Строительство реакторного блока на установке гидроочистки дизельного топлива

1000м3

73942

-

1460272

36,11

103,51

0,0361

2669

-

52716

1,3

3,74

2

Е1-13-5

Разработка грунта в отвал экскаваторами "драглайн" или "обратная лопата" с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.

1000м3

29855

-

882668

14,58

66,6

0,0362

1081

-

31953

0,53

2,4

3

Е1-27-11

Засыпка траншей и котлованов бульдозерами мощностью 79 (108) квт (л.с.) добавлять на каждые послед. 5 м, грунт 2 гр.

1000м3

-

-

38680

-

2,25

0,0362

-

-

1400

-

0,08

4

Е5-29-3

Устройство буронабивных свай с бурением скважин вращательным (шнековым) способом, в грунтах 2 группы для свай ш до 600 мм, длиной 12 м

м3

5571

78920

2,27

2,49

15

83565

1183800

34,05

37,35

5

Е6-3-5

Устройство фундаментов железобетонных из бетона класса с12/15, общего назначения объемом до 25 м3

100м3

806381

10337298

364,14

40,71

0,211

170146

2181169

76,8

8,59

6

С204-2400

Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса s400(а400), ш 16-18 мм

т

-

-

1708260

-

-

0,359

-

-

613265

-

-

7

С204-2200

Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса s400(а400), ш 12 мм

т

-

-

1563906

-

-

0,857

-

-

1340267

-

-

8

С103-21700

Трубы стальные электросварные прямошовные и спиральношовные 10704-76, наружный ш 426 мм, толщина стенки 6 мм

м

-

-

143116

-

-

7

-

-

1001812

-

-

9

С414-1006-4

Бетон тяжелый с крупностью заполнителя более 40 мм, класса с16/20 (в20)

м3

-

-

82671

-

-

15

-

-

1240065

-

-

Итого по базовому варианту

257461

112,68

52,16

Новый вариант

1

Е1-18-5

Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.

1000м3

73942

-

1460272

36,11

103,51

0,0376

2780

-

54906

1,36

3,89

2

Е1-13-5

Разработка грунта в отвал экскаваторами "драглайн" или "обратная лопата" с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.

1000м3

29855

-

882668

14,58

66,6

0,0844

2520

-

74497

1,23

5,62

3

Е1-27-11

Засыпка траншей и котлованов бульдозерами мощностью 79 (108) квт (л.с.) добавлять на каждые послед. 5 м, грунт 2 гр.

1000м3

-

-

38680

-

2,25

0,0844

-

-

3265

-

0,19

4

Е6-3-6

Устройство фундаментов железобетонных из бетона класса с12/15, общего назначения объемом более 25 м3

100м3

636403

10210498

296,31

39

0,376

239288

3839148

111,4

14,66

5

С204-2100

Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса s400(а400), ш 10 мм

т

-

-

1482511

-

-

0,27

-

-

400278

-

-

6

С204-2200

Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса s400(а400), ш 12 мм

т

-

-

1563906

-

-

0,437

-

-

683427

-

-

7

С204-2400

Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса s400(а400), ш 16-18 мм

т

-

-

1708260

-

-

0,552

-

-

942960

-

-

Итого по новому варианту

244588

113,99

24,36

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Себестоимость строительно-монтажных работ по сравниваемым вариантам С_i определяем путем составления табл. 2.4.

Таблица 2.4

Расчет себестоимости строительно-монтажных работ

№п/п	Показатели	Ед. из.	Варианты	Обоснование или формула расчета
			базовый	новый
1	Прямые затраты	руб.	3451038	3971816	таблица 2.2
2	Накладные расходы, зависящие от:	руб.	60916	46781	Фор. (2.12)
	- заработной платы рабочих-строителей и машинистов	руб.	60904	46771
	- трудоемкости работ рабочих-строителей и машинистов	руб.	12	10
3	Себестоимость СМР	руб.	3511954	4018597	п.1+п.2

Расчет количество часов работы строительных машин по сравниваемым вариантам оформляется в виде табл. 2.5.

Таблица 2.5

Расчет затрат машинного времени по сравниваемым вариантам

№п/п	Обоснование	Наименование строительных работ	Ед.изм	Код ресурса	Число машино-часов работы машины на объекте, на ед.изм./всего
			Кол-во
1	2	3	4	5	6
Базовый вариант
1	Е1-18-5	Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.	1000м3	М060337	82,78/3
			0,0361	М070149	20,73/0,75
2	Е1-13-5	Разработка грунта в отвал экскаваторами "драглайн" или "обратная лопата" с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.	1000м3	М060337	66,6/2,41
			0,0362
3	Е1-27-11	Засыпка траншей и котлованов бульдозерами мощностью 79 (108) квт (л.с.) добавлять на каждые послед. 5 м, грунт 2 гр.	1000м3	М070149	2,25/0,08
			0,0362
4	Е6-3-5	Устройство фундаментов железобетонных из бетона класса с12/15, общего назначения объемом до 25 м3	100м3	М021243	39,56/8,35
			0,211
5	Е5-29-3	Устройство буронабивных свай с бурением скважин вращательным (шнековым) способом, в грунтах 2 группы для свай ш до 600 мм, длиной 12 м	м3	М021243	0,69/10,35
			15	М140604	0,65/9,75
Итого по базовому варианту	М060337	5,41
	М070149	0,83
	М021243	18,7
	М140604	9,75
Новый вариант
1	Е1-18-5	Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.	1000м3	М060337	82,78/3,1
			0,0376	М070149	20,73/0,8
2	Е1-13-5	Разработка грунта в отвал экскаваторами "драглайн" или "обратная лопата" с ковшом вместимостью 0,25 м3, грунт 2 гр.	1000м3	М060337	66,6/5,6
			0,0844
3	Е1-27-11	Засыпка траншей и котлованов бульдозерами мощностью 79 (108) квт (л.с.) добавлять на каждые послед. 5 м, грунт 2 гр.	1000м3	М070149	2,25/0,19
			0,0844
4	Е6-3-6	Устройство фундаментов железобетонных из бетона класса с12/15, общего назначения объемом более 25 м3	100м3	М021243	37,21/14
			0,376
Итого по новому варианту	М060337	8,7
	М070149	0,99
	М021243	14

Величина капитальных вложений (инвестиций) в основные производственные средства для выполнения строительно-монтажных работ по сравниваемым вариантам К_i определяем путем составления табл.2.6.

