Проектирование здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Компоновка конструктивной схемы здания

1.1 Общие данные

Требуется рассчитать и сконструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.

Здание отапливаемое, двухпролетное, с открытыми тоннелями глубиной 3,6 м вдоль наружных продольных стен. Здание состоит из одного температурного блока длиной 60 м. Пролеты здания - 24 м, шаг колонн крайних и средних рядов - 6 м.

Покрытие здания - утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером . Стропильные конструкции - железобетонные сегментные фермы пролетом 24 м. Высота до низа стропильной конструкции - 14,4 м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается, цех оснащен лампами дневного света. колонна фундамент рама нагрузка

Каждый пролет здания оборудован двумя мостовыми кранами с группой работы 5К и грузоподъемностью т. Высота кранового рельса - 150 мм (тип КР-100). Расстояние от продольной оси до оси подкранового рельса - 750 мм. Подкрановые балки разрезные железобетонные, предварительно напряженные, высотой 1 м, пролетом 16 м. Наружные стены - панельные: до отметки +7,200 м - самонесущие, выше - навесные.

Район строительства г. Рязань, местность типа В. Грунты основания - суглинки тугопластичные с расчетным сопротивлением R₀ = 0,2 МПа.

Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа. Место установки связей - середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок.

Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечений колонн, назначенными в соответствии с рекомендациями гл. XII [3].

Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия, приваренными не менее чем в 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.

1.2 Геометрия и размеры колонн

Принимаем колонны по серии КЭ-01-52.

1.3 Определение нагрузок на раму

Постоянные нагрузки

Таблица 1 - Нагрузка от веса покрытия

Элементы покрытия	Нормативная нагрузка, Па	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, Па
Рулонный ковер	100	1,3	130
Цементно-песчаная стяжка	630	1,3	819
Плитный утеплитель	360	1,2	432
Пароизоляция	50	1,3	65
Железобетонные ребрестые плиты, покрытия размером в плане	1570	1,1	1727
Итого: g	2710		3173

Расчетное опорное давление фермы:

- от покрытия



G

- от фермы ,

где =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке; 92 кН - вес фермы ( Прил18)[3].

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

- на крайнюю ;

- на среднюю

.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 7,2…13,8 м (высота панелей, высота окна):

.

На участке между отметками 13,8…16,2 м:

.

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути.

Вес подкрановой балки пролетом 6 м - 42 кН, а подкранового пути - 1,5 кН/м. Следовательно, расчетная нагрузка на колонну: .

Расчетная нагрузка от веса колонн

Крайние колонны:

- надкрановая часть

;

- подкрановая часть

Средние колонны:

- надкрановая часть

- подкрановая часть

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка. Район строительства - г. Воронеж, относящиеся к III району по весу снегового покрова, для которого .Определяем нагрузку при ,г_f =1,4:

- на крайние колонны:

;

- на средние колонны

.

Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза . Пролет крана . Согласно прил. 15 [3], база крана , расстояние между колесами , вес тележки , ,.

Расчетное максимальное давление колеса при :



;

.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:

.

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :

;

,

где сумма ординат линии влияния давления двух подкрановых балок на колонну.

Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний равна:

;

- на крайние колонны:

.

Горизонтальная крановая нагрузка от двух кранов при поперечном торможении:

.

Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 10,7. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы:

- для крайних колонн ;

- для средней колонны

Ветровая нагрузка. г. Воронеж расположен во II районе по ветровому давлению, для которого (Прил.16,б) [3]. Для местности типа В коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания, равен (Прил.16,в) [3]:

- на высоте 5 м: ; ;

- на высоте 10 м: ; ;

- на высоте 20 м: ; ;

- на высоте 40 м: ; .

На высоте 18 м в соответствии с линейкой интерполяцией:

.

На уровне конька покрытия (отм. 18,26 м) :

.

Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 18 м:



При условии

значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно прил. 4 [2] принимаем:

- с наветренной стороны ,

- с подветренной

Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки +14,400 при коэффициенте надежности по нагрузке :

- с наветренной стороны

;

- с подветренной стороны

.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отм. +14,400:

.

