Проектирование каркаса производственного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание на курсовую работу

1. Эскизное проектирование

2. Расчёт поперечной рамы

2.1 Сбор нагрузок

2.2 Статический расчет

2.3 Таблицы усилий в стойках рамы

2.4 Сочетания нагрузок

3 Расчёт прочности двухветвевой колонны

3.1 Расчёт надкрановой части колонны

3.2 Расчет подкрановой части колонны

3.3 Конструирование двухветвевой колонны

4 Расчёт фермы

4.1 Сбор нагрузок

4.2 Усилия в элементах фермы

4.3 Расчет элементов фермы

5 Расчет фундаментов

Список литературы

Введение

Цель курсового проекта по железобетонным конструкциям - приобретение навыков в решении основных вопросов проектирования железобетонного каркаса одноэтажного производственного здания.

При этом необходимо решать следующие вопросы:

- освоить методику компоновки производственного здания;

- определить нагрузки на несущие элементы каркаса здания;

- определить расчетные сочетания нагрузок и расчетные усилия в несущих элементах каркаса;

- произвести расчет и конструирование колонны производственного здания и ее узлов;

- произвести расчет и конструирование стропильной фермы и ее узлов;

- произвести расчет и конструирование фундамента стаканного типа.

Курсовой проект по железобетонным конструкциям состоит из трех частей: компоновочной, расчетной и графической.

В компоновочной части назначается сетка колонн; выбирается схема покрытия, конструкции кровли и схема стропильной фермы; производится компоновка поперечной рамы и связей по покрытию и по колоннам.

В расчетной части выбирается расчетная схема рамы и определяются действующие на нее нагрузки; производится статический расчет рамы; определяются расчетные усилия в сечениях рамы; производится расчет и конструирование колонны здания и ее узлов; выполняется расчет ригеля стропильной фермы; производится подбор сечения всех элементов фермы; рассчитываются и конструируются узлы фермы.

В графической части разрабатываются чертежи.

здание нагрузка колонна стропильный фундамент

Задание на курсовой проект №2 по железобетонным конструкциям

на тему: «Каркас одноэтажного промышленного здания»

Задание выдано:

студенту гр. С-51 Киселева Н.М.

Преподаватель: Багаев В.Н.

Исходные данные:

Тип ригеля ферма, 270

Пролёт здания L _кр = 24м).

Грузоподъёмность крана Q _кр = 16 (т).

Высота до низа ригеля Н _Н.Р. = 11,4 (м).

Шаг рам В = 6 (м).

Длина здания L _зд = 90(м).

Расчётное сопротивление грунта R₀ = 3,5 (кг/см²).

Место строительства г. Геленджик

Глубина заложения фундамента h=2,6 м

10.Здание отапливаемое

11.Панели навесные керамзитобетонные толщиной 200мм

12Остекление ленточное двух ярусное

13Ферма сегментная раскосная

14Плиты покрытия шириной 3м

15Кровля рулонная

1.Эскизное проектирование

Определение габаритов колонны:

Кран с Q = 16 т имеет следующие характеристики:

пролет 22,5м

нагрузка на колесо 150 кН

масса крана 18,7 т

масса тележки 3,7 т

высота крана Н_к =2200 мм

Для данного типа крана принимаем подкрановый рельс марки КР70 (ГОСТ 4121-76) - т.к. нагрузка на колесо 15т; h_р=150 мм., высота подкрановой балки Н_п.б.=800 мм.

Н_в=Н_п.б+h_р+Н_к+₁=800+150+2200+100 = 3250 мм

Н_н=Н_.-Н_в.=11400-3250=8150 мм

Привязку осей А и Б принимаем 0.

Принимаем двухветвевую колонну.

Колонна имеет сечение 1000х500 мм исходя из конструктивных решений.

Размещено на http://www.allbest.ru/

нижняя часть верхняя часть

380х500

Глубина заделки колонны в стакане фундамента определяется из условий:

Н_ст=0.5+0.33h_i=0.5+0.33*1 = 0.83 м

H_ан=1.5b=1.5Ч0.5=0.75

Принимаю глубину заделки колонны в фундамент 1 м.

2. Расчет поперечной рамы

Построение расчетной схемы и сбор нагрузок.

1) Подсчет нагрузки от покрытия и балки:

Состав покрытия приведен на рис.2, собственная масса плиты покрытия 2,7 тонн

(3х6м ), масса одного слоя рубероида на мастике 5 кг/м²

Рис.3

1. Три слоя рубероида на мастике

2. Цементная стяжка = 30 мм

3. Пенобетон = 200 мм, = 500 кг/м³

4. Пароизоляция - обмазка битумом

5. Ж.б. плита 450

Нагрузки от покрытия:

от ковра 3Ч0.05Ч1.3Ч0.95=0.185 кН/м²

от стяжки 1Ч0.03Ч22Ч1.3Ч0.95=0.815 кН/м²

от утеплителя 1Ч0.2Ч5Ч1.2Ч0.95=1,14 кгс/м²

от пароизоляции 1Ч0.05Ч1.3Ч0.95=0.062 кгс/м²

Итого: 2,2 кН/м²

2) Нагрузка на колонну G₁

от покрытия 2,2Ч6Ч9=118,8кН/м

от ж.б.плит 27Ч1.1Ч3Ч0.95=84,645 кН/м

от строп. Фермы 92Ч1.1Ч0.95/2=48,04 кН/м

Итого: 251,515 кН/м

G₁=251,515/9=27,95кН/м²

3) Подсчет нагрузок от собственной массы стеновых и оконных панелей.