Обозначим базовый вариант через индекс «1», а новый через «2».

Удельные капитальные вложения в основные производственные средства:

; .

Таблица 2.6

Расчёт капитальных вложений в основные производственные средства строительной организации

№п/п	Код ресурса	Тип и марка строительной машины (по [59])	Число часов работы машины в течение года Tni, маш.- час (по [59])	Балансовая (инвентарно-расчетная) стоимость строительной техники Фi, руб. (по [59] х 1730,975)	Занятость машины на объекте Тai, маш.-час	Капитальные вложения в основные производственные средства Кi ,руб гр. 7 = (гр. 5 Чгр. 6) / гр. 4
1	2	3	4	5	6	7
Базовый вариант
1	М060337	Э-2621А	1960	6420х1730,975 = 11112378	5,41	30672
2	М070149	ДЗ-17А	2580	6140х1730,975 = 10627726	0,83	3419
3	М021243	МКГ-16М	3075	30700х1730,975 = 53138630	18,7	323151
4	М140604	УГБ-50М	2526	20000х1730,975 = 34619500	9,75	133626
Итого по базовому варианту	490868
Новый вариант
1	М060337	Э-2621А	1960	6420х1730,975 = 11112378	8,7	49325
2	М070149	ДЗ-17А	2580	6140х1730,975 = 10627726	0,99	4078
3	М021243	МКГ-16М	3075	30700х1730,975 = 53138630	14	241932
Итого по новому варианту	295335

Себестоимость строительно-монтажных работ:

; .

Величина приведенных затрат по возведению конструкций на стройплощадке

.

Годовые издержки в сфере эксплуатации конструкций:



Доля сметной стоимости строительных конструкций в расчете на 1 год их службы:

Экономия в сфере эксплуатации конструкции по сравниваемым вариантам за срок их службы:

Значение коэффициента изменения срока службы конструкций (материалов) нового варианта по сравнению с базовым:

Величина годового экономического эффекта от создания и использования новых строительных конструкций:

Экономический эффект в ценах за март 2012 года:

.

В итоге сравнения вариантов при вариантном проектировании мы получили положительный экономический эффект. Из этого следует, что замена конструкции фундамента из буронабивных свай с ростверком в виде кольца на фундамент стаканного типа со сплошной плитой в виде восьмиугольника рациональна и выгоднее.

3. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Расчет фундамента под реактор Р-201

Тип основания и фундамента, его конструкция определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов, оценки инженерно-геологических условий строительной площадки, вида сооружения, величины и характера нагрузок с учетом требований по охране природной среды.

Реакторный блок - это промышленное сооружение относящееся ко II (нормальному) уровню ответственности. Проектирование и расчет фундамента под реактор колонного типа на естественном основании выполняем по методике изложенной в [54]. В основу расчета фундамента на прочность положена «Инструкция по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий», разработанная проф. А.А.Гвоздевым и С.М.Крыловым.

3.1.1 Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей проектируемого сооружения

Минимальная глубина заложения фундамента согласно [54] - 2м. Это требование не относится к скальному основанию, а также к фундаментам под легкое оборудование.

Глубина заложения фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий площадки

Данный фактор оказывает влияние на выбор глубину заложения фундаментов, в случае если верхние слои грунта являются слабыми и не могут служить надежным основанием фундаментов без проведения специальных мероприятий по их упрочнению. Если при этом толщина слабого слоя не превышает 3м., целесообразнее глубину заложения фундамента назначить в зависимости от глубины залегания более прочных слоев грунта. Проектируемый фундамент попадает в 3-ий ИГЭ. Это глина тугопластичная средней прочности; с коэффициентом пористости е=0,76; удельным сопротивлением q_s=1,72 МПа; Число пластичности I_p=20,35%. Анализируя эти данные делаем предварительный вывод что указанный слой (ИГЭ) может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).

Глубина заложения фундамента в зависимости от глубины сезонного промерзания

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта у фундамента согласно [18] определяется по формуле:

(3.1)

где - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента, принимается по табл. 5.3 [18];

- нормативное значение глубины заложения фундаментов допускается определять по схематическим картам глубин промерзания суглинков и глин на территории СНГ, м.

Окончательно глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины сезонного промерзания назначается с учетом глубины расположения грунтовых вод согласно табл. 5.4 [18].

Так как глубина расположения уровня подземных вод , относительно расчетной глубины промерзания равна 1,1м (1,1м<3,0м), то глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта.

Принимаем окончательную глубину заложения фундамента 2,1м, при этом определяющим условием являются конструктивные особенности проектируемого сооружения.

3.1.2 Исходные данные для расчета

· Вес аппарата пустого, с теплоизоляцией, обслуживающими площадками и трубопроводами ;

· То же, в рабочем состоянии ;

· То же, при гидравлическом испытании ;

· Центр тяжести аппарата находится на высоте от верха фундамента ;

· Ветровой момент относительно верха фундамента ;

· Перерезывающая сила в уровне верха фундамента ;

· Радиус наружный стакана ;

· Радиус внутренний стакана ;

Все выше приведенные исходные данные получены при расчете корпуса аппарата инженерами-механиками производства.

· Глубина заложения фундамента ;

· Возвышение обреза фундамента над землей ;

· Грунт - суглинок с объемным весом ;

· Модуль деформации грунта ;

· Угол внутреннего трения ;

· Сцепление ;

· нормативное (по предварительным соображениям) давление на грунт ;

· коэффициент Пуассона ;

Для изготовления фундамента принимаем согласно [19] бетон класса С30/37, со следующими характеристиками:

· расчетное сопротивление бетона сжатию для железобетонных

конструкций

(3.2)

где - коэффициенты безопасности по бетону принимаемый равным для

железобетонных и предварительно напряженных конструкций 1,5;

· расчетная прочность бетона на осевое растяжение ;

· удельный вес железобетона .

Для фундамента используем арматуру из стали класса S400, со следующими характеристиками:

· расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры

· расчетное сопротивление поперечной арматуры .

3.1.3 Расчет основания

Расчетная схема фундамента представлена на рис.3.1.

Рис. 3.1 Расчетная схема фундамента Фо-Р201.

Намечаем предварительные размеры фундамента. Толщина фундаментной плиты:

(3.3)

Принимаем .

