Многоэтажное производственное здание (стр. 8 из 9)

Изгибаемые моменты:

М₁=q_р*L₀₁²/16=42.9*5.58²/16=83.57 кН*м;

М₂=q_р*L₀₁²/11=42.9*5.58²/11=121.55 кН*м;

М₃=-a*q_р*L₀₁²=-0.0529*42.9*5.58²=70.67 кН*м.

Поперечные силы:

Q₁=0,4*q_р*L₀₁=0,4*42.9*5.58=95.85 кН;

Q₂=-0,6*q_р*L₀₁=-0,6*42.9*5.58=-143.77 кН;

Q₃=±0,5*q_р*L₀₁=±0,5*42.9*5.58=±119.81 кН.

Далее уточняем размеры сечения второстепенной балки:

h_овб=1,8*(М₂/R_b*b_вб)^0,5=1,8*(121.55/8.5*550)^0,5=0.481 м;

h_вб=h_овб+a₃=481.3+50=531.3 мм.

Окончательно принимаем: h_вб=550 мм; b_вб=200 м.

Рис. 6.4. Эпюра изгибающих моментов и перерезывающих сил во второстепенных балках.

6.3.. Расчет прочности второстепенных балок по нормальному сечению

Расчет по прочности второстепенной балки производится в пяти сечениях.

Балка в общем случае рассматривается как элемент таврового сечения с расчетным армированием растянутой зоны (x£x_R). Уточняем размеры таврового сечения.

Так как h_пл/h_вб=60/550=0.11>0,1, величина свеса полки тавра определяется из условия:

b_св£1/6*L=1/6*6400=1067 мм,

b_св£L₃-b_вб=2133-200=967 мм.

Окончательно принимаем b_свкратно 50 мм в меньшую сторону b_св=950 мм.

Приведенная ширина полки:

b¢_f=2*b_св+b_вб=2*950+200=2100 мм.

Сечение 1-1

Сечение 1-1 рассматривается как тавровое сечение (учитывая знак действующего в сечении момента). Расчет производим в предположении, что сжатая арматура по расчету не требуется.

h_o=h_вб-a_s=550-50=500 мм.

Проверяем условие:

М₂<R_b*b’_f*h’_f*(h_o-0,5*h’_f);

R_b*b’_f*h’_f*(h_o-0,5*h’_f)=8.5*2100*60*(500-0,5*60)=453.03 кН*м;

121.55 кН*м<453.03 кН*м - условие выполняется, т.е. граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной b=b'_f мм.

a_m=М₂/R_b*b’_f*h₀²=121.55/7.65*2100*500²=0.030<a_R=0.39 т.е. сжатая арматура действительно по расчету не требуется.

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

А_s^тр=R_b*b’_f*h_o*[1-(1-2*a_m)^0,5]/R_s=7.65*2100*500*[1-(1-2*0.030)^0,5]/355=695.5 мм².

Принимаем: 2Æ22A400 (А_S=760.3 мм²).

Сечение 4-4

Сечение 4-4 рассматривается как тавровое сечение (учитывая знак действующего в сечении момента). Расчет производим в предположении, что сжатая арматура по расчету не требуется.

Проверяется условие:

М₁<R_b*b’_f*h’_f*(h_o-0,5*h’_f);

83.57 кН*м<453.03 кН*м - условие выполняется, т.е. граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной b=b'_f.

a_m=М₁/R_b*b’_f*h₀²=83.57/7.65*2100*500²=0.021<a_R=0.39 т.е. сжатая арматура действительно по расчету не требуется.

Площадь сечения растянутой арматуры:

А_s^тр=R_b*b’_f*h_o*[1-(1-2*a_m)^0,5]/R_s=7.65*2100*500*[1-(1-2*0.021)^0,5]/355=475.81 мм²

Принимаем: 2Æ18 А400 (А_S=508.9 мм²).

Сечение 2-2

Сечение 2-2 проходит по грани главной балки, учитывая знак действующего в сечении момента, рассматривается как прямоугольное размерами b_вб=200 мм, h_вб=550 мм.

h_o=h_вб-a_s_с=550-50=500 мм.

a_m=М₂/R_b*b_вб*h_o²=121.55/7.65*200*500²=0.318

a_R=0.39

Так как α_m<α_r, то сжатая арматура по расчету не требуется, примем её конструктивно: 2Æ12 A400 (А_SС=226.2 мм²).

