Разработка архитектурно-конструктивного проекта станции нейтрализации промышленных стоков (стр. 8 из 16)

Горизонтальная сила на средние колоны:

Определяем усилие в расчетных сечениях колонны:

1. Колонна на оси О:

М_I-I = (- 4,15 + 4,92) * 11 – (1,25 * 11² / 2) = - 67,2122 кН*м ;

М_II-II = М_II-II = (- 4,15 +4,92) * 2,9 – (1,25 * 2,9² / 2)= - 3,0223 кН*м ;

М_III-III = 0; N = 0 ; Q = 4,15 – 4,92 + 1,25 * 11 = 12,98 кН.

2. Средняя колонна по оси D:

М_I_-_I = - 4,38 * 11 = - 48,18 кН*м ;

М_II_-_II = М_II_-_II = - 4,38 * 2,9 = - 12,702 кН*м ;

М_III-III = 0; N = 0 ; Q_I-I = 4,38 кН.

3. Крайняя колонна по оси А:

М_I_-_I = (- 4,15 + 3,657) * 11 – (0,93 * 11² / 2) = - 61,6913 кН*м ;

М_II_-_II = М_II_-_II = (- 4,15 +3,657) * 2,9 – (0,93 * 2,9 / 2)= - 5,3404 кН*м ;

М_III-III = 0; N = 0 ; Q_I-I = 10,723 кН.

Проверка изгибающих моментов у низа колонны (по сеч. 1-1)

∑M_I-I = M^A_I-I + 2 M^B_I-I + M^D = - 67,2123 – 48,18 * 2 – 61,6913 = 225,264 кПа.

следовательно, моменты в основании колонны определенны правильно.

Рис. П.2.3. Схемы загружений и эпюры моментов в крайней колоне (в кН * м): А от покрытия;Б. – от снега.

Рис. П.2.4 Схема загружений и эпюры моментов в крайней колоне (в кН*м): А. от D_max_иD_min_;от подкрановой балки;

Б. от массы колонны; от горизонтальной крановой нагрузки слева и справа;

В. От ветровой нагрузки слева.

Таблица № 22 расчетных сочетаний усилий в сечениях крайней колонны.

Виды и сочетания	Нагрузка						Сечения
							I - I			II - II
							М	N	Q	M	N
Постоянные	От веса покрытия и ригеля						- 14,96	419,62	5,56	-16,11	419,62
	От веса подкрановой балки						6,25	42,85	-2,32	-12,56
	От веса колонны						-0,41	69,62	-0,15	-0,44	11,52
	ИТОГО						-9,12	532,09	3,09	-29,11	431,14
С γ_сом= 1,0	снег						-4,30	120,66	1,60	-4,03	120,66
	ветер	слева					-67,21	12,98	-3,02
	ветер	справа					61,69	-10,72	5,34
Постоянная нагрузка + одна кратковременная	Постоянная + снег						-13,42	652,75	4,69	-33,74	551,8
	Постоянная + ветер		Слева				-76,33	532,09	16,07	-32,13	431,14
	Постоянная + ветер		справа				52,57	532,09	-7,63	-23,77	431,14
Кратковременные	Снег при γ_сом= 0,9						-3,87	108,59	1,44	-4,17	108,59
Кратковременные малой суммарной длительности (1-е основное усилий)	Вертикальное давление кранов при γ_сом= 0,85			Тележка слева (D_max)			18,89	129,51	-7,015	20,34
	Вертикальное давление кранов при γ_сом= 0,85			Тележка справа (D_min)			5,29	36,26	-1,96	5,7
	Торможение кранов γ_сом= 0,85			влево			4,62	-1,08	-4,17
	Торможение кранов γ_сом= 0,85			вправо			-4,62	1,08	4,17
	Итого от двух кранов при дополнительном γ_сом= 0,9			Тележка слева	При торможении	влево	21,16	116,56	-7,29	14,55
				Тележка слева		вправо	12,84	116,56	-5,94	22,06
				Тележка справа		влево	8,92	32,63	-2,74	1,38
				Тележка справа		вправо	0,6	32,63	-0,79	8,88
	Ветер при γ_сом= 0,9			слева			-60,49	11,68	-2,72
	Ветер при γ_сом= 0,9			справа			55,52	-9,65	4,81
Постоянная нагрузка + все невыгодные кратковременные при числе их не менее двух	max M → N₁ Q						67,56	648,65	-13,85	-2,24	431,14
	min M → N₁ Q						-72,88	673,31	15,42	-34,62	539,73
	max N → M₁ Q						63,69 / -60,64	757,24	10,27 / -12,41	-6,41 / - 34,62	539,73

П.2.2 Расчет крайней колонны по несущей способности

П.2.2.1 Расчет продольной арматуры

Сечение I-I.

