4.4 Расчет крановых консолей.

Расчет подкрановой консоли производим на действие нагрузки от собственного веса подкрановых балок и максимального вертикального давления от двух сближенных мостовых кранов с учетом коэффициента сочетаний , или

Проверяем прочность консоли на действие поперечной силы при возможном разрушении по наклонной полосе в соответствии с пунктом 3.99 /2/.

Поскольку , то по расчету поперечная арматура не требуется. По конструктивным требованиям принимаем хомуты диаметром 6 мм класса А-I, устанавливаемые с максимально допустимым шагом 150 мм.

Для обеспечения прочности консоли в вертикальном сечении на действие изгибающего момента определяем площадь сечения продольной арматуры по формуле (208) /2/:

Принимаю 3Ø16A-II,

5. Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну.

Для предварительного определения площади подошвы фундамента находим усилия ина уровне подошвы фундамента для комбинации усилий с максимальным эксцентриситетом.

Анализируя значение усилий для расчета фундамента, находим, что наиболее неблагоприятной комбинацией для предварительного определения размеров подошвы фундамента по условиям максимального эксцентриситета (отрыва фундамента), является первая комбинация усилий. В этом случае получаем следующие значения усилий на уровне подошвы фундамента:

При γ_f =1 N_n=1862.18 kH М_n=-65.62 kH·м Q_n=-5.99 kH

При γ_f >1 N=1985.57 kH M=214.53 kH·м Q=-55.94

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис.

Примем соотношение сторон m=b/l=0,8 и предварительно установим размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента

Размер большей стороны l=b/m=3.68/0.8=4.61 м

Принимаем унифицированные размеры фундамента bxl=3.9x4.8 м, тогда площадь подошвы А=3.9·4.8=18.72 м², а момент сопротивления W=bl²/6=3.9·4.8²/6=14.98 cм³

Проверка давлений под подошвой фундамента. Проверяем наибольшее p_n,max и наименьшее p_n,min краевые давления и среднее p_n,m давление под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:

p_n,min≥0; p_n,max≤1,2R и p_n,m≤R.

Давление на грунт определяется с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле.

где:

;

p_n,max=99.48+5.58+63=168.06 кПа < 240 кПа

p_n,min=99.48-5.58+63=156.9 кПа>0

p_n,m=99.48+63=162.48 кПа<200 кПа

Для расчета фундамента по прочности нужны также величины давление на грунт от нагрузок при коэффициенте γ_f>1, но без учета веса фундамента и грунта на нем.

где

;

p_max=106.07+3.12=109.19 кПа

p_min=106.07-3.12=102.95 кПа

Определение конфигурации фундамента.

Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и плитной частью.

Размеры подколонника в плане:

l_cf=h_c+2t₁+2δ₁=800+2·275+2·75=1500 мм

b_cf=b_c+2t₂+2δ₂=600+2·475+2·75=1500 мм

где t₁, t₂ и δ₁, δ₂ –cсоответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон l и b.

Устанавливаем предварительно высоту плитной части фундамента из условия продавливания от граней подколонника:

Принимая b_c=b_cf=1.4 м и h_c=l_cf=1.4 м получим

По расчету можно принять плитную в часть в виде одной ступени h₁=300 мм, но при этом консольный вынос ступени получается больше оптимального равного

3h₀₁ =3·0,25=0,75<1.7 м где h₀₁=h₁-a=300-50=250 мм.

Поэтому принимаем плитную часть из трех ступеней h₁=h₂=h₃=300 мм.

Размеры в плане второй ступени: b₁xl₁ =3.3x3.6 м. и третьей ступени 2.7x2.7 м.

Тогда консольные выступы ступеней составят:

Для первой ступени с₁=0,6

Для второй ступени с₂=0,45

Для третьей ступени с₃=0,6

Глубина стакана под колонну h_d=h_c+50=800+50=850 мм

Размеры дна стакана b_h=400+2·50=500 мм

h_h=800+2·50=900 мм.

Рисунок 14 Геометрические размеры фундамента по оси B.