Толщина консольного выступа у свободного конца фундамента

(3.4)

Принимаем .

Определим в первом приближении для заполненного аппарата радиус подошвы фундамента . Задаемся предварительно , которое корректируем до получения . Пусть . Тогда реактивное давление грунта:

Принимаем

Площадь подошвы

(3.7)

Приблизительный вес фундамента .

Принимаем усредненный объемный вес фундамента и грунта в пределах площади подошвы .

(3.8)

А. Проверка давления на грунт в условиях гидроиспытаний

Вертикальная нагрузка на грунт

(3.9)

Момент относительно подошвы фундамента от нормативной ветровой нагрузки

(3.10)

Определим дополнительный момент от крена фундамента при допускаемом крене . При этом эксцентриситет центра тяжести

Полный нормативный момент

(3.13)

Эксцентриситет

(3.14)

Равнодействующая находится в пределах ядра сечения, следовательно отрыва фундамента от грунта нет.

Момент инерции подошвы фундамента

(3.15)

Краевые давления на грунт

(3.16)

(3.17)

Проверяем крен фундамента по формуле

(3.18)

Что меньше допустимого крена

Б. Проверка давления на грунт при пустом аппарате

Вертикальная нагрузка на грунт

(3.19)

Эксцентриситет по крену

(3.20)

Дополнительный момент от крена фундамента при фактическом крене

(3.21)

Полный нормативный момент

(3.22)

Эксцентриситет

(3.23)

Равнодействующая находится в пределах ядра сечения, следовательно отрыва фундамента от грунта нет.

Момент инерции подошвы фундамента

(3.24)

Краевые давления на грунт

(3.25)

(3.26)

Проверяем крен фундамента по формуле

(3.27)

Что меньше допустимого крена

Проверяем нормативное давление при полученных размерах подошвы фундамента и заданных характеристиках грунта

(3.28)

Величина расчетного сопротивления грунта (), кПа, под подошвой фундамента определяется по формуле:

(3.29)

где - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. B.1, [18];

- коэффициент, принимаемый равным: , если прочностные характеристики грунта (ц и с) определены непосредственными испытаниями и , если они приняты на основе статистических данных;

- коэффициенты, принимаемые по таблице В.2, [18];

- коэффициент, принимаемый равным: при и

(3.30)

здесь при

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/мі;

- то же, залегающих выше подошвы фундамента;

- глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м;

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м, (для сооружений с подвалом шириной и глубиной принимается , при ширине подвала значение () принимается равным нулю;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

Значение () определяется по формуле:

(3.31)

где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/мі.

Средневзвешенное значение удельного веса грунта выше и ниже подошвы фундамента определяется по формуле:

(3.32)

где - расчетная толщина слоев ниже и выше подошвы фундаментов соответственно.

При этом обязательно должно учитываться, что:

- ниже подошвы фундамента средневзвешенное значение удельного веса определяется в пределах глубины , которая принимается равной 0,5 для фундаментов шириной до10м;

- для водопроницаемых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, удельный вес фунта принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. .

Тогда:

Согласно действующим нормативным документам давление под подошвой фундамента ограничивается следующими условиями:

(3.33)

где - среднее давление под подошвой фундамента, .

Следовательно, принятые размеры подошвы по грунту выбраны правильно

3.1.4 Расчет плиты фундамента

Из рассмотренных давлений фундамента на грунт выявилось, что наибольшее краевое давление получается при гидравлическом испытании аппарата. На это давление и производится расчет фундаментной плиты.

Расчетный вес железобетонного фундамента

(3.34)

Расчетный вес грунта на обрезах фундамента

(3.35)

Полная расчетная вертикальная нагрузка

(3.36)

Расчетный ветровой момент

(3.37)

Расчетный момент от эксцентриситета при крене

(3.38)

Полный расчетный момент

(3.39)

Определим условное равномерное реактивное давление на подошву фундамента снизу. Оно вычисляется для середины консольного выступа фундамента, за вычетом собственного веса фундаментной плиты и грунта на обрезах фундамента по формуле:

(3.40)

Принимаем защитный слой бетона снизу

Проверка плиты на скалывание с наружной стороны

(3.41)

(3.42)

Сравниваем это напряжение с расчетным напряжением растяжения бетона . Если полученное значение больше требуемого - увеличиваем толщину плиты .

Проверка плиты на скалывание с внутренней стороны

(3.43)

(3.44)

Т.к. и толщину плиты оставляем 0,8 м.

Определяем расчетный момент на единицу длины плиты по внешнему контуру стакана от равномерно-распределенной реактивной нагрузки

(3.45)

Подбор сечения арматуры нижних сеток, отнесенное к единице длины сечения

(3.46)

Подбираем по таб.4.6 [57] соответствующий коэффициент . Подбираем сечение арматуры нижних сеток, отнесенное к единице длины сечения. Используем обычные формулы для расчета ЖБ плит с той лишь разницей, что сечение арматуры умножается на отношение радиусов .

(3.47)

Принимаем сетки С1, С2 с рабочей арматурой диаметром Ш12 с шагом 200 мм, площадью =565.

Определяем теоретическое место обрыва нижних сеток от оси фундамента по формуле

(3.48)

Для заанкеривания стержни должны заканчиваться на расстоянии от теоретического места обрыва, т.е. .

Подбор сечения арматуры верхних сеток.

Сначала проверяется величина . Если эта величина окажется отрицательной, постановка верхней арматуры по расчету не требуется.

(3.49)

Арматура требуется.

(3.50)

(3.51)

По формуле (3.46) при защитном слое бетона сверху

Подбираем по таб.4.6 [57] соответствующий коэффициент . Подбираем сечение арматуры верхних сеток, отнесенное к единице длины сечения. Используем формулу (3.47)

Принимаем конструктивно сетки С3, С4 с рабочей арматурой диаметра Ш10 с шагом 200 мм, площадью =392,5.

3.1.5 Расчет стакана

Прочность стакана проверяем при пустом аппарате и полном ветровом моменте, что создает худшее сочетание нагрузок для стакана. Коэффициент перегрузки для вертикальной нагрузки в этом случае принимаем равным 0,9.