.



2. Статический расчет поперечной рамы

2.1 Геометрические характеристики колонн

Двухветвевые колонны изготавливаются из тяжелого бетона В 15.

Для крайней колонны: количество панелей подкрановой части , расчетная высота колонны , в т.ч. высота подкрановой части , надкрановой части , расстояние между осями ветвей . Момент инерции надкрановой части колонны:

.

Момент инерции одной ветви:

.

Момент инерции подкрановой части:

.

Отношение высоты надкрановой части к полной высоте колонны:

.

Отношение моментов инерции подкрановой и надкрановой частей колонн:



.

По формулам Приложения 17 [3] вычисляем вспомогательные коэффициенты:

;

;

.

Реакция верхней опоры колонны от единичного смещения:

Для средней колонны: ; , , ;.

;

;

;

; ;

;

;

.

.

Суммарная реакция

.

2.2 Усилия в колоннах от постоянной нагрузки

На симметричную раму действует симметричная постоянная нагрузка, поэтому верхние концы колонн не смещаются. Каждую из колонн рассчитываем на действие постоянной нагрузки без учета смещения верха.

Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом

Момент

В надкрановой части колонны действует также расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной : с эксцентриситетом Момент:

Суммарные значения момента, приложенного в уровне верха крайней колонны:



В подкрановой части колонны кроме сил G и G, приложенных с эксцентриситетом

, действуют:

· расчетная нагрузка от стеновых панелей с эксцентриситетом

· расчетная нагрузка от подкрановых балок и кранового пути

· расчетная нагрузка от надкрановой части колонны

Суммарное значение момента, приложенного в уровне верха подкрановой консоли:

Вычисляем реакцию верхнего конца колонны по формулам Приложение 17 [3].

.

Изгибающие моменты (рис. 9б) в сечениях колонны равны:



;

;

;

.

Продольные силы в крайней колонне:

;

.

Поперечная сила: .

Проверка:

Продольные силы в средней колонне:

2.3 Усилия в колоннах от снеговой нагрузки

Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом Момент



В подкрановой части колонны эта же сила приложена с эксцентриситетом , т.е. значение момента составляет

Реакция верхнего конца крайней колонны от действия моментов равна

Изгибающие моменты в сечениях крайних колонн:

;

;

;

Продольные силы в крайней колонне:

.

Продольные силы в средней колонне:

.

Поперечная сила: .

Проверка: .



2.4 Усилия в колоннах от ветровой нагрузки

Реакция верхнего конца левой колонны по формулам Приложения 17 [3] от нагрузки:

.

Реакция верхнего конца правой колонны от нагрузки :

.

Реакция введенной связи в основной системе метода перемещений от сосредоточенной силы .

Суммарная реакция связи

.

Горизонтальное перемещение верха колонн, при коэффициент, учитывающий пространственную работу каркаса здания:

.

Вычисляем упругие реакции верха колонн:

- левой

;



- средней ;

- правой

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

- левой ;

.

- средней ;

.

- правой ;

.

Поперечные силы в защемлениях колонн:

- левой ;

- средней ;

- правой .

2.5 Усилия в колоннах от крановых нагрузок

Рассмотрим следующие виды нагружений:

1) вертикальная крановая нагрузка на крайней колонне и на средней;

2) на средней колонне и на крайней;

3) четыре крана с на средней колонне и - на крайних;

4) горизонтальная крановая нагрузка H на крайней колонне;

5) горизонтальная нагрузка H на средней колонне.

Рассмотрим загружение 1.. На крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом Момент, приложенный к верху подкрановой части колонны, равен

Реакция верхней опоры левой колонны:

Одновременно на средней колонне действует сила с эксцентриситетом , т.е.

Реакция верхней опоры средней колонны:

.

Суммарная реакция в основной системе

Коэффициент, учитывающий пространственную работу каркаса здания, для сборных покрытий и двух кранах в пролете при m₁·m₂=0,49; a=24 м, n=11 равен:

Тогда

.

