Железобетонные конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Эскизное проектирование

Каркас одноэтажного производственного здания представляет собой пространственную систему, которая условно разделяется на плоские поперечные и продольные рамы. Поперечные рамы образуются колоннами и стропильными конструкциями в виде ферм или балок, а продольные - колоннами, плитами покрытия, подкрановыми балками и связями.

Железобетонные колонны принимаются защемленными в фундаменте, а соединения колонн с ригелем, подкрановыми балками, а так же ригелей с плитами покрытия считаются шарнирными.

Жесткость поперечной рамы обеспечивается без установки специальных связей, т.е. за счет назначения сечений колонн, соответствующих требуемой жесткости в плоскости рамы. В продольной раме предусматривается установка вертикальных стальных связей, которые, с целью снижения усилий в колоннах от температурных перемещений, располагаются в середине температурного блока. Конструктивные схемы плоских рам каркаса приведены на рис. 1.

Рис. 1. - Плоские рамы каркаса:

а) поперечная рама;

б) продольная рама;

1 - колонна; 2 - ферма; 3 - плиты покрытия; 4 - подкрановая балка; 5 - мостовой кран.

В качестве стропильной конструкции (ригеля рамы) принята ферма. Конструктивная схема поперечной рамы приведена на рис. 2.

Рис. 2. - Конструктивная схема поперечной рамы:

1.1 Привязка колонн к разбивочным осям

1.2 Параметры мостового крана

В соответствии с ГОСТ 25711-83 приняты следующие параметры мостового крана грузоподъемностью:

:

1. Пролет крана:

2. База крана - ;

3. Ширина крана - ;

4. Свес опоры крана - ;

5. Габарит крана ;

6. Максимальная нормативная нагрузка на колесо - ;

7. Масса крана с тележкой - ;

8. Масса тележки - .

Рис. 4. - Основные параметры мостового крана:

1.3 Выбор типа колонн, размеры цеха по вертикали, проверка приближения габаритов мостового крана

В зависимости от высоты цеха , шага колонн и грузоподъемности крана устанавливаются размеры и тип крайней колонны.

На рис. 5 значение 0.15 м есть расстояние от отметки пола до верхнего обреза фундамента.

Высота нижней части колонны (до обреза фундамента):

Рис. 5. - Размеры крайней колонны:

Где:

- уровень головки кранового рельса;

- высота кранового рельса КР-70 и прокладки 30мм;

- высота подкрановой балки; - расстояние от отметки пола до верхнего обреза фундамента.

Высота верхней части колонны:

Где:

- высота крана;

- зазор между верхом крана и низом фермы;

- прогиб фермы.

Проверка зазоров между краном и низом стропильной конструкции:



Итак условие удовлетворяется;

Между торцом крана и колонной (Д₂?60 мм):

,

Условие удовлетворяется.

Рис. 6. - Зазоры между краном и колонной/низом фермы:

1.4 Назначение длины температурного блока, привязка колонн торцевых рам блока в продольном направлении

Длина температурного блока для отапливаемых зданий обычно принимается до 72 м, для не отапливаемых - 48 м. В данном случае при длине здания 144 м принимается два температурных блока. Колонны торцевых рам блока смещаются внутрь здания с разбивочных осей на 500 мм с целью устранения доборных элементов в покрытии. В середине температурного блока располагаем вертикальные связи жесткости, воспринимающие горизонтальные продольные силы от действия ветра на торцы здания, а также от продольного торможения крана и передающие их на фундаменты.

При шаге колонн 12 м принимаются портальные связи, а при шаге 6 м - крестовые связи.

Рис. 7. - Связи жесткости в продольной раме: ВС1 - вертикальные связи в торцах здания; ВС2 - вертикальные связи между колонн в середине температурных блоков; ГС1 - горизонтальные связи по низу ферм:

1.5 Стеновое ограждение

Назначаем стеновые панели при шаге колонн 6 м толщиной 300мм и массой 1,8 т. Нижняя цокольная панель устанавливается на фундаментную балку. Выше устраивается оконный проем высотой 3,6 м. Далее идет пояс из двух панелей высотой 900 мм.