Размеры сечения: h = 600 мм; в = 400 мм; а = а’ = 50 мм;

h_o = 600 – 50 = 550 мм. Бетон тяжелый класса В15 (М200), подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении: R_в = 8,5 МПа, Е_в = = 20,5 ∙ 10³ МПа. К величине R_в вводится коэффициент α_вч = 0,9 и α_вч = 1,1.

Продольная рабочая арматура колонны класса A-III(ф16-40 мм) с R_s = R_s_с = 365 МПа, поперечная – A-I (ф6 – 8 мм) с R_s = R_s_с = 225 МПа.

Наиболее невыгодные сочетания усилий по табл. П.2.2:

а) М₁ = ± 76,33 кН∙м и N₁ = 532,09 кН;

б) М₂ = ± 63,69 кН∙м и N₁ = 757,24 кН;

Для обеих комбинаций усилий имеем:

М_дл = М_е (М_пост) = - 9,12 кН∙м;

N_дл = N_е (N_пост) = 532,09 кН/

1. Расчетная длина и гибкость колонны

м;

м.

Высота сечения колонны – h = 600 мм. Поскольку λ_h = е_о/h = 12,15/0,6 =

= 20,25 > 4,0, то необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета продольных сил.

2. Определение эксцентриситетов продольных сил и величин условных критических сил

- 1/600 ∙ е_о = 1/600 ∙ 121500 = 20,25 мм;

- 1/30 ∙ h = 1/30 ∙ 600 = 20 мм.

а) Для первой комбинации усилий:

М₁ = ± 76,33 кН∙м и N₁ = 532,09 кН;

М_1е = - 912 кН∙м и N_1е = 532,09 кН;

α_вч = 1,1; R_в = 1,1 ∙ 8,5 = 9,35 МПа;

Условная критическая сила

N_cr = D₁(D₂ + D₃)вh,

где

МПа,

λh = e_o/h = 13,2/0,6 = 22.

δ_e = e_o/h = 143/600 = 0,238

δ_e_,_min = 0,5 – 0,01h – 0,01 Rв = 0,5 – 0,01 ∙ 22 – 0,01 ∙ 9,35 = 0,187 < δ_e = 0,238, принимаем δ_e = 0,238.

ψ_е = 1 + β

, где β = 1,0 [2].

М₍₁₎ = N₁ ∙ e₍₁₎ = 532,09 ∙ 0,393 = 209,11 кН∙м;

М_1е = N₁_e ∙

кН∙м;

м.

D₃ =µα

Принимаем µ = 0,004, исходя из µ_min% = 0,2% при гибкости λ = е_о/i =

Величина α =

N_cr₁ = D₁ ∙ (D₂ + D₃)вh = 67,77 ∙ (0,085 + 0,028) ∙ 400 ∙ 600 = 1837,9 кН.

б) Для второй комбинации усилий.

М₂ = ± 63,29 кН∙м и N₂ = 757,24 кН;

М_2е = 9,12 кН∙м и N_2е = 532,09 кН; αв₂ = 1,1;

R_в = 9,35 МПа; λ_h =12,15/0,6 = 20,25 > 4,0.

е_ое = 0,017 м.

D₁ =

МПа.

δе,_min= 0,5 – 0,01 ∙ 20,25 – 0,01 ∙ 9,35 = 0,204 > δе = 0,14,

принимаем δе = 0,204.

ψ_е = 1 + β

М₍₂₎ = 757,24 ∙ 0,334 = 252,92 кН∙м;

е₍₂₎ = е_о2 + h/2 – a= 0,084 + 0,3 – 0,05 = 0,334 м.

D₃ = 0,028.

N_cr₂ = 80 (0,0986 + 0,028) 600 ∙ 400 = 2430,72 кН.

3. Учет влияния прогиба и определение величин эксцентриситетов – е.

а) Для первой комбинации усилий

N₁ = 532,09 кН; N_cr₁ = 1837,9 кН; е_о1 = 0,143 м.

е₁= η₁ ∙ е_о1 + h/2 – а = 1,407 ∙ 0,143 + 0,3 – 0,05 = 0,45 м;

б) Для второй комбинации усилий

N₂ = 757,24 кН; N_cr₂ = 2430,72 кН; е_о2 = 0,084 м.

е₂ = 1,453 ∙ 0,084 + 0,3 – 0,05 = 0,372 м.

4. Определение случая внецентренного сжатия сечения арматуры.

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Se =

где w = α – 0,008 R_в = 0,85 – 0.008 ∙ 9,35 = 0,775.

а) Для первой комбинации усилий:

определяем параметры δ, α_m₁ , α_n:

α_n =

Сечение арматуры A_s и A_s^’назначаем конструктивно по µ_min =µ^’_min= 0,2% (по гибкости λ_i= 77 в пределах 35…83), тогда А_s = А_s^’ = 0,002 ∙ 400 ∙550 = 440 мм². Принимаем 2ф18А – III с А_s= А_s^’ = 509 мм² (+ 10,2%) с каждой стороны сечения.

б) Для второй комбинации усилий

δ = 0,091; α_m₁ =