Усилия в сечениях элементов рамы от сейсмической нагрузки

 

Так как расчетные сейсмические нагрузки по п.2.3 [10] принимаются, действующими в горизонтальном направлении, вертикальная составляющая сейсмических сил не учитывается. Так же не учитывают по п.2.4 [10] вертикальную сейсмическую нагрузку для рам пролетом менее 24 м.

Рассчитываем наиболее напряженную колонны первого этажа Поперечные силы в сечениях колонн рамы:

 

кН

 

Так как ригель опирается на колонны шарнирно, изгибающие моменты в сечениях колонн рамы:

 

кН∙м  кН∙м

 

Проверка прочности колонн с учетом сейсмических нагрузок

 

Подбор площади сечения арматуры колонн

 

Продольная сила в сечении средней колонны первого этажа (кН) при особом сочетании нагрузок:

 

от веса совмещенной кровли: 4137∙24∙6∙0,9 = 536,16кН;

от веса снегового покрова: 0,5∙0,9∙24∙6∙0,9 =58,32 кН;

от веса колонны:

от веса стеновых панелей: ;

от веса фермы 100/2=50 кН;

 

Итого:

 

N=536,16+58,32+106,18+132,72+50=883,38 кН (в том числе длительная N_l=825,06 кН).

 

 

Принята нулевая привязка колонн продольного ряда, поэтому опирание фермы на колонну осуществляется по всей ширине и момента от покрытия в колоннах не возникает

Поперечная сила

Подбираем площадь сечения арматуры колонны

Бетон: класса В30 с 17 МПа; 1,15 МПа; 32500 МПа

Арматура:

 

класса А400 с 355 МПа; МПа;

 

Сечение колонны 400х400 мм с 5 м и см⁴. Для продольной арматуры принимаем а = а’ = 40 мм, тогда рабочая высота сечения h₀ = h - a = 400 - 40 = 360 мм

Усилия М=138,05 кН∙м; M_l=0 кН∙м; Q=27,61 кН; N₁=883,38 кН; N_{1 l} =825,06 кН.

 

Эксцентриситет продольной силы:

 

 

Относительный эксцентриситет:

 

.

 

должен быть не менее

 

 

Также учитываем особые коэффициенты условий работы при расчете на прочность нормальных сечений элементов из тяжелого бетона с арматурой класса А400

 

 

Влияние длительности действия нагрузки на прогиб при эксцентриситете ее действия :

 

 

Характеристика сжатой зоны бетона

 

 

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

 

 

Выражение для критической силы имеет вид:

 

 (6.3)

 

где . В первом приближении задаемся , тогда (A_s+A_s’) =0,005∙40∙40=8см²

 

 

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы:

 

 (6.6)

 

Расстояние от направления действия силы до центра тяжести сечения наименее сжатой арматуры

 

 

Высота относительная сжатой зоны

 

 (6.7)

 

Толщина сжатой зоны бетона . В случае

 

 (6.9)

 

Принимаем 2Ø25 АIII c As=9,82 см².

 

Проверка прочности сечений, наклонных к продольной оси колонн

 

При поперечной силе и при продольной силе . Коэффициент, учитывающий благоприятное влияние продольной сжимающей силы на прочность наклонного сечения:  (6.10)

 

,

 

следовательно, в расчете учитывается только .

При для тяжелого бетона находим:

 

 (6.11)

 

При поперечная арматура не требуется по расчету и устанавливается конструктивно. Согласно требованиям п.3.54 СНиП II-7-81 должна применяться поперечная арматура диаметром не менее 8мм. Принимаем Ø8A-III с шагом s=0,5∙600=300мм<15∙32=480 мм.

 

Проверка общей устойчивости здания

 

Рисунок 6.1 - Расчетная схема здания для проверки общей устойчивости

 

 

Общая устойчивость здания обеспечена.