Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Строительные конструкции

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
20.4 Mб
Скачать

Усилие сдвига между опорными листами ригеля и консоли

Ncn = N — Qf = 49— 46,5-0,15 = 42 тс (420 кН),

где Q —опорное давление; / — коэффициент трения стали о сталь. На эго усилие должны быть рассчитаны сварные

швы, соединяющие опорные плиты.

§ ХП.в. КОЛОННА И ФУНДАМЕНТ

Требуется запроектировать колонну, поддерживаю­ щую покрытие резервуара, показанного на. рис. XII.1, и фундамент под нее. Размеры сечения колонны (унифи­

цированные) 40X40 см,

расчетная

высота

ее

/0= 5 —

—0,6—0,2= 4,2

м. Марка

бетона

М

200, т ^ \ — 1, Rnp =

= 9 0 кгс/см2

(9 М Па),

Яр= 7 ,5

кгс/см2

(0,75

МПа)

(прил. IV). Арматура — стержни

 

периодического профи­

ля из стали класса А-Н с /?а.с=2700

кгс/см2

(270 М П )

(прил. VI). Основание фундамента сложено из крупных

плотных

песков. По СНиП

(см. прил. I, п. 4) условное

расчетное

давление на грунт

# о = 6

кгс/см2

(0,6

М Па).

Расчет колонны. Расчетную нагрузку на колонну счи­

таем всю

постоянной, длительно

 

действующей, так как

кратковременная невелика. Она

складывается

из реак­

ции от ригеля

[наибольшее значение

на

первой

от края

промежуточной опоре QaeB и Q^pal_

(см.

§

 

XI 1.5) ]:

56,8+49,8 = 106,6 тс' (1066 кН)

и собственного веса ко­

лонны

0,4-0,4-5,1-2,5-1,1 = 2,2

 

тс,

т. е.

Мдл« 1 0 9 т с

(1090 кН).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Колонна загружена продольной осевой силой. Она яв­

ляется

элементом статически

неопределимой

конструк­

ции, следовательно, расчетный эксцентрицитет продоль­ ной силы равен случайному эксцентрицитету (см. § IV.1).

Отношение /0/Л= 4 2 0 /4 0 = 10,5.

В соответствии с усло­

виями задачи

расчет можно

выполнять по указаниям

§ IV.2.

необходимость

армирования колонны по

Проверяем

расчету. Согласно формулам (IV.2) и (IV.3), при Fa= 0, т = 1 (размер сечения колонны больше 20 см) должно соблюдаться условие

N < <рЯПр F •

Коэффициент <р=фб=0,882 определяем по табл. IV.1 - Подставляем значения величин в это условие: ЮЭОООкгс (1090 кН )< :0,882-90-40-40 = 127000 кге (1270 кН).

301

Рис. XI1.8. Конструкция колонны

а _ опалубочные размеры; б—армирование; в—сварной каркас

Следовательно, колонну армировать по расчету не требуется.

По конструктивным условиям назначаем минималь­ ный процент армирования р = 0 ,4 % арматурой с пло­ щадью сечения не менее Fa= 0,004-40-40=6,4 см2. При­ нимаем 4016 мм А-П с Fa= 8 ,0 4 см2 (прил. VIII), Поперечные стержни в сварном каркасе примем диамет­ ром dx= 6 мм, что удовлетворяет условиям сварки (см. табл. II.2). Ш аг их (см. § IV.1) должен быть u ^ .2 0 d =

=2 0 -1 ,6 = 3 2 см; принимаем и = 30 см. Конструкция колонны показана на рис. XII.8.

Расчет консоли. Наибольшая реакция от ригеля на

промежуточную колонну передается со стороны крайне­

го пролета (см. § XII.5),

Q£eB = 5 6

,8

тс

(568 кН).

При

расположении

панелей

покрытия,

 

показанном на

рис.

X II.1,6, часть

(7в) нагрузки передается

непосредственно

на колонну. На консоль приходится давление от ригеля Q« = 56,8-7/8 = 49,7 тс (497 кН).

302

Опорная

плита

ригеля имеет размеры: Ьриг= 30 см,

ЬлЛ= 2 2

см

(рис. XII.7 и 9). Давление под плитой

а =

он

49 700

------— =

= 75 кгс/см?'(7,5 МПа) < Япр =

 

0риг *пл

oU*zz

 

 

 

= 90 кгс/см? (9 МПа).

Опорную плиту ригеля приваривают к его продоль­ ной арматуре. Опорную плиту консоли приваривают к ее верхней горизонтальной арматуре.