Раскладка панелей дана на рис.2, панели керамзитобетонные, =200 мм, =1000 кг/м³, масса оконных панелей - 40 кг с м²

нагрузка от стены на отметке +10,800

G₂= 2Ч1.2х6х0.2х15Ч1.1Ч0.95 = 45,144 кН

нагрузка от стены на отметке +7,200

0.4Ч1.2Ч6Ч1.1Ч0.95 = 3,01 кН

2х1.2х6х0.2х15Ч1.1Ч0.95 = 45,14 кН

Итого: G₃ = 48,15 кН

нагрузка от стены на отметке +0,000

0.4Ч5,4Ч6Ч1.1Ч0.95 = 13,54 кН

1.8х6х0.2х15Ч1.1Ч0.95 = 33,858 кН

Итого: G₄ = 47,398 кН

4) Подсчет собственной массы верхней и нижней частей колонны.

верхняя часть:



нижняя часть:

5) Подсчет нагрузок от подкрановой балки и рельса.

F₃=V_п.б.fn+g_рельсаB_fn=13.361.10.95+0.636961.10.95=17.95 кН

6) Подсчет нагрузок от кранов на поперечную раму.

Кран с Q =16 т имеет следующие характеристики:

Минимальное давление крана 16 т:

где Q-грузоподъемность крана;

Q_m-масса моста;

G_т- масса тележки

n_o - число колес на одной стороне.

Горизонтальное давление колеса крана:

где k - коэфф. перехода, равный 0.05 при гибком подвесе.

Нагрузка на колонну определяется с использованием ординат линий влияния опорной реакции.



Y1=1

Y2=0,256

Вертикальная крановая нагрузка на колонну:

где _f =1,1; _n =0,95; =0,85 -

коэффициент сочетания для 2-х кранов

Горизонтальная поперечная крановая нагрузка:

7) Подсчет снеговой нагрузки.

Высота фермы на опоре 880 мм, высота в коньке 2700 мм.

f = 2700+300-880-300=1820

г. Геленджик относится к 2 снеговому району, S_g=70 кПа

Снеговая нагрузка на колонну: V_сн=S_gB_n=0,7160.95=3,99 кН/м

8) Подсчет ветровой нагрузки на поперечную раму.

, 5 регион с W₀=0,6 кН/м²

где W_o - нормативное ветровое давление

с_е - аэродинамический коэффициент

k - коэфф., учитывающий изменение ветрового давления по высоте

B - шаг поперечных рам

; ,

Коэффициент k для типа местности В:

до высоты 5 м k = 0.5

на высоте 10 м k = 0.65

на высоте 20 м k = 0.85

на высоте колонны равной +11400 м

k =

на высоте парапетной панели равной +13200 м

k =

Подсчет первичных расчетных нагрузок:

=0,6·0,8к·6=10,85к; V^'=6,64к

=0,6*0,8*0,5*6*0,95*1,4=1,92;

=0,6*0,44*0,5*6*0,95*1,4=1,05

=0,6*0,8*0,678*6*0,95*1,4=2,597

=0,6*0,44*0,678*6*0,95*1,4=1,43;

=0,6*0,8*0,714*6*0,95*1,4=2,73

=0,6*0,44*0,714*6*0,95*1,4=1,51

Подсчет приведенных расчетных нагрузок:

кН

кН

Эквивалентную распределенную нагрузку находим из условия равенства моментов в сеч. 1 - 1.

кН·м

кН/м

кН·м

кН/м



§ Эксцентриситет смещения осей верхней и нижней части колонны:

Е₁ = 0,5(h_н - h_в) = 0,5(1,0 - 0,5) = 0,25 м.

§ Эксцентриситет опорного узла стропильной фермы:

E₂ = м.

§ Эксцентриситет давления крана:

E₃ = 0,75 - (1 /2) = 025 м.

Эксцентриситет смещения осей стеновой панели и колоны:

Учет пространственной работы

Учёт пространственной работы осуществляется введением реактивного отпора R_M при действии D_max и D_min, а также реактивного отпора R_T, при расчёте на горизонтальную тормозную силу.

где

;

;

2.2 Статический расчет рамы

Статический расчёт рамы выполняем на ЭВМ. Данные для расчета представлены на рис. Соотношение жестокостей элементов рамы I_н/I_в/I_p=1/0,14/4.

3. Расчет колонны

Исходные данные. Бетон тяжелый класса В25:

,

Продольная класса А-III, d=10-40мм, R_s=R_sc=365 МПа, Е_s=210⁵ МПа.

Поперечная класса А-III, d=6-8мм, R_s=R_sc=290 МПа, Е_s=210⁵ МПа.