Высота стакана

(3.52)

Нормальный вес стакана при высоте стакана

(3.53)

Полная расчетная вертикальная нагрузка

(3.54)

Расчетный момент относительно низа стакана

(3.55)

Эксцентриситет

(3.56)

Радиус ядра сечения

(3.57)

Так как радиус ядра сечения меньше эксцентриситета, значит часть сечения растянута. Проверяем, отвечает ли сечение условию малых эксцентриситетов по формуле

(3.58)

где - статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно менее напряженной грани сечения;

S₀ - статический момент всей площади стакана относительно менее напряженной грани сечения. Центр тяжести сжатой зоны сечения соответствует точке приложения равнодействующей.

Площадь стакана

(3.59)

Площадь полукольца

(3.60)

Цент тяжести полукольца

(3.61)

Сжатая зона сечения, для определения ее площади, разбивается на две части: полукольцо и два отрезка между нейтральной осью и осью кольца х-х высотой "с". Величина "с" определяется из квадратного уравнения

(3.62)

(3.63)

Тогда сжатая зона бетона

(3.64)

(3.65)

Эксцентриситет

(3.66)

Тогда

(3.67)

Проверяем условие (3.56)

Несущая способность стакана

(3.68)

Растянутая зона армируется из расчета 0,05% от полной площади сечения стакана. Сечение растянутой арматуры

(3.69)

Эта арматура должна разместиться в пределах растянутого участка сечения. Защитный слой арматуры стакана .

Радиус окружности арматуры

(3.70)

Длина дуги окружности, по которой размещается арматура

(3.71)

Требуемая площадь арматуры на 1 м.п.

(3.72)

Принимаем арматуру диаметром Ш16 с шагом 200 мм по периметру кольца с =1005. Около внутренней грани кольца ставим такую же арматуру.

Восьмиугольную фундаментную плиту армируем сварными сетками с рабочими стержнями в одном направлении (см. лист 5 графической части). Стыки рабочих стержней сеток следует устраивать внахлестку, без сварки. Сетки располагаются в два ряда, перпендикулярно друг другу. Нижние сетки - в пределах консолей и прилежащих к ним участков внутренней части плиты. Верхние сетки - по всей внутренней части плиты. Во время бетонирования сетки должны удерживаться в проектном положении специальными сварными элементами. Армирование стакана показано на листе 5 графической части.

3.1.6 Определение осадки основания методом послойного суммирования

Осадку основания методом послойного суммирования определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта в пределах сжимаемой толщи в следующей последовательности:

- основание под фундаментом разбивается на 8-10 элементарных слоев;

- под центром подошвы фундамента строится эпюра природного (бытового) давления ;

- под центром подошвы фундамента строится эпюра дополнительного

давления ;

- находится граница сжимаемой толщи BC;

- определяются средние значения дополнительного давления в пределах каждого элементарного слоя ;

- определяется величина средней осадки фундамента S.

Разбивка основания на элементарные слои грунта

Разбивку основания на элементарные слои необходимо выполнять с учетом следующих требований:

- толщина элементарного слоя принимается в пределах 0,2-0,4 ширины фундамента, но не более 1м;

- физико-механические свойства грунта в пределах элементарного слоя не должны изменятся, т.е. границы элементарных слоев должны совпадать с границами инженерно-геологических элементов и уровнем подземных вод;

Эпюра природного давления под центром подошвы фундамента

Величина природного давления в общем случае определяется по формуле:

(3.73)

Значения эпюры природного давления необходимо вычислять на уровне подошвы фундамента FL, на границах инженерно-геологических элементов и на уровне грунтовых вод WL.

При этом необходимо учитывать, что:

- эпюра природного давления находится от уровня естественного рельефа NL (при планировке территории насыпкой или срезкой до 3м);

- для водопроницаемых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, удельный вес грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е.

- на границе водопроницаемых грунтов с водоупором (глины и суглинки (кроме лессовых)) значение изменяется скачкообразно.

- найденные значения эпюры природного давления наносим на расчетную схему, рис.3.2.

Определение границы сжимаемой толщи

Границу сжимаемой толщи BC при расчете осадки методом послойного суммирования ограничивают глубиной, на которой дополнительное напряжение составляет:

- не более 20% от природного ();

- не более 10% если МПа ().

Вычислим ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры , необходимой для определения глубины расположения нижней границы сжимаемой толщи грунта:

1. В масштабе строим расчетную схему по скважине, рис.3.2.

2. На поверхности земли (отметка природного рельефа NL)

;

3. На уровне подошвы 1-го слоя

4. На уровне грунтовых вод

5. На уровне подошвы 2-го слоя с учетом взвешивающего действия воды.

6. На уровне подошвы 2-го слоя без учета взвешивающего действия воды.

7. На уровне подошвы фундамента

8. На уровне подошвы 3-го слоя

9. На уровне подошвы 4-го слоя

10. На уровне подошвы 5-го слоя

11. Полученные значения в масштабе (1см 50кПа) откладываем от осевой линии и строим эпюры , и рис.2.3.

Эпюра дополнительного давления под центром подошвы фундамента

Значения эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента определяется по формуле:

(3.74)

где - коэффициент рассеивания, принимаемый по табл.6.2 [32].

(3.75)

где - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента, кПа.

Вычисление значений дополнительного давления рекомендуется производить в табличной форме. Эпюра дополнительного давления показывается на расчетной схеме, см. рис.3.2.

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Для удобства вычисления толщину элементарного слоя принимаем равной

(3.76)

Среднее значение вертикального напряжения от внешней нагрузки в каждом i - том слое грунта:

(3.77)

Результаты разбиений и вычисления представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Результаты разбиений и вычисления

N ИГЭ	, м			, кПа	, кПа
3	0	0	1	179	174,4
	1,17	0,4	0,949	169,9	152,6
4	2,34	0,8	0,756	135,3	116,6
5	3,51	1,2	0,547	97,9	83,8
	4,68	1,6	0,390	69,8	60,4
	5,85	2,0	0,285	51,0	44,6
	7,02	2,4	0,214	38,3	33,9
	8,19	2,8	0,165	29,5	26,4
	9,36	3,2	0,130	23,3	-

Полученные значения ординат эпюры наносим на расчетную схему. В точке пересечения эпюры дополнительных давлений со вспомогательной эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой толщи: H=6,97м.

Вычисление осадки фундамента

Осадка основания в пределах сжимаемой толщи определяется по формуле:

(3.78)

Определяем осадку каждого слоя грунта основания, что удобнее делать для каждого ИГЭ в отдельности.

