Железобетонные конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Исходные данные

2. Расчет и конструирование сегментной безраскосной фермы

2.1 Статический расчет фермы на единичную нагрузку

2.2 Определение нагрузок на ферму и расчетных усилий в стержнях

2.3 Расчет

Список используемой литературы



1. Исходные данные

1. Тип здания: “Крытый каток”.

2. Шаг колонн - 12 м.

3. Размеры пролетов - 24 м.

4. Вид строительной конструкции - СБФ (сегментная безраскосная ферма)

5. Длина здания - 114 м.

6. Тип местности по ветровой нагрузки - С

7. Район строительства - г. Кемерово



2. Расчет и конструирование сегментной безраскосной фермы

Данные для проектирования

Ферма готовится из тяжелого бетона класса В30 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы :

; ; ; ;

.

Напрягаемая арматура нижнего пояса - семипроволочные канаты Ш12 К-7 из проволоки диаметром 4мм (;;;); площадь сечения каната .

Ненапрягаемая арматура верхнего пояса, стоек и узлов - стержневая класса А-400 ( при d>=10 мм и при d<10 мм; ; ).

Обжатие нижнего пояса производится при передаточной прочности бетона . Расчетные характеристики бетона, соответствующие его передаточной прочности : .

К трещиностойкости элементов фермы предъявляются требования 3 категории. Допустимая ширина раскрытия нормальных трещин в нижнем поясе: непродолжительная , продолжительная .

2.1 Статический расчет фермы на единичную нагрузку

Схема 1: загружение единичной нагрузкой от кровли, при которой узловая нагрузка на ферму становится равной расстоянию между серединами панелей верхнего пояса.

Схема 2: загружение нижнего пояса горизонтальной единичной силой P=1 для того, чтобы учесть усилия, возникающие в элементах фермы при обжатии нижнего пояса усилием напрягаемой арматуры.

безраскосный ферма нагрузка конструирование

Таблица 1 - Усилия в стержнях фермы от единичных нагрузок

Элементы фермы	Усилия при загружении
	По схеме 1	По схеме 2
	M	N	Q	M	N	Q
1-2	0,377	-23,438	0,103	0,012	-0,018	0,004
1-3	0,473	21,097	0,189	0,012	-0,982	0,004
2-3	0,875	0,134	1,25	0,009	0,004	0,013
2-4	0,549	-23,469	0,309	0,003	-0,005	0
3-5	0,568	22,347	0,323	0,005	-0,995	0
4-5	0,592	-0,193	0,515	0,002	0	0,002
4-6	0,35	-23,275	0,123	0,003	-0,002	-
5-7	0,368	22,862	0,131	0,003	-0,998	0
6-7	0,252	-0,084	0,175	0	0	0
6-8	0,25	-23,083	0,048	0,003	-0,002	0
7-9	0,257	23,037	0,047	0,003	-0,998	0
8-9	0	-0,094	0	0	0	0

2.2 Определение нагрузок на ферму и расчетных усилий в стержнях

Нагрузки от покрытия

-постоянные при

при

-временная (снеговая) при

в т.ч. длительная

при в т.ч. длительная

Суммарная нагрузка на ферму от покрытия:

при

в т.ч. продолжительно действующая

при

в т.ч. продолжительно действующая

Выбираем ферму ФБ24-3 с шириной сечения поясов b=240 мм. Масса фермы 10,5 т, тогда нагрузка на 1 м2 от собственного веса фермы:

При

При

Погонные нагрузки на ферму

в т.ч. продолжительная:

в т.ч. продолжительная:

Усредненные коэффициенты:

Таблица 2 - Усилия в элементах фермы

Элемент фермы	Вид усилия	Усилия от ед. нагрузок	Расчетные комбинации усилий	Усилия от полной расчетной нагрузки
		Схема 1	Схема 2	При	При
7-9	М, кНм	0,257	0,003	0,257qn	0,257q	7,6	9,46
	N, кН	23,037	-0,998	23,037qn	23,037q	681,9	848,45
	Q, кН	0,047	0	0,047qn	0,047q	1,4	1,73
4-6	М, кНм	-0,35	0,003	-0,35qn+0,003P	-0,35q+0,003P	8,53	11,06
	N, кН	-23,275	-0,002	-23,275qn-0,002P	-23,275q-0,002P	-686,78	-855,9
	Q, кН	0,123	0	0,123qn	0,123q	3,64	4,53
2-3 (стойка)	М, кНм	0,875	-0,009	0,875qn-0,009P	0,875q-0,009P	20,4	26,73
	N, кН	0,134	0,004	0,134qn-0,004P	0,134q-0,004P	6,41	7,38
	Q, кН	1,25	-0,013	1,25qn-0,013P	1,25q-0,013P	27,1	33,14
4-5 (стойка)	М, кНм	0,592	-0,002	0,592qn-0,002P	0,592q-0,002P	16,28	20,58
	N, кН	-0,193	0	-0,193qn	-0,193q	-5,71	-7,11
	Q, кН	0,515	-0,002	0,515qn-0,002P	0,515q-0,002P	14,02	17,75

2.3 Расчет

Расчет нижнего пояса по прочности

Нижний пояс испытывает внецентренное напряжение от совместного действия усилий M=9,46 кНм и N=848,45 кН, сечение пояса bxh=240x300 мм, a=a'=50 мм, h0=300-50=250 мм.

Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры при :

Принимаем по 4Ш15 К-7 c

Коэффициент армирования сечения:

Предварительные напряжения в арматуре нижнего пояса:



Коэффициент точности натяжения арматуры:

Первые потери

От релаксации напряжений в натянутой арматуре

От перепада температур натянутой арматуры и натяжных устройств

От деформации анкеров у натяжных устройств

От быстронатекающей ползучести

- напряжение в арматуре с учетом вычисленных потерь

- усилие в арматуре с учетом вычисленных потерь

- коэффициент

- уровень обжатия



- потери от быстронатекающей ползучести

5) Итого первые потери:

6) Усилие обжатия с учетом первых потерь при

Вторые потери

7) От усадки бетона

8) От ползучести бетона при

где

9) Итого вторые потери

10) Полные потери

11) Усилие обжатия с учетом полных потерь при

Проверка нижнего пояса по прочности в стадии изготовления.

Наибольшие усилия в нижнем поясе при обжатии возникают в панели 1-3:

Эксцентриситет продольной силы:

При этих условиях нижний пояс можно рассматривать как сжатый со случайным эксцентриситетом элемент при прочности бетона

При гибкости и :

тогда , прочность нижнего пояса обеспечена.

Проверка прочности наклонных сечений нижнего пояса по поперечной силе.

Максимальная поперечная сила от расчетных нагрузок при действует в панели 3-5 и составляет:

Минимальная поперечная сила, воспринимаемая бетоном:



где

Так как , то по расчету поперечная арматура не нужна. По конструктивным соображениям принимаем в нижнем поясе хомуты 4Ш Вр-I с шагом 300 мм

Расчет сечений верхнего пояса

Наибольшие усилия от расчетных нагрузок при возникают в стержне 4-6: в т.ч. от продолжительно действующих нагрузок:

Размеры сечения bxh=240x300 мм; a=a'=40 мм; h0=h-a=300-40=260 мм. Расчетная длина стержня ; гибкость - надо учитывать влияние прогиба элемента на его несущую способность.

Случайные эксцентриситеты:

Проектный эксцентриситет:

Определяем условную критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета продольной силы.

1.

2.

3.

4.



5. Условная критическая сила

где

принимаем ;

6. Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

7. Расчетный эксцентриситет продольной силы:

8. Вспомогательные коэффициенты:

где

Требуемая площадь сечения арматуры верхнего пояса

т.е. по расчету арматура не нужна, т.к. сжимающие усилия воспринимаются одним бетоном.

По конструктивным требованиям в сжатом поясе фермы минимально допустимый диаметр продольных стержней должен быть не менее 12 мм. Принимаем симметричное армирование, располагая по 2Ш12 А-400 () у верхней и нижней граней пояса, процент армирования при этом составляет

Выполним проверку прочности стержня 4-6 из плоскости фермы.

; условие прочности

1. При и гибкости принимаем

2. Т.к. a=a'=40 мм 0,15b=0,15x240=36 мм

3.

4.

5. Проверяем условие прочности

т.е. устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы обеспечена.

Расчет стоек фермы по прочности

Стойка 2-3.

От растягивающего усилия N=7,38 кН и момента M=26,73 кНм стойка внецентренно растянута. Сечение стойки bxh=240x250 мм; a=a'=30 мм; h0=250-30=220 мм.

Проектный эксцентриситет

Расчетный эксцентриситет

Требуемая площадь сечения симметричной арматуры

Принимаем по 3Ш14 А400 (); процент армирования

Проверим необходимость постановки поперечной арматуры



,

т.е. поперечная сила в стойке воспринимается одним бетоном без развития наклонных трещин.

Стойка 4-5.

Сечение стойки bxh=240x250 мм; a=a'=30 мм; h0=250-30=220 мм. Усилия, действующие на уровне примыкания стойки к верхнему поясу:

- от всех нагрузок

- в т.ч. от продолжительных

Расчетная длина стойки при составляет ; - необходим учет гибкости.

1.

2.

3.

4.

5.

6.



7.

8.

9. ;

10.

Принимаем по 2Ш14 А400 (); процент армирования составляет

Расчет элементов фермы по II группе предельных состояний

Расчет нижнего пояса по образованию трещин. В наиболее нагруженном стержне 7-9 действуют усилия от расчетных нагрузок при

Геометрические характеристики приведенного сечения:

где

Момент внешних сил относительно ядровой точки сечения:

где

принимаем

Момент усилия обжатия относительно ядровой точки:

Момент, воспринимаемый сечением при образовании трещин:

- нормальные трещины в нижнем поясе не образуются.

Расчет стойки 2-3 по раскрытию трещин. Стойка испытывает внецентренное растяжение. Усилия в стойке от расчетных нагрузок при , в т.ч. от продолжительно действующих нагрузок

Сечение стойки bxh=240x250 мм.

Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры

2. Вспомогательные параметры

Относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной

Плечо внутренней пары сил в сечении с трещиной

Напряжения в растянутой арматуре:



Ширина продолжительного раскрытия трещин

где

Ширина непродолжительного раскрытия трещин

Следовательно, трещиностойкость стойки 2-3 обеспечена.



Список используемой литературы

1. Байков В.Н, Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. - 6-е изд. - М.: ООО «Бастет», 2009. - 768 с.: ил.

2. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий, 2007. - 270 с.

3. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого и легкого бетона / ЦНИИ промзданий, НИИЖБ, М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.

4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (без предварительного напряжения) / ЦНИИ промзданий, НИИЖБ, М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

5. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1989.

6. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия. М., 1985.

7. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М., 1985.

Размещено на Allbest.ru

...