3.1 Расчет надкрановой части колонны

Комбинация усилий для сечения 3-3.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
М,kHм	26,4	134,23	-196,1	-242,8	-170,9	-242,8	-196,1	134,23	-196,1	-105
N,kH	660,5	-660,5	-660,5	-923,1	-952,3	-923,1	-660,5	-660,5	-660,5	-660,5
Q,kH	13,3	57,7	57,7	46,46	14,1	46,46	57,7	-20,59	57,7	87,7

Комбинации усилий:

© Для расчета М= -242,8 кНм; N= -923,1 кН (1,2,5)

© Для проверки прочности сечения М= -170,9 кНм; N= -952,3 кН (1,2)

© Длительные нагрузки М= -109,4 кНм; N= -660,5 кН

Расчет надкрановой части колонны в плоскости изгиба:

Сечение колонны b x h =500 x 600 мм при а=а^/=4 см. Полезная высота сечения h_o=h-a=56 см.

1 комбинация усилий: М= -242,8 кНм; N= -923,1 кН

М_l= -109,4 кНм; N_l= -660,5 кН

Расчетная длина надкрановой части колонны:



- присутствуют кратковременные составляющие нагрузки /1, табл.15/

Эксцентриситет продольной силы:

Так как , то принимаем е_о=0,263м

Радиус инерции сечения:

необходимо учесть влияние прогиба на величину эксцентриситета продольной силы.

Условная критическая сила:

Момент инерции бетонного сечения:

Моменты относительно центра тяжести растянутой или наименее сжатой арматуры:



Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на про-гиб элемента в предельном состоянии:

,т.к. отсутствует предварительное напряжение.

Приведенный момент инерции сечения арматуры отн-но центра тяжести бетонного сечения:

см⁴

Коэффициент продольного изгиба:

Значение эксцентриситета с учетом продольного изгиба:

При условии, что A_s=A_s^* высота сжатой зоны:

см

Относительная высота сжатой зоны:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны:

Имеем случай .

Предварительно принимаем 318 AIII c A_s=7,63 см².

Проверяем на прочность сечение с принятым армированием.

2 комбинация усилий: сечения М= -170,9 кНм; N= -952,3 кН (1,2)

М_l= -109,4 кНм; N_l= -660,5 кН

нагрузки 1,2 l_o = 2,5H_в, _b2=0.9.

.

Так как , то е₀=0,179м-принимаем за расчетный.

-радиус инерции сечения

следовательно расчет ведем с учетом гибкости элемента.

Моменты относительно центра тяжести растянутой или наименее сжатой арматуры:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

Т.к. в соответствии с п.3.6[1] , принимаем

,т.к. отсутствует предварительное напряжение.

Приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения:

Коэффициент продольного изгиба:

Значение эксцентриситета с учетом продольного изгиба:

Высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:



Проверяем сечение на прочность:

Прочность сечения обеспечена .

Расчет надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба

Расчетная длина надкрановой части колонны:

Радиус инерции сечения:

- расчет из плоскости изгиба не производим.

3.2 Расчет подкрановой части колонны

Расчет подкрановой части колонны в плоскости изгиба:

Высота всего сечения двухветвевой колонны 130 см.

Сечение ветви ;

Рабочая высота сечения ветви ;

Расстояние между осями ветвей ;

Расстояние между осями распорок ;

где -длина подкрановой части колонны выше уровня пола,

n-число распорок.

Комбинация усилий для сечения 2-2.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
М,kHm	-243,6	-322	178,2	135,64	178,2	144,64	-243,6	-322	-43,4	-83,69
N,kH	-1608	-1776	-660,5	-923,1	-660,5	-1036	-1608	-1776	-660,5	-1036
Q,kH	-5,9	20,72	-16	-19,87	-16	11,36	-5,9	20,72	57,7	87,77

Усилия от продолжительного действия нагрузок: М_l = 43,3 kHм, N_l = -660,5 kH,Ql=22.7 kH

Комбинация усилий для сечения 1-1

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
М,kHм	-313.6	-1185.5	-1133.5	-959.7	889.5	1206	-1133.5	-1252.2	-1133.5	-681.36
N,kH	-2162	-2329.9	-1214.4	-1477	-1214.4	-1852.5	-1214.4	-2067.2	-1214.4	-1589.9
Q,kH	-17.1	89.93	145.8	125.75	-69.9	-34.81	145.8	97.67	145.8	167.07

Усилия от продолжительного действия нагрузок: М_l = -62.7 kHм, N_l = -1214.4 kH,Ql=22.7 kH

© Для расчета

1 комбинация: М=-1252,6 кНм; N=-2067,2 кН; Q=97,67 кН- (сечение 1-1 комб 1,3,4-,5)

2 комбинация: М= - 1185,5кНм; N= -2329,9 кН; Q=89,93кН-(сечение 1-1 комб 1,2,3,4-,5)



принимаем для расчета.

Максимальный момент в ветви с максимальной поперечной силой

3 комб: М= - 681.5кНм; N= -1581.9 кН; Q=167.07 кН -(сечение 1-1 комб 1,3*,4+,5)

Растяжение в ветви при минимальной продольной силе

4 комб: М= - 1133.5кНм; N= -1214.4 кН; Q=145.8 кН -(сечение 1-1 комб 1,5)

- расчетная длина подкрановой части колонны при учёте нагрузки от крана.