Осадка ИГЭ №3:

Осадка ИГЭ №4:

Осадка ИГЭ №5 до границы сжимаемой толщи:

Полная осадка фундамента.

Предельные деформации сооружений устанавливаются правилами технической эксплуатации соответствующих сооружений, технологическими или архитектурными требованиями (изменение проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.), заданием на проектирование, а при их отсутствии принимаются по таблице Б.1 [18].

В соответствии с данной таблицей предельные деформации основания для фундаментов рассматриваемого сооружения составляют .

Значение полученной абсолютной, конечной осадки сравнивают с величиной предельной допустимой средней осадки . Выполнение условия:

(3.79)

будет считаться достаточным для выполнения требований II группы предельных состояний.

Таким образом, основное условие расчета основания фундамента по деформациям удовлетворено.

3.2 Расчет этажерки реактора Р-201

3.2.1 Компоновка, конструктивные особенности этажерки

Данным разделом проекта разрабатывается металлическая этажерка для обслуживания технологического аппарата - реактора Р201. Высота этажерки по верху - 41,2 м. В плане этажерка квадратная 6,9х6,9 м с присоединенным блоком маршевой лестницы 6,9х2,5 м.

Конструктивно этажерка выполнена в виде трех вертикальных плоских рам с жесткими узлами, соединенных из плоскости системой связей и балок с шарнирными узлами.

Конструктивные особенности расчетной схемы:

- стойки как консольные стержни, жестко заделанные в фундамент. В верхней части стержень принят свободным из плоскости и шарнирным в плоскости пролетных строений;

- балки с шарнирным опиранием;

- фермы как рамы с жесткими узлами поясов и стоечек и шарнирными с раскосами.

Исходя из опыта проектирования аналогичных конструкций на нефтехимических предприятиях, предварительно задаемся сортаментом металла для следующих основных элементов этажерки:

- стойки - двутавр 25Ш1 СТО АСЧМ 20-93;

- балки - двутавр 25Ш1 СТО АСЧМ 20-93, двутавр 20Б1 ГОСТ 8239-89;

- связи - уголок 125х80х8 ГОСТ 8510-86, уголок 75х6 ГОСТ 8509-93.

Сооружение относится ко II-му (нормальному) уровню ответственности. Коэффициент надежности по назначению .

Климатические условия и воздействия по [23], [17].

3.2.2 Определение нагрузок

На этажерку в зависимости от продолжительности действуют постоянные и временные (длительные, кратковременные) нагрузки.

К постоянной нагрузке относится собственный вес частей конструкции этажерки.

К временным нагрузкам длительного воздействия относятся эквивалентная от трубопроводов (на площадки). К временным нагрузкам кратковременного воздействия относятся: вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования (полезная временная), снеговая нагрузка, ветровая нагрузка.

Для статического расчета этажерки определим расчетные значения нагрузок и места их приложения на элементах рам.

Нормативное значение веса конструкций заводского изготовления следует определять на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей, других строительных конструкций -- по проектным размерам и удельному весу материалов и грунтов с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации сооружений. Коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций принимаем по табл.1 [23].

Нормативные значения нагрузок , на перекрытия, балки, лестницы от веса людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки, принимая их нормативные значения по табл. 3 п.11,12 [23]. Коэффициенты надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок следует принимать:

1,3 -- при полном нормативном значении менее 2,0 кПа (200 кгс/м²);

1,2 -- при полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кгс/м²) и более.

Собственный вес металлоконструкций

Расчетная нагрузка от собственного веса металлоконструкций составит:

(3.80)

Временная полезная на площадки

(3.81)

Временная полезная на лестницы

(3.82)

Эквивалентная от трубопроводов на площадки

(3.83)

Снеговая нагрузка

Расчетная снеговая нагрузка на балку площадки определяется по формуле:

, (3.84)

где - нормативное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от района строительства, кПа;

- коэффициент перехода от скатной кровли к горизонтальной поверхности. Для расчета рамы принимается , так как б < 25°;

- коэффициент надежности по нагрузке, для снега принимаемый в зависимости от отношения нормативной нагрузки от веса покрытия к нормативному значению веса снегового покрытия [23].

Рис. 3.3 Расчетные схемы балок этажерки

Расчетная погонная снеговая нагрузка на 1мІ настила обслуживающей площадки составит:

На рисунке 3.3 приведены расчетные схемы основных элементов этажерки. Опорные реакции, моменты определены по формулам сопротивления материалов. Места приложений нагрузок, их величины и характер определены на основании того, какое пространственное положение занимает балка в балочной клетке этажерки.

Указанные схемы в последующем будут использованы в программном модуле «Радуга».

Ветровая нагрузка

Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки в зависимости от высоты над поверхностью земли определяем по формуле:

, (3.81)

где - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства, кПа

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты здания см. п.6.5 [23];

- аэродинамический коэффициент определяем в соответствии с п.6.6, приложение 4, номер схемы 1,17 [23];

- коэффициент надежности по нагрузке, .

Расчет на ветровую нагрузку ведем в 2-х плоскостях: нагрузка приложена в направлении перпендикулярной плоскости осей 1-2,3; нагрузка приложена в направлении перпендикулярной плоскости осей Б-Г. При этом коэффициент заполнения для первой плоскости составляет ц_1-2-3=0,24, а для второй ц_Б-Г=0,19.

Погонная нагрузка на раму для напора при направлении действия ветровой нагрузки слева.

, (3.82)

где - ширина зоны ветрового давления, м.

Расчет ветровых нагрузок с целью последующего использования их в программном модуле «Радуга» выполняем в табличной форме 3.3.