Упругие реакции верха колонн:

- левой: ;

- средней:

- правой:

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

- левой ;

;

.

- средней ;

;

.

- правой ;

.

Поперечные силы в защемлениях колонн:

- левой

- средней

- правой

Продольные силы в сечениях колонн:

- левой

- средней

- правой

Загружение 2. На крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом т.е.

Реакция верхней опоры левой колонны

На средней колонне действует сила с эксцентриситетом , т.е.

Реакция верхней опоры средней колонны:

Суммарная реакция в основной системе



Упругие реакции верха колонн:

- левой: ;

- средней: ;

- правой: .

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

- левой ;

;

- средней ;

;

.

- правой ;

.

Поперечные силы в защемлениях колонн:

- левой ;

- средней ;

- правой .

Продольные силы в сечениях колонн:

- левой

- средней

- правой

Загружение 3 (. На крайних колоннах сила D, определенная с коэффициентом сочетаний (четыре крана), действует с эксцентриситетом т.е.

.

Реакция верхней опоры левой колонны:

.

Реакция правой колонны , средней колонны (загружена центральной силой ).

Так как рассматриваемое загружение симметрично, то усилия в колоннах определяем без учета смещения их верха.

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

- левой ;

;

.

- средней .

Поперечные силы в защемлениях колонн:

- левой ;

- средней ;

- правой .

Продольные силы в сечениях колонн:

- левой ;

- средней .

Загружение 4. Реакция верхней опоры левой колонны, к которой приложена горизонтальная крановая нагрузка .

В частном случае при значение R₁ может быть вычислено по упрощенной формуле:

.

Реакции остальных колонн поперечной рамы в основной системе: ;

Суммарная реакция

Упругие реакции верха колонн:

- левой



- средней

- правой

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

- левой в точке приложения силы :

- средней

- правой

Поперечные силы в защемлениях колонн:

- левой ;

- средней ;

- правой .

Загружение 5. Реакция верхней опоры средней колонны, к которой приложена горизонтальная нагрузка



Реакции остальных колонн в основной системе

Суммарная реакция

Упругие реакции верха колонн:

- левой и правой

- средней

Изгибающие моменты в сечениях колонн:

- левой и правой:

- средней в точке приложения силы :



Поперечные силы в защемлениях колонн:

- левой и правой ;

- средней

2.6 Расчетные сочетания усилий

Значения расчетных сочетаний усилий в сечениях колонн по оси А от разных нагрузок и их сочетаний, а также усилий, передаваемых с колонны на фундамент, приведены в таблице 2. Рассмотрены три сечения по длине колонны: II-II - на уровне низа надкрановой части, III-III - на уровне верха подкрановой части, IV-IV - на уровне обреза фундамента. В таблицу не включены усилия в сечении I-I, так как они заведомо меньше усилий в сечении II-II.

Учтены следующие комбинации усилий: наибольший положительный момент М_max и соответствующая ему продольная сила; наибольший отрицательный момент М_min и соответствующая ему продольная сила; наибольшая продольная сила N_тах и соответствующий ей изгибающий момент. Кроме того, для каждой комбинации усилий в сечении IV-IV вычислены значения поперечных сил, необходимые для расчета фундамента.

Значение изгибающих моментов и поперечных сил в загружениях 4 и 5 приняты со знаком ±, поскольку торможение тележек крана может осуществляться в обе стороны.

Учитывая, что колонны находятся в условиях внецентренного сжатия, в комбинацию усилий N_mах включены и те нагрузки, которые увеличивают эксцентриситет продольной сил.



3. Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда

Для проектируемого здания принята железобетонная колонна по серии КЭ-01-52.

Бетон - тяжелый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении: : ; ;. Продольная арматура класса А-IV: R_s = R_sс = 365 МПа, Е_s = 200000 МПа, поперечная - класса А-IV.

