ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОЛОНН ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Сборные железобетонные колонны, входящие в состав поперечных рам, применяют при высоте здания до Н=18 м. Колонны бывают сплошного прямоугольного или двутаврового сечения, а также двухветвевые (рис. 42.1). Во многих случаях экономически оправданы центрифугированные колонны кольцевого сечения. Колонны сплошного сечения с консолями используют в зданиях, оборудованных мостовыми кранами при грузоподъемности до 30 тонн и при высоте от уровня пола до оголовка колонны м. Двухветвевые колонны рациональны при грузоподъемности крана более 30 тонн и м. Центрифугированные колонны кольцевого сечения применяют при кранах грузоподъемностью до 30 тонн при высоте м. В бескрановых цехах обычно применяют колонны постоянного сечения по высоте. Колонны сплошного и кольцевого сечений рассчитывают как внецентренно сжатые с учетом влияния прогиба на величину эксцентриситета продольной силы. Колонны также рассчитывают из плоскости рам, но лишь с учетом случайных эксцентриситетов. Усилия и моменты в сечениях подкрановой и надкрановой частей могут существенно отличаться, поэтому их рассчитывают отдельно. Расчетная длина для подкрановой части принимается в пределах , а надкрановой – , где высота подкрановой и надкрановой частей. Расчетная длина колонн в зданиях без мостового крана для однопролетных и для многопролетных. Армирование тела колонн сплошного сечения и их консолей выполняют аналогично колоннам многоэтажных зданий (рис. 42.2).

В двухветвевых колоннах надкрановая часть имеет сплошное сечение. Поэтому расчет и армирование этих частей выполняется так же, как и для колонн сплошного сечения. В нижней части двухветвевые колонны представляют многоэтажную раму. В целях упрощения расчета с небольшой погрешностью принимают, что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а изгибающие моменты в ветвях определяют из условия, что нулевые точки на эпюре моментов расположены в середине высоты панелей колонны (рис. 42.3). В соответствии с этим продольные силы в ветвях колонны будут равны

, (42.1) где расчетные усилия по оси двухветвевой колонны, определенные из статического расчета рамы; С – расстояние между осями ветвей; коэффициент продольного изгиба .

При определении коэффициента следует учитывать влияние гибкости ветвей в плоскости изгиба как для составного стержня. Приведенный радиус инерции сечения составного стержня зависит от радиуса инерции сечения нижней части колонны и от радиуса инерции сечения ветви , где момент инерции сечения подкрановой части колонны; ширина и высота поперечного сечения ветви колонны; .

Приведенная гибкость определяется из условия

; , (42.2) где расчетная длина подкрановой части колонны; расстояние между осями горизонтальных распорок.

Сокращая выражение (42.2) на окончательно получим

или , (42.3) где количество панелей двухветвевой колонны.

Тогда условная критическая сила определяется по формуле

, (42.4) где коэффициент армирования; площадь сечения ветви.

Изгибающий момент в ветви при нулевой точке моментов в середине высоты панели равен

. (42.5)

Изгибающий момент в распорке равен сумме моментов в узле (рис. 42.3)

. (42.6)

Поперечная сила в распорке определится по формуле

. (42.7)

Если одна из ветвей при определении продольной силы по формуле (42.1) окажется растянутой, то следует выполнять расчет двухветвевой колонны с учетом пониженной жесткости этой растянутой ветви. В этом случае изгибающие моменты в сжатой ветви и распорках определяют из условия передачи всей поперечной силы в сечении колонны на сжатую ветвь.

42.2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЛОК ПОКРЫТИЯ

Балки покрытия применяют при пролетах 12 и 18 м. При пролетах 24 м они уступают по ТЭП фермам и не используются. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломанным или криволинейным (рис. 42.5). Двускатные балки имеют уклон верхнего пояса 1:12 для скатных кровель и 1:30 – малоуклонных. Наиболее экономичное сечение балок покрытия – двутавровое со стенкой, толщина которой составляет 60 … 100 мм. У опор толщина стенки плавно увеличивается и устраивается уширения в виде вертикального ребра жесткости. При необходимости пропуска коммуникаций в уровне покрытия используют двускатные балки решетчатыми. Высоту сечения двускатной балки в середине пролета принимают в пределах . Высота опорного сечения при этом обычно составляет 790 мм или

890 мм. Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости принимают равной . Ширину нижней полки для удобства размещения продольной арматуры обычно назначаются в пределах 250 … 300 мм.

Балки выполняют из бетона класса В25 … В40. Их армируют в растянутом поясе предварительно напряженной арматурой класса А-IV … A-VI, проволочной Вр-I или канатами К-7, К-19. Стенки балок армируются сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными и выполняются из арматуры класса А-I и Вр-I, а поперечные стержни рассчитываются на действие поперечных усилий. Приопорные участки дополнительно усиливают сетками и вертикальными стержнями, которые привариваются к стальным закладным деталям. Этим предотвращается образование продольных трещин при отпуске напрягаемой арматуры. Для крепления плит покрытия в верхнем поясе всех балок имеется закладные стальные детали.

Усилия в стропильных балках определяются как в однопролетных свободно опертых от их веса и опорного давления плит в виде сосредоточенных сил. При пяти и более сосредоточенных силах эта нагрузка заменяется эквивалентной равномерно распределенной. В этом случае для двускатных балок с уклоном 1:12 наиболее опасным по изгибающему моменту является нормальное сечение не в середине пролета, а ближе к опоре на расстоянии от опоры, а при уклоне 1:30 – . В общем случае это расстояние равно . Это объясняется тем, что при очертании эпюры по квадратной параболе изгибающие моменты уменьшаются менее быстро, чем снижается изгибная жесткость сечений балки. Прочность наклонного сечения проверяется в зоне резкого изменения толщины ребра (в зоне вута).

При расчете балки по образованию нормальных трещин рассматривается ряд характерных сечений, одно из которых располагается по середине пролета балки, а другие – через по направлению к опоре, где пролет балки и в местах установки монтажных петель. При расчете балки по образованию наклонных трещин рассматривается место резкого изменения толщины стенки балки около опорного вута. В этих же сечениях расчетом проверяют ширину нормальных и соответственно наклонных трещин.

Прогибы двускатных балок определяются согласно эпюре кривизны, вычисленной не менее чем в шести сечениях расположенных на одинаковых расстояниях по длине пролета. Для инженерных расчетов для этой цели используется формула Бердичевского:

, (42.8) где максимальный прогиб балки; , , , кривизна соответственно на опоре, на расстоянии от опоры, на расстоянии и в середине пролета, принимаемые со своими знаками.

Рис. 42.1 Рис. 42.2 Рис. 42.3 Рис. 42.4

Рис. 42.5 Рис. 42.7

Рис. 42.6