Приведённый радиус инерции 2^х-ветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле:

Приведённая гибкость сечения - необходимо учесть влияние продольного прогиба.

2 комбинация:

М= - 1185,5кНм; N= -2329,9 кН; Q=89,93кН

М_l = -62.7 kHм, N_l = -1214.4 kH,Ql=22.7 kH

Вычисляем:

; ; ;

Задаемся коэффициентом армирования ;

Коэффициент

Определяем усилия в ветвях колонны по формуле:

Вычисляем ;

Величина случайного эксцентриситета:

Расстояние .

Подбор сечений арматуры:

сечение ветви работает по 2 случаю сжатия.

,

где

смІ

Принимаем 316 AIII c A_s=6.03 см².

3 комбинация :

М= - 681.5кНм; N= -1581.9 кН; Q=167.07 кН

М_l = -62.7 kHм, N_l = -1214.4 kH,Ql=22.7 kH

; ; ;

Коэффициент

Определяем усилия в ветвях колонны по формуле:

;

4 комбинация :

М= - 1133.5кНм; N= -1214.4 кН; Q=145.8 кН

М_l = -62.7 kHм, N_l = -1214.4 kH,Ql=22.7 kH

; ;

;

Коэффициент

Определяем усилия в ветвях колонны:

;

Максимальный момент в ветви дает 4 комбинация.

Определяем необходимость постановки арматуры.

.

Подбор сечений арматуры:

Сечение работает по второму случаю сжатия

смІ

Максимальное растягивающее усилие в 4 комбинации.

Принимаем 316 AIII c A_s=6,03 см²

Расчет подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчётная длина:

Радиус инерции:

- необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Значение случайного эксцентриситета:

;;

Принимаем . Тогда

Для расчета принимаем 2 комбинацию:

М= - 1185,5кНм; N= -2329,9 кН; Q=89,93кН

М_l = -62.7 kHм, N_l = -1214.4 kH,Ql=22.7 kH

;

- принимаем ;

,

Принимаем

Относительная высота сжатой зоны:

- второй случай внецентренного сжатия

,

где

смІ.

Следовательно выше принятой арматуры достаточно. Принимаем 316 AIII c A_s=6.03 см².

Расчёт рядовой распорки.

Наиболее неблагоприятно нагружение 3 комбинация: ;

4 комбинация: ;

Поперечная сила в распорках:

Сечение распорки b=50см ,h=40см ,h0=40-2-2/2=37cм

Т. к. эпюра моментов 2^х - значная, то

;

принимаем 3 12 А-III c A_s = 3,62 см²

Принимаем 3 20 А-III c A_s = 9,41 см²

Определяем:

постановка поперечной арматуры требуется по расчету.

Определяется требуемая интенсивность поперечных стержней.



При назначении интенсивности поперечных стержней должно выполняться условие:

<

Условие выполняется, то есть для дальнейших расчетов принимаем

Назначаем диаметр хомутов, исходя из условия свариваемости с продольными рабочими стержнями:

Принимаем стержневую арматуру АIII: 2 стержня 6 cA_sIII=0.57cм²

Определяется шаг поперечных стержней:

исходя из конструктивных требований СНиП ,

Принимаем.S=100мм

Сечение рядовой распорки



Расчет верхней распорки.

Сечение распорки прямоугольное b=500мм h =950мм

Наиболее неблагоприятно нагружение

;;

Нижняя арматура подбирается на .

Принимаем

Верхнюю продольную арматуру распорки подбирают в запас прочности на

Поперечная арматура рассчитывается на усилие Q=943,48kH

-хомуты ставятся по расчету.

Требуемая интенсивность поперечных стержней:

;

Принимаем =144,45kH/м.

n = 2 - число срезов,d_w = 6м - арматуры А- I I I ;

А_sw =2*0,283=0,57 см²

Определяем шаг хомутов

. Принят шаг поперечных стержней S=100мм , 6 АIII .n=2.

3.3 Конструирование надкрановой части колонны, ветвей колонны

Конструктивные требования к внецентренно сжатым элементам отражены в пп. 5.16-5.19, 5.22-5.25 /2/.

Принято:

-расстояние между осями стержней продольной арматуры должно приниматься в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, не более 400 мм, а в направлении плоскости изгиба-не более 500 мм;

-диаметр хомутов в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов не менее 0,25d = 0,25*16 = 4 мм и не менее 5 мм - принято 6 АIII;

-расстояние между хомутами -не более 500 мм и не более 15*d = 15*16 = 240 мм. Принято 150мм.

-расстояние между хомутами внецентренно сжатых элементов в местах стыковки рабочей арматуры внахлестку должно составлять не более 10*d =10*16 =160 мм, в принято -100 мм.

-конструкция вязаных хомутов во внецентренно сжатых элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегиба хомутов, а эти перегибы-на расстоянии не более 400 мм по ширине грани элемента. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.

Конструирование верхней распорки.

Конструирование верхней распорки необходимо производить с учетом требований пп. 5.16,5.25 /2/.

Верхняя распорка армируется продольной рабочей арматурой , располагаемой по верхней и нижней граням распорки, горизонтальными и вертикальными хомутами и отгибами.

