Metodichka_KP_2_ZhB

Рисунок 6 – Схемы загружения конструкций поперечной рамы снеговой нагрузкой (загружение №2)

Рисунок 7 – Схема загружения конструкций поперечной рамы ветровой нагрузкой при расположении наветренной стороны здания слева

(загружение №3)

31

Рисунок 8 – Схема загружения конструкций поперечной рамы ветровой нагрузкой при расположении наветренной стороны здания справа

(загружение №4)

Рисунок 9 – Схема загружения конструкций поперечной рамы вертикальной крановой нагрузкой при максимальной нагрузке на колонну крайнего левого ряда (загружение №5)

Рисунок 10 – Схема загружения конструкций поперечной рамы вертикальной крановой нагрузкой при сопутствующей максимальной нагрузке на колонну крайнего левого ряда (загружение №6)

32

Рисунок 11 – Схема загружения конструкций поперечной рамы горизонтальной крановой нагрузкой при ее направлении влево

(загружение №7)

Рисунок 12 – Схема загружения конструкций поперечной рамы горизонтальной крановой нагрузкой при ее направлении вправо

(загружение №8)

33

Внутренние усилия в конструкциях поперечной рамы определяются от сочетаний воздействий. При расчете колонны крайнего продольного ряда, фундамента, балки покрытия (элементов фермы покрытия) по несущей способности сечений рассматриваются наиболее неблагоприятные основные расчетные сочетания воздействий. При определении геометрических размеров подошвы фундамента рассматриваются наиболее неблагоприятные характеристические сочетания воздействий. При расчете балки (элементов фермы) покрытия по образованию и ширине раскрытия трещин рассматриваются наиболее неблагоприятные частые сочетания воздействий. При расчете балки (фермы) покрытия по прогибам рассматриваются наиболее неблагоприятные практически постоянные сочетания воздействий. Возможными неблагоприятными основными расчетными сочетаниями воздействий, а также сочетаниями воздействий при проверке критериев эксплуатационной пригодности являются:

1. Колонна крайнего левого ряда:

–сечение 1-1 (надкрановая часть) 1) kF·γG·Gk+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1,

2) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1,

3) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1+kF·γQ,2·ψ0,2·Qk,2,

4) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,4·Qk,4+kF·γQ,3·ψ0,3·Qk,3+kF·γQ,6·ψ0,6·Qk,6,

5) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1+kF·γQ,3·ψ0,3·Qk,3+kF·γQ,4·ψ0,4·Qk,4+kF·γQ,6·ψ0,6·Qk,6;

–сечение 2-2 (подкрановая часть)

1)kF·γG·Gk+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1,

2)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1,

3)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,4·Qk,4+kF·γQ,2·ψ0,2·Qk,2+kF·γQ,6·ψ0,6·Qk,6,

4)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,3·Qk,3+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1,

5)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,4·Qk,4+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1+kF·γQ,2·ψ0,2·Qk,2+kF·γQ,6·ψ0,6·Qk,6;

– сечение 3-3 (подкрановая часть)

1)kF·γG·Gk+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1,

2)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1,

3)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,2·Qk,2,

4)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,4·Qk,4+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1+kF·γQ,3·ψ0,3·Qk,3+kF·γQ,6·ψ0,6·Qk,6.

2.Фундамент под колонну крайнего левого ряда: 1) kF·γG·Gk+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1,

2) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1, 3) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,2·Qk,2,

4) kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,4·Qk,4+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1+kF·γQ,3·ψ0,3·Qk,3+kF·γQ,6·ψ0,6·Qk,6, 5) Gk+Qk,4+ψ0,1·Qk,1+ψ0,3·Qk,3+ψ0,6·Qk,6.