Одна из них (верхняя) закрывает подкрановую балку. Затем пояс остекления высотой 2400 мм. Верх колонны и торцы ферм закрывают две панели высотой 900 мм и 1200 мм. Схема стенового ограждения показана на рис. 8.

Отметка уровня верха парапета:

Где:

- отметка низа ригеля;

- высота фермы на опоре;

- высота плиты покрытия;

- высота утеплителя.

Рис. 8. - Расположение стеновых панелей:

2. Статистический расчет поперечной рамы

2.1 Расчетная схема

Приводим конструктивную схему рамы (рис. 2) к расчетной (рис. 9).

Рис. 9. - Расчетная схема поперечной рамы:

Расчет рамы сводится к определению усилий M, N и Q в трех сечениях колонны в предположении взаимной несмещаемости верха колонн, то есть при жесткости ригеля, равной EI_р=. Ригель рассчитывается отдельно с учетом его фактической жесткости, как однопролетная свободно опертая ферма. При расчете усилий в колоннах от крановых нагрузок учитывается пространственная работа каркаса с включением в работу через диск покрытия остальных поперечных рам каркаса.

2.2 Сбор нагрузок на колонну

2.2.1 Постоянная нагрузка

Таблица 1. - Нагрузка от веса покрытия:

№ п/п	Состав покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Гидроизоляция	0,1	1,1	0,11
2	Цементная стяжка Д=0.02 м, г=20 кН/м2	0,4	1,3	0,52
3	Утеплитель - фибролит плитный д=0,1 м, г=5 кН/м3	0,5	1,2	0,6
4	Пароизоляция	0,05	1,2	0,06
5	Железобетонные ребристые плиты 3Ч6м; 23,8/(3·6)	1,32	1,1	1,45
6	Железобетонные сегментные фермы L=30 м, 170/(6·30)	0,94	1,1	1,03
Итого	3,31		3,77
С учетом коэффициента гn=0,95	3,14		3,58

Расчетная нагрузка от веса покрытия:

Где:

- грузовая площадь для крайней колонны.

Расчетная нагрузка от собственного веса верхней части колонны:

Расчетная нагрузка от собственного веса нижней части колонны:

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и от остекления передаваемая на колонну выше консоли:

,

Где:

- суммарная высота полос стеновых панелей выше консоли;

- вес 1 м² стенового ограждения;

- вес 1 м² остекления;

- высота остекления.

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок:

Где:

- нормативный вес подкрановой балки при шаге колонн 6 м.

2.2.2 Нагрузка от снега

Расчетная снеговая нагрузка на 1 м² кровли:

,

Где:

- нормативная снеговая нагрузка на 1 м² для города Кострома (IV снеговой район); - коэффициент конфигурации кровли.

Расчетная снеговая нагрузка на крайнюю колонну:

Расчетная снеговая нагрузка на среднюю колонну:

Где:

- грузовая площадь для средней колонны.

2.2.3 Крановые нагрузки

При расчете колонны поперечной рамы учитывается действие крановых вертикальных горизонтальных сил.

Максимальное вертикальное нормативное давление колеса крана .

Минимальное вертикальное давление колеса крана при двух колесах по одному рельсовому пути:

Где:

- грузоподъемность крана;

- масса крана с тележкой.

Горизонтальное нормативное давление колеса крана на рельс при поперечном торможении тележки:

Где:

- масса тележки.

Расчетные крановые нагрузки на колесо:



Где:

- коэффициент сочетания;

Расчетные вертикальные нагрузки и , а так же горизонтальная нагрузка на колонну определяются при расчете крайней колонны от неблагоприятного воздействия двух сближенных кранов. Линия влияния опорной реакции на колонне при загруженности соседних пролетов балки ходовыми колесами двух кранов для получения .

Расчетные нагрузки на колонну:

Где:

- сумма ординат линии влияния;

Где:

- эксцентриситет подкрановой балки.

