Промышленное здание в г. Омск

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра ПГС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»

на тему: «Промышленное здание в г. Омск»

Вариант - 69

Выполнил: ст. гр.ПГС-32

Филин Д.Л.

Магадан 2007 г.

Содержание

1. Исходные данные

2. Компоновка размеров здания

2.1 Компоновка размеров поперечной рамы

2.2 Компоновка размеров в плане

2.3 Компоновка колонн

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

3.1 Постоянная нагрузка

3.2 Снеговая нагрузка

3.3 Ветровая нагрузка

3.4 Крановая нагрузка

4. Статический расчёт рамы

4.1 Определение геометрических характеристик сечений колонн

4.2 Определение реакций верха колонн от единичного смещения

4.3 Загружение рамы постоянной нагрузкой

4.4 Загружение рамы снеговой нагрузкой

4.5 Загружение рамы крановой нагрузкой

4.5.1 Два крана на крайней колонне

4.5.2 Два крана на средней колонне

4.6 Загружение рамы ветровой нагрузкой

5. Расчёт колонны

5.1 Данные для проектирования

5.2 Расчёт надкрановой части колонны

5.3 Расчет подкрановой части колонны

5.4 Расчет распорки

5.5 Расчет крановой консоли

6. Конструирование и расчет фундамента под колонну

6.1 Данные для проектирования

6.2 Определение размеров подошвы фундамента

6.3 Проверка краевых давлений под подошвой фундамента

6.4 Расчет фундамента на продавливание

6.5 Расчет арматуры фундамента

6.5.1 Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы

6.5.2 Подбор арматуры в направлении короткой стороны подошвы

7. Расчет сегментной фермы

7.1 Данные для проектирования

7.2 Определение нагрузок на ферму

7.3 Определение усилий в элементах фермы

7.4 Расчет сечений элементов фермы

7.4.1 Расчет верхнего пояса

7.4.2 Расчет нижнего пояса

7.4.3 Расчет раскосов

7.4.4 Расчет узлов фермы

7.4.4.1 Опорный узел фермы

7.4.4.2 Промежуточные узлы фермы

Список литературы

1. Исходные данные

Место строительства г. Омск.

Пролёт L = 36 м.

Шаг рам каркаса В = 12 м.

Отметка головки кранового рельса - 10,2 м.

Длина здания - 72 м.

Количество пролётов -2.

Класс напрягаемой арматуры - А_Т - V.

Марка бетона ПН конструкций - 775.

Коэффициент вариации V_b=0,1.

Грузоподъемность крана Q = 15/3 т.

Тип кранового рельса КР-70;

Условное расчётное сопротивление грунта R₀=3,25 кгс/см².

Тип несущего покрытия - ферма - сегментная.

Снеговой район - 3, S_o= 1,8 (180) кПа (кгс/м²).

Ветровой район - 3 W₀=0,38 (38) кПа (кгс/м²).

2. Компоновка размеров здания

Рис.1

2.1 Компоновка размеров поперечной рамы

Высота подкрановой части колонны:

(1)

Высота надкрановой части колонны:

(2)

Высота колонны:

(3)

2.2 Компоновка размеров в плане

Рис.2

2.3 Компоновка колонн

Рис.3

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

3.1 Постоянная нагрузка

Постоянная нагрузка от покрытия

Таблица 1

Элемент покрытия	Нормативное значение, Н/м2		Расчетное значение, Н/м2
Водоизоляционный ковёр.	90	1.3	117
Стяжка.	350	1.3	455
Утеплитель ( h=15см).	400	1.3	520
Пароизоляция.	50	1.3	65
Плита покрытия.	2050	1.1	2255
Ферма	778	1.1	856
Е	3718		4268

Нагрузка на крайнюю колонну:

(4)

Нагрузка на среднюю колонну:

(5)

Эксцентрисетет в надкрановой части нагрузки:

(6)

Эксцентрисетет в подкрановой части нагрузки:

 (7)

Момент в надкрановой части от нагрузки:

(8)

Момент в подкрановой части от нагрузки:

(9)

Расчётная нагрузка от веса надкрановой части крайней колонны:

(10)

Расчётная нагрузка от веса надкрановой части средней колонны:

(11)

Эксцентрисетет нагрузки

(12)

Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления участка стены выше крановой консоли:

(13)



Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления участка стены ниже крановой консоли:

Эксцентрисетет нагрузки

(14)

Нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути:

(15)

Эксцентрисетет нагрузки

Для крайней (16)