3.1 Расчет надкрановой сплошной части колонны

Расчет проводим для сечения II-II. В результате статического расчета поперечной рамы имеем следующие сочетания усилий:

1) М₁ = 14,47 кН·м, N₁ = 494,74 кН.

2) М₂ = -5,41 кН·м, N₂ = 339,61 кН.

3) М₃ = -3,05 кН·м, N₃ = 494,74 кН.

Для первого и второго сочетания т.к. в них входят усилия от кратковременных нагрузок непродолжительного действия (крановые и ветровые). Для третьего - поскольку в него входят только усилия от постоянной и снеговой нагрузки.

Геометрические характеристики надкрановой части колонны:

==4,7 м, ==0,6 м, ==0,5 м

Рабочая высота сечения см (a = a' =4 см).

Эксцентриситет продольной силы:

,



Свободная длина надкрановой части при отсутствии крановой нагрузки равна .

Радиус инерции сечения

Гибкость верхней части колонны

Следовательно, в расчете прочности сечения необходимо учесть увеличение эксцентриситета продольной силы за счет продольного изгиба. Для этого вычисляем:

где коэффициент, учитывающий длительно действующую часть снеговой нагрузки.

Находим условную критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета (продольного изгиба). Для тяжелого бетона



; ;

-

условие не выполняется, следовательно, принимаем ;

Так как площадь арматуры надкрановой части колонны неизвестна (ее определение - цель настоящего расчета), зададимся количеством арматуры, исходя из минимального процента армирования. При 35<=54,27<83 .

Критическая сила по формуле (92) [5]:

- устойчивость надкрановой части колонны обеспечена. Коэффициент продольного изгиба:



Расчетный эксцентриситет продольной силы:

В случае симметричного армирования сечения () высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны

Граничная относительная высота сжатой зоны:

,

, при .



,

следовательно, имеем первый случай внецентренного сжатия - случай «больших» эксцентриситетов.

- армируем сечение верхней части колонны конструктивно, исходя из минимального процента армирования. Принимаем 318 А-IV с . Количество стержней выбираем с тем расчетом, чтобы наибольшее расстояние между ними не превышало 400 мм.

Поперечная арматура принята класса А-IV 6мм (из условия сварки с продольной рабочей арматурой 18мм). Шаг поперечных стержней , что удовлетворяет требованиям норм: и .

Проверяем необходимость расчета надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.

;

;

- расчет из плоской рамы не производится.



3.2 Подкрановая двухветвевая часть колонны

Расчет производится для сечений III-III и IV-IV, т.е. на восемь сочетаний усилий:

1) М₁ = -114,29 кН·м, N₁ = 807,72 кН, г_b = 1,1

2) М₂ = -138,02 кН·м, N₂ = 713,44 кН, г_b = 1,1

3) М₃ = -114,34 кН·м, N₃ = 962,85 кН, г_b = 1,1

4) М₄ = -116,7 кН·м, N₄ = 637,14 кН, г_b = 0,9

5) М₅ = 211,93 кН·м, N₅ = 940,79 кН, г_b = 1,1

6) М₆ = 80,57 кН·м, N₆ = 846,51 кН, г_b = 1,1

7) М₇ = 100,61 кН·м, N₇ = 1095,92 кН, г_b = 1,1

8) М₈ = 70,26 кН·м, N₈ = 770,21 кН, г_b = 0,9

Как видно, наиболее невыгодным является пятое сочетание, относящиеся к сечению IV-IV.

Геометрические характеристики подкрановой части колонны:

, ; .

Размеры сечения ветви: , , .

Расстояние между осями ветвей:

.

Количество панелей .

Среднее расстояние между осями распорок:

.



Высота сечения распорки: .

Рассмотрим пятое сочетание.

,

, т.к. в данном сочетании присутствует крановая нагрузка.

Приведенный момент инерции сечения:

.

Приведенная гибкость

следовательно, в величине эксцентриситета необходимо учесть прогиб.

.

, ;

значит, принимаем .