Согласно указаниям СНиП Н-21-75, короткие консо­

ли (?к^0,9Л о.к)

узлов рамных

конструкций

надлежит

рассчитывать по двум условиям:

 

 

 

 

1,25.1,2-Яр <

к

Qk < 2,5#р bh0 t{.

 

Qk <

а

'

»

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда требуемая рабочая высота консоли

 

h

 

 

 

49 700»17

= 43

см,

о.к —

1,5/?р 6

 

 

1,5-7,5.40

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

^о.к

Qk

 

49700

= 66

см.

 

2,5ДР6

 

2,5-7,5-40

 

 

 

 

 

 

Принимаем высоту консоли hK= 65 см

(h0,к= 6 0 см).

Верхняя горизонтальная арматура консоли Fа испы­

тывает сжатие

от усилия Np, возникающего вследствие

 

 

 

 

 

 

 

303

действия момента со стороны ригеля: # p= 4 1 ^ = 2 ii £ - = ,

= —48 тс (—480кН) (см.§ХН .5 ирис. XII.9) и растяже­ ние от усилия # к, образующегося в результате действия

момента

 

в консоли,

равного

(если

принять t)s»0,9):

#„

Qa

46,5-0,17

14,7 тс (147 кН).

■ПЛо.к

0,9-0,6

 

 

 

 

Поскольку # Р> .# к> горизонтальную

арматуру Fa в

консоли

ставим конструктивно,

но не менее /га= 0,002Х

X^o.k^ =

0,002-60-40=4,8 см2; ставим 2020 А-П с Fa=

= 6,2 8 см2.

Независимо от результатов расчета, согласно указа­ ниям СНиП 11-21-75, при соотношении размеров консоли Л > 2 ,5 а ее требуется армировать отогнутыми стержня­ ми и горизонтальными хомутами по всей высоте конст­ рукции. Площадь этих стержней должна быть не менее /■„=0,002 ЬЛ0.к= 0,00 2 • 40 • 6 0 = 4 ,8 см2. Ставим 4016 А-Н с площадью / о = 8 ,0 4 см2. Хомуты dx= 6 мм из ста­ ли А-Н ставим с шагом 100 мм по высоте консоли.

Армирование оголовка колонны показано на рис. XII.9.

Расчет размеров подошвы фундамента. Размеры по­ дошвы фундамента определим по расчетному давлению на грунт основания Rrp от нормативной нагрузки (с ко­ эффициентом перегрузки п = 1 согласно СНиП П-15-74),

Полагая,

что размер

подошвы фундамента

может

быть & «1,5

м, а глубина заложения фундамента

6 = 0 ,

определяем

расчетное

давление на грунт по формуле

СНиП (см. прил. I, п. 4), принимая в ней 6= 0 ,1 2 5 (для

песков), &i =

l м:

 

 

= 6^1+0,125

^

—“ j

j

= 3,2 кгс/см? (0,32 МПа).

Нагрузки на

подошву

 

фундамента: нормативная

W ii=92

тс

(920 кН)

(с массой фундамента), расчетная

#==109

тс

(1090 кН)

(без

массы

фундамента).

Площадь подошвы фундамента и размер ее стороны

при квадратной форме равны соответственно:*

*ф=Мп/Ягр = 92/32 = 2,87 и?;

а = У

= V 2,87= 1,7 м.

304

£ р + /,гр —

Примем размеры по­ дошвы фундамента 170Х

X I 70 см с

f\j,= 2,89 м2.

Расчет

конструкции

фундамента.

Конструк­

цию фундамента рассчи­ тывают по прочности. От­ пор грунта снизу на фун­

дамент

(без учета мас­

сы фундамента)

при рас­

четной

нагрузке

равен:

Ргр =ЛГ/5ф = 109000/170.170= = 3,8 кгс/см2 (0,38 МПа).

Полезная высота фун­ дамента из условия продавлнвания

Ло = —0,56к +

+ 0,5

Рис. XII. 10. Фундамент под ко* лонну

а-‘ вид сбоку и разрез; б—план и армирование по подошве

= -0,5-40 + 0,5

109000

= 29 см;

7,5 + 3,8

Лф = Ло +

а = 29 + 5 = 34 см.

По конструктивным условиям (глубина заделки ко­

лонны в гнезде плюс

минимальная

толщина плиты в

гнезде)

 

 

Аф = Ак + 20 см = 40+ 20 = 60 см.

Принимаем полную высоту фундамента Лф=60 см (fto=53 см); остальные размеры — см. на рис. XII.10, Изгибающие моменты в сечениях I—/ (грань колон­ ны) и II—II (заделка нижнего выступа фундамента)^

Mi = 0 ,125/Трр (а — 6„)!'а = 0,125-3,8 (170 — 40)!-170 = = 1360000 кгс-см*(136 кН-м);

Ма = 0 ,125/Тгр (а - Ьс)1 а = 0,125-3,8 (170 - 120)*-170 = = 202000 кгс-см(20,2 кН-м).

