Одноэтажное промышленное здание с неполным каркасом

Рис. 31

Рабочая высота нижней ступени см;

Размер нижней стороны грани пирамиды продавливания

см;

Средний размер этой грани

см;

Вычисляем площадь трапеции ABCD

см²

Расчетную продавливающую силу F определяем по формуле

кг

Проверяем условие

Где F - продавливающая сила;

б = 1 (бетон тяжелый).

, т. е. прочность на продавливание по рассмотренной грани и высота первой ступени достаточны.

Высоту ступеней в направлении большей стороны подошвы фундамента не проверяем, так как размеры граней пирамиды продавливания больше, чем в рассмотренном выше случае.

7. Расчет коробчатого настила

7.1 Расчет по первой группе предельных состояний

7.1.1 Сбор нагрузок

Таблица 7

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кг/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка кг/м2
Постоянная (g)
рулонная кровля 3 слоя рубероида	15	1,2	18
стяжка 20 мм г = 1800 кг/м3	36	1,2	43,2
полужесткий плитный утеплитель 21 см 400 кг/м3	84	1,2	100,8
пароизоляция 1 слой рубероида	5	1,2	6
собственный вес коробчатого настила	505,6	1,1	556,16
ИТОГО	645,6		724,16
Временная (v)	204,9	1,4	286,86
длительная	143,4	1,4	200,76
кратковременная	61,5	1,4	86,1
ВСЕГО	850,5		1011,02

Собственный вес коробчатого настила: m=36100 кг

S_к.н - площадь коробчатого настила;

кг/м²;

кг/м²;

кг/м²;

Размеры подстропильной балки:h_п.б.=600 мм, b_п.б.=300 мм.

Расчетный пролет и нагрузки:

При опирании на балку поверху расчетная длина:

м.

Расчетная нагрузка на 1 м длины при ширине настила 3 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

Постоянная кг/м;

Полная кг/м;

Временная кг/м;

Нормативная нагрузка на 1 м длины при ширине настила 3 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

Постоянная кг/м;

Полная кг/м;

Постоянная и длительная кг/м;

Усилия от расчетных нагрузок:

кг•м

кг

Усилия от нормативных нагрузок:

кг•м

кг

кг•м



Рис. 31

м - высота коробчатого настила;

м - рабочая высота сечения;

м - защитный слой;

м - толщина полки коробчатого настила;

м - ширина сечения;

м - ширина полки таврового сечения;

Значение приняли по п.3.16 [3]:

- при отсутствии поперечных ребер и ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более

- при консольных свесах полки при ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более

Характеристики прочности бетона и арматуры. Предварительно напряженный коробчатый настил армируют проволочной арматурой класса Вр-II с механическим натяжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории. Изделие подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В45, соответствующий напрягаемой арматуре (см. гл. 2 [4]). Призменная прочность нормативная R_bn = R_b,ser = 32 МПа (326 кг/см²) (табл.12 [3]), расчетная R_b = 25 МПа (255 кг/см²) (табл.13 [3]); коэффициент условий работы бетона г_b2 = 1; нормативное сопротивление при растяжении R_btn= R_bt,ser = 2,2 МПа (22,4 кг/см²) (табл.12 [3]), расчетное R_bt = 1,45 МПа (14,8 кг/см²) (табл.13 [3]); начальный модуль упругости бетона E_b= 34 000 МПа (347000 кг/см²) (табл.12 [3]) Передаточная прочность бетона R_bp устанавливается так, чтобы при обжатии отношение напряжений (см. гл. 2 [5]).

Преднапряженная арматура продольных стоек -- класса Вр-II, нормативное сопротивление R_sn = R_s,ser = 1020 МПа (10400 кг/см²) (табл. 20* [3]), расчетное сопротивление R_s = 850 МПа (8700 кг/см²) (табл. 23* [3]); модуль упругости E_s = 200 000 МПа (2000000 кг/см²) (табл. 29* [3]).

Предварительное напряжение арматуры принимают равным

МПа.

Допустимые отклонения значения предварительного напряжения вычисляются по формуле 2 3:

,

где: р - в МПа;

l - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.

МПа.

Предварительное напряжение следует назначать с учетом допустимых отклонений р значения предварительного напряжения таким образом, чтобы для проволочной арматуры выполнялось условие 1 3:



Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры , определяемым по п.1.27 3.

Знак плюс" принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения (т. е. на данной стадии работы конструкции или на рассматриваемом участке элемента предварительное напряжение снижает несущую способность, способствует образованию трещин и т. п.), знак минус" -- при благоприятном.

