567

М1 = М + N(h/2 – а); М1l = ± Мl + Nl(h/2 – а),

где Мl и Nl определяются по соответствующей комбинации загружений (так, если в комбинацию загружений входит снеговая нагрузка, то Мl и Nl принимаются равными усилиям от постоянной нагрузки плюс 0,5 отснеговой), при этом вформулы подставляют абсолютную величину момента М, а при вычислении Мl момент от длительной нагрузки подставляют со знаком

(+) при совпадении направлений М и Мl и со знаком (–) — при несовпадении;

е — относительное значение эксцентриситета продольной силы ( е = е0/hв, принимаемое не менее 0,15).

В первом приближении принимают As = As = As,min исходя из минимального процента армирования s,min (см. п. 4.3).

Расчет по прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов производится из условия

Nе = Rbbx(h0 – х/2) + RscAs (h0 – а ), (5.1)

где е — расстояние от точки приложения силы N до центра тяжести сечения растянутой или наименее сжатой арматуры, равное:

е = ео + (h0 – а )/2.

При = х/h0 R и симметричномармировании высотусжатой

где — относительная величина сжатой зоны ( = х/h0); R — предельнаяотносительная высотасжатойзоны, которуюопределяют по формуле

R = хR /h0 = 0,8/(1 + s,el/ b,ult),

где s,el — относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных Rs ( s,el = Rs/Es); b,ult — относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных Rb, принимаемая равной 0,0035; хR — предельная высота сжатой зоны, которая вычисляется по формуле

хR = Rh0.

Если х хR, требуемую площадь продольной арматуры

41

Если х > хR, высоту сжатой зоны находят по формуле

x N Rs As 1 R 1 R Rsc As ,

Rbb 2,0Rs As h0 1 R

атребуемуюплощадьпродольнойарматуры—поформуле(5.3). По сортаменту арматуры (см. приложение) назначают количество n s (не менее 2 стержней) и диаметр d s (не менее 12 мм) так, чтобы площадь принятой арматуры А s была не менее

требуемой A s,тр. Вычисляют s = (А s∙100)/(bh0).

Уточняют а (h0) из условия обеспечения защитного слоя бетона и проверяют прочность сечения по формуле (5.1). Если условие по формуле (5.1) не выполняется, необходимо увеличить площадь арматуры (диаметр d s или количество стержней n s) и повторить расчет по формуле (5.1).

С цельюпредотвращения выпучивания продольной арматуры устанавливают поперечную арматуру класса А400 с шагом sw не более 15d s и не более 500 мм (d s — диаметр сжатой продольной арматуры). Если s > 1,5 %, поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d s и не более 300 мм. В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры dw принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры (dw 0,25ds), и не менее 6 мм.

5.1.2. Расчет надкрановой части колонны из плоскости рамы

Размеры колонны из плоскости рамы: h = b, b = hв. Продольная арматура (количество стержней ns и диаметр ds)

подобрана при расчете надкрановой части колонны в плоскости рамы с площадью Аs = Аs и а, тогда рабочая высота сечения

h0 = h – а.

Проверку прочности из плоскости рамы проводят по формуле (5.1) на усилия в сечении2–2, поскольку там действует наибольшая продольнаясилаN,приложеннаясэксцентриситетоме0 = еа.

Из таблицы сочетаний усилий (результаты расчета рамы) принимают максимальную продольную N (М = Nеа) и варианты загружений.

Расчетная длина колонн одноэтажных зданий с мостовыми кранами прирасчетеих вплоскости,перпендикулярной попереч-

42

ной раме, при учете нагрузки от кранов принимается для надкрановой (верхней) части колонн при разрезных подкрановых балках при наличии связей в плоскости продольного ряда колонн l0 = 1,5Нв, при их отсутствии — l0 = 2,0Нв.

5.2. Расчет и конструирование подкрановой части колонны прямоугольного сечения

Размерыпрямоугольногосеченияподкрановойчастиколонны

bи h = hн (cм. рис. 2.2).

5.2.1.Расчет подкрановой части колонны в плоскости рамы

Сечение арматуры подбирают по усилиям в сечении 4–4, поскольку там действует наибольший по абсолютной величине изгибающий моментМприсоответствующейпродольнойсилеN. Изтаблицысочетанийусилий(результатырасчетарамы) принимают максимальный по абсолютной величине изгибающий момент М и соответствующие N, Q и варианты загружений.

Для продольной арматуры предварительно принимают а = а = 30 мм. Тогда рабочая высота сечения h0 = h – а.

Расчетная длина колонн одноэтажных зданий с мостовыми кранами при расчете их в плоскости поперечной рамы при учете нагрузки от кранов принимается для подкрановой (нижней) части колонн при разрезных подкрановых балках l0 = 1,5Н1; без учета нагрузки от кранов для однопролетных зданий l0 = 1,5Н, для многопролетных зданий l0 = 1,2Н (Н — полная высота колонны от верха фундамента до стропильной конструкции; Н1 —высотаподкрановойчастиколонныотверхафундаментадо низа подкрановой балки).

