Одноэтажное промышленное здание

Пояснительная записка

к курсовому проекту:

«Одноэтажное промышленное здание»

1.1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок

Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий. Находим высоту надкрановой части колонн, принимая высоту подкрановой балки 0,8 м (по приложению XII) для шага колонн 6 м., а кранового пути 0,15 м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м и высоты моста крана грузоподъемностью 32/5 т H_k – 2,75 м (по приложению XV):

Высоту подкрановой части колонн определяем но заданной высоте до низа стропильной конструкции 12 м и отметки обреза фундамента – 0,150 м.:

Н₂ = 2,75 + 0,8 + 0,15 + 0,1 = 3,8 м => принимаем Н₂ = 3,9 м

Н₁ = 12 - 3,9 + 0,15 = 8,25 м.

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно:

у = 3,9 - 0,8 - 0,15 = 2,95 м.

Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии с требованиями табл. 32 [2]. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Расчетные длины колонн (l₀)

Согласно требованиям п. 5.3 [2], размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься такими, чтобы их гибкость l₀/r (l₀/h) в любом направлении, как правило, не превышала 120 (35). Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее 14,58/35 = 0,417 м, а над крановой – 9,75/35 = 0,279 м. С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью более 30 т принимаем поперечные сечения колонн в над крановой части 400Ч600 мм. В подкрановой части для крайних колонн назначаем сечение 400Ч800 мм, и для средней – 400Ч600 мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах:

(1/10...1/14)Н₁ = (1/10...1/14)8,25 = 0,825...0,589 м.

В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 5, а для колонн среднего ряда по оси Б – 9.

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной раскосной фермы типа ФС-18 из тяжелого бетона. По приложению VI назначаем марку конструкции 2ФС-18, с номером типа опалубочной формы 2, с максимальной высотой в середине пролета равной; h_ферм = 2.45 + 0.18/2 +0.2/2 = 2.64 м., и объемом бетона 2,42 м³.

По приложению XI назначаем тип плит покрытия размером 3Ч6 м (номер типа опалубочной формы 1 высота ребра 300 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 65,5 мм).

Толщина кровли (по заданию тип 5), согласно приложению XIII, составляет 140 мм. По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 200 мм. Размеры остекления назначаем по приложению XIV с учетом грузоподъемности мостовых кранов.

Результаты компоновки поперечной рамы здания представлены на рис. 1.

Рис.1. Фрагмент плана одноэтажного трехпролётного промышленного здания и поперечный разрез.

Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму: постоянные нагрузки, распределенные по поверхности от веса конструкции покрытия заданного типа (рис. 2) приведены в табл. 2.

Таблица 2. Постоянные нагрузки на 1 мІ покрытия:

С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n = 1 (класс ответственности I) и шага колонн в продольном направлении 6 м, расчетная постоянная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна:

G = 3,748·1·6=22,4922 кН/м.

Нормативная нагрузка от 1 м² стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки D 800 при толщине 200 мм составит 8,8·0,2 = 1,76 кН/м², где ρ= 8,8 кН/м³ – плотность бетона на пористом заполнителе, определяемая согласно п. 2.13 [3].

Нормативная нагрузка от 1 м² остекления в соответствии с приложением XIV равна 0,5 кН/м².

Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов производственного здания:

на участке между отметками 11,4 и 13,8 м G₁ = 27,8784 кН;

на участке между отметками 7,8 и 11,4м G₂ = 21,5892 кН

на участке между отметками 0,0 и 7,8 м G₃ = 35,7192 кН;

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона (ρ = 25 кН/м³):

Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью:

G₄₁ = (0,8·8,25+0,5·0,6+0,5²/ 2)·0,4·25·1,1·1 = 77,275 кН;

Над крановая часть:

G₄₂ = 0,4·0,6·3,9·25·1,1·1 = 25,74кН;

итого

G₄ = G₄₁+G₄₂ = 103,015 кН.

Колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями:

G₅₁ = (0,8·8,25+2·0,6·0,65+0,65²)·0,4·25·1,1·1 = 94,9025 кН;

над крановая часть:

G₅₂ = 0,6·0,4·3,9·25·1,1·1= 25,74 кН;

итого

G₅= G₅₁+G₅₂ = 120,6425 кН.