Для средней

3.2 Снеговая нагрузка

. (17)

Продольные силы в колонне крайнего ряда от снеговой нагрузки:

(18)

Продольные силы в колонне среднего ряда от снеговой нагрузки:

(19)

3.3 Ветровая нагрузка

(20)

на отметке 10,2 метров:

(21)

на отметке 12,5 метров:

ра

Скоростной напор ветра:

на отметке 5 м:

(22)

на отметке 10 м.:

на отметке 15,2 м.:

на отметке 17,88 м.:

Заменяем скоростной напор переменного по высоте ветра на равномерно распределённый по формуле:

(23)

Расчётная нагрузка с наветренной стороны:

Расчётная нагрузка с заветренной стороны:

Сосредоточенная сила W равна:

(24)

3.4 Крановая нагрузка

Данные для крана КР 70:

Грузоподъёмность:

Ширина крана:

База крана:

Максимальное давление колеса:

Масса тележки:

Общая масса крана

Определим минимальное давление колеса крана:

(25)

Нормативная тормозная сила от поперечного торможения тележки крана, приходящаяся на одно колесо:

(26)

Определим сумму ординат линий влияния:

Рис.4

(27)

Определим расчётное давление от двух сближенных кранов:

(28)

(29)

Определим расчётную тормозную силу от двух кранов:

(30)

4. Статический расчёт рамы

4.1 Определение геометрических характеристик сечений колонн

Определим моменты инерции сечений колонны крайнего ряда:

- надкрановая часть:

(31)

- подкрановая часть:

(32)

Определим моменты инерции сечений колонны среднего ряда:

- надкрановая часть:

- подкрановая часть:

Определим коэффициенты вычисления реакций:

- для колонн крайнего ряда:

(33)

(34)

(35)

(36)

- для колонн среднего ряда:

4.2 Определение реакций верха колонн от единичного смещения

Определим для крайних колонн:

(37)

Определим для средней колонны:

Суммарная реакция верха колонн:

(38)

4.3 Загружение рамы постоянной нагрузкой

Реакция колонны среднего ряда:

Суммарная реакция верха колонн в основной системе:

(42)

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(43)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонн среднего ряда: (44)

Усилия в сечениях колонн средних рядов :

(45)

(46)

(47)

4.4 Загружение рамы снеговой нагрузкой

Реакция колонны среднего ряда:

Суммарная реакция верха колонн в основной системе:

Перемещение верха колонн в заданной системе:

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонн среднего ряда:

Усилия в сечениях колонн среднего рядов :

4.5 Загружение рамы крановой нагрузкой

4.5.1 Два крана на крайней колонне

Вертикальные:

(48)

(49)

Реакция верха левой стойки:

(50)

Реакция верха центральной стойки:

Суммарная реакция в основной системе:

(60)

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(70)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонны среднего ряда:

(71)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(72)

(73)

(74)

(75)

Проверка:

(76)

(77)

Горизонтальные:

(78)

Суммарная реакция в основной системе:

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(79)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонны среднего ряда:

 (80)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(81)

(82)

(83)

Проверка:

(84)

4.5.2 Два крана на средней колонне

Вертикальные:

(85)

Реакция верха левой стойки:

(86)

Реакция верха центральной стойки:

Суммарная реакция в основной системе:

 (87)

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(88)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонны среднего ряда:

(89)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(90)

(91)

(92)

(93)

Проверка:

(94)

(95)

Горизонтальные:

(96)

Суммарная реакция в основной системе:

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(97)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонны среднего ряда:

(98)

Усилия в сечениях колонн среднего рядов :

(99)

(100)

(101)

4.5.3 Четыре крана на средней колонне

Вертикальные:

(102)

(103)

Реакция верха центральной стойки:

Перемещение верха колонн в заданной системе:

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонны среднего ряда:

Усилия в сечениях колонн среднего рядов:

(104)

4.6 Загружение рамы ветровой нагрузкой

Давление ветра слева направо:

реакция верха левой стойки:

(105)

Реакция верха средней стойки:

Реакция верха правой стойки:

(106)

Суммарная реакция в основной системе:

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(107)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе:

- для колонны среднего ряда:

(108)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(109)

(110)

Проверка:

(111)