Далее выполняется расчет по аналогии с надкрановой частью колонны (см. п. 5.1).

Подкрановую консоль для сплошных колонн армируют исходя из конструктивных соображений.

5.2.2. Расчет подкрановой части колонны из плоскости рамы

Размеры колонны из плоскости рамы: h = b, b = hн. Продольная арматура (количество стержней ns и диаметр ds)

подобрана при расчете подкрановой части колонны в плоскости рамы с площадью Аs = Аs и а, тогда рабочая высота сечения h0 = h – а.

43

Проверку прочности подкрановой части колонны из плоскости рамы проводят по формуле (5.1) на усилия в сечении 4–4, поскольку тамдействует наибольшая продольнаясилаN,приложенная с эксцентриситетом е0 = еа.

Из таблицы сочетаний усилий (результаты расчета рамы) принимают максимальную продольную N (М = Nеа) и варианты загружений.

Расчетная длина колонн одноэтажных зданий с мостовыми кранами прирасчетеих вплоскости,перпендикулярной поперечной раме, при учете нагрузки от кранов принимается для подкрановой (нижней) части колонн при разрезных подкрановых балках в случае наличия связей в плоскости продольного ряда колонн l0 = 0,8Н1, при их отсутствии — l0 = 1,2Н1; без учета нагрузки от кранов при наличии связей вплоскости продольного ряда колонн l0 = 0,8Н, при их отсутствии — l0 = 1,2Н (Н — полная высота колонны от верха фундамента до стропильной конструкции, Н1 — высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки).

5.3. Расчет и конструирование подкрановой части двухветвевой колонны

При высоте всего сечения h = hн, распорки hр = 400 мм и ветвей d расстояние между осями ветвей равно: с = hн – d (см. рис. 2.3). Расстояние между осями распорок s = hотв + 400 мм (hотв

— наибольшая высота отверстия). Для продольной арматуры принимают а = а = 30 мм, тогда рабочая высота сечения ветви h0 = d – а, распорки h0 = 400 – а.

5.3.1. Расчет в плоскости изгиба

Сечение арматуры подбирают по усилиям в сечении 4–4, поскольку там действует наибольший по абсолютной величине момент М при соответствующих N и Q и наибольшая сила N. Из таблицы сочетаний усилий (см. результаты расчета рамы) принимают максимальный по абсолютной величине изгибающий момент М, соответствующие ей N, Q и варианты загружений, а также максимальную продольную силу N, соответствующие ей M, Q и варианты загружений.

Усилие в ветвях определяют по формуле (рис. 5.1)

N1,2 = N/2 ± М/с.

44

Далее определяют критическую силу Ncr = 2D/l02 (см. п. 5.1.1), вычисляют коэффициент для учета влияния прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы= 1/(1 – N/Ncr) и уточняют усилия в ветвях: левой и правой. Если обе ветви сжаты, моменты в них равны: Мвт = ± Qs/4, в противном случае Мвт = ± Qs/2 (см. рис. 5.1).

Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести арматуры А s для наиболее нагруженной ветви равен:

е0 = Мвт/N, а е = е0 + d/2 — а.

Далее ведется расчет аналогично расчету надкрановой части колонны.

5.3.2. Расчет подкрановой части колонны из плоскости рамы

За высоту сечения принимаем его размер из плоскости рамы, т.е. h = b, b = 2d. Усилие приложено со случайным эксцентриситетом. Продольная арматура из плоскости рамы в два раза больше, чем в плоскости, т.е. 2Аs . Тогдарабочая высота сечения

h0 = h – а.

Проверку прочности подкрановой части колонны из плоскости рамы проводят по формуле (5.1) на усилия в сечении 4–4, поскольку тамдействует наибольшая продольнаясилаN,приложенная с эксцентриситетом е0 = еа.

Из таблицы сочетаний усилий (результаты расчета рамы) принимают максимальную продольную N (М = Nеа) и варианты загружений.

Расчетная длина колонн одноэтажных зданий с мостовыми кранами прирасчетеих вплоскости,перпендикулярной поперечной раме, при учете нагрузки от кранов принимается для подкрановой (нижней) части колонн при разрезных подкрановых балках при наличии связей в плоскости продольного ряда колонн l0 = 0,8Н1, при их отсутствии — l0 = 1,2Н1; без учета нагрузки от кранов при наличии связей вплоскости продольного ряда колонн l0 = 0,8Н, при их отсутствии — l0 = 1,2Н (Н — полная высота колонны от верха фундамента до стропильной конструкции, Н1 — высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки).

Проверка прочности наклонных сечений для подкрановой части колонны заведомо выполняется, и поперечное армирова-

46

ние назначаютизконструктивныхтребований(диаметрпоперечной арматуры в сварных каркасах принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм, при этом шаг поперечной арматуры назначают не более 0,75h0 и не более 500 мм).

