1. Компановка поперечной рамы.

1.1. Определение высоты здания.

Высота (размер) от уровня верха фундамента до низа несущей конструкции покрытия

Н = Нв + Нt

Высота подкрановой части колонны (от уровня верха фундамента до верха консоли) Нв = Н1 – hr – hсв +а1

Имея ввиду, что Н1 = 8,12м; hr = 0,12м; hсв = 1м, а1 = 0,15м; получим

Нв = 8,12 – 0,12 – 1,0 + 0,15 = 7,15м.

Высота надкрановой части колонны (от уровня верха консоли до низа несущей конструкции)

Нt = hп.б. + hr + hсв +а2, имея ввиду, что hп.б.=1,0м; а2 = 0,20м (т.к. при пролете 36м) Нt = 1,0 + 0,12 + 2,4 + 0,20 = 3,72м; получим

Н = 7,15 + 3,72 = 10,87м.

Отметка низа несущей конструкции покрытия

Н – а1 = 10,87 – 0,15 = 10,72м.

С учетом модуля кратности 0,6м.принимаем отметку низа несущей конструкции покрытия (отметка верха колонны) 10,800. так как отметка уровня головки рельса задана технологическими требованиями, корректируем высоту подкрановой части колонны

Н = 10,72 + а1 = 10,72+0,15=10,87м 10,800 – 10,72 = 0,08

Нtфак = Нt + 0,08 = 3,72 + 0,08 = 3,8м.

Нф = 3,8 + 7,15 = 10,95м.

Назначаем высоту фермы Нф = 1/8*36 = 4,5м

Приняв толщину покрытия 0,6м получим отметку верха здания с учетом парапетной плиты: Нобщ = 10,80 + 4,5 + 0,6 + 0,2 = 16,100м.

1.2 Определение размеров сечения колонн каркаса.

Привязка грани крайней колонны к координационной оси здания а = 250мм (т.к. шаг колонн – 12,0м  6,0м, грузоподъемность крана Q = 20/5т  30т)

- надкрановая часть: ht = 60см. так как привязка а=250мм; в=50см. так как шаг 12м.;

- подкрановая часть из условия hв = (1 – 1 )*Нв hв = 0,715 – 0,511,

10 14

принимаем hв = 800мм.

- глубина заделки в фундамент определяется из условий:

hз  0,5 + 0,33 hв; hз = 0,5 + 0s,33*0,8 = 0,764

hз  1,5b; hз = 1,5*0,5 = 0,750

hз  1,2м. принимаем hз = 800мм.

2. Определение нагрузок на поперечную раму.

2.1. Определение нагрузок

2.2 Расчетные нагрузки на элементы поперечной рамы.(при _n = 0,95)

На крайнюю колонну

Постоянные нагрузки. Нагрузки от веса покрытия приведены в табл.1. Расчетное опорное давление фермы: от покрытия 3,45*12*36/2=745,2кН; от фермы (180/2)*1,1=99кН, где 1,1- коэффициент надежности по нагрузке f. Расчетная нагрузка от веса покрытия с учетом коэффициент надежности по назначению здания п0,95 на крайнюю колонну F1=(745,2+99)*0,95=802кН., на среднюю F2 = 2F1 =1604 кН.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая на колонну выше отметки 6,6м: F=(2,5*5,4+0,4*1,2)*12*1,1*0,95=175,31кН; Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая непосредственно на фундаментную балку: F=3,52*6*1,1*0,95=22,07кН; Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок F=115*1,1*0,95=120,2кН, где Gn =115кН-вес подкрановой балки;

Расчетная нагрузка от веса колонн. Крайние колонны: надкрановая часть F=0,5*0,6*3,8*25*1,1*0,95=32,9кН; подкрановая часть F=0,5*0,7*6,75*25*1,1*0,95=61,72кН. Средние колонны соответственно: F=0,5*0,6*3,8*25*1,1*0,95=32,9кН;

F=[0,5*0,25*10,05*2+(0,9+3*0,4)0,5(1,2-2*0,25)]25*1,1*0,95=84,84кН.

Временные нагрузки. Снеговая нагрузка. Вес снегового покрова на 1м2 площади горизонтальной проекции покрытия для III района, согласно главе СниП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», sо=1,0кПа, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца V=4м/с2м/с снижают коэффициент перехода =1 умножением на коэффициент =1,2-0,1V=1,2-0,1*4=0,8, т.е. =0,8. Расчетная снеговая нагрузка при =1*0,8, f =1,4, п =0,95; на крайние колонны: F= sо***а ( / 2) f*п= =1,5*0,8*12*(36/2)*1,4*0,95=344,7кН.; на средние колонны F=2*344,7=689,4кН.

Крановые нагрузки. Вначале строим линию влияния реакции опор подкрановой балки и определяем сумму ординат У.

К=500 М=6300

а = 12000 а = 12000

1,3

Вес поднимаемого груза Q=200кН. Пролет крана 36-2*0,85=34,3м. Согласно стандарту на мостовые краны база крана М=630см, расстояние между колесами К=500см, вес тележки Gп=8,5кН; Fn,max=220кН; Fn,min=60кН.

Расчетное максимальное давление на колесо крана при f =1,1;п =0,95 Fmax=220*1,1*0,95=229,9кН;

Fmin=60*1,1*0,95=62,7кН.