Расчётные усилия

Таблица 2

Расчётные усилия с Mmax
Сечение 1-1
	M	Q	N
(1П+1ВР)(1+22)	0	-14.511	614.56
(1П+2ВР)(1+23+7)	0	-25.33	614.56
(1П+3ВР)(1+22+8+29)	0	-26.15	614.56
(1П+4ВР)(1+22+8+29+17)	0	-27.45	614.56
Сечение 2-2
(1П+1ВР)(1+22)	60.95	-14.511	654.38
(1П+2ВР)(1+23+7)	106,38	-25.33	654.38
(1П+3ВР)(1+22+8+17)	112.21	-26.71	654.38
(1П+4ВР)(1+22+8+17+29)	117.67	-30.44	654.38
Сечение 3-3
(1П+1ВР)(1+6)	57.24	-13.63	694.84
(1П+2ВР)(1+7+31)	51.52	-12.267	1253.94
(1П+3ВР)(1+6+33+29)	62.7	-17.36	1067.54
(1П+4ВР)(1+6+33+29+17)	17	-18.66	1259.6
Сечение 4-4
(1П+1ВР)(1+6)	209.22	-13.63	831.56
(1П+2ВР)(1+7+31)	188.3	-13.63	1390.66
(1П+3ВР)(1+6+32+29)	245.42	-17.36	1328.46
(1П+4ВР)(1+6+32+29+17)	214.3	-18.66	1396.6
Расчётные усилия с Mmin
Сечение 1-1
(1П+1ВР)(1+10)	0	13.63	614.56
(1П+2ВР)(1+11+31)	0	12.267	614.56
(1П+3ВР)(1+10+32+29)	0	17.09	614.56
(1П+4ВР)(1+10+32+29+17)	0	15.79	614.56
Сечение 2-2
(1П+1ВР)(1+10)	-57.24	13.63	654.38
(1П+2ВР)(1+11+31)	-51.52	12.267	654.38
(1П+3ВР)(1+10+32+29)	-62.7	15.99	654.38
(1П+4ВР)(1+10+32+29+17)	-57.23	14.69	654.38
Сечение 3-3
(1П+1ВР)(1+22)	-221.91	-14.511	694.84
(1П+2ВР)(1+23+15)	-258.21	-15.01	1136.48
(1П+3ВР)(1+22+16+13)	-317.13	-8.1	1162.89
(1П+4ВР)(1+22+16+13+29)	-322.59	-4.37	1162.89
Сечение 4-4
(1П+1ВР)(1+10)	-209.22	13.63	831.56
(1П+2ВР)(1+11+23)	-242.41	-0.793	1171
(1П+3ВР)(1+10+24+17)	-288.44	0.72	1201.42
(1П+4ВР)(1+10+24+17+29)	-324.64	4.45	1201.42
Расчётные усилия с Nmax
Сечение 1-1
	M	Q	N
(1П+1ВР)(1+2)	0	0	860.8
(1П+2ВР)(1+3+23)	0	-13.06	835.4
(1П+3ВР)(1+2+24+9)	0	-19.79	860.8
(1П+4ВР)(1+2+24+9+17)	0	-21.02	860.8
Сечение 2-2
(1П+1ВР)(1+2)	0	0	900.62
(1П+2ВР)(1+3+23)	54.86	-13.06	875.98
(1П+3ВР)(1+2+24+9)	83.1	-19.79	900.62
(1П+4ВР)(1+2+24+9+17)	88.57	-21.09	900.62
Сечение 3-3
(1П+1ВР)(1+30)	0	0	1316.02
(1П+2ВР)(1+31+23)	-199.72	-13.06	1593.38
(1П+3ВР)(1+30+24+5)	-177.53	-11.6	1765.5
(1П+4ВР)(1+30+24+5+17)	-223.23	-12.91	1833.62
Сечение 4-4
(1П+1ВР)(1+30)	0	0	1452.74
(1П+2ВР)(1+31+23)	-54.11	-13.06	1730.1
(1П+3ВР)(1+30+24+5)	-48.1	-11.61	1902.2
(1П+4ВР)(1+30+24+5+17)	-79.22	-12.91	1970.4

5. Расчёт колонны

5.1 Данные для проектирования

Бетон колонны класса В20 с расчётными характеристиками при коэффициенте условий работы : R_b = 11,5 МПа; R_bt = 0,9 МПа; E_b = 24000 МПа; продольная рабочая арматура класса А-III (R_s = R_sc = 365 МПа; Е_s = 200000 МПа;), поперечная класса А-I.

5.2 Расчёт надкрановой части колонны

Размеры прямоугольного сечения надкрановой части колонны b = 500 мм; h = h₁ = 600 мм; a = a^| = 40 мм; h₀=600-40=560. Армирование надкрановой части принимаем симметричным.