Рис. 10. - Линия влияния давления на колонну:

Рис. 11. - Эксцентриситеты продольных сил в крайней колонне:

2.2.4 Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка одного направления, действуя на здание с наветренной и подветренной стороны, в расчете прикладывается к раме в виде равномерно распределенной по высоте колонны нагрузки , а также сосредоточенной нагрузки в уровне верха колонны , действующей на участке высотой от верха колонны до верха парапета и шириной, равной шагу рам .

Площадь участка равна . Так как нормы предусматривают трапецевидные эпюры ветровой нагрузки с увеличением ординат по высоте (с целью упрощения расчетов) приводим трапециевидную нагрузку к равномерно распределенной из условия равенства площадей эпюр.

Рис. 12. - Эпюра изменения ветрового напора:

Коэффициенты ветровой нагрузки на уровне верха колонны и парапета:

.

Где:

0.5, 0.65 и 0.85 -коэффициенты, учитывающие изменение ветрового давления по высоте на отметках 5, 10 и 20 м соответственно для типа местности Б;

.

Коэффициент приведения трапециевидной нагрузки к эквивалентной равномерно распределенной на участке до верха колонны:

.

Расчетная ветровая нагрузка с наветренной стороны:

Где:

- нормативное значение ветрового давления для города Кострома (I ветровой район);

- аэродинамический коэффициент, принимаемый по приложению 4 СНиП 2.01.07-85*.

Расчетная ветровая нагрузка с подветренной стороны:

,

Где:

- аэродинамический коэффициент, принимаемый по приложению 4 СНиП 2.01.07-85:

Ветровая нагрузка W, действующая выше верха колонны, прикладывается в уровне низа ригеля рамы.

Площадь эпюры ветровых коэффициентов в пределах высоты парапета:

.

Давление ветра на парапет с наветренной стороны:

Давление ветра на парапет с подветренной стороны:

Знак «-» означает, что ветер направлен изнутри здания наружу.

2.2.5 Расчет поперечной рамы каркаса на ПЭВМ

Определение усилий в элементах рамы производится в программе «ЛИРА 9.2».

Исходные данные сведены в табл. 2. Результаты расчета сведены в табл. 3.

Таблица 2. - Данные для расчета в программе ЛИРА 9.2:

№	Показатели
1	2
1	Расчетная высота колонны
2	Высота подкрановой части колонны
3	Высота надкрановой части колонны
4	Высота сечения надкрановой части колонны
5	Высота сечения подкрановой части колонны
6	Эксцентриситет оси верхней части колонны
7	Эксцентриситет снеговой нагрузки и нагрузки от шатра
8	Эксцентриситет подкрановой балки
9	Эксцентриситет стенового ограждения (относительно оси нижней части колонны)
10	Эксцентриситет стенового ограждения (относительно оси верхней части колонны)
11	Нагрузка от веса надкрановой части колонны
12	Нагрузка от веса подкрановой части колонны
13	Нагрузка от собственного веса шатра покрытия
14	Изгибающий момент
15	Нагрузка от собственного веса стены
16	Нагрузка от веса подкрановой балки
17	Изгибающий момент
18	Нагрузка от снега
19	Изгибающий момент
20	Вертикальная крановая нагрузка
21	Вертикальная крановая нагрузка
22	Изгибающий момент
23	Изгибающий момент
24	Горизонтальная тормозная сила
25	Давление с наветренной стороны
26	Давление с подветренной стороны
27	Сосредоточенная ветровая нагрузка
28	Сосредоточенная ветровая нагрузка



Таблица 3. - Расчетные усилия в колонне:

№ элемента	№ сечения	Тип РСУ	Состав РСУ	Критерий	Усилия	№№ загружений
					N	My	Qz
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1	2	длит	2	-688.081	-34.881	-10.409	1 2 8
1	1	2	длит	6	-688.081	20.300	-21.657	1 2 7
1	1	1	длит	18	-716.791	-9.917	-15.838	1 2
1	1	2	полн	2	-801.103	-86.741	1.867	1 2 4 5 8
1	1	2	полн	5	-542.712	-83.781	7.801	1 4 5 8
1	1	2	полн	6	-1031.044	95.343	-19.266	1 2 3 5 7
1	1	2	полн	14	-801.103	37.659	-21.717	1 2 4 5 7
1	1	2	полн	18	-1031.044	-29.057	4.318	1 2 3 5 8
1	2	1	длит	2	-716.791	-100.196	-15.838	1 2
1	2	2	длит	5	-688.081	-101.375	-12.923	1 2 8
1	2	1	длит	6	-429.690	-54.476	-11.998	1 7
1	2	2	длит	14	-688.081	-91.742	-17.656	1 2 7
1	2	1	полн	2	-716.791	-100.196	-15.838	1 2
1	2	2	полн	5	-688.081	-101.375	-12.923	1 2 8
1	2	2	полн	6	-772.653	38.624	-4.376	1 3 6 7
1	2	2	полн	13	-542.712	-46.481	5.287	1 4 5 8
1	2	2	полн	14	-801.103	-74.724	-17.716	1 2 4 5 7
1	2	2	полн	18	-1031.044	-11.607	1.805	1 2 3 5 8
2	1	2	длит	1	-580.591	50.303	-17.656	1 2 7
2	1	1	длит	18	-609.301	47.878	-15.838	1 2
2	1	2	полн	1	-580.591	50.303	-17.656	1 2 7
2	1	2	полн	2	-322.200	-11.989	2.782	1 3 6 8
2	1	2	полн	13	-322.200	1.747	5.287	1 4 5 8
2	1	2	полн	14	-580.591	27.766	-17.716	1 2 4 5 7
2	1	1	полн	18	-609.301	47.878	-15.838	1 2
2	2	1	длит	2	-609.301	-9.140	-15.838	1 2
2	2	1	полн	2	-609.301	-9.140	-15.838	1 2
2	2	2	полн	13	-322.200	-4.830	2.400	1 3 5 8

3. Расчёт колонны

3.1 Данные для расчета

Бетон тяжёлый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, ; ; . Арматура класса A-III, d > 10 мм, , .

3.2 Расчет надкрановой части колонны

Сечение колонны:

При:

Полезная высота сечения . В сечении действуют три комбинации расчетных усилий (табл. 4).

Таблица 4. - Комбинации расчетных усилий:

Усилия	Комбинации
1	2	3	4
М, кН•м	50,3	-11,99	47,88
N, кН	580,59	322,2	609,3
Q, кН	-17,66	2,78	-15,84

Усилия от продолжительного действия нагрузки ; .

Коэффициент принимается равным 1,1 для первой комбинации усилий (в сочетании нагрузок присутствуют постоянная, снеговая и ветровая нагрузки); для второй и третьей комбинаций - 0,9 (в сочетании присутствуют постоянная и снеговая нагрузки).

Расчет для первой комбинации.

Вычисляем:

Необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

,

Где:



- для тяжелого бетона.

Где:

;

Принимаем :

При (первое приближение):

Где:

Коэффициент:



Расстояние:

При условии, что , высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

.

Где:

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем:

Расчет сечения колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, не производим, так как:

Где:

Коэффициент армирования:

Это незначительно отличается от ранее принятого значения , поэтому второго приближения делать не требуется. Расчет для второй комбинации. Так как значения внутренних усилий для второй комбинации нагрузок, меньше значений внутренних усилий для первой комбинации, то конструктивно принимаем:

Расчет для третьей комбинации.

Вычисляем:

Условная критическая сила:

.

Где:

.

Где:

- для тяжелого бетона;

.



Принимаем:

;

;

;

.

Коэффициент:

Расстояние:

При условии, что , высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Где:

Имеем случай: .

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем:

Окончательно принимаем:

Горизонтальная арматура устанавливается конструктивно: шаг 300, 6 A-I.

3.3 Расчет подкрановой части колонны

Сечение колонны:

Полезная высота сечения . В сечении действуют три комбинации расчетных усилий (табл. 5).