Значение _sp при механическом способе натяжения арматуры принимается равным 0,1:

Принимаем .

При неблагоприятном влиянии предварительного напряжения

.

При благоприятном влиянии предварительного напряжения

.

Предварительное напряжение с учетом точности натяжения вычисляется по формуле:

,

где принимается с учетом благоприятного влияния.

МПа.

7.1.2 Расчет прочности коробчатого настила по нормальному сечению

Расчетный момент кг•м

Рис. 32

Предполагаем, что сжатая зона находится в полке.

,

По табл. 3.1. 4 находим и .

Определяем высоту сжатой зоны см

Т. к. , то первоначальное предположение оказалось верным, и сжатая зона находится в полке.

Значение относительной высоты сжатой зоны бетона _R определяется по формуле

Где -- характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

,

- коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона,

R_b в МПа;

_sR --напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры

МПа.

_sc,u предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для конструкций из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов в зависимости от учитываемых в расчете нагрузок по табл. 15*3: по поз. 2а равным 500 МПа.

Сравниваем и .

0,50,026 - условие выполняется.

Находим площадь сечения арматуры по формуле:

,

Коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела, текучести, согласно формуле (27) [3]

где -- коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

A-V, В-II, Bр-II, К-7 и К-19 .......1,15

Принимаем _s6=з=1,15

см²

Принимаем 36Ш8 Вр-II с площадью A_sp =18,11 см² (прил. 6 [5])

7.1.3 Расчет полки коробчатого настила на местный изгиб

Рис. 32

Находим расчетный пролет при ширине ребер в верхнем сечении 80 мм:

мм.

Нагрузка на 1 м² полки принимается как сумма собственного веса верхней полки и временной нагрузки:

кг/м²

Изгибающий момент:

кг•м

Находим полезную высоту сечения , где принимаем мм:

см.

Для поперечной арматуры и косвенного армирования используем стержневую арматуру класса Вр-I R_s = 360 МПа (3700 кг/см²) (табл. 23* [3]);

По табл. 3.1. 4 находим и .

Находим площадь поперечной арматуры

см².

Принимаем 2Ш5 Вр-I с площадью A_s =0,39 см² (прил. 6 [5]) с шагом 100 см. С целью стандартизации сетки принимаем шаг 400 мм.

Шаг поперечной арматуры назначаем конструктивно.

7.1.4 Расчет прочности коробчатого настила по наклонному сечению

Принимаем кг.

Влияние продольного усилия обжатия:

кг.

Подсчет коэффициента , который учитывает влияние продольных сил при действии продольных сжимающих сил по п. 3.31* 3

но не более 0,5.

Коэффициент учитывающий влияние сжатых полок в тавровом элементе, определяется по формуле 77 п.3.31* 3:

но не более 0,5.

При этом b'_f принимается не более b + 3h'_f, а поперечная арматура должна быть заанкерена в полке.

2,34 м 0,45 м

Принимаем м.

Принимаем .

Значение во всех случаях принимается не более 1,5.

Принимаем .

Расчет прочности коробчатого настила.

кг•см

Принимаем поперечную арматуру класса Вр-I диаметром 5 мм с площадью A_sw = 0,392 см² (прил. 6 [5]).

Расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний первой группы R_sw = 260 МПа (2650 кг/см²) (табл. 22* [3]);

Определяем

,

где S - шаг арматуры на приопорном участке.

кг/см.

Сравниваем .

кг/м;

.

Т. к. это условие не выполнено, то с находим по формуле:

см

Значение с не должно быть больше 3,33·h₀ = 3,33·116 = 386,28 см для тяжелого бетона, поэтому принимаем с=386,28 см.

Находим .

Значение Q_b принимается не менее

Коэффициент , принимается для тяжелого бетона равным 0,6.

кг

Сравниваем и :

34190,7 кг 34224,6 кг.

Находим поперечную силу в вершине наклонного сечения:

.

Находим длину проекции расчетного наклонного сечения:

см

Значение с₀ не должно быть больше 2·h₀ = 2·116 = 232 см для тяжелого бетона, поэтому принимаем с₀=232 см.

Находим - сумму осевых усилий в поперечных стержнях пересекаемых наклонными сечениями.

кг.

Проверяем условие прочности:

,

,

Проверяем условие 72 п. 3.30 3 прочности по сжатой наклонной полосе:

Коэффициент _w1, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле (73) п. 3.30 3

но не более 1,3,

где



Коэффициент _b1 определяется по формуле

где -- коэффициент, принимаемый равным 0,01 для тяжелого бетона.