Усилия от всех нагрузок без учёта крановых и ветровых:

M_max = 117,67 кНм; N = 654,38 кН;

M_min = -62,7 кНм; N = 654,38 кН;

M = 88,57 кНм; N = 900.98 кН.

Откуда:

|M|_max1 = 117,67 кНм; N₁ = 654,38 кН;

M₂ = 88,57 кНм; N₂ = 900,98 кН.

Расчетная длина надкрановой части в плоскости изгиба:

; (112)

м.

Находим условную критическую силу N_cr:

; (113)

; т.к. случайный экстрентриситет (114)

; (115)

принимаем м.

Находим коэффициент учитывающий длительное действие нагрузки:

; (116)

где ; (117)

кНм;

кНм.

В первом приближении принимаем .

Условная критическая сила:

кНкН.(118)

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

; (119)

.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

;

мм.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры:

; (120)

,

где ;

;

МПа.

; (121)

;

; (122)

;

; (123)

.

При требуемая площадь симметричной арматуры составляет:

; (124)

мм².

По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения продольной арматуры составляет:

; (125)

мм²>-63,2 мм².

Принимаем 318 А-III (мм²).

Расчётная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба м. За высоту сечения принимаем его размеры из плоскости, т. е. м. При гибкости меньше минимальной гибкости в плоскости изгиба =>

Расчёт из плоскости изгиба можно не делать.

5.3 Расчет подкрановой части колонны

В подкрановой части колонна состоит из двух ветвей прямоугольного сечения, соединенных распорками. Общая высота сечения подкрановой части мм, ширина мм. Высота сечения отдельной ветви мм;мм; мм.

Расстояние между осями ветвей мм;

M_max= 214,3 кНм; N = 1396.6 кН;

M_min= -324,64 кНм; N = 1201,42 кН;

M = -79,22 кНм; N_max = 1970,3 кН.

Расчёт с первой комбинацией нагрузок:

M₁ = 214,3 кНм; N₁=1396,6 кН.

Расчетная длина подкрановой части в плоскости изгиба:

; (126)

м.

При выяснении необходимости учета гибкости колонны надо иметь ввиду, что подкрановая часть колонны представляет составной решетчатый стержень, расчетная длина которого не совпадает с расчетной длиной сплошного стержня.

Приведенную гибкость подкрановой части колонны определим как для стержня составного сечения:

; (127)

,

где ; (128)

; (129)

.

Случайные эксцентриситеты:

; (130)

м;

; (131)

м;

м;

Проектный эксцентриситет:

; (132)

м.

Проектный эксцентриситет больше случайного эксцентриситета, случайный не учитываем, так как колонна является элементом статически неопределимой системы.

Находим условную критическую силу :

; (133)

;

; (134)

;

- в расчет вводим .

; (135)

,

где ; (136)

кНм;

; (137)

кНм;

В первом приближении принимаем .

Критическая сила для составного сечения колонны с высотой сечения ветви мм:

; (138)

кН

кН.

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

; (139)

.

Далее распределяем усилия , , , найденные из статического расчета рамы, между элементами подкрановой части колонны - ветвями и распорками.

В целях упрощения расчета принимают, что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а нулевые точки моментов в ветвях расположены в середине высоты панелей. В соответствии с этим усилия в ветвях колонны:

- продольные силы:

; (140)

кН,

откуда кН.

- момент от местного изгиба ветвей:

; (141)

кНм.

Проектный эксцентриситет:

; (142)

м.

Проектный эксцентриситет меньше случайного эксцентриситета. Принимаем м.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

; (143)

мм.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры:

; (144)

,

где ;

;

МПа.

; (145)

;

; (146)

;

; (147)

;

; (148)

;

; (149)

.

При требуемая площадь симметричной арматуры составляет:

; (150)

мм.

По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения продольной арматуры составляет:

;

мм²<921,6 мм².

Принимаем 616 А-III (мм²мм²).

Коэффициент армирования сечения:

; (151)

.

Незначительно отличается от первоначально принятого , поэтому корректировку расчета можно не проводить.

Расчёт из плоскости изгиба:

Расчётная длинна подкрановой части:

(152)

Гибкость из плоскасти:

Выполняем расчёт из плоскости изгиба. (153)

(154)

(155)

(156)

Расчёт со второй комбинацией нагрузок:

M_min = -324.64 кНм; N = 1201.42 кН;

Проектный эксцентриситет:

; (157)

м.