Таблица 5. Комбинации расчетных усилий

Усилия	Комбинации
1	2	3	4
М, кН•м	95,34	-101,38	95,34
N, кН	1031,04	688,08	1031,04
Q, кН	-19,27	12,92	-19,27

Усилия от продолжительного действия нагрузки:

;

;

.

Коэффициент принимается равным 1,1 для всех комбинаций усилий (в сочетаниях нагрузок присутствуют постоянная, крановая и ветровая нагрузки).

Расчет для первой комбинации.

Вычисляем:



Необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

,

Где:

Где:

- для тяжелого бетона:

Принимаем:

;

;

При (первое приближение):

Коэффициент:

Расстояние:

При условии, что , высота сжатой зоны

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона .

Имеем случай: .

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем:

Расчет сечения колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, не производится, так как:

Где:

Коэффициент армирования:

Что незначительно отличается от ранее принятого значения , поэтому второго приближения делать не требуется.

Расчет для второй комбинации.

Вычисляем:

Условная критическая сила:

,

Где:

.

Где:

- для тяжелого бетона;



Принимаем:

;

;

;

.

Коэффициент:

Расстояние:

При условии, что , высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона .

Имеем случай: .

.

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем:

Расчет для третьей комбинации.

Конструктивно принимаем:

3.4 Расчет консоли

Принимаем хомуты 10мм с площадью поперечного сечения и шагом , тогда:

Где:

- коэффициент, учитывающий влияние хомутов по высоте консоли.

Где:

- площадь сечения хомутов в одной плоскости.

Ширина наклонной сжатой полосы

Рис. 14. - Расчетная схема колонны:

Где:

- длина площадки передачи нагрузки вдоль вылета консоли для подкрановой балки длиной 6 м).

- высота консоли;

.

Условие прочности:

Где:

Правая часть неравенства принимается не более:

И не менее меньшего из двух значений:

Тогда , условие удовлетворяется.

Площадь сечения окаймляющих стержней:

Где:

Принимаем:

4. Расчет фундамента под колонну крайнего ряда

4.1 Данные для проектирования

Грунты основания - пески пылеватые средней плотности, маловлажные. Условное расчетное сопротивление грунта бетон тяжелый класса В15; ; арматура класса А-III, . Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах .

4.2 Определение нагрузок и усилий

На уровне верха фундамента от колонны передаются максимальные усилия:

Расчетные усилия по комбинациям:

;

;

;

;

;

.

То же, нормативные:

Где:

- усредненный коэффициент надежности по нагрузке;



От собственного веса стены передается расчетное усилие с эксцентриситетом :

Где: - суммарная высота полос стеновых панелей ниже консоли; - вес 1 м² стенового ограждения; - вес 1 м² остекления; - высота остекления;

Расчетные усилия для первой комбинации, действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента, без учета массы фундамента и грунта на нем:

Где:

- высота фундамента.

То же, нормативные значения усилий:

Где:

Где:

Расчетные усилия для второй комбинации, действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента, без учета массы фундамента и грунта на нем:

То же, нормативные значения усилий:

4.3 Определение геометрических размеров фундамента

Глубину стакана фундамента принимаем 90см, что не менее значений:



Где:

- диаметр продольной арматуры колонны.

Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 300мм, тогда полная высота фундамента:

.

Глубина заложения фундамента при расстоянии от планировочной отметки до верха фундамента 150мм:

.

Ориентировочно площадь подошвы фундамента можно определить по усилию как для центрально-нагруженного фундамента с учетом коэффициента:

Где:

1,05 - коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначая отношение сторон фундамента , вычисляем размеры сторон подошвы:

;

.

Принимаем:

Площадь подошвы фундамента , момент сопротивления . Фундамент трехступенчатый, высота ступеней принята одинаковой - 40 см.

Так как заглубление фундамента меньше 2м, а ширина подошвы более 1м, то необходимо уточнить нормативное сопротивление грунта основания:

Где:

- для песчаных грунтов;

;

.

Пересчет площади подошвы фундамента не производится вследствие незначительного изменения нормативного давления на грунт основания.

