Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Направление: 653500 Строительство

Специальность: 270102 Промышленное и гражданское строительство

Факультет: Инженерно-строительный

Кафедра: Строительные конструкции

Пояснительная записка

к курсовому проекту №2 по дисциплине

«Железобетонные и каменные конструкции»

на тему: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ С МОСТОВЫМИ КРАНАМИ

Выполнил: студент группы ПГС-51

Выдрёнков

Руководитель: к. т. н., проф. каф. СК

Марабаев Н.Л.

Иваново 2012

6. Расчет колонны

6.1. Исходные данные

Геометрические размеры сечений колонны:

-высота поперечного сечения надкрановой части колонны - h_в=0,7 м;

-высота сечения подкрановой части колонны – h_н=1,9 м;

-ширина сечения колонны – b= 0,5 м.

Размеры колонны по высоте:

-высота надкрановой части колонны H_В=3.7 м;

-высота подкрановой части колонны – H_Н=11.45 м.

Колонны изготавливается из тяжелого бетона класса В30, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении

R_в=17 МПа, R_в,ser=22 МПа R_вt=1,2 МПа, R_вt,ser=1,8 МПа, Е_в=3.25  10⁴ МПа.

Продольная арматура принята из стали класса А400

R_s=R_sc=355 МПа, Е_s=2  10⁵МПа.

Сочетания усилий в расчетных сечениях колонн от различных нагрузок представлены в табл.4.

6.2. Определение расчетных усилий в крайней колонне

6.2.1. Надкрановая часть

Указанные сочетания в табл.4 заключены в рамку.

Определяем длительные усилия, соответствующие этим сочетаниям.

Сочетание 1состоит из суммы загружений (1+(8+10)+14+2)

М­_е= 0 кНм –изгибающий момент от длительной нагрузки,

N­_е= 438,4+236,7∙0,7=604,09 кН –продольное усилие от длительной нагрузки.

6.2.2. Подкрановая часть

Сочетание 1(сечение 4) (1+16+(8+10).

Ординаты линий влияния У₁… У₄ вычисляются в соответствии с рис 6.2.2.

Габариты крана согласно рис. 6.2.2.

Рис. 6.2.2.К определению ординат линий влияния У₁… У₄

У₁=1; У₂= 0,26; У₃=0,68; У₄=0;

По формуле

,

где К₁ – коэффициент, принимаемый в зависимости от режима работы крана. Для кранов облегченного и нормального режимов работы К₁=0,5;

У₁…У₄- ординаты линий влияния.

М­_е= 0 -66,8·0,32+0 = -21,4 кНм,

N­_е= 643,9+0+362,3·0,32=759,84 кН.

Q_е= 0+17.4·0,32+0=5,6 кН.

Сочетание 2 (1+(12+10)+2)

М­_е= 0+13.2·0,32+0= 4.2 кНм,

N­_е= 643.9+596.8·0,32+236.7∙0.7=1000.5 кН,

Q_е= 0+3·0,32+0=0.96 кН.

6.3. Определение расчетной длины колонны

Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости поперечной рамы составляет:

–при учете нагрузки от кранов

l_о1^в=2  Н_в^к=2  3.7=7.4 м.

–без учета нагрузки от кранов

l_о1^в=2,5  Н_в^к =2,5  3.7=9.25 м.

Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости поперечной рамы составляет

l_о2^в=1,5  Н_в^к =1,5  3.7=5,55 м.

Расчетная длина подкрановой части в плоскости поперечной рамы:

-при учете нагрузки от кранов

l_о1^н=1,5  Н_н^к=1,5  11.45=17.175 м.

-без учета нагрузки от кранов

l_о1^н=1,2(Н_в^к+Н_н^к)=1,2(3.7+11.45)=18.18 м.

Расчетная длина подкрановой части из плоскости поперечной рамы

l_о2^в=0,8  Н_н^к =0,8  11.45=9.16 м.

Минимальная площадь продольной арматуры в надкрановой части определяется:

- по конструктивным требованиям

,

где =0,7-0,05=0,65м – рабочая высота сечения надкрановой части колоны,

а =0,05м – расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до наружной грани сечения.

Принимаем 216 А400 .

- из условия работы на внецентренное сжатие

.

Принимаем 222 А400 .

Минимальная площадь продольной арматуры в подкрановой части колонны, определяется:

- по конструктивным требованиям

,

Принимаем 216 А400 .

- из условия работы на внецентренное сжатие

Принимаем 216 А400 .

6.4. Расчет надкрановой части

6.4.1. Расчет в плоскости поперечной рамы

Величина случайного эксцентриситета

е_а  Н_в^к/600=370/600=0,6см,

е_а  h/30=70/30=2.5 см,

е_а  1 см.

Принимаем е_а=2.5 см.

Расчет выполняется на действие максимальных усилий, имеющих место при 1-м сочетании в сечении 2-2.

Сочетание 1

М=101,11 кНм , N=603,2 кН,

М_е=0 кНм , N_е=604,09 кН,

_в1=1,1, l₀₁^в=7,4 м.

Расчетная высота колонны принимается l₀₁^в=7,4 м, так как в сочетании есть нагрузка от крана.

i=0,289h – радиус инерции сечения колонн относительно геометрического центра, м.

i₁^в=0,289  h=0,289  0,7=0,202 м.

. .

Определим коэффициент :

,

,

.

Так как изгибающие моменты М=101,1 кНм и М_l=0 кНм одного знака, то коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки равен

,

принимаем d_е= е₀/h= 0,32.

В первом приближении принимаем .

Определяем жесткость D железобетонного элемента в предельной стадии для элементов прямоугольного сечения с арматурой, расположенной у наиболее сжатой и растянутой грани элемента по формуле

,где

-отношение модуля упругости арматуры к модулю упругости бетона.

Тогда жесткость D равна

Н·мм .

Условная критическая сила, при которой происходит потеря устойчивости, определяется по формуле

.

Для обеспечения устойчивости должно выполняться условие

.

Тогда ,

. Условие выполняется.

.

Проверим условие е₀=16,7 см  е_а=2 см,

16,7 1,02=17 см  70/7=10 см.

Следовательно, продольная арматура приложена за пределами ядра сечения, в результате чего часть сечения по высоте будет сжата, а другая- растянута. Тогда при бетоне класса В30 А_s определяем по формуле

.

е=е₀  +h/2-а=16,7 1,02+70/2-5=47,0 см. ( при е₀ е_а )

Так как А_s^'  0 произведем уточнение площади арматуры А_s. Для этого при минимальной площади арматуры А_s^' из 222А400 с А_s^'=7,60 см².

Определим высоту сжатой зоны:

Площадь растянутой арматуры

= .

А_s=(R_вbh₀-N)/R_s+A_s=(0,03  1,1  17 100 50  65-603,21000/355(100)+7,60=-4,2 см².

Так как А_s  0, то расчет считается законченным.

Окончательно принимаем по конструктивным требованиям 222 А400 с А_s=7,6 см² >А_s,min=3,25 см².