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна: G₆ =(35+1,5·6) ·1,1·1 = 48,4 кН

Временные нагрузки: снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства

(г. Братск) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова s_o = 1 кПа (район III) и соответственное полное нормативное значение снеговой нагрузки s = s_o·μ = 1·1 = 1,0 кПа (при определении коэффициента μ не следует учитывать возможность снижения снеговой нагрузки с учетом скорости ветра). Коэффициент надежности для снеговой нагрузки γ_f = 1,4. Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания соответственно будет равна P_sn = 1·1,4·6·1= 8,4 кН/м. Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 [7] составит P_sn,l = P_sn·k= 0,3·8,4 = 2,52 кН/м.

Крановые нагрузки: по приложению XV находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 32 т : ширина крана В_к = 6,3 м; база крана А_к = 5,1 м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс Р_мaх,п = 235 кН; масса тележки G_T = 8,7 т; общая масса крана G_к = 28,0 т;

Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):

Р_мin,п= 0,5(Q + Q_к) – Р_мaх,п= 0,5(313,9 + 28·9,81) – 235 = 59,3 кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:

Т_п= 0,5·0,05(Q + Q_т) = 0,5·0,05(313,9 + 8,7·9,81) = 9,98 кН.

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке y_f = 1,1 согласно п. 4.8 [7].

Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис.3) без учета коэффициента сочетания Ψ:

Рис. 3 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в не выгодное положение.

максимальное давление на колонну

D_мaх= Р_мaх,п·γ_f ·Σ_у·γ_n = 235·1,1·1,95·1=504,075 кН, где Σ_у –

сумма ординат линии влияния,

Σ_у = 1+0,8+0,15 = 1,95;

минимальное давление на колонну

D_min = Р_min,п·γ_f ·Σ_у·γ_n = 59,3·1,1·1,95·1=127,1985 кН.

тормозная поперечная нагрузка на колонку

Т= Т_п·γ_f ·Σ_у·γ_n = 9,98·1,1·1,95·1 = 21,4071 кН.

Ветровая нагрузка: Пенза расположена в II ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 6.4 [7] нормативное значение ветрового давления равно w₀=0,3 кПа. Для заданного типа местности В с учетом коэффициента k (см. табл 6 [7]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:

на высоте до 5 м w_n1= 0,5·0,3 = 0,15 кПа;

на высоте 10 м w_n2= 0,65·0,3 = 0,195 кПа;

на высоте 20 м w_n3= 0,85·0,3 = 0,255 кПа.

Согласно рис. 4, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

на отметке 13,2м w_n4=0,195+[(0,255–0,195)/(20–10)](12–10)=0,207 кПа;

на отметке 15,3м w_n5 = 0,195 + [(0,255 – 0,195)/(20 – 10)](15,08 – 10) = 0,225 кПа. Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 6 м:

кПа

Рис. 4 К определению эквивалентного нормативного значения ветрового давления.

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по прил. 4 [7] аэродинамические коэффициенты с_е = 0,8 и с_е3 = – 0,4; тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке, γ_f = 1,4 и шага колонн 6 м получим:

расчетную равномерно распределенную нагрузку на колонну рамы с наветренной стороны w₁ = 0,177·0,8·1,4·6·1= 1,18944 кН/м;

то же, с подветренной стороны w₂ = 0,177·0,4·1,4·6·6 = 0,5947 кН/м;

расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 12 м.:

·γ_f··L·γ_n=

= (0,207+0,225)/2(15,8 – 12)·(0,8+0,4)·1,4·6·1 = 6,706 кН.

Расчетная схема поперечной рамы с указанием мест приложения всех нагрузок приведена на рис.5. При определении эксцентриситета опорных давлений стропильных конструкций следует принимать расстояния сил до разбивочных осей колонн в соответствии с их расчетными пролетами по приложениям VI – X.

Рис. 5 Расчетная схема поперечной рамы.

Проектирование стропильной конструкции.

Сегментная раскосная ферма:

Решение. Воспользуемся результатами автоматизированного статического расчета безраскосной фермы марки 2ФС24 для III снегового района.

Для анализа напряженного состояния элементов фермы построим эпюры усилий N, М и Q от суммарного действия постоянной и снеговой нагрузок.

Нормативные и расчетные характеристики тяжелого бетона заданного класса В35, твердеющего в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении, эксплуатируемого в окружающей среде влажностью 80% (у_b2 = 1);

R_bn= R_b,ser = 25,5 МПа; R_b= 1·19,5= 19,5 МПа;

R_bt,n= R_bt,ser = 1,3 МПа; Е_ь = 31000 МПа;

R_bp = 20 МПа (см. табл. 2.3).