Требуемое количество арматуры у подошвы фунда­ мента:

305

 

fai =

Щ

 

1360000

= 10,6 cm*;

 

0,9/?а Л0

0,9-2700-53

 

 

Щ

 

202 000

 

 

 

Fa2-

0.9Ra f^

0,9-2700-13 - = 6,4 cm*.

Принимаем 11012 A-II c Fa = 12,4 см2

(прил. V III).

Процент армирования

в сечениях I — /

и / / — / / со­

ответственно:

 

12,4

 

 

 

H i-

F*i

100 =

-100 = 0,19% > Имин = о, 1%;

 

 

 

120-53

 

 

 

На-

flftn

100 = -

12,4

100 — 0,56% > Имин — 0,1%,

 

 

170-13

 

 

 

§XI1.7. СТЕНА СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО РЕЗЕРВУАРА, ПРЯМОУГОЛЬНОГО В ПЛАНЕ

 

Требуется запроектировать стену сборного резервуа­

ра,

изображенного на рис. XII. 1, а и

б. Толщина бтены

20

см; ширина стеновых панелей:

номинальная (по

осям стыковых соединений) 3 м, конструктивная 2,8 м.

Вертикальные

стыковые соединения

стеновых

панелей

принять шириной 20 см с заполнением бетоном

марки

М 300

и слоем

торкрет-бетона

полосой

около

50

см

с внутренней стороны

резервуара.

Предусмотреть

за­

делку

панелей

внизу

в пазах

днища,

соединение

со

сборными элементами

покрытия — вверху посредством

сварки закладных деталей.

 

 

 

 

 

 

Для панелей

принимаем: бетон М 200

(при

Шб1=1)

с Япр=90 кгс/см2 (9 МПа) (см. прил.

И) и

сварные

сетки с вертикальной рабочей арматурой из стали клас­

са А-Ш с i?a=3600 кгс/см2

(360 М Па) при d ^ lO

мм

(прил. IV).

 

 

 

 

 

Нагрузки

на стену. При

опорожненном

резервуаре

стена подвержена давлению

грунта

снаружи, при

гид­

равлическом

испытании — давлению

воды

изнутри

при

отсутствии грунта снаружи.

Стеновую панель рассчитывают на изгиб от давле­ ния грунта и воды раздельно, по однопролетной балоч­ ной схеме с защемлением в днище и шарнирным опиранием на покрытие (рис. XII.11,а). Вертикальная на­ грузка на стену от покрытия бывает не всегда, поэтому в расчете ее не учитывают.

306

Рис. XII.11. К расчету стены прямоугольного резервуара

а —разрез; б —расчетная схема и эпюра моментов от давления воды; в — го же, от давления грунта

Рассчитываем 1 м длины стены. Расчетная нагрузка от давления воды на уровне заделки в днище (рис. ХП.11,6)

Рв — пУЬ = 1.1*1 -4,3 = 4,7 тс/м (47 кН/м).

Расчетная нагрузка от давления грунта на уровне соответственно верха стеновой панели prP.i и заделки в днище Ргр.г (рис. X II.11, в) имеет значения:

Prp.i = пугр Ai tg?(45° - Ф/2) = 1,21,8*1,4 tg? ^45° -

- у - ) =

 

= 1,1 тс/м (И кН/м);

 

 

Ргр.2 = Prp.2+

Prp.l = nYrp Л tg2 (45° -

ф/2) + ргр1 =

= 1,2-1,8 (4,8 — 0,5) tg2^45° — - у —j +

1,1= 3,2+ 1,1 =

 

= 4,3 тс/м (43 кН/м).

 

Изгибающие

моменты в стене и подбор

арматуры.

От давления воды изнутри резервуара изгибающие мо­ менты на уровне заделки стены в днище Моп.в и в про­ лете (максимальный) Мпр.в (рис. ХН.11,6) равны*:

Моп.в = —

= — 4,7 4,3_ _ — д g .м/м (— 58 кН-м/м);

15

15

Мдр.в = - g y = 4'зз У ~ = 2.6 тс-«/м (26 кН‘м/м>

(на расстоянии

х0=0,447Л =0,447’4 ,3 = 1,92 м сверху).

307

От давления

грунта

снаружи

резервуара изгибаю­

щие моменты

на уровне

заделки

стены

в днище Моп.гр

и в пролете

(максимальный)

MDp.rp

(рис.

XI1.11, в)

равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prp.2ft2

~

8

 

3,2*4,3*

 

Л4оп.гр ~

15

 

 

15

 

1,1-4,3?

