Металеві конструкції

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ ТРУБОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Приклад 1

При проектуванні стояків підвального примі­щення машинного відділення ТЕЦ традиційно за­стосовують залізобетонні колони з перерізом 50 х X 50 см із бетону класу В25 за міцністю. Вико­ристовують робочу арматуру класу А-П з кое­фіцієнтом армування р = 0,015. Розрахунок ви­конують без урахування поздовжнього згину.

Необхідно запроектувати переріз трубобетон­ного стояка, що виконаний з матеріалів з ана­логічними механічними характеристиками і може сприймати таке ж зусилля, що й залізобетонний. Згідно зі СНиП 2.03.01-84 розрахунковий опір бе­тону стисненню Rb — 14,5 МПа, коефіцієнт умови роботи Уь2 = 0,85, а розрахунковий опір арматури стисненню Rsc = 280 МПа.

Несуча здатність залізобетонної колони

N = A(ybZRb + pRs) = 2500(0,85 ■ 1,45 4- 0,015 • 28) = = 4125 кН.

Щоб підібрати переріз трубобетонного стояка, який би сприймав зусилля N = 4125 кН, за
табл. 12.5 залежно від класу бетону за міцністю В25 і марки сталі 09Г2С знаходимо оптимальне значення коефіцієнта РрЬ = 0,124. Коефіцієнт Ybs = ІД; Ys2 = 0,9. Згідно з табл. 12.1 (3 = 0,52. Відповідно до СНиП П-23-81 розрахунковий опір сталі Rs = 250 МПа.

Обчислюємо розрахунковий опір бетону в тру - бобетоні:

R; = 0,65B(1 + ІбДРуьР) = 0,65X2,5(1 + 16,1 -0,124х

Х 0,52) = 3,3 кН/см2 = 33 МПа.

Внутрішній діаметр труби визначаємо з умови (12.18) — =лГЖ 1,1-ф(2,4 + 0,9-0,074-22,3) ф '

Коефіцієнт поздовжнього згину фе визначають згідно з табл. 12.4 залежно від Xred

210

Ked ~ '

Iifot

1,273x4125

D, =

Ybs(Rb + Ys2h*RS) 1,1(3,з+ 0,9-0,124-25

= 31,2 см.

Товщину стінки труби визначаємо за форму­лою (12.14)

T = 0,5dt(V 1 + ррь - 1) = 0,5 х 31,2(V 1 + 0,124 - 1) = = 0,94 см.

Розрахункове значення зовнішнього радіуса труби

De = 31,2 4- 1,88 = 33,08 см.

Із таблиці сортаменту добираємо гарячекатану трубу зі сталі 09Г2С de = 325 мм, t = 10 мм, для якої As = 98,9 см2, ррЬ = 0,13; Аь = 730,2 см2. Перевіряємо несучу здатність перерізу, беручи до уваги, що для прийнятого перерізу

Nsbt=ybs{RlAb + ys2RsAs) = 1,1(3,3-730,2 + 4- 0,9-25-98,9) = 4143 кН.

При дії розрахункового зусилля N = 4125 кН недонапруження становитиме (4143 — 4125)/4143 = = 0,005, що менше допустимих 5 %.

Приклад 2

Запроектувати переріз підкранової вітки тру - бобетонної колони одноповерхової виробничої бу­дівлі з шарнірним опиранням несучих конструк­цій покриття. Висота підкранової вітки Нн = 8 м, на неї діє зусилля N = 1850 кН, прикладене з випадковим ексцентриситетом (ered = 0,1).

Обираємо бетон класу В20 та сталь марки ВСтЗпс, для яких значення коефіцієнта ррь = = 0,074 (див. табл. 12.6), (3 = 0,66 (див. табл. 12.1).

Визначаємо розрахунковий опір бетону за формулою (12.4)

Rb = 0,65В(1 + ІбДРрьР) = 0,65 • 2(1 + 4- 16,1 -0,074-0,66) = = 2,4кН/см2 = 24 МПа.

