Узел 1 – опорный узел фермы

Опорный узел фермы армируется самоанкерующейся предварительно напряженной арматурой, натянутой на упоры.

Рассчитываем: а) нижний пояс на отрыв в месте соединения с опорным узлом, б) поперечную арматуру на прочность из условия обеспечения надёжности анкеровки продольной арматуры, в) поперечную арматуру на прочность по наклонному сечению на действие изгибающего момента.

А) Расчёт нижнего пояс на отрыв в месте соединения с опорным узлом

Расчётное растягивающее усилие в приопорной панели нижнего пояса N = 376.26 кН. Требуемая площадь поперечного сечения продольных ненапрягаемых стержней:

 

As = 0.2 * N / Rs,

As = 0.2 * 376.26 * 10 / 355 = 2.12 см2.

Принимаем с учётом конструктивных требований 4 Ø12 А400 с As = 4.52 см2.

Б) Расчёт поперечной арматуры на прочность из условия обеспечения надёжности анкеровки продольной арматуры

Длина заделки напрягаемой арматуры lan,sp обеспечивающей полное использование расчётного сопротивление, для канатов Ø12 К1500 принимается не менее 1500 мм.

Фактическая величина заделки канатов

 

l1,sp = lузл - l2 = lузл - h1 * tga,

 

где a – угол наклона лини трещины к продольной оси растянутой панели (a = 29º30′).

l1,sp =120 - 39 * 1.77 = 50.97 см.

Величина заделки ненапрягаемой арматуры, обеспечивающая полное использование её расчётного сопротивления:

 

lan,sp = 35 * ds,

lan,sp = 35 * 1.2 = 42 см.

Фактическая длина заделки ненапрягаемой арматуры:

l2,s = lузл - l2 = lузл - h2 * tga,

l2,s = 120 - 52 * 1.77 = 28 см.

Число поперечных стержней в узле, пересекающих линию АВ, при двух каркасах n = 10 * 2 = 20 шт. Площадь сечения одного поперечного стержня определяем по формуле:

 

Asw(1) = (N - Rsp * Asp * l1,sp / laп,sp - Rs * As * (l1,s / lоп,sp)) / (n * Rsw * ctga),

Asw(1) = (376.26 * 10 - 1250 * 4.52 * 50.97 / 150 - 355 * 4.52 * 28 / 42) / (20 * 285 * 1.77) = 0.077 см2.

В) Расчёт поперечной арматуры на прочность по наклонному сечению на действие изгибающего момента

Усилие в приопорной панели верхнего пояса N = 420.52 кН.

Расстояние от верхней грани узла до центра тяжести напрягаемой и ненапрягаемой арматуры:

 

hо,s = hо,sp = hузл - hнп / 2,

hо,s = 78 - 20 / 2 = 68 см.

Расстояние от торца фермы до точки пересечения осей верхнего и нижнего поясов а = 12 см.

Высота сжатой зоны бетона:

 

x = (Rsp * Asp * l1,sp / lоп,sp + Rs * As) / (γb2 * Rb * b),

x = (1250 * 2* 1.812 * 50.97 / 150 + 355 * 4.52) / (0.9 * 17 * 25) = 8.22 см

zх = 0.6 * h0.sp,

zх = 0.6 * 82.2 = 49.2 см.

Требуемая площадь поперечного сечения одного стержня:

Аsw(2) = [N * (lузл - a) * sinβ - Rsp * Asp * (l1,sp / lоп,sp) * (ho,sp - x / 2) - Rs * As * (l1,s / lоп,s) * (ho,sp - x / 2)] / (n * Rsw * zх),

Аsw(2) = [420.52 * 10 * (120 - 12) * 0.5 - 1250 * 2* 1.812 * (50.97 / 150) * (68 - 8.22 / 2) - 355 * 4.52 * (28 / 42) * (68 - 8.22 / 2)] / (20 * 285 * 49.2) = 0.215 см2.