Чтобы гарантировать отсутствие трещин в колонне при транспортировки и подъеме из опалубки, продольная арматура должна иметь диаметр не менее 16 мм. Исходя из этого, зададимся предварительно процентом армирования

, где

А_s = 6,03 см² - площадь сечения арматуры, принятой в виде 316 мм А-III.

Тогда .

Определяем усилия в ветвях колонны: поперечная сила в сечении IV-IV Q₅ = 34,93 кН.



;

.

.

Случайный эксцентриситет продольной силы e_a принимается наибольшим из следующих значений:

1) ;

2) ;

Поскольку эксцентриситет , в дальнейших расчетах используем его, тогда:

.

Для сочетания усилий N₇ имеем: ,.

,



т.е. арматура по расчету не требуется, сечение нижней части колонны армируем конструктивно, исходя из минимального процента армирования. Принимаем 316 А-III с .

3.3 Расчет промежуточной распорки

Максимальная поперечная сила, действующая в сечениях подкрановой части колонны .

Изгибающий момента в распорке:

.

Поперечная сила в распорке:

.

Размеры сечения распорки: , ,

.

Площадь продольной арматуры при симметричном армировании:

.

Принимаем 312 А-IV с А_s = 3,39 см² > А_s = 2,87 см²

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:



.

Так как то поперечную арматуру принимаем конструктивно 6 А-IV с шагом .



4. Расчет фундамента под крайнюю колонну

Грунты основания - однородные. Преобладающий компонент - суглинок полутвердый. Удельный вес грунта . Условное расчетное сопротивление грунта (согласно заданию).

Для сочетания N₅ имеем: N = 940,79 кН, М = 211,93 кН·м, Q = 34,93 кН.

Максимальный диаметр продольной арматуры подкрановой части колонны d=18 мм. Бетон тяжелый класса В15 с R_bn = R_b,ser = 15 МПа, R_btn = R_bt,ser = 1,6 МПа; R_b = 8,5 МПа; R_bt = 0,75 МПа; Е_b = 2,05·10⁴ МПа.

Ненапрягаемая арматура класса А-III, R_s = R_sc = 365 МПа.

4.1 Определение геометрических размеров фундамента

Расчетная глубина промерзания в районе г. Воронеж равна . Глубина заложения фундамента должна быть не менее . Принимаем высоту фундамента , что кратно 50 мм. Глубина заложения фундамента при этом составит

.

Площадь подошвы:

,

где коэффициент 1,05 учитывает наличие изгибающего момента; нормативное значение продольной силы с учетом усредненного коэффициента надежности по нагрузке :



.

.

Зададимся соотношением большей стороны подошвы к меньшей , тогда

;

Нормативное давление на грунт равно:

, при и

Здесь для суглинка; ;

.

Уточняем размеры подошвы .

; . Принимаем .

;

;

.



Устанавливаем размеры фундамента.

Высота фундамента . Размеры стакана в плане: , , что на 0,6м больше соответствующих размеров поперечного сечения колонны. Толщина стенки стакана по верху . Вынос подошвы фундамента за грань стакана:

поэтому вторую ступень не устраиваем.

Высота стакана

.

Глубина стакана . Толщина дна стакана

.

Проверяем достаточность принятой высоты подошвы фундамента из условия обеспечения ее прочности на продавливание подколонником. С учетом обязательного подстилающего слоя под подошвой толщиной 100 мм из бетона класса В7,5 и , тогда

Следовательно, принятая высота ступеней достаточна.



4.2 Определение краевых ординат эпюры давления

Момент в уровне подошвы

.

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

.

,следовательно, увеличиваем длину фундамента до 2,7 м.

Расчет арматуры подошвы фундамента:

а) в плоскости поперечной рамы:



б) из плоскости поперечной рамы:

4.3 Расчет арматуры подошвы фундамента

Подбор арматуры в направлении длинной стороны

Подбор арматуры производим в трех сечениях фундамента, которые в расчетной схеме отражают изменение пролетов и высот сечения консолей.

Сечение I-I

Рабочая высота подошвы: .