Расчетные характеристики ненапрягаемой арматуры: продольной класса A-III, R_s = R_sc = 365 МПа; E_s = 200 000 МПа; поперечной класса А-I, R_sw = 175 МПа; E_s = 210 000 Мпа.

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры класса A-V:

R_sn = R_s,ser = 785 МПа; R_s = 680 МПа; E_s = 190 000 МПа.

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры в нижнем поясе фермы S_p= 700 МПа. Способ натяжения арматуры – механический на упоры.

Так как σ_sp+р = 700+35=735МПа<R_s,ser =785 МПа и σ_sp – р = 700–35=665>0,3·R_s,ser=235,5 МПа, то требования условия (1) [2] удовлетворяются.

Расчет элементов нижнего пояса фермы. Согласно эпюрам усилий N и М, наиболее неблагоприятное сочетание усилий имеем в сечении номер 10 при N= 480,44 кН и М = 1,78 кН·м.

Поскольку в предельном состоянии влияние изгибающего момента будет погашено неупругими деформациями арматуры, то расчет прочности выполняем для случая центрального растяжения.

Площадь сечения растянутой арматуры определяем по формуле (137) [4], принимая η=1,15: A_s,tot= N/(η·R_s) = 480,44·10³/1,15·680= 614,974 мм².

Принимаем 4 ш 16 A-V(A_sp= A_sp^ў=804 мм²).

Определим усилия для расчета трещиностойкости нижнего пояса фермы путем деления значений усилий от расчетных нагрузок на вычисленный ЭВМ средний коэффициент надежности по нагрузке γ_fm= 1,206. Для сечения 10 получим усилия от действия полной (постоянной и снеговой) нагрузки:

N= N^Ї/ γ_fm = 480,44/1,206 = 398,3748 кН;

М= M^Ї/ γ_fm = 1,78/1,206 = 1,476 кН·м;

то же, от длительной (постоянной) нагрузки:

N_l = [N_g + (N^Ї – N_g)k_l] / γ_fm= [346,35+(480,44–346,35)0,3] /1,206 = 320,5448 кН;

М_l =[М_g + (М ^Ї– М_g)k_l] / γ_fm= 1,8574 кН·м.

Согласно табл. 1, б [4] нижний пояс фермы должен удовлетворять 3-й категории требований по трещиностойкости, т. е. допускается непродолжительное раскрытие трещин до 0,3 мм и продолжительное шириной до 0,2 мм.

Геометрические характеристики приведенного сечения вычисляем по формулам (11)–(13) [4] и (168)—(175) [5].

Площадь приведенного сечения:

A_red=A+α·A_sp,tot= 250·200+6,129·804 = 54927 мм²

где α = E_s/E_b = 190 000/31 000 = 6,129

Момент инерции приведенного сечения

I_red=I+∑α·A_sp·y²_sp= 250·200³/12+6,129·402·55²+6,129·402·55²=1,8157·10⁸ мм⁴

где у_sp = h/2 — а_р = 250/2 – 60 = 55мм.

Момент сопротивления приведенного сечения:

W_red = I_red/y₀ = 1,8157·10⁸/100 =1,8157 · 10⁶ мм³, где у₀ = h/2 = 250/2 = 125 мм.

Упругопластический момент сопротивления сечения:

W_pl = γ·W_red = 1,75·1,8175·10⁶ = 3,1775 ·10⁶ мм³, где v = 1,75

принят по табл. 38 [5].

Определим первые потери предварительного напряжения арматуры по поз. 1– 6 табл. 5 [2] для механического способа натяжения арматуры на упоры.

Потери от релаксации напряжений в арматуре σ₁ = 0,1·σ_sр–20 = 0,1·700–20 = 50 МПа,

Потери от температурного перепада σ₂ = 1,25·Δt = 1,25·65 =81,25 МПа.

Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств

σ₃ = (Δℓ/ℓ)E_s= =(3,65/19 000)190 000 = 36,5 МПа, где Δℓ = 1,25 + 0,15d = 1,25 + 0,15-16 = 3,65 мм и ℓ = 18 + 1 = 19 м = 19 000 мм.

Потери σ₄ – σ₆ равны нулю.

Напряжения в арматуре с учетом потерь по поз. 1 – 6 и соответственно усилие обжатия будут равны:

σ_sр1 = σ_sр – σ₁ – σ₂ – σ₃ = 700–50–81,25–36,5 = 532,25 МПа;

P₁ = σ_sр1·А_sр,tot= 532,25·804= 427,929 • 10³ Н = 427,929 кН.