Проектный эксцентриситет больше случайного эксцентриситета, случайный не учитываем, так как колонна является элементом статически неопределимой системы.

Находим условную критическую силу :

; (158)

;

;

;

- в расчет вводим .

; (159)

,

где ; (160)

кНм;

; (161)

кНм;

В первом приближении принимаем .

Критическая сила для составного сечения колонны с высотой сечения ветви мм:

; (162)

кН

кН.

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

; (163)

.

Далее распределяем усилия , , , найденные из статического расчета рамы, между элементами подкрановой части колонны - ветвями и распорками.

В целях упрощения расчета принимают, что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а нулевые точки моментов в ветвях расположены в середине высоты панелей. В соответствии с этим усилия в ветвях колонны:

- продольные силы:

; (164)

кН,

откуда кН.

- момент от местного изгиба ветвей:

; (165)

кНм;

Проектный эксцентриситет:

; (166)

м.

Проектный эксцентриситет меньше случайного эксцентриситета. Принимаем м.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

;

мм.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры:

; (167)

,

где ;

;

МПа.

; (168)

;

; (169)

;

; (170)

;

; (171)

;

; (172)

.

При требуемая площадь симметричной арматуры составляет:

; (173)

мм.

Расчёт из плоскости изгиба:

Расчёт с третьей комбинацией нагрузок:

M_min = -79,22 кНм; N = 1970.3 кН.

Проектный эксцентриситет:

; (174)

м.

Проектный эксцентриситет больше случайного эксцентриситета, случайный не учитываем, так как колонна является элементом статически неопределимой системы.

Находим условную критическую силу :

; (175)

;

; (176)

;

- в расчет вводим .

; (177)

,

где ; (178)

кНм;

; (179)

кНм.

В первом приближении принимаем . Критическая сила для составного сечения колонны с высотой сечения ветви мм:

; (180)

кН

кН.

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

; (181)

.

Далее распределяем усилия , , , найденные из статического расчета рамы, между элементами подкрановой части колонны - ветвями и распорками. В целях упрощения расчета принимают, что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а нулевые точки моментов в ветвях расположены в середине высоты панелей. В соответствии с этим усилия в ветвях колонны:

- продольные силы:

; (182)

кН,

откуда кН.

- момент от местного изгиба ветвей:

; (183)

кНм;

Проектный эксцентриситет:

; 184)

м.

Проектный эксцентриситет меньше случайного эксцентриситета. Принимаем м.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

;

мм.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры:

; (185)

,

где ;

;

МПа.

; (185)

;

; (185)

;

; (186)

;

; (187)

;

; (188)

.

При требуемая площадь симметричной арматуры составляет:

; (189)

мм.

Расчёт из плоскости изгиба:

5.4 Расчет распорки

Размеры сечения распорки: м; м; м; м. Наибольшая поперечная сила в подкрановой части колонны действует в комбинации и равна кН.

Усилия в распорке:

; (190)

кНм;

; (191)

кН;

Продольную арматуру распорки подбираем как для изгибаемого элемента прямоугольного профиля. Принимаем симметричное армирование:

; (192)

мм².

Принимаем по 212 А-III (мм²).

Необходимость поперечной арматуры в распорке проверяем из условий, обеспечивающих отсутствие наклонных трещин:

; (193)

кНкН;

; (193)

кНкН.

Оба условия выполняются, т.е. поперечная арматура по расчету не нужна.

Конструктивно принимаем хомуты 6 А-I с шагом мм.

Оголовок колонны усиливается сетками косвенного армирования - не менее 4-х сеток на длине не менее 150 мм и не менее из стержней

5.5 Расчет крановой консоли

кН.

кН.

Конструктивно принимаем хомуты 6 A-III с шагом S = 150 мм.

Проверим бетон на местное смятие:

(194)

Площадь смятия:

мм²;

Расчётная площадь смятия:

мм²; (195)

;

Расчётное сопротивление бетона смятию:

МПа; (196)

.

Требуемая площадь сечения продольной арматуры:

мм².

Принимаем арматуру 2 16 А-III с A_s = 402 мм².

6. Конструирование и расчет фундамента под колонну

6.1 Данные для проектирования

Расчетное сопротивление грунта основания: кПа.

Средний удельный вес материала фундамента и грунта основания: кН/м^3.

Общая высота фундамента:

Общая высота заложения с учётом обреза фундамента:

Бетон фундамента класса B12.5:

МПа;

МПа.

Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100мм из бетона класса B3.5.