Сечение II-II



Рабочая высота подошвы

Принимаем шаг стержней и задаемся расстоянием от края подошвы до первого стержня , тогда количество стержней определяется по формуле:

В направлении длинной стороны подошвы принимаем арматуру 1110 А-IV с .

Коэффициент армирования :

- в сечении I-I

- в сечении II-II

Т.к. во всех сечениях , то количество принятой арматуры оставляем без изменения.

Подбор арматуры в направлении короткой стороны

Производим расчет только для одного сечения IV-IV:

Задаемся и , тогда количество стержней

Принимаем арматуру 1010 А-IV с .

В рассматриваемом сечении

Т.к. во всех сечениях , то количество принятой арматуры оставляем без изменения.



5. Проектирование стропильной сегментной фермы покрытия

5.1 Данные для проектирования

Сегментная ферма проектируется на пролет 24 м при шаге ферм 6 м и армируется предварительно напряженной арматурой из стали класса А-V с механическим натяжением на упоры стенда. Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. К трещиностойкости фермы предъявляются требования 3-й категории трещиностойкости.

Ферма изготовлена из тяжелого бетона класса В40:

R_b =22 МПа, R_bt = 1,4 МПа, R_bt,ser = 2,1 МПа; Е_b = 0,9·32500 МПа; прочность бетона к моменту обжатия МПа.

Напрягаемая арматура нижнего пояса из канатов А-V с натяжением на упоры:

R_sn = R_s,ser = 1295 МПа, R_s = 1080 МПа, Е_s = 18·10⁴ МПа.

Сжатый пояс и элементы решетки фермы армируются стержнями класса А-III:

R_s=R_sc= 365 МПа (d > 10мм); Е_s = 2·10⁵ МПа; хомуты - класса А-I.

5.2 Определение нагрузок на ферму

Равномерно распределенную нагрузку от покрытия прикладываем в виде сосредоточенных сил к узлам верхнего пояса. Вес фермы 92 кН также учитывается в виде сосредоточенных сил, приложенных к узлам верхнего пояса. Снеговую нагрузку рассматриваем приложенной в 2-х вариантах: 1) вся снеговая нагрузка по всему пролету и по половине пролета является кратковременно действующей; 2) доля длительно действующей снеговой нагрузки, принимаемая равной 0,5 от полной для III района также прикладывается по всему и по половине пролета фермы.

Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

Постоянная:

;

Длительная действующая: ;

Кратковременная (полная) снеговая: ;

Узловые нормативные нагрузки соответственно:

5.3 Определение усилий в элементах фермы

Для облегчения выполнения курсового проекта расчёт продольных усилий в элементах ферм пролетом 24 м от всех нагрузок выполним с помощью ЭВМ в ПК «ЛИРА 9.6».

5.4 Проектирование сечений элементов фермы

Нижний растянутый пояс. Расчет прочности выполняем на суммарное опасное кратковременное усилие для элемента Н2: N = 782,11 кН. Определяем площадь сечения растянутой продольной напрягаемой арматуры класса А-V при согласно табл. 21 [1]:

Предварительно принимаем арматуру 4Ш18 A-V с площадью А_sр = 10,18 см². Принимаем сечение нижнего пояса bh=3028 cм.

Стержни напрягаемой арматуры находятся внутри каркаса, состоящего из продольных стержней 4Ш10 А-III c и хомутов, расположенных с шагом 200.

Суммарный процент армирования:

.

Расчет нижнего пояса на трещиностойкость

Отношение модулей упругости арматуры и бетона:

- для стержней класса А-IV

- для стержней класса А-III .

Площадь приведенного сечения:

.

Для механического способа натяжения арматуры величину предварительного напряжения принимаем из условия , т.е. при получим ; принимаем .

Первые потери:

1. от релаксации напряжений арматуры:

.



2. от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств при :

.

3. от деформации анкеров при

.

где l - длина натягиваемого каната в мм.

4. Для вычисления последнего вида первых потерь - от быстронатекающей ползучести - необходимо найти напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия. Перед спуском натяжения предварительное напряжение равно

.