Проверка высоты нижней ступени.

Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия:

где P=p_max·A_f0 – продавливающая сила;

b_m=b₁+h₀₁=3.3+0.25=3.55 м. – размер средней линии грани пирамиды продавливания.

При b-b₁=3.9-3.3=0.6 м> 2h₀₁=2·0.25=0.5 м. площадь A_f0=0.5b(l-l₁-2h₀₁)-0.25(b-b₁-2h₀₁)²=

=0.5·3.9(4.8-3.6-2·0.25)-0.25(3.9-3.3-2·0.25)²=1.36 м², тогда продавливающая сила P=109.19·1.36=148.5 кН. <945·3.55·0.25=838.69 кН.

Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения, начинающегося от грани второй ступени. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения с=h₀₁=0.25 м; поперечная сила создаваемая реактивным давлением грунта, в конце наклонного сечения .

Q=p_max·(c₁-h₀₁)b=109.19·(0.6-0.25)·3.9=149,04 кН.

Минимальное поперечное усилие воспринимаемое одним бетоном:

Q_b,min=0.6·R_btbh₀₁=0.6·945·3.9·0.25=552.83 кН.

Так как Q=149.04 кН< Q_b,min =552.83 кН, прочность нижней ступени по поперечной силе обеспечена.

Проверку второй и третьей ступени на продавливание можно не производить, так как принятая рабочая высота плитной части h₀₃=850 мм, что значительно превышает требуемую из расчета на продавливание.

Подбор арматуры подошвы.

Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. Изги­бающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по граням уступов и по грани колонны.

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по фор­муле

где M_i-I и h_0i –момент и рабочая высота в i-ом сечении.

Рисунок 15 Расположение расчетных сечений.

Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы.

Сечение I-I (h₀₁=250 мм)

p₁=p_max-(p_max-p_min)c₁/l=109.19-(109.19-102.95)·0.6/4.8=108.41 кПа

М_I-I=bc²₁(2p_max+p₁)/6=3.9·0.6²(2·109.19+108.41)/6=76.46 кН·м.

A_s1=76.47·10⁶/0.9·280·250=1213.81 мм²

Сечение II-II (h₀₂=550 мм)

P₂=p_max-(p_max-p_min)c₁+c₂/l=109.19-(109.19-102.95)·(0.6+0.45/4.8)=107.83 кПа

М_II-II=b(c₁+c₂)²(2p_max+p₂)/6=3.9·1.05²(2·109.19+107.83)/6=233.77 кН·м.

A_s2=233.77·10⁶/0.9·280·550=1686.65 мм²

Сечение III-III (h₀₃=850 мм)

p₃=p_max-(p_max-p_min)c₁+c₂+c₃/l=109.19-(109.19-102.95)·(0.6+0.45+0.6/4.8)=107.03 кПа

М_III-III=b(c₁+c₂+c₃)²(2p_max+p₃)/6=3.9·1.65²(2·109.19+107.03)/6=575.85 кН·м.

A_s3=575.85·10⁶/0.9·280·850=2688.39 мм²

Сечение IV-IV (h₀₄=2950 мм)

p₄=p_max-(p_max-p_min)c₁+c₂+c₃+c₄/l=109.19-(109.19-102.95)·(0.6+0.45+0.6+0.35/4.8)=

=106.59 кПа

М_IV-IV=b(c₁+c₂+c₃+c₄)²(2p_max+p₄)/6=3.9·2²(2·109.19+106.59)/6=844.92 кН·м.

A_s3=575.85·10⁶/0.9·280·2950=1136.56 мм²

Принимаем в направлении длинной стороны 17 Ø 14 A-II с A_s = 2708,1 мм²

Подбор арматуры в направлении короткой стороны.

Расчет ведем по среднему давлению по подошве p_m=106.07 кПа.