Определим краевое давление на основание для первой комбинации. Изгибающий момент в уровне подошвы фундамента , нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

Тогда эксцентриситет равнодействующей усилий всех нормативных нагрузок, приложенных к подошве фундамента:

Определим краевое давление на основание для второй комбинации. Изгибающий момент в уровне подошвы фундамента , нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах , тогда эксцентриситет равнодействующей усилий всех нормативных нагрузок, приложенных к подошве фундамента:

Поэтому можно считать, что существенного поворота подошвы фундамента не будет и защемление колонны обеспечивается заделкой ее в теле фундамента.

Далее расчет производим от действия первой комбинации усилий, при которой от нормативных нагрузок были получены большие напряжения в грунте, чем при второй комбинации.

Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание:

Где:

- высота сечения колонны;

- ширина сечения колонны.

Полная высота фундамента , следовательно, принятой высоты фундамента достаточно.

Рис. 17. - Конструкция фундамента:

4.4 Расчет арматуры подошвы фундамента

Определяем напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны а без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок:

Расчетные изгибающие моменты. В сечении I-I:



,

Где:

.

В сечении II-II:

Где:

.

В сечении III-III:

Где:

.



Требуемое сечение арматуры:

Принимаем при шаге :

Арматура, укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента, определяется по изгибающему моменту в сечении IV-IV:

Где:

Принимаем при шаге :



5. Расчет сегментной фермы

5.1. Данные для проектирования

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 30 м, цельной при шаге ферм 6 м. Геометрическая схема фермы показана на рис. 18. Напрягаемая арматура нижнего пояса и первого раскоса класса К-7 (d=15 мм) с натяжением на упоры: , , . Сжатый пояс и остальные элементы решетки фермы армируются арматурой класса А-III: (d>10 мм), . Бетон тяжелый класса В40: , , , , . Прочность бетона к моменту обжатия .

Рис. 18. - Геометрическая схема фермы:

5.2 Определение нагрузок и усилий

При определении нагрузок на ферму принимается во внимание, что расстояние между узлами по верхнему поясу (панель фермы) составляет 3 м. Плиты покрытия имеют ширину 3 м, что обеспечивает передачу нагрузки от ребер плиты в узлы верхнего пояса и исключает влияние местного изгиба.

Рассматривается загруженность фермы постоянной нагрузкой и снеговой в двух вариантах: 1) 100% снеговой нагрузкой по всему пролету фермы кратковременно действующей; 2) 50% снеговой нагрузкой по всему пролету фермы длительно действующей. Вес фермы учитывается в виде сосредоточенных грузов, прикладываемых к узлам верхнего пояса. Подсчет нагрузок приведен в табл. 6.

Таблица 6 - Нагрузки на покрытие:

№ п/п	Нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1	Гидроизоляция	0,1	1,1	0,11
2	Цементная стяжка Д=0,02 м, г=20 кН/м3	0,4	1,3	0,52
3	Утеплитель - фибролит плитный Д =0,1 м, г=5 кН/м3	0,5	1,2	0,6
4	Пароизоляция	0,05	1,2	0,06
5	Железобетонные ребристые плиты 3Ч6м; 23,8/(3·6)	1,32	1,1	1,45
6	Железобетонные сегментные фермы L=30 м, 170/(6·30)	0,94	1,1	1,03
Итого	gn=3,31	-	g=3,77
Временная снеговая
1	Кратковременная (полная)	vn=2,4	1,4	v=3,36
2	Длительная (с коэффициентом 0,5)		1,4	vl=1,68

Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

Постоянная:

Кратковременная (полная) снеговая:

Длительная снеговая:



Узловые нормативные нагрузки соответственно:

Постоянная:

Кратковременная (полная) снеговая:

Длительная снеговая:

Железобетонная ферма с жесткими узлами представляет собой статически неопределимую систему.

На основании опыта проектирования и эксплуатации установлено, что продольные усилия в элементах пояса и решетки фермы слабо зависят от жесткости узлов.

