книги / Строительные конструкции
..pdfУсилие 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
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 |
6Л |
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