Расчетное поперечная тормозная сила на одно колесо:

Нmax=Нmin=200+85*0,5*1,1*0,95=7,45кН

20

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний i =0,85; Dmax=229,9*0,85*2,95=576,47кН;

Dmin=62,7*0,85*2,95=157,22кН.,гдеу=2,95-сумма ординат линии влияния давления двух подкрановых балок на колонну; то же от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний I=0,7 равна 2Dmax = 2*229,9*0,7*2,95=949,49кН.

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении Н=7,45*0,85*2,95=18,7кН.

Ветровая нагрузка. Нормативное значение ветрового давления по главе СниП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» для II района, местности типа Б о=0,23кПа (230Н/м2). При условии Н/2L=16,8/(3*36)=0,1560,5 значения аэродинамического коэффициента для наружных стен принято:

• с наветренной стороной се= 0,8,

• с подветренной стороны се= -0,5

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки m с наветренной стороны равно:

• для части здания высотой до 5м от поверхности земли при коэффициенте, учитывающем изменение ветрового давления по высоте, при К=0,5: m1= 300*0,5*0,8=120Н/м2;

• то же высотой до 10м, при К=0,65: m2= 300*0,65*0,8=156Н/м2;

• то же высотой до 20м, при К=0,85: т3= 300*0,85*0,8=204Н/м2;

• На высоте 16,8м в соответствии с линейной интерполяцией с наветренной стороны: m4=m2+(( m3-m2)/10)(Н1-10)= 156+((204-156)/10*(16,8-10)=189Н/м2;

• то же на высоте 10,8м : m5=m2+(( m3-m2)/10)(Н1-10)= 156+((204-156)/10*(10,8-10)=160Н/м2;

Переменную по высоте ветровую нагрузку с наветренной стороны заменяют равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консольной балки длиной 10,8:

m=2Масt = {2*[120*5І + 120+156 *(10-5)(10-5 + 5)+ 156+160(10,8-10)

НоІ 2 2 2 2

*(10,8-10 +10)]}/10,8І =140,5Н/м2;

2

С подветренной стороны ms=(0,45/0,8)*140,5=79Н/м2.

Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 13,8м при коэффициенте надежности по нагрузке f =1,4, коэффициенте надежности по назначению здания п=0,95:

- с наветренной стороны р=140,5*12*1,4*0,95=2242,4Н/м;

• с подветренной стороны рs=79*12*1,4*0,95=1260,8Н/м.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отм.10,8м:

W=m4-m5(Н1-Но)аfп(се-сеs)=0,189+0,160(16,8-13,8)*6*1,4*0,95(0,8+0,5)=21

2. 2

кН.

Комбинация нагрузок и расчетные усилия в сечениях

крайней колонны

4. Расчет и конструирование колонны крайнего ряда.

Данные для расчета сечений: бетон тяжелый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Rb=8,5МПа; Rbt=0,75МПа; Еb=20,5х10і МПа. Арматура класса АIII, d10мм, Rs=Rsc=365МПа, Еs=2х10і МПа.

Сечение 1 – 0 на уровне верха консоли колонны.

Сечение колонны b х h=50 х 60см при а=а=4см, полезная высота сечения h0=h-a=60-4=56см. В сечении действуют 2 комбинации расчетных усилий.

Усилия	1-я	2-я
М, кН*м	155,32	-93,94
N, кН	1386,5	1041,8

Усилия от продолжительного действия нагрузки МL=86,11кН*м; NL=1041,8кН. При расчете сечения на 1-ую и 2-ую комбинации усилий расчетное сопротивление Rb следует вводить с коэффициентом b2=1,1, так как в комбинации включены постоянная, снеговая, крановая и ветровая нагрузки. Расчет внецентренно-сжатых элементов прямоугольного сечения с несимметричной арматурой. Необходимо определить Аs и Аs.

1. Определение моментов внешних сил относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наиболее сжатого стержня арматуры:

- от действия полной нагрузки:

МII=М1=Мtot + Ntot * (h0 -a)/2=155,32+1386,5*(0,56-0,04)/2 =515,8кН*м

- от действия длительно действующих нагрузок:

МI=M1L=ML + NL * (h0-a)/2=86,11+1041,8*(0,56-0,04)/2=356,98кН*м.

2. Определение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения:

е0=Мtot ≥ еa, еa – случайный эксцентриситет:

Мtot

еa ≥ 1 *  = 380 = 0,63см; еa ≥ 1 *h = 60/ 30 = 2см; еa ≥ 1см.

600 600 600

е0 = М = 155,32 =11,2см ≥ еa

N 1386,5

3. Определение гибкости элемента:

 = о ,   4 (  1)

h

о= 2Н2 = 2*3,8 ≥ 7,6м;  = 760 / 60 = 12,7 – 0,2% → к Аs

необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

4. Определение коэффициента е:

е = о ≥ е,min=0,5-0,01* о - 0,01Rв * b2 =0,5-0,01*760 - 0,01*1,1*8,5=

h h 60

=0,28; е = 11,2 / 60 = 0,187  е,min принимаем е = 0,28

4. Определение коэффициента, учитывающего влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

l = 1 +  * М1L = 1 + 1*356,98 = 1,69 ≤ (1 +  ) = 2

М1 515,8

4. С учетом гибкости элемента задаемся процентом армирования:

 = Аs + Аs = (1 – 2,5%) = (0,01 – 0,025)

 = 0,004 – первое приближение

7. Определение коэффициента :  = Еs = 200000 = 9,77

Еb 20500

8. Вычисление условной критической силы:

Ncr = 6,4*Eb  I  0,11 + 0,1 + Is =

²₀  l  0,1 + е  

= 6,4*20500(100)  900000  0,11 +0,1 + 9,77*7571,2  =

760І  1,69 