Таблица 3.3

Ветровые нагрузки

Высота h, м	Напор на плоскость (в осях)	k	с		Напор на стойки Ст1
До 5,0 (до 5,45)	1-Б-Г	0,5	0,336	0,05	0,17
	2-Б-Г		0,8	0,129	0,44
	3-Б-Г		0,25	0,04	0,14
	Б-1-3		0,266	0,043	0,05
					0,2
					0,15
	Г-1-3		0,21	0,034	0,04
					0,16
					0,12
5,0-10,0 (5,45-10,25)	1-Б-Г	0,65	0,336	0,065	0,22
	2-Б-Г		0,8	0,168	0,58
	3-Б-Г		0,25	0,052	0,18
	Б-1-3		0,266	0,056	0,07
					0,26
					0,19
	Г-1-3		0,21	0,044	0,05
					0,2
					0,15
10,0-20,0 (10,25-19,85)	1-Б-Г	0,85	0,336	0,092	0,32
	2-Б-Г		0,8	0,22	0,76
	3-Б-Г		0,25	0,068	0,23
	Б-1-3		0,266	0,073	0,09
					0,33
					0,25
	Г-1-3		0,21	0,057	0,07
					0,26
					0,2
20,0-40,0 (19,85-41,6)	1-Б-Г	1,1	0,336	0,12	0,41
	2-Б-Г		0,8	0,3	1,03
	3-Б-Г		0,25	0,088	0,3
	Б-1-3		0,266	0,094	0,12
					0,43
					0,32
	Г-1-3		0,21	0,074	0,09
					0,34
					0,26

3.2.3 Определение внутренних усилий

Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.

При расчете выбираем основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок. При учете основных сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные для длительных нагрузок ш₁ = 0,95; для кратковременных ш₂ = 0,9. При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты ш₁, ш₂ вводить не следует.

Выбираем следующие основные сочетания нагрузок и соответствующие их схемы:

№1. Постоянная + временная полезная + временная эквивалентная от трубопроводов + снеговая;

№2. Постоянная + временная полезная + временная эквивалентная от трубопроводов + снеговая + ветровая (в плоскости осей 1-2-3);

№3. Постоянная + временная полезная + временная эквивалентная от трубопроводов + снеговая + ветровая (в плоскости осей Б, Г).

Внутренние усилия вычисляем в программном комплексе «RADUGA».

Пространственная расчетная конструкция с нумерацией стержней и узлов приведена на рис. 3.4. Различные схемы нагружения постоянной и временной нагрузкой приведены на рис. 3.5-3.7.

3.2.4 Расчет элементов балочной клетки

На рис.3.8 показана схема элементов этажерки на отм. +5,450; +15,050; +34,250 м. Данная балочная клетка относится с усложненному типу - система главных «Б1», вспомогательных балок «Б2» и балок настила «а».

Выбор материала (марки стали) для элементов конструкции (настил, главная балка, балка настила и вспомогательная балка, колонна) балочной клетки следует принимать по табл. 50* [24].

Рис. 3.8 Схема элементов этажерки на отм. +5,450; +15,050; +34,250 м

Район строительства относится ко II "В" климатической зоне. Абсолютные минимальная температура воздуха - 41°С, абсолютная максимальная температура - +36°С, среднегодовая +5,1°С. Тогда для данных элементов можно принять сталь С245 (ГОСТ 2777288).

Расчет настила

Покажем расчет для участка в осях 2-3-Б-Г

При определении шага балок «а» настила удобнее использовать следующую формулу

, (3.83)

где - толщина листа стального настила, (предполагается исполь-зование посечно-вытяжного листа ПВ 510, с толщиной 20,5мм, и массой листа 25кг/мІ;

- нормативная нагрузка на настил, кН/мІ.

Принимаем .

Сбор нагрузок на балку настила:

, (3.84)

где - временная равномерно распределенная нагрузка на перекрытие, кг/мІ;

- вес вышележащих конструкций (вес настила), кг/мІ;

- шаг конструкций (в данном случае - балок настила), м;

1,02 - коэффициент, учитывающий собственный вес конструкции.

Определяем нормативную нагрузку на балку настила:

Определяем расчётную нагрузку на балку настила:

, (3.85)

где - коэффициент надёжности для нагрузки, принимаемые по таблице 1 [23], - для металлических конструкций.

Расчётный изгибающий момент при длине балок настила 1,3м:

(3.86)

Требуемый момент сопротивления сечения определяем из условия прочности, первоначально приняв величину коэффициента, учитывающего развитие пластических деформаций с=1,1:

(3.87)

где - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести (для балок настила, изготовленных из стали С245, );

- коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6 [24]. Требуемый момент сопротивления сечения:

В качестве сечения балки настила принимаем уголок 75х6мм со следующими геометрическими характеристиками:

, ,

Проверяем балку настила только на прогиб, так как условие прочности выполняется выбором :

(3.88)

где - модуль упругости стали, равный 2,06*10⁸кН/м²;

- момент инерции сечения балки, см⁴;

- установленный нормами предельный относительный прогиб для балки настила.

Принятое сечение балки настила удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

Расчет главной балки

Согласно рис.3.8 главная балка обозначена как «Б1». По результатам вычисления программного комплекса «RADUGA» находим наибольшие расчетные изгибающие моменты для балок «Б1». Это балка №269. Результаты показываем в виде таблицы 3.4.

Расчётный изгибающий момент при длине главной балки 6,9м равен

Требуемый момент сопротивления сечения определяем из условия прочности (3.87), первоначально приняв величину коэффициента, учитывающего развитие пластических деформаций с=1,1:

В качестве сечения главной балки принимаем балку стальную двутавровую (Ш) СТО АСЧМ 20-93 широкополочную со следующими геометрическими характеристиками:

, ,

Таблица 3.4

Внутренние расчетные усилия для балки «Б1»

Определяем нормативную нагрузку на балку настила:

Проверяем балку настила только на прогиб по (3.88), так как условие прочности выполняется выбором :

Принятое сечение балки настила удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

Расчет внецентренно-сжатой колонны

Согласно рис.3.8 внецентренно-сжатая колонна обозначена как «Ст1». По результатам вычисления программного комплекса «RADUGA» находим наибольшие расчетные продольные силы для колонн «Ст1». Это колонна №231. Результаты показываем в виде таблицы 3.5.

, ,

Расчет на прочность внецентренно-сжатых элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см²), не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при 0,5Rs и N/(AnRy) 0,1 следует выполнять по формуле:

(3.89)

где N, M_x и M_y - абсолютные значения соответственно продольной силы и изгибающих моментов при наиболее неблагоприятном их сочетании, кНм;

n, c_x и c_y коэффициенты, принимаемые по прил. 5 [24];

х и у координаты рассматриваемой точки сечения относи-тельно его главных осей.

Если N/(A_nR_y) 0,1, формулу (3.89) следует применять при выполнении требований пп. 7.5 и 7.24 [24].