- комбинация :

-324.64	4.45	1201.42
-282.3	3.87	1044.7

- комбинация :

-79.22	-12.91	1970.4
-68.9	-11.23	1713.4

6.2 Определение размеров подошвы фундамента

Подошву проектируем прямоугольной с соотношением сторон . Размер меньшей стороны найдем в первом приближении как для центрально нагруженного фундамента:

(197)

Принимаем размеры .

Определим расчетное сопротивление грунта основания:

; (198)

Пересчитаем размеры подошвы:

(199)

Принимаем размеры

Момент сопротивления:

(200)

Определим рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание:

 (201)

Полная высота фундамента мм.

Следовательно, принятая высота фундамента достаточна.

6.3 Проверка краевых давлений под подошвой фундамента

Проверяем наибольшее и наименьшее краевые давления и среднее давление под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:

; ; . (202)

(203)

Комбинация :

где ;

кН.

кПакПа;

кПа;

кПакПа.

Комбинация :

где ;

.

кПакПа;

кПа;

кПакПа.

В обеих комбинациях давления не превышают допускаемых, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны.

Давление на грунт определим без учета веса фундамента и грунта на нем:

Комбинация :

Комбинация :

Расчетной оказывается комбинация , при которой давление на грунт больше.

6.4 Расчет фундамента на продавливание

Расчет на продавливание выполняем из условия:

, (204)

где ;

кН;

;

м;

;

м². (205)

Продавливание не произойдет, следовательно, условие выполняется.

6.5 Расчет арматуры фундамента

6.5.1 Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы

Рассмотрим сечения: I-I - по грани второй ступени; II-II -по грани третьей ступени; III-III - по грани колонны:

Сечение I-I (мм):

 (206)

; (207)

;

(208)

Сечение II-II (мм):

кПа;

кНм;

мм2.

Сечение III-III (мм):

кПа;

кНм;

мм2.

Принимаем в направлении длинной стороны подошвы 412 (мм²) А-III

6.5.2 Подбор арматуры в направлении короткой стороны подошвы

Расчет ведем по среднему давлению по подошве кПа.

Рассмотрим сечения: I-I - по грани второй ступени; II-II -по грани третьей ступени; III-III по грани колонны:

Сечение I-I (мм):

; (209)

кНм;

; (210)

мм².

Сечение II-II (мм):

кНм;

мм².

Сечение III-III (мм):

кНм;

мм².

Принимаем в направлении короткой стороны подошвы 6822 (мм²) А-III

здание фундамент нагрузка ферма

7. Расчет сегментной фермы

7.1 Данные для проектирования

Ферма готовится из тяжелого бетона класса B57 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы ; МПа; МПа; МПа; МПа; МПа, МПа.

Напрягаемая арматура нижнего пояса - семипроволочные канаты 15 К-7 (МПа; МПа; МПа; МПа); площадь сечения каната мм².

Ненапрягаемая арматура верхнего пояса, стоек и узлов - стержневая класса A-III (МПа при мм; МПа).

7.2 Определение нагрузок на ферму

Рассмотрим загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой в двух вариантах:

- снеговая нагрузка с полным нормативным значением по всему пролету фермы кратковременно действующая;

- снеговая нагрузка с пониженным нормативным значением по всему пролету фермы кратковременно действующая;

Таблица 3 Нагрузки на покрытие

Нагрузки	Нормативная нагрузка Н/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка Н/м2
Постоянная: собственный вес кровли собственный вес ребристых плит 36м собственный вес фермы	890 1580 627	1,3 1,1 1,1	1157 1738 690
Итого	3097	-	3585
Временная снеговая: кратковременная длительная	2240 672	- -	3200 960
Итого	2912	-	4160

Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

- постоянная

;

кН;

- снеговая кратковременная

;

кН;

- снеговая длительная ;

кН.

Узловые нормативные нагрузки по верхнему поясу фермы:

- постоянная

;

кН;

- снеговая кратковременная

;

кН;

- снеговая длительная

;

кН.

7.3 Определение усилий в элементах фермы

Продольные усилия в ферме определяем методом вырезания узлов, считая расчетную схему с шарнирным соединением в узлах. Предварительно определяем усилия в ферме от единичной нагрузки.