Требуемую площадь сечения растянутой арматуры:

A_s=R_b*b_вб*h₀*[1-(1-2*α_m)^0.5]/R_s=7.65*200*500*[1-(1-2*0.318)^0.5]/355=854.1 мм²

Принимаем:

- сжатую арматуру: 2Æ12 A400 (А_SС=226.2 мм²).

- растянутую арматуру: 2Æ25 A400 (A_s=981.7 мм²).

Сечение 5-5

Сечение проходит по грани главной балки, учитывая знак действующего в сечении момента, рассматривается как прямоугольное размерами b_вб=200 мм, h_вб=550 мм.

a_m=М₁/R_b*b_вб*h₀²=83.57/7.65*200*500²=0.218

a_R=0.39

Так как α_m<α_r, то сжатая арматура по расчету не требуется, примем её конструктивно: 2Æ12 A400 (А_SС=226.2 мм²).

Требуемую площадь сечения растянутой арматуры:

A_s=R_b*b_вб*h₀*[1-(1-2*α_m)^0.5]/R_s=7.65*200*500*[1-(1-2*0.218)^0.5]/355=538.0 мм²

Принимаем:

- сжатую арматуру: 2Æ12 A400 (А_SС=226.2 мм²).

- растянутую арматуру: 2Æ20 A400 (A_s=628.3 мм²).

Сечение 3-3

В сечении 3-3 проверяется прочность балки в точке теоретического обрыва рабочей арматуры. Расчет ведется для прямоугольного элемента с одиночной арматурой.

М₃=70.668 кН*м.

h_о_._в_._б_.=500мм.

x=R_s*A_s/(R_b*b_вб)=355*981.7/(7.65*200)=227.8мм.

М_crc=7.65*200*227.8*(500-227.8/2)=134.6 кН*м.

Проверяем условие М_crc³М₃,

134.6 кН*м ³70.668 кН*м – условие выполняется, следовательно, прочность выбранных параметров сечения достаточна.

6.3.3 Расчет прочности второстепенных балок по наклонному сечению

Сечение II-II.

Расчетная сила Q₂=Q_max=143.77 кН.

M_b=1.5*R_bt*b_вб*h₀²=1,5*0.675*200*0.5²=50.63 кН*м.

Полная погонная расчетная нагрузка на второстепенную балку:

q^пер=g^пер*L₃+b_вб*h_вб*1*2500*9.81*1.1*0.95=

=18.952*2.133+0.55*0.2*1*2500*9.81*1.1*0.95=43.251 кН/м.

Временная расчетная нагрузка на 1 погонный метр второстепенной балки:

q_V^пер=ΣV^пер*L₃=16.3*2.133=34.773 кН/м.

q₁=q^пер-0,5*q_V^пер=43.251-0,5*34.773=25.864 кН/м.

Q_b₁=2*(M_b*q₁)^0.5=2*(50.63*25.864)^0.5=72.370 кН > 2*M_b/h₀-Q_max=2*50.63/0.5-143.77=58.726 кН.

Интенсивности хомутов при Q_b₁≥2*M_b/h₀-Q_max:

q_sw=(Q_max²-Q_b₁²)/(3*M_b)=(143.77²-72.370²)/(3*50.63)=101.620 кН/м.

R_bt*b_вб*h₀=0.675*200*0.5=67.50 кН.

Q_b₁=72.370 кН > j_n*R_bt*b_вб*h₀=67.50 кН =>

при Q_b₁>R_bt*b_вб*h₀ принимаем q_sw=101.620 кН/м.

Итак, q_sw=101.620 кН/м.

q_sw=101.620 кН/м > 0,25*R_bt*b_вб=0,25*0.675*200=33.750 кН/м.

Так как q_sw>0,25*R_bt*b_вб, то примем q_sw=101.620кН/м.

Окончательно получаем q_sw=101.620 кН/м.

Задаемся шагом поперечных стержней.