Изгибающие моменты, возникающие в жестких узлах, несколько снижают трещиностойкость в элементах фермы, что учитывается в расчетах трещиностойкости путем введения опытного коэффициента . Усилия от нагрузок получены в результате расчета в программе «ЛИРА 9.2». Эти усилия определены от узловых нормативных и расчетных значений постоянной и снеговой нагрузок.

Знаки усилий: «+» - при растяжении, «-» - при сжатии. Результаты расчета сведены в таблицу 7.

Таблица 7 - Усилия в элементах фермы:

Элемент	От постоянной нагрузки	От кратковременной (полной) снеговой нагрузки	От длительной снеговой нагрузки	От постоянной и полной снеговой нагрузок	От постоянной и длительной снеговой нагрузок
	норм.	расч.	норм.	расч.	норм.	расч.	норм.	расч.	норм.	расч.
В1	-543.11	-618.63	-393.80	-551.36	-196.90	-275.68	-936.91	-1169.99	-740.01	-894.31
В2	-681.30	-776.03	-494.00	-691.65	-247.00	-345.82	-1175.30	-1467.68	-928.30	-1121.85
В3	-681.30	-776.03	-494.00	-691.65	-247.00	-345.82	-1175.30	-1467.68	-928.30	-1121.85
В4	-707.13	-805.46	-512.73	-717.88	-256.37	-358.94	-1219.86	-1523.34	-963.50	-1164.40
В5	-707.13	-805.46	-512.73	-717.88	-256.37	-358.94	-1219.86	-1523.34	-963.50	-1164.40
Н1	479.69	546.38	347.81	486.97	173.91	243.49	827.50	1033.35	653.60	789.87
Н2	724.30	825.02	525.18	735.31	262.59	367.65	1249.48	1560.33	986.89	1192.67
Н3	629.68	717.23	456.57	639.24	228.29	319.62	1086.25	1356.47	857.97	1036.85
Р1	216.98	247.15	157.33	220.28	78.67	110.14	374.31	467.43	295.65	357.29
Р2	-64.73	-73.73	-46.93	-65.71	-23.47	-32.86	-111.66	-139.44	-88.20	-106.59
Р3	-32.01	-36.46	-23.21	-32.50	-11.61	-16.25	-55.22	-68.96	-43.62	-52.71
Р4	103.52	117.91	75.06	105.09	37.53	52.55	178.58	223.00	141.05	170.46
С1	-56.60	-64.47	-41.04	-57.46	-20.52	-28.73	-97.64	-121.93	-77.12	-93.20
С2	-56.60	-64.47	-41.04	-57.46	-20.52	-28.73	-97.64	-121.93	-77.12	-93.20

5.3 Расчет сечений элементов фермы

5.3.1 Расчет верхнего пояса

Расчет верхнего пояса ведем по наибольшему усилию (элемент В5) , в том числе (см. табл.).

Ширину верхнего пояса принимаем из условия опирания плит покрытия пролетом 6 м - 250 мм. Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения верхнего сжатого пояса:



Назначаем размеры сечения верхнего пояса:

Случайный начальный эксцентриситет

При:

Наибольшая гибкость сечения равна:

Необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

Где:

- для тяжелого бетона.

Принимаем:

.

При (первое приближение):

Коэффициент:

Расстояние:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Где:

Вычисляем:

Армирование принимаем симметричное.

Вычисляем:

Коэффициент армирования:

Что незначительно отличается от принятого раннее значения , поэтому второго приближения делать не требуется. Принимаем:

Расчет сечения пояса из плоскости фермы не выполняем, так как все узлы фермы раскреплены.

5.3.2 Расчет нижнего пояса

Расчет прочности выполняем на расчетное усилие для панели Н2. Имеем: нормативное значение усилия от постоянной и полной снеговой нагрузок ; нормативное значение усилия от постоянной и длительной снеговой нагрузок ; расчетное значение усилий от постоянной и полной снеговой нагрузок .

Определяем площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

Принимаем:

Сечение нижнего пояса принимаем:



Напрягаемая арматура окаймлена хомутами. Продольная арматура каркасов из стали класса A-III.