Определим потери от быстро натекающей ползучести бетона:

σ_bp=P_I/A_red= 427,929·10³/54927 = 7,7909 МПа;

α= 0,25+0,025·R_bр = 0,25 + 0,025·20 = 0,75<0,8,

принимаем α=0,75;

поскольку

σ_bp /R_bp= 7.7909/20 = 0,389<α, то σ₆ = 0,85·40· σ_bp /R_bp = 0,85·40·0.389 = 13.244 МПа.

Таким образом, первые потери и соответствующие напряжения в напрягаемой арматуре будут, равны;

σ_losl = σ₁+ σ₂ + σ₃+ σ₆ = 180.9945 МПа; σ_spl = σ_sp - σ_losl = 700–180.9945 = 519.0055 МПа.

Усилие обжатия с учетом первых потерь и соответствующие напряжения в бетоне составят:

Р_l = σ_sр1·А_sр,tot = 519.0055·804=417.28·10³Н = 417.28 кН; σ_bp=P_I/A_red= 417,28·10³/54927 = 7,597 МПа.

Поскольку

σ_bp /R_bp= 7,597/20=0,3798<0,95,

то требования табл. 7 [2] удовлетворяются.

Определим вторые потери предварительного напряжения арматуры по поз. 8 и 9 табл. 5 [2].

Потери от усадки бетона σ₈ = 35 МПа.

Потери от ползучести бетона при σ_bp /R_bp= 0,318< 0,75 будут равны:

σ₉ = 150 • 0,85· σ_bp /R_bp= 150·0,85·0,3798 = 48,4308 МПа.

Таким образом, вторые потери составят

σ_los2 = σ₈+ σ₉ = 35+48,4308=83,4308 МПа,

а полные будут равны:

σ_los = σ_los1+ σ_los2 = 180,9945+83,4308=264,4253 МПа>100 МПа.

Вычислим напряжения в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь и соответствующее усилие обжатия:

σ_sp2 = σ_sp – σ_los = 700–264,4253=435,5747 МПа;

Р₂ = σ_sр2·А_sр,tot = 435,5747·804=350,202·10³Н = 350,202 кН.

Проверку образования трещин выполняем по формулам п. 4.5 [2] для выяснения необходимости расчета по ширине раскрытия трещин.

Определим расстояние r от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от максимально растянутой внешней нагрузкой грани сечения. Поскольку N=398,3748 кН > Р₂ = 350,202 кН, то величину г вычисляем по формуле:

r = W_pl /[A + 2 α ·(A_sp + A'_sp)] = 3,1775·10⁶/[250·200+2·6,129·(804)] = 53,0862 мм

Тогда М_rp=Р₂(е_ор2+г) = 350,202·10³·(0+53,0862) = 18,5909·10⁶ Н·мм = 18,5909 кН·м; соответственно М_crc = R_btserW_pl + М_rp = 1,95·3,1775·10⁶ + 18,5909·10⁶ =59,2823·10⁶Н·мм =59,2823 кН·м.

Момент внешней продольной силы M_r = N(е_о + г) = 22,6242 кН·м,

Поскольку М_crc = 59,2823 кН·м >M_r = 22,6242 кН·м, то трещины не образуются и расчет по раскрытию трещин не требуется.

Расчет элементов верхнего пояса фермы. В соответствии с эпюрами усилий N и М,

наиболее опасным в верхнем поясе фермы будет сечение 2 с максимальным значением продольной силы. Для сечения 2 имеем усилия от расчетных нагрузок:

N = 492,69 кН; М =2,53 кН·м; N_L = 355,18 кН; М_L = 1,82 кН·м.

Расчетная длина в плоскости фермы, согласно табл. 33 [2], при эксцентриситете

е₀= M/N = 3,7050 мм < h/8 = 22,5 мм будет равна ℓ₀= 0,9·ℓ= 0,9·3,224 = 2,9016 м.

Находим случайный эксцентриситет е_а>h/30 = 180/30 = 6 мм; е_а ≥ 10 мм; принимаем е_а = 10 мм.

Так как ℓ₀ = 2,9016< 20h = 3.6, то расчет прочности ведем как для сжатого элемента.

Тогда требуемая площадь сечения симметричной арматуры будет равна:

Принимаем конструктивно 4Ш10 A-III, (A_s=A'_s=314мм²).