Усилие обжатия

тогда

т.к.

но не более 0,8.

С учетом этого



для бетона, подвергнутого тепловой обработке.

Первые потери составляют:

.

Вторые потери:

1) от усадки бетона класса В40, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, .

2) от ползучести бетона при

где .

при тепловой обработке бетона при атмосферном давлении.

Вторые потери составляют

.

.

Значения предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры . При механическом способе натяжения . Тогда усилие обжатия при



составит:

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Поскольку , условие трещиностойкости сечения не выполняется и необходим расчет по раскрытию трещин.

Определим ширину раскрытия трещин от суммарного действия постоянной и полной снеговой нагрузки и сравним её с допускаемым значением:

Приращение напряжения в растянутой арматуре от полной нагрузки:

.

где Р- усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь.

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия полной нагрузки при согласно формуле (144) [1]:



где - коэффициент, принимаемый равным для растянутых элементов 1,2;

- коэффициент, принимаемый равным для арматуры 1,15;

, d=25мм - диаметр стержня А-V.

Приращение напряжения в арматуре от постоянной и длительной нагрузок:

.

Начальная ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок при

.

Продолжительная ширина раскрытия трещин от действия постоянных и длительных нагрузок при

.

Полная ширина раскрытия трещин в элементе нижнего пояса фермы составит:

. Условие выполнено.

Верхний сжатый пояс. Как видно усилия в элементах верхнего пояса В1…В4 близки по величине, поэтому все элементы верхнего пояса будем армировать одинаково из расчета на усилие в наиболее напряженном элементе В1, для которого

N = 770,95 кН, в том числе от расчетных значений длительных нагрузок N= 648,71 кН.

Ширину верхнего пояса принимаем из условия опирания плит покрытия пролетом 12 м - 300 мм. Ориентировочное значение требуемой площади верхнего пояса:

Несколько в запас принимаем размеры сечения верхнего пояса с площадью Случайный начальный эксцентриситет где l=320см - наибольшее фактическое расстояние между узлами верхнего пояса (в осях);

Принимаем .

Расчетная длина в обеих плоскостях . Наибольшая гибкость элемента верхнего пояса то есть необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность. Для этого вычисляем:

;



;

;

Для тяжелого бетона .

,

Так как принимаем

Принимаем в первом приближении м = 0,025, тогда

.

Критическая сила по формуле (92) [5]:

Коэффициент продольного изгиба:



Расчетный эксцентриситет продольной силы:

.

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при

Далее вычисляем

Принимаем конструктивно 416 А-III с As = 8,04 см2 для армирования первой и второй панели верхнего пояса. Коэффициент армирования

,



что незначительно отличается от принятого в предыдущем приближении. Хомуты из условия свариваемости с продольной арматурой Ш16 принимаем 6 Вр-I с шагом 300 мм, что не превышает и не более 500 мм, где d - диаметр продольной рабочей арматуры.



Список литературы

1. СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР» ? М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

2. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

3. «Методические указания и справочные материалы к курсовому проекту №1 по дисциплине «Железобетонные конструкции» для студентов специальности 270102 - ПГС» ? М.: МГСУ, 2003.

4. Байков В. И., Сигалов Э. Е. «Железобетонные конструкции. Общий курс» ? М.: Стройиздат, 5-е изд., 1991.

5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (без предвари тельного напряжения арматуры) ? М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

6. Заикин А. И. «Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий. Учебное пособие» ? М.: АСВ, 2002.

7. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения) / ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР» ? М.: Стройиздат, 1978.

8. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых бетонов (к СП 52-102-2004).

9. Железобетонные конструкции: курсовое и дипломное проектирование/Под ред. А.Я. Барашикова. - К. - Высшая шк., Головное изд., 1987.

10. Бондаренко В.М., Римшин В.И. «Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций. Учебное пособие» - М.: Высшая школа, 2006 г.

11. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83)/ Ленпромстройпроект Госстроя СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

Размещено на Allbest.ru

...