Одноэтажное каркасное производственное здание (стр. 2 из 3)

Соответствующая жесткость

Период собственных колебаний здания определяется по формуле

сек,

где g - ускорение свободного падения.

Так как T<0,1c то коэффициент b = 1 + 1,5∙0,02=1,03

При расчете зданий и сооружений (кроме гидротехнических сооружений) длиной или шириной более 30 м помимо сейсмической нагрузки необходимо учитывать крутящий момент относительно вертикальной оси здания или сооружения, проходящей через его центр жесткости. Значение расчетного эксцентриситета между центрами жесткостей и масс зданий или сооружений в рассматриваемом уровне следует принимать не менее 0,1 В, где В - размер здания или сооружения в плане в направлении, перпендикулярном действию силы S_ik. При длине здания 48 м эксцентриситет эксцентриситет e₀=0,1x48=4,8м. Крутящий момент от воздействия всей сейсмической нагрузки T_ik=4,8ΣS_ik должен восприниматься колоннами каркаса в виде дополнительных поперечных сил ΔQ_ik=T_ik/l=0,96ΣS_ik=ΔS_ik. Можно вычислить значение коэффициента, учитывающего влияния случайного крутящего момента:

Согласно [10] расчетная сейсмическая нагрузка S_ik в выбранном направлении, приложенная к точке k и соответствующая i-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, определяется по формуле

S_ik = χ_TK₁S₀_ik,

где К₁ - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений, принимаемый по табл.3 [10] ; для зданий и сооружений, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию, при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимых из железобетонных крупнопанельных или монолитных конструкций К₁=0,22.

S₀_ik - значение сейсмической нагрузки для i-го тона собственных колебаний здания или сооружения, определяемое в предположении упругого деформирования конструкций по формуле

S_oik = Q_kAb_iK_wn_ik,

где Q_k - вес здания или сооружения, отнесенный к точке k, определяемый с учетом расчетных нагрузок на конструкции;

А - коэффициент равный 0,1 для расчетной сейсмичности 7 баллов;

b_i - коэффициент динамичности, соответствующий i-му тону собственных колебаний зданий или сооружений;

К_w- коэффициент равный 1,3 для каркасных зданий, стеновое заполнение которых не влияет на их деформативность.

С учетом коэффициентов получаем

S_ok = 969,68∙0,1∙1,03∙1,3∙1=129,84кН.

S_k = χ_T∙K₁S₀_k= 1,96∙128,06∙0,22=55,22 кН.

4. Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки

Так как расчетные сейсмические нагрузки по п.2.3 [10] принимаются, действующими в горизонтальном направлении, вертикальная составляющая сейсмических сил не учитывается. Так же не учитывают по п.2.4 [10] вертикальную сейсмическую нагрузку для рам пролетом менее 24 м.

Рассчитываем наиболее напряженную колонны первого этажа Поперечные силы в сечениях колонн рамы:

кН

Так как ригель опирается на колонны шарнирно, изгибающие моменты в сечениях колонн рамы:

кН∙м

5. Проверка прочности колонн с учетом сейсмических нагрузок

5.1 Подбор площади сечения арматуры колонн

Продольная сила в сечении средней колонны первого этажа (кН) при особом сочетании нагрузок:

от веса совмещенной кровли: 4137∙24∙6∙0,9 = 536,16кН;

от веса снегового покрова: 0,5∙0,9∙24∙6∙0,9 =58,32 кН;

от веса колонны:

от веса стеновых панелей:

;

от веса фермы 100/2=50 кН;

Итого:

N=536,16+58,32+106,18+132,72+50=883,38 кН (в том числе длительная N_l=825,06 кН).

Принята нулевая привязка колонн продольного ряда, поэтому опирание фермы на колонну осуществляется по всей ширине и момента от покрытия в колоннах не возникает

Поперечная сила

Подбираем площадь сечения арматуры колонны

Бетон: класса В30 с

17 МПа;

1,15 МПа;

32500 МПа

Арматура:

класса А400 с

355 МПа;

МПа;

Сечение колонны 400х400 мм с

5 м и

см⁴. Для продольной арматуры принимаем а = а’ = 40 мм, тогда рабочая высота сечения h₀ = h - a = 400 - 40 = 360 мм

Усилия М=138,05 кН∙м; M_l=0 кН∙м; Q=27,61 кН; N₁=883,38 кН; N₁_l=825,06 кН.

Эксцентриситет продольной силы:

Относительный эксцентриситет:

должен быть не менее

Также учитываем особые коэффициенты условий работы при расчете на прочность нормальных сечений элементов из тяжелого бетона с арматурой класса А400

Влияние длительности действия нагрузки на прогиб при эксцентриситете ее действия

Характеристика сжатой зоны бетона

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

Выражение для критической силы имеет вид:

(6.3)

где

. В первом приближении задаемся

, тогда (A_s+A_s’) =0,005∙40∙40=8см²

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы:

(6.6)

Расстояние от направления действия силы до центра тяжести сечения наименее сжатой арматуры

Высота относительная сжатой зоны

(6.7)

Толщина сжатой зоны бетона

. В случае

(6.9)

Принимаем 2Ø25 АIIIcAs=9,82 см².

5.2 Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн

При поперечной силе

и при продольной силе

. Коэффициент, учитывающий благоприятное влияние продольной сжимающей силы на прочность наклонного сечения:

(6.10)

следовательно, в расчете учитывается только

При

для тяжелого бетона находим:

(6.11)

При

поперечная арматура не требуется по расчету и устанавливается конструктивно. Согласно требованиям п.3.54 СНиП II-7-81 должна применяться поперечная арматура диаметром не менее 8мм. Принимаем Ø8A-III с шагом s=0,5∙600=300мм<15∙32=480 мм.