Минимальная площадь продольной арматуры распорки :

А_{s min} = 0,0005*75*50=1.88cм² - принято по 3,у верхней и нижней граней распорки.

Суммарная площадь горизонтальных хомутов должна быть не менее 0,001*b*h_o=0,001*50*71=3,55 см² ( h_o-рабочая высота сечения распорки, а b-ширина сечения распорки), шаг не более 150 мм и не более ј h_p=1/4*75=18.75=150мм- приняты хомуты

,с шагом 150 мм.

Шаг вертиткальных хомутов должен быть не более 200 мм и не более расчетного шага - принят шаг 100 мм..

Отгибы в распорке должны пересекать нижнюю половину наклонной линии , идущей от примыкания верхнего участка колонн к углу примыкания ветви. Минимальная площадь отгибов . Принимаем 3 18А-III с

Конструирование рядовой распорки.

Рядовая распорка - изгибаемый момент. Конструирование распорки необходимо выполнять с учетом требования пп.5.16, 5.25,5.27/2/

Продольная арматура распорок, если обе ветви колонны сжаты, принимается симметричной. Если по расчету одна из ветвей растянута, армирование принимается несимметричным.

4. Расчет ж/б стропильной сегментной фермы

Требуется запроектировать стропильную сегментную ферму для покрытия однопролетного здания с сеткой колонн 18 х 12. Ферма эксплуатируется в закрытом помещении, в неагрессивной среде при влажности воздуха , т. е. к трещиностойкости ферм предъявляются требования 3 категории. Ферма изготавливается из тяжелого бетона класса В40. Район строительства - г. Самара.

Расчетные характеристики материалов.

Бетон тяжелый класса В40:

Канаты класса К - 7 диаметром 15 мм:

Арматура класса А - III диаметром 6 - 8 мм:

Арматура класса А - III диаметром 10 - 40 мм:

4.1 Определение нагрузок и усилий в элементах фермы

Нагрузка на ферму от плит покрытия передается в виде сосредаточенных сил в узлах фермы. В соответствии с рекомендациями 4 рассматриваем 3 схемы загружения.

Расчетная схема фермы



Вид нагрузки	Распределенная нагрузка на ригель, кН	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
	Нормативная	n=0,95
1	2	3	4	5
1. 3 слоя рубероида на битумной мастике	0.15x36 = 5.4	5.13	1,3	6.67
2. Цементно-песчаная стяжка	0,44*36=15,84	15,05	1,3	19,56
3. Утеплитель-пенобетон 120мм	0,8*36=28,8	20,52	1,2	24,62
4. Пароизоляция - 1 слой рубероида на битумной мастике	0.05x36 = 1.8	1.71	1,3	2.22
5. Ж/б плита покрытия 3х12 м	70	66.5	1,1	73.15
6. Ж/б ферма прол. 18 м, 1.05кН	105/18 x 3 = 17.5	16.63	1,1	18.28
7. Постоянная	139,34	132,37	-	153,3
8. Снеговая	115,2	109,44	1,6	175,1
9. в том числе длительная	28,42	27	1,6	43,2
10. Полная	188,98	179,53	-	230,91
11. в том числе длительная	160,56	152,53	-	187,71

Тангенсы углов наклона верхнего пояса:

; ;

-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

4.2 Усилия в элементах фермы (нормативные нагрузки)

Элемент	Длина	Постоянная	Снег-1	Снег-2	М-1	М-2
4 - 6	3048	-631,2	-271,5	-170,4	0,0	0,0
6 - 8	3010	-608,7	-261,8	-164,3	0,0	0,0
8 - 10	3010	-608,7	-261,8	-97,5	0,0	0,0
10 - 12	3048	-631,2	-271,5	-101,1	0,0	0,0
1 - 3	2870	564,7	242,9	170,8	0,0	0,0
3 - 5	2930	564,7	242,9	170,8	0,0	0,0
5 - 7	3000	625,8	269,2	134,6	0,0	0,0
7 - 9	3000	625,8	269,2	134,6	0,0	0,0
9 - 11	2930	564,7	242,9	72,2	0,0	0,0
11 - 13	2870	564,7	242,9	72,2	0,0	0,0
1 - 4	3325	-654,2	-281,4	-197,8	0,0	0,0
4 - 5	3377	48,4	20,8	-8,0	0,0	0,0
5 - 8	4076	-25,9	-11,1	39,7	0,0	0,0
8 - 9	4076	-25,9	-11,1	-50,9	0,0	0,0
9 - 12	3377	48,4	20,8	28,8	0,0	0,0
12 - 13	3325	-654,2	-281,4	-83,6	0,0	0,0
5 - 6	2520	-6,5	-2,8	-22,9	0,0	0,0
7 - 8	2760	-0,0	-0,0	-0,0	0,0	0,0
9 - 10	2520	-6,5	-2,8	20,1	0,0	0,0

Опорные реакции

Узел	Постоянная	Снег-1	Снег-2	М-1	М-2
1	-330,3	-142,1	-99,9	0	0
13	-330,3	-142,1	-42,2	0	0

4.2 Усилия в элементах фермы (расчетные нагрузки)