При этом μ =(A_s+A'_s)/(b·h)=2·226/(300·300)=0,5 > 0,2% (при ℓ₀/h > 10).

Попречную арматуру конструируем в соответствии с требованиями п.5.22[2] из арматуры класса Вр-I диаметром 4 мм, устанавливаемую с шагом s=200 мм, что не менее 20d=20·12=240 мм и не более 500 мм.

Расчет элементов решетки фермы. К элементам решетки относятся стойки и раскосы фермы, имеющие все одинаковые размеры поперечного сечения b=150 мм, h=120 мм для фермы марки 2ФС18.

Максимальные усилия для подбора арматуры в элементах решетки определяются из таблицы результатов статического расчета фермы с учетом четырех возможных схем нагружения снеговой нагрузкой.

Раскос 13-14, подвергающийся растяжению с максимальным усилием N=39,2 кН. Продольная ненапрягаемая арматура класса А-III, R_s=R_sc=365 Мпа. Требуемая площадь сечения рабочей арматуры по условию прочности составит А_s= N/R_s=39,2·10³/365=107,3972кН. Принимаем 4 Ш 8 А-III (А_s=201 мм²).

Аналогично конструктивно армируем остальные сжатые элементы решетки, т.к. усилия в них меньше, чем в раскосе 13-14.

Стойка 11-12, подвергающийся растяжению с максимальным усилием N=-15,35 кН, N_l=-8.7 кН. Расчетная длинна l₀=0,8·h=1,76·2,2=1,76 м.Так как l₀/h=1,76/0,12=14,6667<20, то прогибов не образуется и η=1.

Принимаем симметричное армирование 4 Ш 10 А-III (А_s=314 мм²).

Расчет и конструирование опорного узла фермы.

Расчет выполняем в соответствии с рекомендациями [10]. Усилие в нижнем поясе в крайней панели N = 438,16 кН, а опорная реакция Q = Q _мах = 225,73кН.

Необходимую длину зоны передачи напряжений для продольной рабочей Ш 16 мм класса А–III находим по требованиям п. 2.29 [2]:

l_p = (ω_p·σ_sp·R_bt+λ_p)d = (0,25·700/20 + 10)16 = 300 мм, где σ_sp = 700 МПа

(большее из значений R_s и σ_sp), a ω_р =0,25 и λ_р = 10 (см. табл. 28 [2]).

Выполняем расчет на заанкеривание продольной арматуры при разрушении по возможному наклонному сечению ABC, состоящему из участка АВ c наклоном под углом 45° к горизонтали и участка ВС с наклоном под углом 27,6 ° к горизонтали (см. приложение VIII).

Координаты точки В будут равны: у = 105 мм, х = 300 + 105 = 405 мм.

Ряды напрягаемой арматуры, считая снизу, пересекают линию ABC при у, равном: для 1-го ряда – 60 мм, 1_Х = 300 + 40 = 345 мм; для 2-го ряда — 300 мм (пересечение с линией ВС), 1_Х = 455 мм. Соответственно значения коэффициента γ_sp = l_x/l_p (см. табл. 24 [2]) для рядов напрягаемой арматуры составят:

для 1-го ряда — 345/300 = 1,15; для 2-го ряда — 455/300 = 1,5167.

Усилие, воспринимаемое напрягаемой арматурой в сечении ABC:

N_sp = R_s·∑γ_spi·A_spi = 680(1,15 · 402 + 1,5167 · 402) = 728,9691·10³H = 728,9691 кН.

Из формулы (1) [10] находим усилие, которое должно быть воспринято ненапрягаемой арматурой при вертикальных поперечных стержнях:

N_s=N–N_sp=438,16–728,9691= –290,8091 кН.

Требуемое количество продольной ненапрягаемой арматуры заданного класса принимаем конструктивно 4 Ш 10 A-III, A_s = 314 мм² (R_s = 365 МПа), что более А_smin=0,15·N/R_s= 0,15·438,16·10³/365 = 180,0657 мм².

Напрягаемую арматуру располагаем в два ряда по высоте: 1-й ряд – у = 85 мм, пересечение с линией АВ при х = 385 мм, l_х = 385 — 20 = 365 мм; 2-й ряд – у = 115 мм, пересечение с линией ВС, при х = 429 мм, 1_x= 409 мм.

В соответствии с п. 5.14 [2] определяем требуемую длину анке-ровки ненапрягаемой продольной арматуры в сжатом от опорной реакции бетоне. По табл. 37 [2] находим: ω_аn = 0,5; ∆λ_an = 8; λ_an = 12 и l_an,min=200мм.