Суммарный процент армирования:

Приведенная площадь сечения:

Где:

- для арматуры класса К-7;

- для арматуры класса A-III.

Так как из нижнего пояса в первый растянутый раскос заводится:

То необходимо проверить на прочность ослабленное сечение панели Н1.

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры в сечении панели Н1:

Принятой площади сечения арматуры достаточно.

Расчет нижнего пояса на трещиностойкость.

Принимаем механический способ натяжения арматуры. Величина предварительного натяжения арматуры

Принимаем:

- удовлетворяет условиям:

Определяем потери предварительного напряжения в арматуре при .

Первые потери:

а) от релаксации напряжений в арматуре:0

б) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при ).



в) от деформации анкеров (при )

г) от быстро натекающей ползучести бетона при:

Где:

Где:

0,85 - коэффициент, учитывающий тепловую обработку.

Первые потери составляют:

Вторые потери:

а) от усадки бетона класса В40, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении (по табл.5 СНиП 2.03.01-84):

;

б) от ползучести бетона при:

Где:

С учетом :

Где:

0,85 - коэффициент, учитывающий тепловую обработку.

Вторые потери составляют:

Полные потери:

Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжения:

Где:

Где:

- количество напрягаемых канатов.

Сила обжатия при:

.

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Где:

- коэффициент, учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы.

Проверим ширину раскрытия трещин от суммарного действия постоянной нагрузки и кратковременного действия полной снеговой нагрузки.

Приращение напряжения в растянутой арматуре от полной нагрузки:

Где:

.

Приращение напряжения в растянутой арматуре от постоянной нагрузки:

.

А следовательно, трещины от действия постоянной нагрузки не возникают.

Условие по раскрытию трещин от кратковременного действия полной нагрузки выполняется.

Проверим ширину раскрытия трещин от суммарного действия постоянной нагрузки и длительного действия 50% снеговой нагрузки.

Приращение напряжения в растянутой арматуре от суммарного действия постоянной нагрузки и длительного действия 50% снеговой нагрузки:

А следовательно, трещины от суммарного действия постоянной нагрузки и длительного действия 50% снеговой нагрузки не возникают.

5.3.3 Расчет раскоса Р1

Растягивающее усилие в раскосе: нормативное значение усилия от постоянной и полной снеговой нагрузок ; нормативное значение усилия от постоянной и длительной снеговой нагрузок ; расчетное значение усилий от постоянной и полной снеговой нагрузок .

Напрягаемая арматура раскоса Р1:

Натяжение выполняется на упоры, способ натяжения - механический. Необходимая площадь сечения арматуры из условия прочности сечения:

Принятой площади сечения арматуры достаточно.

Назначаем сечение раскоса:

Процент армирования:

5.3.4 Расчет остальных элементов решетки

Растянутый раскос Р4, для которого по табл. значение усилий меньше, чем для крайнего раскоса Р1, армируем конструктивно 4Ш16 A-III с .

Назначаем сечение раскоса .

Процент армирования:

Несущая способность сечения:

Сжатые элементы (Р2, Р3, С1, С2) рассчитываем по наибольшему усилию (элемент Р2) , в том числе .

Определяем ориентировочно требуемую площадь:

Случайный начальный эксцентриситет:

Наибольшая гибкость сечения равна:

Необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

Принимаем .

При (первое приближение):

;

Коэффициент:

Расстояние:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:



Где:

Вычисляем:

Назначаем по конструктивным соображениям:

Коэффициент армирования:

Все остальные сжатые элементы решетки (Р3, С1, С2) армируем аналогично, так как усилия в них меньше.

Список использованной литературы

эскизный проектирование колонна

1. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Стройиздат, 1985. - 728 с., ил.

2. Бондаренко В. М., Римшин В. И. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций. - М.: Учеб. пособие. - 2-е изд., доп. - М.: Высш. шк., 2007. - 567 с., ил.

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

4. СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 76 с.

5. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 44 с.

Размещено на Allbest.ru

...