Элемент	Длина	Постоянная	Снег-1	Снег-2	М-1	М-2
4 - 6	3048	-690,3	-412,7	-259,1	0,0	0,0
6 - 8	3010	-665,6	-398	-249,8	0,0	0,0
8 - 10	3010	-665,6	-398	-148,2	0,0	0,0
10 - 12	3048	-690,3	-412,7	-153,6	0,0	0,0
1 - 3	2870	617,6	369,2	259,6	0,0	0,0
3 - 5	2930	617,6	369,2	259,6	0,0	0,0
5 - 7	3000	684,4	409,2	204,6	0,0	0,0
7 - 9	3000	684,4	409,2	204,6	0,0	0,0
9 - 11	2930	617,6	369,2	109,7	0,0	0,0
11 - 13	2870	617,6	369,2	109,7	0,0	0,0
1 - 4	3325	-715,5	-427,8	-300,7	0,0	0,0
4 - 5	3377	53	31,7	-12,1	0,0	0,0
5 - 8	4076	-28,3	-16,9	60,4	0,0	0,0
8 - 9	4076	-28,3	-16,9	-77,3	0,0	0,0
9 - 12	3377	53	31,7	43,8	0,0	0,0
12 - 13	3325	-715,5	-427,8	-127,1	0,0	0,0
5 - 6	2520	-7,2	-4,3	-34,9	0,0	0,0
7 - 8	2760	-0,0	-0,0	-0,0	0,0	0,0
9 - 10	2520	-7,2	-4,3	30,6	0,0	0,0

Опорные реакции

Узел	Постоянная	Снег-1	Снег-2	М-1	М-2
1	-361,3	-216	-151,8	0	0
13	-361,3	-216	-64,2	0	0

4.3 Расчет элементов фермы

Расчет нижнего пояса фермы.

Расчет по предельным состояниям первой группы на прочность.

По условиям изготовления, сечения и армирование всех элементов предварительно напряженного нижнего пояса должны быть одинаковыми. Максимальное расчетное усилие в нижнем поясе согласно таблице усилий принимаем по элементу 5 - 7 N = 1093,6кН

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

,

где - коэффициент учитывающий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести, принимаемый равный ( для каната К - 7 )

Принимаем 8 канатов 15 класса К - 7 с . Напрягаемая арматура окаймлена хомутами, выполненными в виде П - образных сеток ( встречно поставленных ). Продольная арматура сеток из стали Вр - I ( 6 5 Вр - I с )

Сечение нижнего пояса принимаем равное

Суммарный процент армирования:

Приведенная площадь поперечного сечения без учета ненапрягаемой арматуры:

,

где - отношение модулей упругости арматуры и бетона:

Потери предварительного натяжения арматуры и усилия обжатия.

Назначаем величину начального предварительного напряжения арматуры ( без учета потерь ):

Принимаем

При натяжении арматуры механическим способом на упоры стенда должны выполняться условия п. 1.23 1:

Первые потери:

1. От релаксации напряжений арматуры:

2. От разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств ( при t = 65єС ):

3. От деформации анкеров:

где - смещение стержней в инвентарных зажимах.

4. - трение арматуры при её натяжении отсутствует.

5. - натяжение производится на упоры стенда.

6. От быстронатекающей ползучести бетона

Предварительно находим напряжение и усилие обжатия с учетом первых пяти потерь:

;

Напряжение в бетоне при обжатии на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры:

Передаточная прочность бетона согласно п. 2.3 [2]

, принимаем

Т. к. , то

Первые потери:

Усилие обжатия с учетом первых потерь:

Вторые потери:

7. От усадки бетона

8. От ползучести бетона

Т. к. потери от быстронатекающей ползучести малы, то для определения не производим перерасчет сжимающих напряжений в бетоне от обжатия, оставляем отношение: , то

Вторые потери:

Полные потери:

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

Расчет по образованию и раскрытию трещин.

Для конструкций третьей категории трещиностойкости расчет ведется на действие нагрузок при коэффициенте по нагрузке , что соответствует норматиным нагрузкам:

Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжений согласно п. 1.27 [1]

принимаем

Усилие обжатия вводится с коэффициентом натяжения:

Усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь:

Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Т. к. - условие трещиностойкости сечения соблюдается, т. е. не требуется расчет по раскрытию трещин.

Расчет верхнего пояса фермы.

Расчет ведем по наибольшему усилию элемента 1 - 4:

Проверяем достаточность площади сечения верхнего пояса

Требуемая площадь сечения сжатого пояса:

Площадь сечения верхнего пояса ; >, т.е. принятая площадь сечения достаточна.

При расчете на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет . Согласно п. 1.21 [1]:

; .

Принимаем . При

Расчетная длина в обоих плоскостях l₀ = 332,5 * 0,9 = 299,25 см

Наибольшая гибкость сечения , т.е. согласно п. 3.54 [3] необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила (58) [1]:

,

где J - момент инерции сечения,

- коэффициент учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии.

-момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

-то же от действия постоянных и длительных нагрузок.

;

При

Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия .

Коэффициент .

Расстояние

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при

характеристика сжатой зоны бетона.

-напряжение в арматуре класса АIIi

-предельное напряжение в арматуре сжатой зоны

В соответствии с п. 3.61 [3] последовательность расчета для элементов из бетона класса выше В30 следующая:

;

;

т.к. принимаем симметричное армирование.