= — 6,5 тс-м/м (—65 кН-м/м);

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

1

<

,

_3_

\

 

ргр/2

а

Л4,пр гр — ^

jq

Ргр.2+

g Prp.lJ "хо

0

' ' 8’ _

М• 1,8? = 3,15 тс-м/м (31,5 кН*м/м),

где расстояние от верха до этого момента дго=1,8 м определяется из уравнения

-[5- Ргр.2* + — РгР.1Л

пгр.2

4 —^грл хо= о•

21

8

 

Ввиду малой разницы значений изгибающих момен­ тов в сечениях стены при давлениях воды и грунта при­ нимаем одинаковое количество вертикальной арматуры как у внутренней, так и у внешней поверхностей стены. В расчет вводим большие значения изгибающих момен­ тов. Стену на прочность рассчитываем по нормальному сечению как плиту с одиночной арматурой при разме­

рах: 6= 100 см, Ло=Л — а = 2 0 —3 = 1 7

см.

 

Для сечения в уровне заделки стены в днище, ис­

пользуя формулы (VI.. 13), (V I.14)

и данные

табл. VI.I,

находим:

650 000

 

 

 

М

0,25;

ц = 0,852;

Ао

100-172-90

Ц)*пр

 

 

 

 

 

 

 

М

650000

 

1Л в

Fa = ---------=

-------------------- =

12,5 см2

4V?a

0.852-17-3600

 

 

Для пролетного сечения:

 

 

 

315 000

 

 

 

А0 — 100-17?-90 = 0,121;

ч = 0,935;

 

315000

=0,935-17-3600 = 5,5 см?.

308

hi чоо

Ф6Л-1 Сетки С-1(turn2) &

Назначаем двойные сетки с каждой стороны сечения

стены:

по одной — 5012 A-III с

F&==5,65 см2 на всю

высоту

стены

и по

одной

5014

А-Ш с F&=7,69

см2

в нижней части.

 

стержни

ставим

конструктивно.

 

Горизонтальные

 

Расчет раскрытия трещин в стене опускаем.

 

Конструкция

стеновой

панели

показана на

рис.

XII.12.

 

 

 

 

 

 

§ XII.8. СТЕНА СБОРНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕЗЕРВУАРА

Требуется запроектировать предварительно-напря­ женную сборную стену крытого полузаглубленного обвалованного грунтом цилиндрического резервуара диаметром 18 м (радиусом г = 9 м), высотой Н = 4,8 м,

309

Рис. XI1.13. К расчету стены цилйндрического резервуара

а—разбивка

на зоны;

б —эпюра кольцевых усилий

(усилия даны в тс)

 

в—эпюра

вертикальных изгибающих моментов

 

толщиной

6 = 1 4 см. Сопряжение

стены

с днищем

шар­

нирно-подвижное.

При растете

следует

принять

верти­

кальное давление на 1 м основания стены для неЗасы-

панного

резервуара

N i= 3

тс/м (30 кН /м ), для

засы­

панного //г= 1 0

тс/м

(100 кН /м ).

 

 

 

 

 

Бетон

для

сборных стеновых

панелей М 200

(m ei=

=

1), для заполнения стыковых соединений М 300. Коль­

цевая

арматура — предварительно-напрягаемые

стерж­

н и

периодического

профиля

класса

A-IV

с

# a ii=

=6000 кгс/см2

(600 М П а), £ а= 5000кгс/см 2 (500 М Па),

£ а= 2 -1 0 6 кгс/см2

(2 -105

М Па)

(прил. V I).

Каждое

кольцо

состоит из

трех звеньев

(рис.

XII. 14,б). Натя­

жение

кольцевой

арматуры

предусмотрено выполнить

электротермическим способом (на бетон).

 

 

 

Предварительное обжатие стены принимаем при до­

стижении

прочности

бетона

стеновых

панелей

R o = R =

= 2 0 0

кгс/см2

(20 М Па),

а

в заполнениях стыковых со­

единений

(с применением

вибрирования) при

достиже­

нии

прочности

R0= 0 ,7

£ = 0 ,7 * 3 0 0 = 2 1 0

кгс/см2

(21 М Па).

Кольцевые усилия и вертикальные изгибающие моменты в стене резервуара

Расчетные кольцевые растягивающие усилия в стене определяем по формуле (XI.9):

Т = Т0 — (2r/s) QTp rjf,

где То и QTp вычисляем по формулам (ХГ.З) и (XI.8), а коэффи­ циент T)i принимаем по табл. XI.2.

Разбиваем стену на зоны высотой по 1 м, за исклю­ чением верхней, высота которой 0,8 м, и принимаем для

310