Таблица 4 Усилия в элементах фермы от единичных нагрузок

Элемент	Усилия в элементах при загружении силами F=1 всего пролета
Верхний пояс 1-2 2-4 4-5 5-7	-7,51 -8,097 -7,91 -9,03
Нижний пояс 1-3 3-6	6,65 7,38
Стойки 3-4 6-7	0,18 0,5
Раскосы 2-3 3-5 5-6	1,48 -1,25 -0,37

Усилия от нагрузок получают умножением единичных усилий на значение узловых нагрузок. Эти усилия определяют от нормативных и расчетных постоянной и снеговой нагрузок.

Таблица 5 Усилия в элементах фермы

Элемент	От постоянной нагрузки	От кратковременной снеговой	От длительной снеговой
	нормативная	расчетная	нормативная	расчетная	нормативная	расчетная
1-2 2-4 4-5 5-7 1-3 3-6 3-4 6-7 2-3 3-5 5-6	-398,11 -429,22 -419,31 -478,68 352,52 391,21 9,54 26,51 78,46 -66,26 -19,61	-460,36 -496,35 -484,88 -553,54 407,65 452,39 11,03 30,65 90,72 -76,63 -22,68	-287,63 -310,12 -302,95 -345,85 254,7 282,65 6,89 19,15 56,68 -47,88 -14,17	-410,95 -443,07 -432,84 -494,12 363,89 403,83 9,85 27,36 80,99 -68,4 -20,25	-86,29 -93,04 -90,89 -103,76 76,41 84,8 2,07 5,75 17,01 -14,36 -4,25	-123,31 -132,95 -129,88 -148,27 109,19 121,18 2,96 8,21 24,3 -20,53 -6,08

7.4 Расчет сечений элементов фермы

Расчет железобетонной фермы состоит из расчета сечения верхнего пояса, сечения нижнего пояса и сечения стоек фермы.

7.4.1 Расчет верхнего пояса

Расчет верхнего пояса ведем по наибольшему усилию (элемент 5-7) кН, кН.

Ширину сечения верхнего пояса фермы принимаем 250мм. Определим ориентировочную требуемую площадь сечения верхнего сжатого пояса:

(211)

мм².

Назначаем размеры сечения верхнего пояса мм²мм².

Определяем начальный случайный эксцентриситет:

; (212)

мм;

; (213)

мм;

мм.

Принимаем мм.

Определяем расчетную длину в плоскости фермы:

мммм. (214)

Вычисляем наибольшую гибкость сечения:

; (215)

.

Необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

; (216)

кН

кН,

где ;

мм⁴;

;

;

;

кН;

;

кН;

;

;

;

;

;

;

;

мм⁴.

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

; (217)

.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

; (218)

мм.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры:

; (219)

,

где ;

;

МПа.

;

;

;

;

;

,

Требуемая площадь симметричной арматуры составляет:

; (220)

см².

По конструктивным требованиям принимаем симметричное армирование располагая по 412 A-III (мм²).

Коэффициент армирования сечения:

;

.

Незначительно отличается от первоначально принятого , поэтому корректировку расчета можно не проводить.

7.4.2 Расчет нижнего пояса

Расчет нижнего пояса ведем по наибольшему усилию (элемент 3-6) кН, кН.

Определим площадь сечения напрягаемой арматуры К-7:

; (221)

мм².

Принимаем 515 К-7 (мм²).

Принимаем конструктивно 412 A-III (мм²).

Принимаем сечение пояса мм.

Проверим на трещиностойкость.

Определим потери предварительного напряжения в арматуре при коэффициенте точности натяжения .

Площадь приведенного сечения нижнего пояса:

; (222)

,

где ;

;

;

.

Первые потери

1. От релаксации напряжений в натянутой арматуре:

; (223)

МПа.

2. От перепада температур натянутой арматуры и натяжных устройств:

; (224)

МПа.

3. От деформации анкеров у натяжных устройств:

; (225)

МПа.

4. Для определения потерь от быстронатекающей ползучести последовательно определяем:

- усилие обжатия с учетом вычисленных потерь:

; (226)

кН.

- сжимающее напряжение в бетоне от действия усилия:

; (227)

МПа,

- коэффициент:

;

.

- уровень обжатия:

;

.

- потери от быстронатекающей ползучести:

;

МПа.

5. Итого первые потери:

; (228)

МПа.

Вторые потери

6. От усадки бетона:

МПа.

7. От ползучести бетона:

;

МПа,

где ;

МПа;

;

Н.

8. Итого вторые потери:

;

МПа.

9. Полные потери:

;

МПа.

10. Усилие обжатия с учетом полных потерь:

;

кН.

Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:

;

кНкН.