Предварительно для колонн (стоек «Ст1») этажерки был задан прокат - двутавр 25Ш1 СТО АСЧМ 20-93, имеющий следующие справочные величины:

, , ,

, , .

Таблица 3.5

Внутренние расчетные усилия для колонны «Ст1»

Тогда

Условие (3.89) выполняется, прочность колонны «Ст1» обеспечена.

Определим устойчивость колонны «Ст1»

(3.90)

где - определяется по [41] в зависимости от условной гибкости л.

Условная гибкость определяется как

(3.91)

где л - гибкость, то есть ;

- радиус инерции;

- расчетная длина стержня;

А - площадь сечения;

I - осевой момент инерции.

Для стержней со сплошной стенкой значения коэффициента при условной гибкости вычисляется по формуле из [41]:

(3.92)

Тогда имеем:

Условие (3.90) выполняется, устойчивость колонны «Ст1» обеспечена.

Приземная атмосфера умеренно агрессивна к металлическим конструкциям, класс среды по условиям эксплуатации ХА2.

3.3 Расчет ригеля поперечной рамы железобетонного постамента

3.3.1 Расчетная схема и нагрузки

Постамент имеет размеры в плане 12х24 м, высотой до верха покрытия 13,2 м. Несущие элементы - железобетонный каркас с рамными узлами в поперечном и шарнирно- связевым в продольном направлениях.

Поперечная 3-х ярусная рама имеет нерегулярную расчетную схему (разные длины стоек). Сечения ригелей и стоек по этажам приняты постоянными. Такую многоэтажную раму расчленяют для расчета на вертикальную нагрузку на одноэтажные рамы с нулевыми точками моментов - шарнирами, расположенными по концам стоек, в середине длины стоек всех этажей, кроме первого.

В качестве расчетной принимаем раму по оси 5, как наиболее загруженную технологическим оборудованием. По высоте наиболее загруженными являются ригели 3-го яруса. Ригели 2-го яруса воспринимают нагрузку от технологических трубопроводов и собственный вес. Ригели первого яруса - только собственный вес.

Нагрузка на ригель от ребристых плит покрытия, устройства кровли 3 яруса считается равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам - 6м. Подсчет нагрузок на 1м длины ригеля приведен в табл.3.6.

Таблица 3.6

Нагрузки на элементы поперечной рамы

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Частные коэффициенты безопасности	Расчетная нагрузка, кН/м
Ригель 3-го яруса
Постоянная:
1.От собственного веса ригеля	7,2	1,15	0,95	7,9
2.От собственного веса плиты	14,9	1,15	0,95	16,3
3. От материала стяжки (бетон) д=0,01м, =2400 кг/мі	1,44	1,35	0,95	1,84
4. От веса рулонного ковра (д=0,002м, = 1500кг/мі)	0,18	1,35	0,95	0,23
Итого:				,3
Временная длительная:
1.Эквивалентная от трубопроводов	7,8	1,5	0,95	11,1
2. От технолог. оборудования	См. ниже
Кратковременная:
1. От обслуживающего персонала	3,0	1,5	0,95	3,71
2. Снеговая	Расчет см. ниже
Итого:
3. Ветровая	Расчет см. ниже

Временная длительная нагрузка от стационарно установленного технологического оборудования (аппаратов АВО) на ригеля 3-го яруса составляет 105,6 тонн. Считаем, что указанная нагрузка равномерно распределена на площади 12х12м (площадь занимаемая АВО). Тогда нагрузка на 1м погонный ригеля 3-го яруса по оси 5 (с учетом и ) составляет 62кН/м.

Расчетная погонная снеговая нагрузка на 1м длины ригеля 3-го яруса по формуле (3.84) составит:

Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки в зависимости от высоты над поверхностью земли определяем по формуле (3.81)

Нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства, кПа .

Коэффициент заполнения составляет ц=0,17

Погонную нагрузка на раму для напора при направлении действия ветровой нагрузки слева определяем по формуле (3.82).

Расчет ветровых нагрузок с целью последующего использования их в программном модуле «Радуга» выполняем в табличной форме 3.7.

Для упрощения расчёта фактическую ветровую нагрузку заменяем эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки находим из условия равенства изгибающих моментов в защемлённой стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределённой нагрузки.

Таблица 3.7

Ветровые нагрузки на поперечную раму постамента

Высота h, м	Колонны в осях	k	с, по [23]		Напор на колонны К1(2)
До 5,0	А	0,5	0,24	3,67	1,46
	В		0,19	2,91	1,16
	Д		0,16	2,44	0,97
5,0-10	А	0,65	0,24	4,77	1,91
	В		0,19	3,78	1,51
	Д		0,16	3,18	1,27
10-13,3	А	0,72	0,24	5,28	2,11
	В		0,19	4,18	1,67
	Д		0,16	3,5	1,4

Найдем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку на колонну «А» с наветренной стороны:

(3.93)

Для колонны «В»: .

Для колонны «Д»:.

Постоянная нагрузка от колонны прямоугольного сечения с учетом коэффициента и коэффициента надежности по назначению .

3.3.2 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля

Выбираем следующие основные сочетания нагрузок и соответствующие их схемы:

№1 Постоянная + временная длительная + кратковременная (персонал, снеговая);

№2 Постоянная + временная длительная + кратковременная (ветер);

№3 Постоянная + временная длительная + вся кратковременная

Опорные и пролетные моменты вычисляем в программном комплексе «RADUGA».

Схема нагружения постоянной и временной нагрузкой (для наиболее неблагоприятного сочетания №3) приведена на рис. 3.9. Соответствующие эпюры изгибающих моментов и поперечных сил для данной схемы приведены на рис. 3.10, 3.11. Рассмотрим только те узлы и стержни, в которых моменты внутренних усилий максимальны. В данном случае - это стержень №21, 22. Результаты расчетов максимальных внутренних усилий в балки №21 (для сочетания нагрузок №3) представлены в таблице 3.8.

Рис. 3.11. Эпюры изгибающих моментов для сочетания нагрузок №3

Таблица 3.8 Внутренние расчетные усилия для балки «21, 22»

В неразрезном ригеле целесообразно ослабить армирование опорных сечений Н, упростить монтажные стыки. Поэтому с целью перераспределения моментов в ригеле к эпюре моментов от постоянных нагрузок и отдельных невыгодно расположенных временных нагрузок прибавляют добавочные треугольные эпюры с произвольными по знаку и значению опорными моментами. При этом ординаты выровненной эпюры моментов в расчетных сечениях должны составлять не менее 70 % значений, вычисленных по упругой схеме. На основе загружения строит огибающие эпюру М_sd см. рис.3.12.