За умовою (12.13) обчислюємо діаметр бетон­ного ядра

4016

Di ■

D,

1,43

1 + 0,074

0,142

Тут 10 = 1,5, Нн = 1,5 х 8 = 12 м — розрахункова висота гілки колони; рг = 1,43; X = 0,142 (див. табл. 12.3), ррЬ = 0,074.

Ми отримали два рівняння з двома невідоми­ми. Розв'язуємо їх методом послідовних набли­жень, враховуючи, що фе приймається згідно з табл. 12.4. Це дає змогу обчислити діаметр бе­тонного ядра. В результаті обчислень маємо d, = = 39 см; Ked = 4016/39 = 103; ф = 0,50.

З тотожності

Di

Визначаємо товщину стінки труби t = 0,5d;(V 1 + ррЬ - 1) = 0,5 • 39(V 1 + 0,074 - 1) = = (f,7 см.

Зовнішній розрахунковий діаметр de = 390 4- 14 = 404 мм.

Відповідно до сортаменту приймаємо най­ближчу за перерізом електрозварну трубу зі зов­нішнім діаметром de = 402 мм з товщиною стінки t = 8 мм, для якої As = 98,9 см2; Аь = 1169 см2; ррЬ = 0,094; Ys2 = 0,9.

Несуча здатність прийнятого поперечного перерізу

Nsbt = УьД>(RlAb + Ys2R, As) = 1,1 • 0,5(2,45 • 1169 + + 0,9 • 22,3 • 98,9) = 1903 кН.

Несуча здатність прийнятого перерізу забез­печена. Недонапруження становить 3 %.

Приклад З

Запроектувати переріз позацентрово-стисне - ного трубобетонного стояка з розрахунковою ви­сотою 10 = 8 м, до якої прикладена поздовжня сила N = 2700 кН з ексцентриситетом е0 = 10 см. Стояк виконаний з бетону класу В25 і сталевої труби (марка сталі ВСтЗпс).

За заданими параметрами згідно з табл. 12.6 визначаємо оптимальне значення коефіцієнта ар­мування Ppt, = 0,025.

Обчислюємо розрахунковий опір бетону в тру­бі за формулою (12.4)

Rl = 0,65В(1 + 16,1ррЬ|3) = 0,65-2,5(1 + + 16,1 • 0,025 • 0,52) = = 1,94 кН/ем2 = 19,4 МПа.

Внутрішній діаметр бетонного ядра визна­чаємо з (12.13)

2-10

0,25

0,5 -

1 + 0,025

0,159

Тут х = 0,159; |/ = 1,4 (табл. 12.3). Зведену гнучкість визначаємо з умови (12.8)

,____________________ 210______

Ared~

1ЩГ

1 + и/ X

Сі, = лГ

УьМК + УйМрЛ)

1,273-2700"

1,1ф(1,94 + 0,9х • 0,025х - 22,3)

Отримане рівняння має два невідомих d,-, ф. Його можна розв'язати з урахуванням (12.9) та •габл. 12.4.

Ексцентриситет erecj визначаємо за формулою (12.9).

2еп

0,25

0,5 -

І + Црь - 4016

D, '

0,5 — 0,25-

1 + 0,75

Де ї0 = 8 м — розрахункова висота вітки колони.

Розв'язавши систему, що складається з трьох рівнянь, отримаємо оптимальні параметри пере­різу dj = 62 см; t = 4 мм; de = 62,8 см.

Відповідно до сортаменту приймаємо трубу, що має розміри: de = 63 см, t = 4 мм. Трубобе - тонний елемент, виготовлений з такої труби, має такі параметри; ф = 0,53; Аь = 3037 см2; As = = 78,6 см2; Ррь = 0,025.

Несучу здатність прийнятого перерізу пере­віряємо за умовою:

Nsbt = УъМКАъ + y^RAs) = ІД • 0,52(1,94 - 3037 + + 0,9 • 22,3 • 78,6) = 2836 кН.

Несуча здатність прийнятого перерізу достат­ня. Недонапруження становить 4,8 %, що відпові­дає допустимому.