3.Балка (ферма) покрытия:

1)kF·γG·Gk+kF·γQ,1·ψ0,1·Qk,1,

2)kF·ξ·γG·Gk+kF·γQ,1·Qk,1,

3)Gk+ψ1,1·Qk,1,

4)Gk+ψ2,1·Qk,1,

где kF – коэффициент надежности, определяемый по [3], Национальное приложение, таблица А.2(В), примечание 5 для соответствующего класса надежности здания. В курсовом проектировании рекомендуемый класс надежности здания RC2;

ξ – понижающий коэффициент, ξ=0.85;

γG – частный коэффициент для постоянного воздействия, γG=1.35; γQ,i – частный коэффициент для i-ого переменного воздействия;

ψ0,i – коэффициент для комбинационного значения i-ого переменного воздействия, определяемый в соответствии с [3], таблица А.1(В), [4], таблица А.2, [7], таблица НП.1.2(BY);

34

Gk – характеристическое значение постоянного воздействия (соответствующее загружение конструкций поперечной рамы приведено на рисунке 5);

Qk,1 – характеристическое значение переменного снегового воздействия (см. рисунок

6);

Qk,2 – характеристическое значение переменного ветрового воздействия при расположении наветренной стороны здания слева (см. рисунок 7);

Qk,3 – характеристическое значение переменного ветрового воздействия при расположении наветренной стороны здания справа (см. рисунок 8);

Qk,4 – характеристическое значение переменного вертикального кранового воздействия при максимальной вертикальной крановой нагрузке на колонну крайнего левого ряда (см. рисунок 9);

Qk,5 – характеристическое значение переменного вертикального кранового воздействия при сопутствующей максимальной вертикальной крановой нагрузке на колонну крайнего левого ряда (см. рисунок 10);

Qk,6, Qk,7 – характеристические значения переменного горизонтального кранового воздействия на колонну крайнего левого ряда (см. рисунки 11, 12).

35

РАСЧЕТ КОЛОННЫ ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

В курсовом проекте осуществляется расчет и конструирование крайней железобетонной колонны поперечной рамы одноэтажного промышленного здания. Размеры поперечных сечений элементов надкрановой и подкрановой частей колонны определены компоновкой поперечной рамы и сбором нагрузок, поэтому расчет колонны сводится к проверке размеров сечений и подбору рабочей арматуры всех элементов колонны.

Для изготовления колонн применяется бетон не ниже класса чем С16/20. Армируются колонны сварными либо вязанными арматурными каркасами, изготовленными из стержневой арматуры периодического профиля, а также проволоки класса, как правило, S500. Монтажная арматура колонн выполняется из гладкой арматуры класса S240. Армирование может выполняться как отдельными плоскими/пространственными каркасами, собираемыми в опалубке, так и единым пространственным каркасом. При выборе армирования элементов колонн руководствуются, в первую очередь, расчетом необходимой площади поперечного сечения, технологическими и конструктивными требованиями, требованиями экономичности.

4.1. Расчет надкрановой части колонны

Исходными данными для расчета армирования надкрановой части колонны являются: размеры поперечного сечения надкрановой части (b, h), необходимая величина защитного слоя бетона (с), а также расчетные сочетания усилий в надкрановой части от комбинаций загружения, полученные в результате статического расчета поперечной рамы здания (Mmax – Nсоотв; Mmin – Nсоотв; Nmax –

Mсоотв).

Расчет начинается с того, что необходимо определиться с классом арматуры и бетона, применяемого для изготовления колонны, и, как следствие, определиться с величинами fcd(расчетная прочность бетона на сжатие), fctd(расчетная прочность бетона на растяжение), fyd(расчетная прочность продольной арматуры), fywd(расчетная прочность поперечной арматуры), Ecm(средний модуль упругости

бетона), Es(модуль упругости арматурной стали).

Гибкость (λ) и расчетная длина (l0) надкрановой части колонны определяется в

соответствии с [1. п.5.8.3.2]:

λ = l0 ; i

где i – радиус инерции сечения надкрановой части колонны:

i = h2 .