Площадь арматуры :

Принимаем конструктивно AIII A_s= см²

, что незначительно отличается от принятого ранее значения коэффициента армирования.

Расчет растянутого раскоса фермы.

Расчетное усилие растяжения для раскоса 4 - 5

Бетонное сечение

Площадь сечения арматуры из условия прочности:

Принимаем 4 10 А - III c A_s =3,14 см²

Расчет по образованию трещин.

Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:



условие трещиностойкости сечения не соблюдается, т. е. требуется расчет по раскрытию трещин.

Ширина раскрытия трещин от кратковременного действия полной нагрузки:

где - для арматуры класса А - III.

;

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

,

где

Ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

,

где

Непродолжительная ширина раскрытия трещин:

Продолжительная ширина раскрытия трещин:

Расчет сжатого раскоса фермы.

Расчетное кратковременное усилие в наиболее нагруженной сжатой стойке 8-9 N = - 105,6 кН, в том числе длительное N = - 66,95 кН.

Проверим достаточность предварительно назначенного бетонного сечения

Фактическая длина элемента 407,6 см.

Случайный эксцентриситет не менее

Принимаем

Расчетная длина

Т. к. гибкость , необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:



где момент инерции сечения

;

;

;

При

Коэффициент .

Расстояние до арматуры

Определим случай внецентренного сжатия для симметричного армирования:

;

т. е. имеем случай 1 внецентренного сжатия с относительно большими эксцентриситетами продольной силы:

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 2 10 А - III с А_s = 1,57 см² ;

Расчет опорного узла фермы.

Характер работы узла и его основные размеры показаны на рисунке. При конструировании узлов фермы необходимо уделять особое внимание надежной анкеровке элементов решетки. Длину анкеровки напрягаемой арматуры по табл. 7, ненапрягаемой арматуры в соответствии с п. 5.14 1, но не менее 35d с учетом отрицательного влияния моментов. Если арматура запущена за расчетное сечение на расстояние , то в расчет она вводится с коэффициентом . Расчет выполняют графоаналитическим способом ( см. рис. ). Для напрягаемой арматуры , где L₁ = 53см - фактическое значение анкеровки напрягаемой арматуры. Требуется площадь поперечного сечения продольных ненапрягаемых стержней в нижнем поясе в пределах опорного узла:

.

Принимаем 6 Ш12 А - III с .

Величина заделки ненапрягаемой арматуры, обеспечивающая полное использование ее расчетного сопротивления:

,

где , , см. табл.37[1]..

Принимаем .

.

Площадь поперечного сечения одного поперечного стержня:

,

где ,

,

, угол наклона линии АВ, .

n - число поперечных стержней в узле, пересекаемых линией АВ (без учета стержней, расположенных в зоне 10 см от точки А); при двух каркасах и шаге поперечных стержней минимум 10 см .

Принимаем Ш 8 АIII с .

Расчет из условия обеспечения прочности на изгиб по наклонному сечению.

Усилия в приопорной панели верхнего пояса ,длина узла . Расстояние от торца фермы до точки пересечения осей верхнего и нижнего поясов . Расстояние от верхней грани узла до центра тяжести напрягаемой и ненапрягаемой арматуры

.

Прочность наклонного сечения проверяют по линии АС.

Высота сжатой зоны:

.

Требуемая прочность поперечного сечения:



где, угол наклона приопорной панели, .

-плечо внутреннего усилия от равнодействующей в хомутах.

Принимаем Ш 10 А - III с .

Окончательно принимаем в опорном узле два каркаса с диаметром поперечных стержней 10 мм и шагом 100 мм.

Расчет промежуточных узлов.

Промежуточные узлы ферм рассчитываются на надежность заанкерования арматуры поясов и элементов решетки. Рекомендуется запускать сжатую арматуру за грань узла не менее для раскосов и - для верхнего пояса. Растянутая арматура должна запускаться за расчетное сечение 1-1 (рис.8) на длину ,

гдедля узлов верхнего пояса и 1,1 - для промежуточных узлов нижнего пояса.

Полученную длину анкеровки можно уменьшать на , если предусмотрены дополнительные анкерные устройства на концах запускаемых в узел стержней:

при приварке 1 коротыша, =3d;

при приварке 2 коротышей, =5d;

при загибе конца стержня длиной 5d на угол 90° =10d;

при высаженной головке =2d.

Если обеспечить соблюдение условия анкеровки не удается, растянутая арматура решетки должна привариваться к арматуре поясов.

Для растянутого раскоса 4 - 5, армированного 4 Ш10 А - III с .

<,

где - напряжение в арматуре от расчетной нагрузки.

Условие анкеровки выполняется.

Рассчитаем необходимость постановки поперечной арматуры в узле, устанавливаемой с целью компенсации снижения расчетного сопротивления в рабочей арматуре раскоса на длине заделки.

Линия возможного отрыва АВС показана на рис. В узле поставлено два каркаса, с числом поперечных стержней, включаемых в расчет . Фактическая длина заделки стержней за линию АВС .

Необходимое сечение поперечных стержней каркасов:

где - угол между поперечными стержнями и направлением растянутого раскоса,

Принимаем Ш8 АIII с .