По формуле (186) [2] получим:

l_an = (ω_an·R_s/R_b+∆λ_an)·d=(0,5-365/19,5+8)10=173,5897мм >λ_an·d = 12·10 = 120 мм

и > l_an,_min=200 мм. Принимаем l_an= 200 мм. Тогда значение коэффициента условий работы ненапрягаемой арматуры γ_s5 = l_x/l_y при l_x > l_an будет равно γ_s5 =1.

Следовательно, усилие, воспринимаемое ненапрягаемой продольной арматурой, составит. N_s=R_s·∑γ_s5i·A_spi =365(1·157+1·157)=114,61·10³Н=114,61 кН, т. е. принятое количество ненапрягаемой арматуры достаточно для выполнения условия прочности на заанкеривание.

Из условия прочности на действие изгибающего момента в сечении АВ, поперечная арматура не требуется и устанавливается конструктивно.

Принимаем вертикальные хомуты минимального диаметра 6 мм класса A-I с рекомендуемым шагом s = 100 мм.

Определяем минимальное количество продольной арматуры у верхней грани опорного узла в соответствии с п. 6.2 [10]: A_s = 0,0005A=0,0005-250-780= 97,5мм². Принимаем 2 Ш 10 A-III, A_s= 157мм².

1.3 Оптимизация стропильной конструкции

Методические указания. Программная система АОС-ЖБК [11] позволяет выполнить оптимизацию проектируемой стропильной конструкции по критерию относительной стоимости стали и бетона, при этом за единицу автоматически принимается относительная стоимость рассчитанного студентом варианта по индивидуальному заданию.

Варьируемыми параметрами могут быть: тип стропильной конструкции и соответствующие типы опалубочных форм, классы бетона, классы ненапрягаемой и напрягаемой арматуры.

1.4 Проектирование колонны:

Таблица 3. Определение основных сочетаний расчетных усилий в сечении 3-3 колонны по оси Б.

Размеры сечения надкрановой части колонны b=400 мм, h=600 мм. Назначаем для продольной арматуры а=а'=40 мм, тогда h₀=h–а=600–40=560 мм.

Определим сначала площадь сечения продольной арматуры со стороны менее растянутой грани (справа) при условии симметричного армирования от действия расчетных усилий в сочетании N и М_min :

N = 248,89 кН, М = | M_min | = 97,289 кН·м;

N_l= 248,89 кН, М_l = 11,29; N_sh = 0; М_sh = 108,58 кН·м.

Поскольку имеются нагрузки непродолжительного действия, то вычисляем коэффициент условий работы бетона γ_bl согласно п. 3.1 [3]. Для этого находим: момент от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок (кроме нагрузок непродолжительного действия) относительно оси, проходящей через наиболее растянутый (или менее сжатый) стержень арматуры:

M_I=(N – N_sh)(h₀ - а')/2 + (М – M_sh) = (248,89-0) (0,56-0,04) / 2+ (97,289-108,581)= 53,42 кНм;

то же, от всех нагрузок

M_II=N(h₀ –а')/2+М= 248,89(0,56–0,04) / 2 + 97,289 = 162,0004 кНм.

Тогда при γ_b2 =0,9 получим γ_bl = 0,9М_П/М_I = 0,9·162 /53,42= 2,73>1,1.

Принимаем у_ы = 1,1 и R_b = 1,1·19,5 = 21,45 МПа.

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузок от кранов равна l₀= 12,375 м (см. табл.1). Так как l₀/h=12,375/0,6=6,5>4, то расчет производим с учетом прогиба элемента, вычисляя N_cr по формуле (93) [3]. Для этого находим е₀ = M/N=97,28·10⁶/(248,89·10³) =390,89 мм > е_а = h/30=600/30=20 мм; так как е₀/h= 390,9/700=0,55 > δ_e,_min=0,5–0,01·l₀/h–0,01R_b=0,2205, принимаем δ_e =e₀/h=0,55.

Поскольку изгибающие моменты от полной нагрузки и от постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки и е₀=390,89 мм>0,1h=70 мм, то принимаем φ_l=1.

С учетом напряженного состояния сечения (малые эксцентриситеты при больших размерах сечения) возьмем для первого приближения коэффициент армирования μ=0,004, тогда при а=Е_s/Е_b=190 000/32 500=5,85 получим: