 250 мм на продавливание. При b - b₁ = 4,2 – 3 = 1,2 м > 2h₀₁ = 2∙0,25 = 0,5 м площадь

А средняя  линия 

Проверяем условие:

- продавливание  не произойдет.

Далее проверим высоту h₀₁ по прочности наклонного сечения, начинающего от грани второй ступени и имеющего длину горизонтальной проекции с = h₀₁ = 0,25 м:

Так как  Q < Q_b,min, принятая высота ступени достаточна.

Проверку  на продавливание второй ступени  не производим, т.к. ее рабочая высота h₀₂ = 0,75 – 0,05 = 0,7 м > h_0,pl = 0,680 м. 

Проверка  фундамента на продавливание  дна стакана и  на раскалывание 

Такая проверка обычно выполняется для низких фундаментов под сборные колонны, когда не выполняется условие

  тогда

Условие не выполняется, следовательно, необходимо сделать проверки.

Проверка  на продавливание от дна стакана  выполняется из условия

где N = 3642,4 кН;

Проверяем условие

- условие не удовлетворяется,  поэтому необходимо еще выполнить  проверку на раскалывание фундамента.

Для выполнения этой проверки необходимо найти площади  сечений фундамента A_fl и A_fb по его осям параллельно соответственно сторонам l и b:

При отношении  проверку на раскалывание от дна стакана выполняем из условия

Из расчетов на продавливание и раскалывание принимается наибольшая величина несущей  способности фундамента, т.е. N_u = 3740,3 кН, следовательно, несущая способность достаточна. 

Подбор  арматуры подошвы 

Подбор  арматуры в направлении  длинной стороны

Рассмотрим  сечение 1-1 – по грани колонны, так как в нем будет самый большой момент.

Принимаем в направлении длинной стороны  подошвы 25Ø14А-III (A_S = 3845 мм²) с шагом 200 мм. 

Подбор  арматуры в направлении  короткой стороны

Расчет  веедем по среднему давлению по подошве p_m = 173,5 кПа. Учитываем, что стержни этого направления будут во втором ряду, поэтому рабочая высота Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны будет не более 14 мм. Рассматривается то же сечение – вдоль грани колонны. 
 

Сечение 1’-1’

Принимаем в направлении короткой стороны  подошвы 21Ø16А-III (A_S = 4220 мм²) с шагом 200 мм.

Подошву армируем двумя плоскими сетками  С1 и С2 , укладываемыми друг на друга; при этом шаг стержней в каждой сетке составляет 400 мм, Tax как размеры сторон фундамента превышают 3 м, то в сетке С2 стержни обоих направлений составляют 0,8 длины стержней тех же направлений в сетке С1.

Стенки  стакана можно не армировать, т.к. их наименьшая толщина

7. Расчет  предварительно напряженной  безраскосной фермы

 

Данные  для проектирования 

Ферма проектируется для покрытия одноэтажного производственного здания II-го класса по назначению (γ_n=0,95). Покрытие бесфонарное, из железобетонных плит размером 3х6 м. Конструкция и геометрия фермы обеспечивают узловую передачу нагрузок от кровельного покрытия.

Ферма готовится из тяжелого бетона класса B30 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы γ_b2=0,9:

R_b = 0,9∙17 = 15,3 МПа; R_bt = 0,9∙1,2 = 1,08 МПа; R_b,ser = 22 МПа; R_bt,ser = 1,8 МПа; E_b = 29∙10³ МПа.

Напрягаемая арматура нижнего пояса – семипроволочные канаты Ø12К-7 из проволоки диаметром 4 мм (R_s = 1100 МПа; R_s,ser = 1295 МПа; R_sc = 400 МПа; E_s = 18∙10⁴ МПа); площадь сечения каната f_s = 90,6 мм².