12

Расчетная длина надкрановой части определяется исходя из рисунка 14

36

Рис. 14. Примеры различных форм потери устойчивости и соответствующая расчетная длина для отдельно стоящих элементов

Эффекты второго порядка (учитывающие продольный изгиб надкрановой части колонны) можно не учитывать, если гибкость элемента (λ) меньше критерия (λlim) [1, п. 5.8.3.1]:

λlim = 20ABC ;

n

где

1

A = 1+0,2ϕef ;

φef – эффективный коэффициент ползучести [1, п. 5.8.4]:

ϕef = ϕ(∞,t0) M0Eqp ; M0Ed

– предельное значение коэффициента ползучести, определяемый по номограмме [1, рис 3.1] (Приложение 1);

M0Eqp – изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при практически постоянном сочетании нагрузок (предельное состояние по эксплуатационной пригодности);

M0Ed – изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при расчетном сочетании нагрузок (предельное состояние по несущей способности);

B= 1+2ω;

ω– механический коэффициент армирования:

ω= As fyd ; Ac fcd

если значение ω неизвестно, то B=1,1);

37

C =1,7− rm;

r = M01 ;

m M02

M01, М02 – Моменты на концах элемента с учетом эффектов первого порядка |M02|≥|M01|, если моменты M01 и М02 по концам элемента одного знака, то rm – положительное (С<1,7), если разных знаков, то rm – отрицательное (С>1,7);

n – относительное продольное усилие

n = NEd .

Ac fcd

Помимо эффектов второго порядка, необходимо также учитывать случайный эксцентриситет еi, обусловленный неучтенными в расчете факторами и отклонениями в производстве работ, который может приниматься для раскрепленных колонн с целью упрощения расчетов в размере [1, п 5.2]

ei = l0 . 400

Таким образом, суммарная величина расчетного эксцентриситета принимается

где NEd – расчетная продольная сила в сечении колонны, определенная в результате статического расчета;

MEd – расчетный изгибающий момент в сечении колонны, который в случае учета эффектов второго порядка определяется по формуле

где M0,Ed – расчетный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, определенный статическим расчетом без учета эффектов второго порядка.

β – коэффициент, зависящий от распределения моментов по результатам статического расчета [1, п. 5.8.7.3]

β = π2 ; c0

c0 – коэффициент, зависящий от распределения момента по результатам статического расчета (с0=8 при постоянном моменте; с0=9,6 при параболическом распределении; с0=12 – при симметричном треугольном распределении), допускается для расчета принимать значение β=1.

NB – критическая сила, определенная на основе номинальной жесткости

38

Ic – момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента; Is – момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;

klt – коэффициент, приближенно учитывающий влияние длительного действия нагрузки на изгиб (прогиб) элемента и определяемый по формуле

Ed

где β1 – коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1

M1Ed – изгибающий момент относительно растянутой (или менее сжатой) арматуры от действия основного сочетания нагрузок;

M1lt. – то же, но от действия практически постоянного сочетания нагрузок.

если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) при основном и практически постоянном сочетании нагрузок имеют разные знаки, то при значении начального эксцентриситета при основном сочетании нагрузок е0, превышающем 0,1h, принимают klt=1,0. Если это условие не выполняется, значение klt определяют по формуле

klt = klt,1 +10(1−klt,1) e0 ;

h

где klt,1 – определяют по предыдущей формуле (klt), принимая M1Ed равным произведению продольной силы NEd при основном сочетании нагрузок на расстояние от центра тяжести сечения до оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону, и проходящей через центр наиболее растянутого и наименее сжатого (при полностью сжатом сечении) стержня арматуры при практически постоянном сочетании нагрузок;

φp – коэффициент, приближенно учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента (для элементов без предварительного напряжения φp =1);

δe – коэффициент, принимаемый равным e0/h, при этом значение δe должно быть не менее чем

δe,min = 0,5−0,01l0 −0,01fcd ; h

αe – коэффициент приведения, определяемый по формуле

39