Площадь сечения окаймляющего стержня:

где =2 - число каркасов.

=90 МПа (во всех случаях).

здесь - наибольшее усилие в растянутых раскосах, сходящихся в узле; - усилие в другом растянутом раскосе этого узла;

Принимаем Ш 10 А - III с .

Аналогично выполняются расчеты в других промежуточных узлах, при этом поперечные стержни устанавливаются из конструктивных соображений не менее Ш 8 А - III с шагом 100 мм, а окаймляющие стержни - Ш 10 А - III.

5. Расчет фундаментов под колонну

Исходные данные.

Расчетные значения усилий для сечения 1-1.

1 комбинация усилий M=236,36кНм, Nmax= -1102кН, Q= -26.98кН

Нагрузка от стенового ограждения F=58,02кН с эксцентриситетом е=0,8м.

Нормативное значение усилий получаем делением расчетных усилий на коффициент надёжности

Колонна , заделываемая в фундаменте размером и рабочей арматурой Ш12 АIII.

Глубина заложения фундамента - 1,9 м, полная высота фундамента - 1,75 м, расчётное сопротивление грунта (условное) R₀ = 3,8кг/см² = 0,38 МПа.

Бетон тяжелый класса В12,5 R_bt = 0,66 МПа, R_b = 7,5 МПа коэффициент условий работы бетона при учете ветровой и крановой нагрузок .Рабочая арматура сеток из стали класса АIII

Предварительное определение размеров подошвы фундамента.

Усилия, действующие по подошве фундамента относительно оси симметрии, без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах :

Размеры подошвы фундамента определим из расчета основания по деформациям на нормативные значения усилий методом последовательных приближений из условия ,что среднее давление на основание не превышает расчетного сопротивления грунта, и выполняются проверки по краевым давлениям.

Предварительную площадь фундамента определяем по формуле:

усредненная нагрузка 1 м³ фундамента и грунта на его уступах

При соотношении сторон фундамента

b/l=0.8 ,

Расчетное сопротивление грунта при d>2м

b . d-ширина и глубина проектируемого фундамента

-нагрузка от веса 1м3 грунта выше подошвы фундамента

k1=0.125, k2=0.25-коэффициент для песчаных грунтов.

площадь подошвы

-момент сопротивления подошвы фундамента в плоскости изгиба

Определение краевого давление на основание:

Назначение геометрических размеров фундамента.

Для двухветвевых колонн при

принимаем 0,95м-глубина заделки колонны.

Глубина стакана

Плитная часть фундамента.

Давление в грунте под подошвой фундамента без учета собственного веса грунта и фундамента на его уступах:

Рабочую высоту плиты проверим расчетом на продавливание. Пирамида продавливания начинается от граней подколонника:

Дополнительно выполним расчет на продавливание по наиболее нагруженной грани пирамиды , защитный слой бетона 35мм.Сила продавливания:

Размер нижней стороны грани пирамиды на уровне рабочей арматуры подошвы:

Средний размер грани пирамиды:

Условие прочности на продавливание:

-прочность грани достаточна.

Расчетный изгибающий момент в сечении 1-1 по грани подколонника:

-площадь сечения рабочей арматуры сетки плитной части фундамента в направлении длинной части.

При шаге 200мм b=2,1м укладываем 11 стержней ,принимаем 11 12 А - III с А_s = 12,623см²

Процент армирования

Площадь сечения рабочей арматуры сетки плитной части фундамента в направлении короткой части всечении2-2 по среднему давлению в грунте

При шаге 200мм b=2,4м укладываем 13 стержней ,принимаем 13 12 А - III с А_s = 14,7см²

Процент армирования

Расчет подколонника фундамента.

Изгибающий момент, действующий на уровне низа стакана:

Продольная сила

Условная продольная сила, учитывающая передачу части усилий через торец колонны на нижнюю часть фундамента:

принимаем

При толщине защитного слоя 50мм расстояние от грани стакана до центра тяжести сечения арматуры .

Эксцентриситет продольной силы относительно арматуры :

Положение нейтральной оси в двутавровом сечении в предположении симметричного армирования :

т.е. граница сжатой зоны проходит в полке и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной .

Минимальная площадь сечения продольной арматуры:

Принимаем 5 12 А - III с А_s = 5,65см²

Поперечное армирование стакана выполняется в виде горизонтальных сеток из арматуры класса АIII.

Т.к. расчетный изгибающий момент определяется относительно т.В на расстоянии от центра тяжести колонны в сечении 4-4

Расположение сеток принято как для случая малых эксцентриситетов и их число равно 5.

В сетке принято … ….. А - I с А_s = ……см²

Список используемой литературы

СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции». Госстрой СССР. М.ЦНТП, 1985 - 79с.

Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры: ЦНИИ промзданий НИИЖБ - М. ЦНТП. 1986 -192с.

СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Госстроя СССР.- М: ЦИТП. 1988 - 36с.

Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М: Стройиздат. 1985 - 728с.

Железобетонные и каменные конструкции под ред. В.М. Бондаренко, М., «Высшая школа», 2002 г. - 875 с.

Размещено на Allbest.ru