Так как , то трещиностойкость сечения обеспечена и расчет на раскрытие трещин не нужен.

7.4.3 Расчет раскосов

Расчет ведем по максимальному растяжению усилия (элемент 2-3) кН, кН.

Назначаем размеры сечения стоек .

Требуемая прочность рабочей арматуры по условию прочности:

; (229)

мм².

Принимаем 414 A-III (мм²).

Процент армирования:

; (230)

.

Определим ширину длительного раскрытия трещин , при действии усилия от постоянных и длительных нагрузок:

; (231)

мммм.

Принятое сечение стойки по длительному раскрытию трещин удовлетворяет условию. Следовательно, трещиностойкость обеспечена.

Остальные растянутые раскосы и стойки, для которых усилия меньше, армируем конструктивно 48 A-III (мм²).

Расчет по максимальному сжатию усилия (элемент 3-5) кН, кН.

Назначаем размеры сечения раскосов , мм, мм.

Случайный эксцентриситет: мм.

Принимаем симметричное армирование сечения:

; (232)

мм²,

где ;

мм².

Принимаем из конструктивных соображений 48 A-III (мм²).

Процент армирования:

; (233)

.

Аналогично конструктивно армируем все остальные сжатые раскосы, так как усилия в них меньше, чем для раскоса 3-5.

7.4.4 Расчет узлов фермы

7.4.4.1 Опорный узел фермы

Рассчитаем на отрыв по наклонному сечению AB. Принимаем в опорном узле два каркаса, располагая их у противоположных граней узла. Шаг поперечных стержней в каркасе 150мм. Тогда наклонное сечение AB пересекает стержней.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (234)

кН.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (235)

кН.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (236)

;

Принимаем 8 A-III (мм²).

; (237)

кН.

Проверим условие прочности на отрыв:

; (238)

кН кН.

Условие выполняется, следовательно, отрыва по линии AB наклонной на угол не произойдет.

Рассчитаем на изгиб по наклонному сечению AC.

Определим высоту сжатой зоны бетона:

; (239)

мм.

Требуемая площадь сечения одного поперечного стержня:

; (240)

мм².

Для данного случая требуемая площадь сечения поперечного стержня меньше, чем для предыдущего. Принимаем в опорном узле поперечные стержни 8 A-III (мм²).

Проверим условие прочности на изгиб:

; (241)

кНкН.

Условие выполняется, следовательно, изгиба по линии AC наклонной на угол не произойдет.

7.4.4.2 Промежуточные узлы фермы

Промежуточный узел 2

К узлу 2 примыкает растянутый раскос (2-3). Принимаем в узле два каркаса, располагая их у противоположных граней узла. Шаг поперечных стержней в каркасе 100мм. Тогда по сечению ABC пересекает стержней.

Максимальное возможное усилие в арматуре :

; (242)

кН.

Максимальное возможное усилие в арматуре :

; (243)

кН.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (244)

мм²;

Принимаем 6 A-III (мм²).

; (245)

кН.

Проверим условие прочности:

; (246)

кНкН.

Определим площадь одного стержня окаймляющей арматуры:

; (247)

мм².

Принимаем 8 A-III (мм²).

Промежуточный узел 3

К узлу 3 примыкает растянутый раскос (2-3) и растянутая стойка (3-4). Принимаем в узле два каркаса, располагая их у противоположных граней узла. Шаг поперечных стержней в каркасе 100мм. Тогда по сечению ABC пересекает стержней.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (248)

кН.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (249)

кН.

Максимальное возможное усилие при отрыве в арматуре :

; (250)

мм²;

Принимаем 8 A-III (мм²).

; (251)

кН.

Проверим условие прочности:

; (252)

кНкН.

Определим площадь одного стержня окаймляющей арматуры:

; (253)

мм².

Принимаем 8 A-III (мм²).

Список литературы

1. СНиП 2.01.04-83 Нагрузки и воздействие/ Госстрой СССР- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987-80с.

2. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР- М.: ЦИТП Госстроя СССР,1989-80с.

3. Справочник проектировщика. Типовые и железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства под ред. Г.И. Бердиевского - М.: Стройиздат, 1974-304с.

4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов без предварительного напряжения арматуры. (к СНиП 2.03.01- 84)- М.: Стройиздат, 19890-356с.

5. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учебник для ВУЗов -5-е издание, переработанное и дополненное. -М.: Стройиздат, 1991-767с.

6. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. пособие для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989. - 506 с.

7. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.

Размещено на Allbest.ru

...