Рис. 3.12 Эпюры моментов ригелей 21,22

3.3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Для ж/б постамента, как было отмечено в разделе 1 проекта, используются ригели по типовой серии 1.420-8/81.3, (выпуск 3). Марка ригеля 1РЖ8.52-215 AIII исп.19., см. [55]. Ниже приведена методика расчета ригеля по прочности и подбору сечения арматуры. Полученные результаты используем для конструирования ригеля. Сравниваем полученные результаты с рабочими чертежами [55]. Делаем выводы.

Для изготовления ригеля принимаем бетон класса С30/37, со следующими характеристиками:

- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию ;

- гарантированная прочность бетона ;

- средняя прочность бетона на осевое сжатие ;

- средняя прочность бетона на осевое растяжение ;

- расчетное сопротивление бетона сжатию для железобетонных

и предварительно напряженных конструкций ;

- модуль упругости по табл. 4.7 [36].

Продольную арматуру принимаем из стали класса S400, со следующими характеристиками:

- нормативное сопротивление ненапрягаемой арматуры ;

- расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры ;

- расчетное сопротивление поперечной арматуры ;

- модуль упругости по табл. 1.34 [45].

Определение высоты сечения ригеля

Высоту сечения подбирают по опорному моменту при , поскольку на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. Принятое же сечение ригеля следует затем проверить по пролетному моменту (если он больше опорного) так, чтобы относительная высота сжатой зоны была и исключалось переармированное неэкономичное сечение. По табл. 6.7 [36] и при находят значение .

По формуле определяем относительную граничную высоту сжатой зоны при которой напряжение в растянутой арматуре достигает предела текучести, при этом принимаем :

(3.94)

где - коэффициент полноты эпюры напряжений, определяем как:

(3.95)

(3.96)

Принимая модуль упругости стальной арматуры получаем при (длительное воздействие нагрузки)

Таким образом растянутая арматура достигает предела текучести и, тем самым, реализуется принцип пластического разрушения нормального сечения по А.Ф. Лолейту.

Уточняем размер поперечного сечения ригеля

, (3.97)

Принимаем . Согласно типовой серии [55] высота сечения ригеля 1РЖ8.52 - 800мм, что более 430мм. Таким образом высота сечения типового ригеля более, чем достаточна.

Сечение продольной арматуры ригеля подбираем по моментам в 6 нормальных сечениях.

Сечение в левом (правом) пролете:

Определяем значение коэффициента

(3.98)

где - коэффициент, принимаемый равным 0,85 для бетона, классов по прочности на сжатие не более С50/60.

Значение коэффициентов для определения параметров сжатой зоны бетона упрощенного деформационного метода определяем по табл. 6.5[36].

Для бетона, классов по прочности на сжатие не более С50/60

, ,

Тогда

(3.99)

Определяем площадь растянутой арматуры по формуле:

(3.100)

Принимаем арматуру S400 диаметром 22мм, количество стержней - 3шт, .

Т.к. для правого пролета , то результаты расчета практически ни чем не отличаются от полученных по левому пролету.

Правый (левый) ригель сечение на правой (левой) опоре:

Тогда

Определяем площадь растянутой арматуры по формуле (3.100):

Принимаем арматуру S400 диаметром 10мм, количество стержней - 3шт, .

Т.к. для левого ригеля на левой опоре , то площадь растянутой арматуры получаем не больше, чем по результатам полученных по правому ригелю правой опоре.

Левый (правый) ригель сечение на правой (левой) опоре:

Тогда

Определяем площадь растянутой арматуры по формуле (3.100):

Принимаем арматуру S400 диаметром 18мм, количество стержней - 3шт, .

Т.к. для правого ригеля на левой опоре , то площадь растянутой арматуры получаем не больше, чем по результатам полученных по левому ригелю правой опоре.

Полученные площади растянутой арматуры меньше площади арматуры примененной в типовом ригеле [55], т.е. меньше 3хШ25, . Таким образом площадь растянутой арматуры типового ригеля более, чем достаточна.

3.3.4 Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

Строим эпюру поперечных сил рис.3.13

Определяем необходимость установки поперечной арматуры по расчёту.

Рис. 3.13 Эпюра поперечных сил

Определяем расчетную поперечную силу, воспринимаемую элементом без вертикальной и наклонной арматуры на приопорной зоне левого ригеля на средней опоре. Для указанной зоны максимальная расчетная поперечная сила равна .

Диаметр поперечных стержней по [55], принят 3Шsw = 14мм с площадью . При классе S240 (с учетом коэффициента работы ) .

(3.101)

но не менее

(3.102)

где

; (3.103)

; (3.104)

- площадь сечения продольной растянутой арматуры, учитываемой в расчете прочности наклонного сечения, при условии, что она заведена за расчетное сечение на длину не менее (lbd + d) и надежно заанкерена;

(3.105)

- осевое усилие, вызванное действием нагрузки или предварительного напряжения ( при сжатии);

- площадь бетонного сечения, ммІ.

, т.к. ригель работает без предварительного напряжения.

но не менее

где

, т.к. ригель работает без предварительного напряжения.

Проверяем условие

Следовательно арматура по расчету требуется.

На опорных участках шаг . Принят . В средней части пролета ригеля . Принят .

Проверяем принятый шаг хомутов по условию

(3.106)

где - коэффициент, учитывающий влияние вида бетона, принимается равным для тяжелого бетона .

Проверяем условие для коэффициента поперечного армирования

, (3.107)

Условия выполняются.

Конструирование стыка ригеля с колонной

Узлы соединения ригелей между собой и с колонной должны обеспечивать восприятие опорных моментов и поперечных сил ригеля. Это достигается соединением опорной арматуры соседних ригелей и устройством в колоннах опорных консолей.

В проектируемом стыке опорные стыковые стержни пропускаются через каналы в колонне и привариваются с помощью ванной сваркой к рабочей арматуре ригеля. Сжимающие усилия в нижней части ригеля передаются через сварные швы, соединяющие закладные детали ригеля и консоли.