,

т. е. условие выполняется.

На приопорном участке длиной L/4=24/4=6 м арматуру устанавливаем конструктивно,

Вр-I диаметром 5 мм с шагом S=h/3=1200/3=400 мм, на остальной части пролета шаг арматуры принимаем S=500 мм.

7.2 Расчет по второй группе предельных состояний

7.2.1 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

Рис. 33



Площадь приведенного сечения

см²

Находим центр тяжести колонны:

см

Находим расстояние от центра тяжести до нижней грани приведенного сечения.

см

Находим момент инерции приведенного сечения:

Находим момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне:

см³.

Находим момент сопротивления приведенного сечения по верхней зоне:

см³.

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней), до центра тяжести сечения определяется по формуле:

см

Расстояние от ядровой точки, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней)

см

где

Отношение напряжение в бетоне от нормативных нагрузок и усилия обжатия к расчетному сопротивлению бетону для предельных состояний второй группы предварительно принимаем 0,75.

Находим упругопластический момент сопротивления сечения по растянутой зоне:

 см³,

Находим упругопластический момент сопротивления в растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия элемента:

см³,

где - коэффициент для прямоугольного и таврового сечения, когда .

7.2.1 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:

а) первые потери -- от деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации форм (при натяжении арматуры на формы), от быстронатекающей ползучести бетона

;

б) вторые потери -- от усадки и ползучести бетона

.

Потери предварительного напряжения арматуры следует определять по табл.5 1.

Первые потери:

- потери предварительного напряжения арматуры от релаксации при электротермическом способе натяжения проволочной арматуры:

.

- потери предварительного напряжения арматуры от температурного перепада;

,

т. к. при нагревании изделия форма и упоры нагреваются вместе.

- потери предварительного напряжения арматуры от деформации анкеров;

.

- потери предварительного напряжения арматуры из-за трения арматуры;

,

т. к. натяжение арматуры горизонтальное.

- потери предварительного напряжения арматуры из-за деформации стальной формы

- потери предварительного напряжения арматуры из-за быстронатекающей ползучести для бетона подвергнутого тепловой обработке

где и - коэффициенты, принимаемые:

, но не более 0,8;

, но не более 2,5 и не менее 1,1;

_bp -- определяются на уровне центров тяжести продольной арматуры S и S'.

Усилие обжатия находится

МН

- эксцентриситет усилия обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения

см.

МПа

Передаточная прочность бетона устанавливается из условия

0,5 (класс бетона)

МПа

0,5 (класс бетона) = МПа

Принимаем МПа.

Принимаем

0,8

Т. к. , то считаем по формуле:

МПа.

МПа.

Вторые потери:

- потери предварительного напряжения от релаксации напряжения арматуры

- потери предварительного напряжения от усадки тяжелого бетона В45, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении.

МПа.

- потери предварительного напряжения, вызванные ползучестью тяжелого бетона

при

при ,

где б - коэффициент, принимаемый для бетона подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении равный 0,85;

Усилие обжатие находится по формуле

МН

 МПа

Т. к. , то считаем по формуле

МПа.

- потери предварительного напряжения, вызванные смятием бетона

.

- потери предварительного напряжения, вызванные деформацией обжатия стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков )

МПа.

Полные потери: МПа.

100 МПа 30%•у_sp

100 МПа 260,1 МПа - условие выполняется

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

МН

7.2.2 Расчет ширины раскрытия трещин

Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси. Выполняют для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин. При этом для элементов, к трещиностойкости которых предъявляют требования 3-й категории, принимают значения коэффициента надежности по нагрузке г_f = l; М^н=172346,1 кг•м.

Расчет изгибаемых, внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых элементов по образованию трещин производится из условия (124) [3]

Где М_r момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется (М_r=М^н);

М_crc момент, воспринимаемый сечением. нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин и определяемый по формуле (125) [3]:

Здесь М_rp -- момент усилия Р относительно той же оси, что и для определения М_r; знак момента определяется направлением вращения (плюс" -- когда направления вращения моментов M_rp и М_r противоположны; минус" -- когда направления совпадают).

Усилие Р рассматривают:

для предварительно напряженных элементов -- как внешнюю сжимающую силу;

для элементов, выполняемых без предварительного напряжения, -- как внешнюю растягивающую силу, определяемую по формуле (8) [3], принимая напряжения _s и '_s в ненапрягаемой арматуре численно равными значениям потерь от усадки бетона по поз. 8 табл. 5 (как для арматуры, натягиваемой на упоры).