Сечение I-I (h₀₁=238 мм)

М_I-I=0,125·p_m·l·(b-b₁)²=0.125·106.07·4.8·(3.9-3.3)²=22.91 кН·м

A_s1=22,91·10⁶/0.9·280·238=381.98 мм²

Сечение II-II (h₀₂=538 мм)

М_II-II=0,125·p_m·l·(b-b₂)²=0.125·106.07·4.8·(3.9-2.7)²=92.19 кН·м

A_s2=92.19·10⁶/0.9·280·538=679.98 мм²

Сечение III-III (h₀₃=838 мм)

М_III-III=0,125·p_m·l·(b-b₃)²=0.125·106.07·4.8·(3.9-1.5)²=254.57 кН·м

A_s3=254.57·10⁶/0.9·280·838=1205.48 мм²

Сечение IV-IV (h₀₃=2938мм)

М_IV-IV=0,125·p_m·l·(b-b₄)²=0.125·106.07·4.8·(3.9-0.4)²=779.61 кН·м

A_s4=779.61·10⁶/0.9·280·2938=1053 мм²

Принимаем вдоль короткой стороны фундамента 25 Ø 10 с A_s = 1962.5 мм²

Расчет подколонника и его стаканной части.

Подбор продольной арматуры.

Продольная арматура подбирается на внецентренное сжатие в сечениях V-V и VI-VI. Сечение V-V стаканной части приводим к эквивалентному двутавру b`<sub>f</sub>=b<sub>f</sub>=b<sub>cf</sub>=1500мм, h`_f=h_f=t₁+25=375+25=400 мм. b=2(t₂+50)=2(475+50)=1050 мм. h=l_cf=1500мм. Армирование подколонника принимаем симметричным; а=а`=40 мм.

Усилие в сечении V-V

M=214.53-55.94·0.85=166.98 кН·м

N=1985.57+1.5·1.5·0.85·25·1.1=2038.16 кН.

e₀=M/N=166.98/2038.16=0.08 м.

Проверяем положение нейтральной линии

N=2038.16·10³ H <R_b b`<sub>f</sub> h`_f=14.5·1500·400=8700·10³ H. – нейтральная ось проходит в полке, поэтому арматуру подбираем как для прямоугольного сечения шириной b`_f=b_f=1500мм. и рабочей высотой h₀=1440 мм.

Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры

e=e₀+0.5h-a=81+0.5·1500-40=791 мм.

Вспомогательные коэффициенты:

δ=a`/h₀=40/1460=0.027 мм.

т.е по расчету продольная арматура не требуется, но по конструктивным требованиям ее количество должно быть не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника

А_s=A`<sub>s</sub>=0.0005·b<sub>cf</sub>·h<sub>cf</sub>=0.0005·1500·1500=1125 мм<sup>2</sup>. Принимаем по 8 Ø 14A-II c А<sub>s</sub>=A`_s=1274 мм² у граней подколонника перпендикулярных плоскости изгиб. У смежных граней параллельных плоскости изгиба принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т.е по 4Ø10 А-II.

В сечении VI-VI усилия не значительно больше, чем в сечении V-V поэтому арматуру оставляем без изменений.

Подбор поперечной арматуры стакана.

Так как е₀=81 мм< h_c/6=800/6=133.3 мм. то сетки в стакане устанавливаются конструктивно.

Список использованных источников

1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 88с.;

2. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов без предварительного напряжения арматуры ( к СНиП 2.03.01-84)/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 192с.;

3. Пособие по проектированию предварительно напряжённых железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Ч. I/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 192с.;

4. Пособие по проектированию предварительно напряжённых железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов ( к СНиП 2.03.01-84). Ч. II/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 144с.;

5. Бородачёв Н.А. Автоматизированное проектирование железобетонных и каменных конструкций: Учеб. Пособие для вузов – М.: Стройиздат, 1995. – 211с.

6. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.: Стройиздат, 1985.

7. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 36с.

8. Улицкий И.И. Железобетонные конструкции (расчёт и проектирование). Изд. Третье, переработанное и дополненное. Киев, «Будiвельник», 1972. – 992с.

9. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений/ Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985. - 40 с.

45

Лист