5.3.3. Расчет распорки

Размеры сечения распорки b, h = 400 мм.

Распорка с двузначной эпюрой моментов армируется симмет-

рично (Аs = А s).

Усилия в распорке определяют по формулам:

Мр = 2Мвт;

Qр = 2Мр/с.

Требуемую площадь арматуры вычисляют по формуле

Аs,тр = А s,тр = Мр/(Rs(h0 – а)).

По сортаменту арматуры (см. приложение) назначают количествоn s (не менее двухстержней) идиаметрd s (не менее10 мм) так, чтобы площадь принятой арматуры А s была не менее

требуемой A s,тр.

При нечетном количестве стержней у грани ветви принимаем четное у грани распорки. При выборе арматурных стержней для распорки надо помнить, что для обеспечения их анкеровки в ветвях не следует использовать большие диаметры.

Далее проверяют прочность бетона по сжатой полосе между наклонными трещинами из условия

Q 0,3Rbbh0,

где Q — поперечная сила в нормальном сечении.

Если условие не выполняется, необходимо увеличить высоту распорки и повторить расчет.

Необходимость постановки поперечной арматуры проверяют по формуле

Q 0,5Rbtbh0.

Если условие выполняется, поперечную арматуру устанавливают из конструктивных требований (диаметр поперечной арматуры в сварных каркасах принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм, при этом шаг поперечной арматуры назначают не более 0,75h0 и не более 500 мм). В противном случае необходим расчет по наклонным сечениям на действие поперечных сил (см. п. 6.2.34 [4]).

47

5.4. Подбор петель для подъема колонны

Подъем колонны осуществляется за две петли. Петли обычно изготавливаютиз арматурыклассаА240. Вид петель приведенна эскизе в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Рекомендуемые размеры петель

Диаметр петель можно определить по табл. 5.2 в зависимости от нормативного усилия N, приходящегося на одну петлю, которое определяется из условия

N = (mк10)/2,

где mк — масса колонны, т.

Таблица 5.2

Диаметр петли в зависимости от нормативного усилия на одну петлю

Анкеровка петель в бетоне lаn приведена в табл. 5.3.

48

6. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА ПОД КРАЙНЮЮ КОЛОННУ

Фундаменты изготавливают из тяжелого бетона классов по прочностинасжатиеВ15…В20(классбетонаназначаетсястудентом). Расчетные значения сопротивления бетона Rb и Rbt принимают в зависимости от принятого класса бетона по прочности на сжатие по табл. 5.2 [4].

Продольную и поперечную арматуру применяют преимущественно класса А400. По табл. 5.8 [4] принимают расчетные значения сопротивления арматуры растяжению продольной Rs, поперечной Rsw и сжатию Rsс.

Вес единицы объема материала фундамента и грунта на его уступах можно условно принять = 20 кН/м3.

6.1. Назначение размеров фундамента из конструктивных требований

Конструкция фундамента приведена на рис. 6.1.

49

Глубина заложения фундамента Н1 определяется глубиной промерзания грунта и зависит от места строительства. В курсовом проекте можно условно принять глубину заложения фундамента Н1 = 2,2 м. Тогда высота фундамента Н будет равна Н = (2,2 – 0,15) = 2,05 м. С учетом принятой заделки колонны вфундаментеНз =Hк –H–150(мм) глубинастаканафундамента составит: Нс = Нз + 50 (мм).

Толщину стенки стаканной части по верху принимают не менее 200 мм, зазор между ее внутренней гранью и колонной — 75 мм, тогда минимальные размеры стаканной части равны:

ас = 2∙275 + hн; bс = 2∙275 + bн.

Высоту первой ступени по краю принимают не менее 250 мм, а в примыкании к стаканной части h1 — не менее 350 мм.

Расстояние от нижней грани до оси продольных стержней при подготовке из тощего бетона принимают не менее 50 мм (а 50).

6.2. Расчет фундамента

По верхнему обрезу фундамента (сечение колонны 4–4) расчетным может быть одно из сочетаний (см. результаты расчета рамы по программе «ask»):

1)Мmax и соответствующие N и Q, Мn,max и соответствующие

Nn и Qn;

2)Mmin исоответствующие Nи Q; Mn,min и соответствующиеNn

иQn;

3)Nmax исоответствующиеМиQ,Nn,max исоответствующиеМn

иQn.

Нормативные значения усилий определяют делением расчетныхусилий наусредненныйкоэффициентнадежности понагруз-

ке f = 1,15.

Предварительно площадь подошвы фундамента с учетом веса грунтанаегоуступахможноопределитьизтретьегосочетанияпо формуле

Атр = 1,05(Nmax/1,15)/(R0 – Н),

где 1,05 — коэффициент, учитывающий влияние момента. Принимая соотношение сторон b/а 0,8, назначают размеры

а и b, кратные 100 мм, так, чтобы принятая площадь А была больше требуемой Атр.

50