Принимаем Аsw = 0.283 см2. С учётом конструктивных требований назначаем поперечные стержни Ø8 А400.

Для предотвращения разрушения от растягивающих усилий узел должен иметь поперечные стержни, привариваемые к закладной детали с площадью сечения

 

Аs,o = μ0 * N / Rs,

 

где μ0 – эмпирический коэффициент.

Аs,o = 0.2 * 420.52 * 10 / 355 = 2.36 см2.

Принимаем 8 Ø12 А400 с Аs = 9.05 см2.

Узел 2 – промежуточный верхний узел

А) Расчёт поперечной арматуры

Фактическая длина заделки продольных стержней раскоса за линию АВС l1 = 27 см.

Длина заделки стержней из условия полного использования расчётного сопротивления арматуры:

 

lan,sp = 35 * ds,

lan,sp = 35 * 1.2 = 42 см.

Проверяем условие:

l1’ = 16 * ds * N / (214 * As) > l1,

l1’ = 16 * 1.2 * 59.53 * 10 / (214 * 4.52) = 11.82 см < l1 = 27 см, следовательно, соединение продольных стержней верхнего пояса в узле не требуется.

Требуемая площадь поперечного сечения поперечных стержней определяется из условия:

 

Аsw ≥ [N * (1 - (γ2 * l1 + a) / (γ1 * lan,s))] / n * Rsw * cosφ,

 

где γ1 = N / (Rs * Аs) = 59.53 * 10 / (355 * 4.52) = 0.37;

γ2 – коэффициент условий работы верхнего пояса (γ2 = 1);

φ – угол наклона нисходящего раскоса;

а – условное увеличение длины заделки растянутой арматуры (а = 5 * ds = 5 * 12 = 60 мм)

Аs = [59.53 *·10 * (1 - (1 * 27 + 6) / (0.37 * 42))] / (2 * 285 * 0.45) = - 2.61 см2 < 0, следовательно, поперечные стержни в узле не требуются.

Б) Расчёт окаймляющих стержней

Площадь поперечного сечения окаймляющего стержня:

 

Аs = k * N / (n0 * Rso),

 

где n0 = 2 – число стержней в узле;

Rso = 90 МПа – расчётное сопротивление арматуры, принимаемое из условия ограничения раскрытия трещин в вуте;

k = 0.04 – эмпирический коэффициент.

Аs = 0.04 * 59.53 * 10 / (2 * 90) = 0.132 см2.

С учётом конструктивных требований принимаем 2 Ø12 А400 с Аs = 2.26 см2.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛОННЫ

Исходные данные

Шифр колонны – К3.

Геометрические размеры сечений колонны:

- высота поперечного сечения надкрановой части колонны – hв = 0.38 м;

- высота сечения подкрановой части колонны – hн = 0.8 м;

- ширина сечения колонны – b = 0.4 м.

Размеры колонны по высоте:

- высота надкрановой части колонны Нв = 3.5 м;

- высота подкрановой части колонны Нн = 11.05 м;

Принимаем в качестве ненапрягаемой арматуры горячекатаную стержневую арматуру класса А400 и бетон класса В30.

Характеристики ненапрягаемой арматуры класса А400:

Rs = 355 МПа; Rsc = 355 МПа; Rsw = 285 МПа; Es = 200000 МПа.

Характеристики бетона класса В30:

Rbt.ser = 1.75 МПа; Rb.ser = 22 МПа; Rbt = 1.15 МПа; Rb = 17 МПа; γb2 = 0.9; Eb = 32500 МПа.

Сочетания усилий в расчетных сечениях колонны от различных нагрузок представлены в таблице 3.

Расчет прочности нормальных сечений колонны в плоскости рамы

 

Точный расчет прямоугольных колонн сплошного сечения одноэтажных промзданий с мостовыми кранами представляет значительные трудности, поэтому для упрощения расчета рассчитываем отдельно подкрановую и надкрановую части. Взаимовлияние этих частей учтем назначением условных расчетных длин подкрановой и надкрановой частям.