Значения М_rp определяются:

при расчете по образованию трещин в зоне сечения, растянутой от действия внешних нагрузок, но сжатой от действия усилия предварительного обжатия, по формуле (129) [3]:

r -- расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется.

см

кг•см

кг•см

Поскольку кг•м, трещины в растянутой зоне не образуются. Следовательно расчет по раскрытию трещин производить не требуется.

7.2.3 Расчет прогиба плиты

Кривизна определяется:

а) для участков элемента, где в растянутой зоне не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, -- как для сплошного тела;

б) для участков элемента, где в растянутой зоне имеются трещины, нормальные к продольной оси, -- как отношение разности средних деформаций крайнего волокна сжатой зоны бетона и продольной растянутой арматуры к рабочей высоте сечения элемента.

Элементы или участки элементов рассматриваются без трещин в растянутой зоне, если трещины не образуются при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок или если они закрыты при действии постоянных и длительных нагрузок, при этом нагрузки вводятся в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке _f = 1,0.

Определение кривизны железобетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне. На участках, где не образуются нормальные к продольной оси трещины, полная величина кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов должна определяться по формуле (155) [3]:

где -- кривизна соответственно от кратковременных (определяемых согласно указаниям п. 1.12* [3]) и от постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия Р), определяемая по формулам (156) [3]:

кг•м

см^-1

Здесь М -- момент от соответствующей внешней нагрузки (кратковременной, длительной) относительно оси, нормальной к плоскости действия изгибающего момента и проходящей через центр тяжести приведенного сечения;

_b1 -- коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона и принимаемый для тяжелого бетона 0,85

_b2 -- коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона на деформации элемента без трещин и принимаемый по табл. 34 [3] _b2 = 2,0

-- кривизна, обусловленная выгибом элемента от кратковременного действия усилия предварительного обжатия Р и определяемая по формуле (157) [3]:

см^-1

-- кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия и определяемая по формуле (158) [3]:

Здесь _b, '_b -- относительные деформации бетона, вызванные его усадкой и ползучестью от усилия предварительного обжатия и определяемые соответственно на уровне центра тяжести растянутой продольной арматуры и крайнего сжатого волокна бетона по формулам (159) [3]:

Значение _b принимается численно равным сумме потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона по поз. 6, 8 и 9 для арматуры растянутой зоны, а '_b -- тоже для напрягаемой арматуры, если бы она имелась не уровня крайнего сжатого волокна бетона.

см^-1

При этом сумма принимается не менее

см^-1

см^-1

Определение кривизны железобетонных элементов на участках с трещинами в растянутой зоне. На участках, где в растянутой зоне образуются нормальные к продольной оси элемента трещины, кривизна изгибаемых, внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых при е_0,tot 0,8•h₀ элементов прямоугольного, таврового и двутаврового (коробчатого) сечений должна определяться по формуле (160) [2]:

Так как трещины не образуются расчет кривизны на участках с трещинами не производим.

Определение прогибов. Прогиб определяют от нормативного значения постоянной и длительных нагрузок. Предельный прогиб составляет 1/250•l₀ =2385/250 = 9,54 см (согласно табл. 2.3 [4]). Вычисляют прогиб по формуле гл. 2 [4]:

см < 9,54 см - условие выполняется.

7.2.4 Расчет плиты на монтажные нагрузки

Арматура класса А-II R_s = 2850 кг/см² (табл. 22* [3]);

Толщина защитного слоя: а = 90 мм

Рабочая высота h_o = h - a = 120 - 9 = 111 см.

q^{соб.вес}=q^н · b'_f · 0,95 = 505,6 кг/м² · 2,975 м · 0,95 =1429 кг/м.

кг•м

От усилия обжатия:

Рис. 34

МПа

кг·м.

кг·м.

Из табл. 3.1 [4] находим о = 0,2063, ц = 0,8969.

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

 см²

Принимаем 9Ш25 A-II с площадью A_s = 44,13 см² (прил. 6 [4])

Рис. 35

рама фундамент арматура колонна

Список литературы

1. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36 с.

2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985. - 40 с.

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

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

5. Проектирование железобетонных конструкций: Справоч. пособие / А.Б. Голышев, В.Я. Бачинский, В.П. Полищук и др.; Под ред. А.Б. Голышева. - К.: Будiвельник, 1985. - 496с.

6. Улицкий И.И., Ривкин С.А., Самолетов М.В., Дыховичный А.А,, Френкель М.М., Кретов В.И. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование). Изд. третье, переработанное и дополненное. Киев, «Будiвельник», 1972, стр. 992.

Размещено на Allbest.ru

...