На приопорных участках принимаем шаг S₁ из условий:

S₁≤h_вб/3=550/3=183 мм, S₁≤500 мм.

В средней части пролета назначаем шаг S₂из условий:

S₂≤0,75*h_вб=0,75*550=413 мм, S₂≤500 мм.

Шаг хомутов, учитываемых в расчете, должен быть не более значения:

S_w_._max=R_bt*b_вб*h₀²/Q=0.675*200*500²/143.77=235 мм.

Принимаем шаг хомутов у опоры S₁=150 мм, в пролете S₂=400 мм.

Требуемая площадь одного поперечного стержня арматуры у опор:

A_sw=q_sw*S₁/R_sw*n=101.620*150/285=26.7 мм²,

где n=2 шт - количество поперечных стержней в сечении у опор.

Диаметр одного поперечного стержня арматуры у опор назначаем по требуемой площади одного поперечного стержня и из условия свариваемости, диаметр одного поперечного стержня арматуры в пролете - из условия свариваемости:

d_sw≥0.25*d_s_._max=0,25*25=6.3 мм.

Принимаем:

- в поперечном сечении у опор 2 стержня диаметром d_sw₁=8 мм (A_sw1=100.5 мм²),

- в поперечном сечении в пролете 2 стержня диаметром d_sw₂=8 мм (A_sw2=100.5 мм²).

Проверка прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами.

Q_max=143.77 кН<0.3*R_b*b_вб*h₀=0.3*7.65*200*0.5=229.5 кН =>

прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена.

Сечение III - III.

Расчетная сила Q₃=Q_max=119.81 кН.

M_b=1.5*R_bt*b_вб*h₀²=1,5*0.675*200*0.5²=50.63 кН*м.

Q_b₁=2*(M_b*q₁)^0.5=2*(50.63*25.864)^0.5=72.370 кН < 2*M_b/h₀-Q_max=2*50.63/0.5-119.81=82.688 кН.

Интенсивности хомутов при Q_b₁<2*M_b/h₀-Q_max:

q_sw=(Q_max-Q_b₁)/(1.5*h₀)=(119.81-72.370)/(1.5*0.5)=63.255 кН/м.

R_bt*b_вб*h₀=0.675*200*0.5=67.50 кН.

Q_b₁=72.370 кН >R_bt*b_вб*h₀=67.50 кН =>

при Q_b₁>R_bt*b_вб*h₀ принимаем q_sw=63.255 кН/м.

Итак, q_sw=63.255 кН/м.

q_sw=63.255 кН/м > 0,25*R_bt*b_вб=0,25*0.675*200=33.750 кН/м.

Так как q_sw>0,25*R_bt*b_вб, то примем q_sw=63.255 кН/м.

Окончательно получаем q_sw=63.255 кН/м.

Задаемся шагом поперечных стержней.

На приопорных участках принимаем шаг S₁ из условий:

S₁≤h_вб/3=550/3=183 мм, S₁≤500 мм.

В средней части пролета назначаем шаг S₂из условий:

S₂≤0,75*h_вб=0,75*550=413 мм, S₂≤500 мм.

Шаг хомутов, учитываемых в расчете, должен быть не более значения:

S_w_._max=R_bt*b_вб*h₀²/Q=0.675*200*500²/119.81=282 мм.

Принимаем шаг хомутов у опоры S₁=150 мм, в пролете S₂=500 мм.

Требуемая площадь одного поперечного стержня арматуры у опор:

A_sw=q_sw*S₁/R_sw*n=63.255*150/285=16.6 мм²,

где n=2 шт - количество поперечных стержней в сечении у опор.

Принимаем, учитывая условие свариваемости (d_sw≥0.25*d_s_._max=0,25*25=6.3 мм):

- в поперечном сечении у опор 2 стержня диаметром d_sw₁=8 мм (A_sw1=100.5 мм²),

- в поперечном сечении в пролете 2 стержня диаметром d_sw₂=8 мм (A_sw2=100.5 мм²).

Проверка прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами.

Q_max=119.81 кН<0.3*R_b*b_вб*h₀=0.3*7.65*200*0.5=229.5 кН => прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена.