Одноэтажное пролетное производственное здание в сборном железобетоне

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

"Одноэтажное пролетное производственное здание в сборном железобетоне"



Содержание

1. Исходные данные

2. Компоновка поперечной рамы

3. Определение нагрузок на раму, эксцентриситетов их приложения и моментов инерции сечений колонн

4. Расчёт сплошной колонны ряда А

5. Компьютерный расчет колонны ряда Б

6. Расчёт фундамента

7. Расчёт сегментной фермы

Список литературы



1. Исходные данные

Район строительства - г. Челябинск. Городская территория (местность типа В).

Длина здания 132м .

Длина температурного блока 72 м и 60 м.

Пролеты 18 м (4 пролета).

Шаг крайних и средних колонн- 12м.

В каждом пролете здания действуют по 2 крана грузоподъемностью 10 т.

Подкрановые балки - железобетонные типовые.

Высота кранового рельса (с подкладкой) 150 мм.

Расстояние от отметки пола до верха фундамента 150 мм.

Стропильные конструкции - железобетонные сегментные фермы.

Плиты покрытия железобетонные ребристые размерами 3*12 м.

Наружные стены панельные, толщиной 200 мм. Остекление ленточное.

2. Компоновка поперечной рамы

поперечный рама арматура фундамент

Крайние колонны при высоте этажа 10,8 м принимаем сплошные прямоугольного сечения с размерами поперечного сечения: надкрановой части 400 х 600 мм, подкрановой части 400 х 800 мм. Высота (длина) подкрановой части колонны (от обреза фундамента) составляет

6900 + 150 = 7050 мм; высота (длина) надкрановой части колонны равна 3900 мм.

Стеновые панели принимаем двух типопразмеров : 1,2*12 м; 1,8*12 м

Отметка установки стеновых панелей (расстояние между ними по вертикали) назначаем из возможной высоты каждого яруса остекления, кратной модулю 600.



3. Определение нагрузок на раму, эксцентриситетов их приложения и моментов инерции сечений колонн

При определении расчетных нагрузок учитываем коэффициент надежности по назначению здания (для зданий IIкласса).

Постоянные нагрузки

Для зданий с шагом колонн 12 м, строящегося в г. Челябинск, расположенном во III снеговом районе, применяем плиты покрытия размером 3*12 м. Расчет нагрузки на 1 покрытия сводим в таблицу 3.1.1.

Таблица

	Вид нагрузки	Нормативн. нагр-ка, Н/м2	Коэф.надежности по нагр-ке, ?f	Расчетн. нагр-ка, Н/м2
1.	Ж/б ребристые плиты покрытия 3*12 м	1800	1,1	2000
2.	Гидроизоляция (битумно-резиновая изоляционная мастика типа МБК-Х-1)	170	1,3	221
3.	Утеплитель ?=70 мм (минераловатные плиты)	200	1,3	260
4.	Керамзитная засыпка ?=70 мм	56	1,3	72,8
5.	Цементно-песчаная стяжка ?=20 мм	400	1,3	520
6.	Рулонный ковер (покрытие)	150	1,3	195
Итого:	3268,8

Расчетное опорное давление фермы

· на крайнюю колонну :

от веса покрытия

· от собственного веса



где:

1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;

0,95 - коэффициент надежности по назначению здания;

Тогда

;

на среднюю колонну

.

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну

· от веса стеновых панелей на отметке 11,4 м:

,

где:

- вес 1 стеновых панелей;

- суммарная высота стеновых панелей выше отметки 11,4 м;

- шаг колонн;

· от веса стеновых панелей и остекления на отметке 6,6 м:

;

,

где:

- вес подкрановой балки пролетом 12 м;

- вес 1 м подкранового пути.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передающаяся непосредственно на фундаментную балку

,

где:

- вес 1 остекления;

- высота остекления.

Расчетная нагрузка на среднюю колонну отвеса подкрановых балок и подкрановых путей

Расчетные нагрузки от веса крайних колонн

· надкрановая часть

;

· подкрановая часть

.

Расчетные нагрузки от веса средних колонн

· надкрановая часть

· подкрановая часть

.

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка

Для III снегового района .

Расчетная снеговая нагрузка при

· на крайние колонны

;

· на средние колонны

.

Крановые нагрузки

Грузоподъемность крана Q = 100 кН.

Пролет крана L_cr = 16,5 м.

Основные технические характеристики крана: ширина крана В = 630 см; расстояние между колесами (база) крана ; вес тележки крана ; максимальное и минимальное давление на колесо крана .

Расчетное максимальное и минимальное давление на колесо крана при соответственно равны:

Расчетная тормозная поперечная сила:

то же на одно колесо крана:

.

Вертикальная крановая нагрузка на колонну от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетания :

;

,

где:

сумма ординат линии влияния давления (опорных реакций) подкрановых балок на колонну .

Вертикальная крановая нагрузка от четырех сближенных кранов с коэффициентом сочетания .

· на среднюю колонну

;

· на колонну крайнего ряда

.

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении тележки крана:

Расчетная длительная вертикальная нагрузка от одного крана с коэффициентом 0,5.

Ветровая нагрузка

Нормативное ветровое давление для г. Челябинск ( II ветровой район) для местности типа В на части здания от поверхности земли:

· на высоте до 5 м

;

· на высоте 10 м

;

· на высоте 20 м

.

Ветровое давление в характерных точках по высоте между 10 и 20 м определяем по линейной интерполяции:

· на отметке 10,8 м (верх колонны)

;

· на отметке 12,6 м (верх парапета)

.

Аэродинамические коэффициенты принимаются равными:

· с наветренной стороны ;

· с подветренной стороны .

Расчетная ветровая нагрузка с наветренной стороны на 1 м высоты колонны при коэффициентах надежности по нагрузке и по назначению здания :

· до отметки 5 м

;

· на отметке 10 м

;

· на отметке верха колонны 10,8 м

;

· на отметке верха парапета 12,6 м

.

Расчетная ветровая нагрузка с подветренной стороны на 1 м высоты колонны на тех же отметках равна соответственно:

, или

;

;

.

Для упрощения расчета переменную по высоте ветровую нагрузку заменяют равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консольной стойки высотой 10,8 + 0,15 = 10,95м. Порядок определения эквивалентной равномерно распределенной ветровой нагрузки следующий .

Определяют моменты в заделке стойки от действий ветровой нагрузки и от эквивалентной распределенной нагрузки :

.

Приравнивая и , получим эквивалентные нагрузки:

· с наветренной стороны

;

· с подветренной стороны

.

Сосредоточенная ветровая нагрузка, собираемая с конструкций, расположенных выше верха колонн (при отсутствии фонарей - до верхней отметки парапета).

.

Эксцентриситеты действующих нагрузок

Оси стоек в расчетной схеме приняты совмещенными с геометрическими осями сечений надкрановых и подкрановых частей колонн исходной рамы. При этом вертикальные оси крайних колонн ступенчатые. Смещение осей надкрановой и подкрановой частей колонны на величину приводит к появлению моментов от вертикальных нагрузок , действующих по оси надкрановой части в уровне сопряжения ее с подкрановой частью колонны.

Эксцентриситет приложения нагрузки отвеса покрытия и снега:

(при нулевой привязке крайних колонн слагаемое 0,25 отсутствует).

Эксцентриситет приложения нагрузки от веса стенового ограждения в пределах надкрановой части колонны

;

Эксцентриситет приложения нагрузки от смещения геометрических осей сечений надкрановой и подкрановой частей крайней колонны

;

Эксцентриситет приложения нагрузки от веса подкрановой балки (и крана) на крайнюю колонну

;

Эксцентриситет приложения нагрузки от веса стенового ограждения в пределах подкрановой части колонны

;

Эксцентриситет приложения нагрузки от веса подкрановой балки (и крана) на среднюю колонну

.

Моменты инерции сечений колонн

Колонна по оси А:

· надкрановая часть

;

· подкрановая часть

.

Колонна по оси Б:

· надкрановая часть

;

· подкрановая часть

.

Таблица 3.4.1. Расчетные усилия M, N, Q в сечениях 2-2, 3-3, 4-4 крайней колонны по оси А.

Нагрузка	№ загруж.	Коэф.сочет. ?2	M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)	Q (кН)
			2-2	3-3	4-4
Постоянная	1	1	-28,06	768,42	-31,28	891,12	73,20	1020,03	17,07
Снеговая	2 3	1 0,9	18,37 16,53	184,68 166,21	-0,10 -0,09	184,68 166,21	-9,72 -8,75	184,68 166,21	-1,21 -1,089
Кранов. нагр. Dmaxпо оси А	4 5	1 0,9	-80,17 -72,15	0,0 0,0	115,69 104,12	326,44 293,79	-47,74 -42,97	326,44 293,79	-20,59 -18,53
Кранов. нагр. Dmaxпо оси Б	6* 7*	1 0,9	-41,65 -37,49	0,0 0,0	48,45 43,61	150,16 134,14	-36,44 -32,79	150,16 135,14	-10,68 -9,61
Кранов. нагр. от 4-х кранов Dmin(0,7)	8 9	1 0,9	-31,15 -28,04	0,0 0,0	43,05 38,75	123,67 111,3	-20,45 -18,41	123,67 111,3	-7,99 -7,19
Кранов. нагр. Т по оси А	10 11	1 0,9	10,51 9,46	0,0 0,0	10,51 9,46	0,0 0,0	18,43 16,59	0,0 0,0	3,64 3,28
Кранов. нагр. Т по оси Б	12* 13*	1 0,9	1,34 1,21	0,0 0,0	1,34 1,21	0,0 0,0	4,08 3,67	0,0 0,0	0,34 0,31
Ветровая слева	14 15	1 0,9	-0,84 -0,76	0,0 0,0	-0,84 -0,76	0,0 0,0	101,08 90,97	0,0 0,0	21,56 19,4
Ветровая справа	16* 17*	1 0,9	-4,21 -3,79	0,0 0,0	-4,21 -3,79	0,0 0,0	-90,52 -81,47	0,0 0,0	-17,42 -15,68

Таблица 3.4.2. Основные сочетания усилий в сечениях колонны по оси А

Усилия	Коэф. сочет.	Верхний участок	Нижний участок
		2-2	3-3	4-4
		M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)
+Mmax Nсоотв.	1	-	1,4,10	1,14
		-	94,92	1217,56	174,28	1020,03
	0,9	-	1,5,11,9	1,15
		-	121,05	1296,21	164,17	1020,03
-Mmax Nсоотв.	1	1,4,10	1,16*	1,16*
		-118,74	768,42	-35,49	891,12	-17,32	1020,3
	0,9	1,5,11,9,15	1,3,17*	1,3,5,11,9,17*
		-138,47	768,42	-35,16	1057,33	-94,99	1591,33
Nmax +Mсоотв.	1	-	1,4,10	1,2
		-	94,92	1217,56	63,48	1204,71
	0,9	-	1,5,11,9	1,15
		-	121,05	1296,21	164,17	1020,03
Nmax -Mсоотв.	1	1,4,10	1,16*	1,16*
		-118,74	768,42	-35,49	891,12	-17,32	1020,03
	0,9	1,5,11,9,15	1,3,17*	1,3,5,11,9,17*
		-138,47	768,42	-35,16	1057,33	-94,99	1591,33
Nmin +Mсоотв.	1					-
						-
Nmin -Mсоотв.	1					1,2,4,10,8,16*
						-113,66	1654,82

Таблица 3.4.3. Основные сочетания усилий в сечениях колонны по оси Б.

Нагрузка	№ загруж.	Коэф.сочет. ?2	M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)	Q (кН)
			2-2	3-3	4-4
Постоянная	1	1	0,0	794,48	0,0	1039,88	0,0	1106,34	0,0
Снеговая	2 3	1 0,9	0,0 0,0	369,36 332,42	0,0 0,0	369,36 332,42	0,0 0,0	369,36 332,42	0,0 0,0
Кранов. нагр. Dmaxпо оси А	4 5	1 0,9	49,34 44,41	0,0 0,0	-63,28 -56,95	150,16 135,14	37,29 33,56	150,16 135,14	12,65 11,39
Кранов. нагр. Dmaxпо оси Б	6* 7*	1 0,9	98,97 89,07	0,0 0,0	-145,86 -131,27	326,44 293,79	55,87 50,28	326,44 293,79	25,38 22,84
Кранов. нагр. от 4-х кранов Dmin(0,7)	8 9	1 0,9	0,0 0,0	0,0 0,0	0,0 0,0	537,67 483,9	0,0 0,0	537,67 483,9	0,0 0,0
Кранов. нагр. Т по оси А	10 11	1 0,9	1,34 1,21	0,0 0,0	1,34 1,21	0,0 0,0	4,08 3,67	0,0 0,0	0,34 0,31
Кранов. нагр. Т по оси Б	12* 13*	1 0,9	10,51 9,46	0,0 0,0	10,51 9,46	0,0 0,0	18,43 16,59	0,0 0,0	3,64 3,28
Ветровая слева	14 15	1 0,9	19,37 17,43	0,0 0,0	19,37 17,43	0,0 0,0	58,86 52,97	0,0 0,0	4,97 4,47
Ветровая справа	16* 17*	1 0,9	-19,37 -17,43	0,0 0,0	-19,37 -17,43	0,0 0,0	-58,86 -52,97	0,0 0,0	-4,97 -4,47

Таблица 3.4.4. Основные сочетания усилий в сечениях колонны по оси Б.

Усилия	Коэф. сочет.	Верхний участок	Нижний участок
		2-2	3-3	4-4
		M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)	M (кНм)	N (кН)
+Mmax Nсоотв.	1	1,6*,12*	1,14	1,6*,12*
		109,48	794,48	19,37	1039,88	74,3	1432,78
	0,9	1,3,7*,13*,15	1,3,9,15	1,3,7*,13*,9,15
		115,96	1126,9	17,43	1856,2	119,84	2216,45
-Mmax Nсоотв.	1	1,16*	1,6*,12*	1,16*
		-19,37	794,78	-156,37	1366,32	-58,86	1106,34
	0,9	1,3,17*	1,3,7*,13*,9,17*	1,3,17*
		-17,43	1126,9	-158,16	2149,99	-52,97	1438,76
Nmax +Mсоотв.	1	1,6*,12*	1,14	1,6*,12*
		109,48	794,48	19,37	1039,88	74,3	1432,78
	0,9	1,3,7*,13*,15	1,3,9,15	1,3,7*,13*,9,15
		115,96	1126,9	17,43	1856,2	119,84	2216,45
Nmax -Mсоотв.	1	1,16*	1,6*,12*	1,16*
		-19,37	794,78	-156,37	1366,32	-58,86	1106,34
	0,9	1,3,17*	1,3,7*,13*,9,17*	1,3,17*
		-17,43	1126,9	-158,16	2149,99	-52,97	1438,76
Nmin +Mсоотв.	1					1,6*,12*
						74,3	1549,23
Nmin -Mсоотв.	1					1,16*
						-58,86	1106,34

4. Расчет сплошной колонны ряда А

Исходные данные

Колонна изготовлена из бетона класса В25, армирование выполняется из стержневой арматуры класса А - III.

Расчётные данные для бетона марки В25 :

- коэффициент условий работы бетона;

, с учетом коэффициента условий работы бетона ;

, с учетом коэффициента условий работы бетона ;

;

;

;

расчётные данные для арматуры A-III:

Расчет арматуры в надкрановой части колонны

Сечение колонны , приполезная высота сечения . Расчетная длина надкрановой части колонны - при учете крановой нагрузки; - без учета крановой нагрузки.

Гибкость надкрановой части колонны: , где

- радиус инерции, следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.

Для первой комбинации усилий:M_max = 69,24 кНм,N_с = 384,12кН.

. Определяем случайный эксцентриситет из условий: ;принимаем.

Момент инерции надкрановой части колонны: .

Коэффициент:

Принимаю: .

,где ;.

Предварительно принимаю коэффициент армирования: .

Отношение модулей упругости: .

Приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжестибетонного сечения: .

Условная критическая сила:

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:



Расчетный эксцентриситет продольной силы: .

Определяем требуемую площадь сечения симметричной арматуры:

, где

.

;

;

.\

При требуемая площадь сечения симметричной арматуры составляет:

, т.е. арматуру принимаем по конструктивному минимуму:

при гибкости , то

.

Окончательно принимаем в надкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 218 А-III ().

Коэффициент армирования сечения .

Для второй комбинации усилий:N_max = 384,21кН,M_с = 59,37кНм.

. Определяем случайный эксцентриситет из условий: ;принимаем.

Расчетный эксцентриситет: .

Коэффициент:

Принимаю: .

,где ;.

Приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжестибетонного сечения:

.

Условная критическая сила:

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

.

Проверяем прочность сечения:

;

;

;

кНмм.

N_max = 384,21кН.

Прочность сечения 2-2 по второй комбинации обеспечена.



Расчет арматуры в подкрановой части колонны

Сечение колонны , приполезная высота сечения . Расчетная длина подкрановой части колонны - при учете крановой нагрузки; - без учета крановой нагрузки.

Гибкость подкрановой части колонны: , где

- радиус инерции, следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.

Для первой комбинации усилий:M_max = 87,14кНм,N_с = 510кН.

Определяем случайный эксцентриситет из условий: ;принимаем.

Расчетный эксцентриситет: .

Момент инерции подкрановой части колонны: .

Коэффициент:

Принимаю: .

,где ;.

Предварительно принимаю коэффициент армирования: .

Отношение модулей упругости: .

Приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжестибетонного сечения:

.

Условная критическая сила:

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

.

Расчетный эксцентриситет продольной силы: .

Определяем требуемую площадь сечения симметричной арматуры:

, где

.

;

;

.

При требуемая площадь сечения симметричной арматуры составляет:

, т.е. арматуру принимаем по конструктивному минимуму:

при гибкости , то

.



Окончательно принимаем в подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 316 А-III ().

Коэффициент армирования сечения .

Для второй комбинации усилий:N_max = 795,5кН,M_с = 47,5кНм.

Расчетный эксцентриситет: .

Коэффициент:

Принимаю: .

;.

Приведенный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжестибетонного сечения: .

Условная критическая сила:

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета:

.

Расчетный эксцентриситет продольной силы:

.

Проверяем прочность сечения:

;

;



;

кНмм.

N_max = 795,5кН.

Прочность сечения 4-4 по второй комбинации обеспечена.

Расчет крановой консоли

На крановую консоль колонны ряда А действует сосредоточенная сила от веса подкрановой балки и вертикального давления кранов.

Размеры консоли :

Подкрановые балки с шириной опорной площадки .

Так как на консоль действуют нагрузки малой суммарной продолжительности, то расчетные сопротивления бетона принимаем с коэффициентом .

Так как прочность бетонного сечения консоли достаточна и поперечное армирование ее выполняется по конструктивным требованиям. Припоперечное армирование принимаем в виде горизонтальных хомутов из стержней A - III с шагом 150 мм по высоте консоли. Проверяем бетон консоли под опорой подкрановой балки на местное сжатие (смятие) из условия:

,

Для чего последовательно определяем:

- площадь смятия

-расчетная площадь смятия

-



-расчетное сопротивление бетона смятию

Проверяем условие:

,следовательно, смятие консоли бетона не произойдет.

Требуемая площадь сечения продольной арматуры консоли:

ПринимаемA - III ().

Для наружной анкеровки продольной арматуры она должна быть заведена за грань колонны на длину не менее чем.

5. Компьютерный расчет колонны ряда Б

Коэффициент надежности по ответственности ?_n = 0,95

Длина элемента 7,95 м

Коэффициент расчетной длины в плоскости XoY 0,67

Коэффициент расчетной длины в плоскости XoZ 0,67

Случайный эксцентриситет по Z 10 мм

Случайный эксцентриситет по Y 10 мм

Конструкция статически определимая

Сечение

Рис



Таблица

Арматура	Класс	Коэффициент условий работы
Продольная	A-III	0,9
Поперечная	A-I	0,9

Бетон

Вид бетона: Тяжелый

Класс бетона: B25

Плотность бетона 2,5 Т/м³

Условия твердения: Естественное

Коэффициент условий твердения 1

Коэффициенты условий работы бетона

Учет нагрузок длительного действия ?_b2 0,9

Результирующий коэффициент без ?_b2 1

Схема участков

Рис



Таблица. Заданное армирование

Участок	Длина (м)	Арматура	Сечение
1	7,95	S1 - 2?12 S2 - 2?12 Поперечная арматура вдоль оси Z 2?6, шаг поперечной арматуры 300 мм Поперечная арматура вдоль оси Y 2?6, шаг поперечной арматуры 300 мм

Нагрузки

Рис

Таблица

Тип: постоянное Коэффициент надeжности по нагрузке: 1,1 Коэффициент длительной части: 1 Учтен собственный вес
N	221,6 Т	T	0 Т*м
My1	11,9 Т*м	Mz1	0 Т*м
Qz1	-1,283 Т	Qy1	0 Т
My2	1,7 Т*м	Mz2	0 Т*м
Qz2	-1,283 Т	Qy2	0 Т
qz	0 Т/м	qy	0 Т/м



Таблица

Результаты расчета
Участок	Коэффициент использования	Проверка	Проверено по СНиП
1	0,492	Прочность по предельной продольной силе сечения	п.п. 3.26,3.28
	0,731	Прочность по предельному моменту сечения	п.п. 3.15-3.20, 3.27-3.28
	0,316	Продольная сила при учете прогиба при гибкости L0/i>14	п.п. 3.24, 3.6
	0,011	Прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами	п.3.30
	0,039	Прочность по наклонной трещине	п.3.31 СНиП, п.3.31 Пособия к СНиП

Коэффициент надежности по ответственности ?_n = 0,95

Длина элемента 3,9 м

Коэффициент расчетной длины в плоскости XoY 0,33

Коэффициент расчетной длины в плоскости XoZ 0,33

Случайный эксцентриситет по Z 10 мм

Случайный эксцентриситет по Y 10 мм

Конструкция статически определимая

Сечение

Рис



Таблица

Арматура	Класс	Коэффициент условий работы
Продольная	A-III	0,9
Поперечная	A-I	0,9

Бетон

Вид бетона: Тяжелый

Класс бетона: B25

Плотность бетона 2,5 Т/м³

Условия твердения: Естественное

Коэффициент условий твердения 1

Коэффициенты условий работы бетона

Учет нагрузок длительного действия ?_b2 0,9

Результирующий коэффициент без ?_b2 1

Схема участков

Рис



Таблица. Заданное армирование

Участок	Длина (м)	Арматура	Сечение
1	3,9	S1 - 2?12 S2 - 2?12 Поперечная арматура вдоль оси Z 2?6, шаг поперечной арматуры 300 мм Поперечная арматура вдоль оси Y 2?6, шаг поперечной арматуры 300 мм

Нагрузки

Рис

Таблица. Загружение1

Тип: постоянное Коэффициент надeжности по нагрузке: 1,1 Коэффициент длительной части: 1 Учтен собственный вес
N	112,7 Т	T	0 Т*м
My1	11,6 Т*м	Mz1	0 Т*м
Qz1	-2,974 Т	Qy1	0 Т
My2	0 Т*м	Mz2	0 Т*м
Qz2	-2,974 Т	Qy2	0 Т
qz	0 Т/м	qy	0 Т/м



Таблица

Результаты расчета
Участок	Коэффициент использования	Проверка	Проверено по СНиП
1	0,327	Прочность по предельной продольной силе сечения	п.п. 3.26,3.28
	0,752	Прочность по предельному моменту сечения	п.п. 3.15-3.20, 3.27-3.28
	0,036	Прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами	п.3.30
	0,123	Прочность по наклонной трещине	п.3.31 СНиП, п.3.31 Пособия к СНиП

Отчет сформирован программой АРБАТ, версия: 5.1.0.1 от 23.10.2006

6. Расчет фундамента

Исходные данные

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной d = 2,25м. Обрез фундамента - на отметке - 0,150 м. Расчетное сопротивление грунта основания R = 320 кПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем . Бетон фундамента класса В12,5 с расчетными характеристиками при: Под фундаментом предусмотрена бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.

На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия:N=827,41 кН,M=56,83 кНм,Q=16,9 кН.

Нагрузка от веса части стены ниже отметки 10.00, передающаяся на фундамент через фундаментную балку, приведена в таблице 5.1



Таблица 5.1

Элементы конструкций	Нагрузка, кН
	нормативная	расчетная
Фунд. балки L=11,45 м	13,7	13,02
Стеновые панели:	(1,84+1,2)2,5*12=252	264,6
Остекление проемов	1,2*0,5*12=7,2	7,56
Итого:	272,9	Gnw=285,18 кН

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены , тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента:

.

Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений

Примем соотношение сторон и предварительно устанавливаем размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента.

Принимаем b=2,1 м.

Размер большей стороны . Принимаем l=2,7 м.

Принимаем унифицированные размеры ,тогда площадь подошвы , а момент сопротивления .

Проверка давлений под подошвой фундамента

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

.



Давление на грунт определяем с учетом веса фундамента и грунта по формуле:

Замечание к выбору знака момента от поперечной силы Q. При расчете поперечной рамы за положительное принималось направление упругой реакции колонны слева направо. Следовательно, момент, создаваемый поперечной силой Qотносительно подошвы фундамента, при положительном знаке Q, действует против часовой стрелки и принимается со знаком «минус».

Давления не превышают допустимых, т.е. размеры подошвы фундамента достаточны.

Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени

Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой нижней частью.

Размеры подколонника в плане:

где - соответственно толщина стенок крана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон lи b.

Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания от граней подколонника по формуле:



По расчету можно принять плитную часть в виде одной ступени высотой,но при этом не выполняются условия на продавливание нижней ступени и поперечную силу, поэтому принимаем

где

Тогда консольные вынос ступени составит:

;

Глубина стакана под колонну:

, принимаем =950 мм.

Размеры дна стакана:

Проверка высоты нижней ступени

Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия:

где ;

тогда продавливающая сила :

продавливание нижней ступени не произойдет.

Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения, начинающегося от грани второй ступени. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения ; поперечная сила, создаваемая реактивным давлением грунта, в конце наклонного сечения

Минимальное поперечное усилие, воспринимаемое одним бетоном:

.

Так как , прочность нижней ступени по поперечной силе достаточна.

Подбор арматуры подошвы

Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамент. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по граням уступов и по граням колонны.

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле:

,

моменты и рабочая высота в i-ом сечении.

Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы

Сечение I - I ().

Сечение II - II ().



Принимаем в направлении длинной стороны

()c шагом 190 мм.

Подбор арматуры в направлении короткой стороны

Расчет ведем по среднему давлению по подошве р_m= 241,2 кПа. Учитываем, что стержни этого направления будут во втором (верхнем) ряду, поэтому рабочая высота.Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны тоже будет не более 14 мм.

Сечение I' - I' по грани второй ступени (h₀₁=400- 50 - 14 = 336 мм).

Сечение II' - II' по грани колонны (h₀₂=2100 - 50 - 14 = 2036 мм).

В соответствии с конструктивными требованиями наименьший допустимый диаметр стержней должен быть не менее 10 мм (при длине стороны до 3 м), а наибольший шаг стержней не должен превышать 200 мм. Тогда принимаем вдоль короткой стороны фундамента()с шагом 180 мм.

Расчет подколонника и его стаканной части

При толщине стенки стакана поверху и эксцентриситете

Подбор продольной арматуры

Подбор продольной арматуры производится на внецентренное сжатие в сечениях IV - IV и V- V.

Сечение IV - IV стаканной части приводим к эквивалентному двутавровому:

Армирование подколонника принимаем симметричным:а = а' = 40 мм.

Усилия в сечении IV - IV:

Проверяем положении нулевой линии:

- нейтральная линия проходит в полке, поэтому арматуру подбираем как для прямоугольного сечения шириной и рабочей высотой .

Эксцентриситет продольный силы относительно центра тяжести растянутой арматуры :.

Вспомогательные коэффициенты:

;

.

Требуемая площадь сечения симметричной арматуры:

, то есть по расчету продольная арматура не требуется, но по конструктивным требованиям ее количество должно быть не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника

Принимаем по , шаг 180 мм, у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней, параллельных плоскости изгиба, принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т.е. по

В сечении V - V усилия незначительно больше, чем в сечении IV - IV, поэтому арматуру оставляем без изменений.

Подбор поперечной арматуры стакана

Стенки стакана армируют также горизонтальными плоскими сетками. Стержни сеток диаметром не менее 8 мм располагаются у наружных и внутренних граней стакана; шаг сеток 100…200 мм. Обычно задаются расположением сеток на высоте стакана, а диаметр стержней определяют расчетом.

Расчет производится в зависимости от величины эксцентриситета продольной силы, причем усилия M и N принимаются в уровне нижнего торца колонны.

Комбинация :

Принимаем сетки из арматуры класса A - I (Rs=225МПа) с шагом 150 мм; верхняя сетка устанавливается на расстоянии 50 мм от верха стакана.

При .

Требуемая площадь сечения арматуры одного уровня:

, где - расстояние на отметке 0.00 до торца колонны.

Nc=1147 кН - усилие от колонны на уровне верха стакана.

= 900-50=850 мм - сумма расстояний от каждого ряда сеток до нижнего торца колонны.

Тогда .



При четырех рабочих стержнях в сетке требуется площадь сечения одного стержняПринимаем стержни .

7. Расчет сегментной фермы

Исходные данные

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 18 м, при шаге ферм 12 м, для покрытия производственного здания II-го класса по назначению (_n=0,95). Покрытие бесфонарное, из железобетонных плит размером 3*12 м.

Ферма изготовлена из тяжелого бетона класса В40:

- расчетное сопротивление осевому сжатию R_b = 22 МПа;

- расчетное сопротивление осевому растяжению R_bt = 1,4 МПа;

- нормативное сопротивление осевому растяжению R_btn = 2,1 МПа;

- начальный модуль упругости E_b = 0,932,510³ МПа;

- прочность к моменту обжатия R_bp = 28 МПа.

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

- расчетное сопротивление растяжению R_s = 680МПа.

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

- расчетное сопротивление растяжению/сжатию Iг.п.с. R_s = R_sс = 365 МПа;

- начальный модуль упругости E_s = 210⁵ МПа.

Определение усилий в стержнях фермы

Усилия в элементах фермы определили на ЭВМ.



Таблица

№ эл.	Комбинации	Усилия
	Nmin	Nmax	1	2
Верхний пояс
1	0,0	0,0	0,0	0,0
2	-393,464	-37,702	-39,687	-374,486
3	-393,464	-37,702	-39,687	-374,486
4	-378,535	-36,272	-38,181	-360,277
5	-378,535	-36,272	-38,181	-360,277
6	-304,46	-29,174	-30,709	-289,775
Нижний пояс
7	26,865	280,368	28,279	266,845
8	33,103	345,471	34,846	328,808
9	28,646	298,956	30,154	284,536
Раскосы
10	-430,248	-41,227	-4,339	-40,949
11	8,879	92,66	1,346	8,819
12	-11,922	-1,142	-1,203	-1,1347
13	-44,569	-4,271	-4,495	-4,2419
Стойки
14	-29,668	-2,843	-2,992	-28,237
15	-59,337	-5,686	-5,985	-56,475

Расчетные характеристики бетона и арматурной стали:

Для бетона класса В40 при (с учетом тепловой обработке бетона);

Для арматуры класса А-V:

Для арматуры класса А-III:

Для стержневой арматуры класса А-V принимаем 700МПа, что удовлетворяет условиям:



Прочность бетона к моменту отпуска натяжения напрягаемой арматуры .

Расчет нижнего пояса фермы.

Расчет по предельным состояниям первой группы на прочность.

Максимальное расчетное усилие N=3637·0,95=3455,15кН.Сечение верхнего пояса 300*300 мм. Определяем площадь сечения напрягаемой арматуры:

при применении стержней класса А-V

принято 6o32 А-V с .

В нижнем поясе конструктивно предусматриваются также каркасы с продольной не напрягаемой арматурой из 4o10 А-III (A_s=314 мм²).

Расчет по предельным состояниям второй группы

Согласно СНиП, конструкции с напрягаемой проволочной арматурой классов В-II и Вр-II или канатами К-7 при диаметре проволоки 3,5мм и более относятся к третьей категории трещиностойкости, со стержневой арматурой класса А-V - также третьей категории. Соответственно этой категории и выполняют расчет при действии расчетных или нормативных нагрузок. При расчете нижнего пояса ферм на трещиностойкость рекомендуется учитывать изгибающие моменты, возникающие в результате жесткости узлов, введением опытного коэффициента и .

Расчетное усилие равно:

- при учетевсех нагрузок с коэффициентом по нагрузке N=3455,15 кН то же, с коэффициентом

где 1,2 - коэффициент для приближенного пересечения усилий нагрузок при к усилиям от нагрузок при .

Расчет нижнего пояса приведен в табл. 6.3.

Таблица 6.3. Расчет нижнего пояса по образованию, открытию и закрытию трещин

Вид расчета и формула	Данные расчета при армировании стержнями класса А-V
Расчетные усилия N, кН (при) То же, при	3455,15 2879,3
Приведенное сечение, ; .	300*300+5,8*4418+6,15*314=1175,55 см2
Принятые характеристики: -контролируемое напряжение при,МПа; -прочность бетона при обжатии,МПа; -коэффициент прочности натяжения; -арматура при подсчете потерь, То же, при расчете по образованию трещин	0,7*40=28 1 0,9
Расчет по образованию трещин
Подсчет первых потерь напряжений арматуры : -от релаксации напряжений стали, МПа; -от температурного перепада при; -от деформации анкеров при натяжении на жесткие упоры стен до бетонирования, МПа,
Усилие обжатия бетона, кН, с учетом потерь ;
Напряжение обжатия бетона от действия усилий , МПа;
Отношение
От деформации бетона вследств. быстронатек. ползучести при ; , МПа, - при тепловой обработке
Суммарные значения первых потерь, МПа:
Подсчет вторых потерь: -от усадки бетона, подвергнутого тепловой обработке, при бетоне класса В40,, МПа; - от ползучести бетона при МПа;	40
Суммарное значение вторых потерь :
Полные потери предварительного напряжения, МПа :	228,45 + 116,5 = 344,95100
Напряжение в арматуре за вычетом всех потерь, МПа;	700 - 344,95 = 355,05
Расчетное отклонение напряжений при механическом способе натяжения ; значения :
Полное усилие обжатия при кН;
Усилие, воспринимаемое сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин, кН;
Так как , то трещиностойкость сечения не обеспечена и требуется расчет по раскрытию трещин.
Расчет по кратковременному раскрытию трещин
Расчетное нормативное усилие от действия всех нагрузок при , кН	2879,3
Ширина раскрытия трещин, мм где для растянутых элементов для стержневой арматуры - для канатов коэффициент армирования ; - приращение натяжений, МПа
Ширина раскрытия трещин меньше предельной; условие удовлетворяется
Расчет по продолжительному раскрытию трещин
Расчетное усилие от действия постоянных и длительных нагрузок при
Приращение напряжении
Ширина продолжительного раскрытия трещин
Условия по продолжительному раскрытию трещин удовлетворяются, <.

Расчет верхнего пояса фермы

Максимальное расчетное усилие .

Так как усилия в остальных панелях пояса мало отличаются от расчетных, то для унификации конструктивного решения все элементы верхнего пояса с учетом армируем по усилию

Принята арматура класса А - III, МПа.

Сечение пояса bxh = 30x30 см, длина панели l = 301 см, расчетная длина . Отношение и Пояс рассчитываем на внецентренное сжатие с учетом только случайного эксцентриситета , что равно , и больше чем .

Проверяем несущую способность сечения при.

;

Для определения предварительно задаемся по конструктивным соображениям процентом армирования и вычисляем:

,

что соответствует

отношение (по интерполяции), тогда

Проверяем прочность элемента с учетом влияния прогиба, т.к. . Определяем условную критическую силу:

где

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

где

Относительная продольная сила



Значение

При требуемая площадь симметрично расположенной арматуры

Принимаем арматуру

Расчет элементов решетки

Рассмотрим первые раскосы, которые подвергаются растяжению максимальным усилием , а с учетом коэффициента .

Сечение раскосов 250*150 мм, арматура класса A - III,

Требуемая площадь рабочей условию прочности

принимаем

Процент армирования

.

Определяем ширину длительного раскрытия трещин при действии усилия от постоянных и длительных нагрузок, учитываемых с коэффициентом .

Принятое сечение раскоса по длительному раскрытию трещин удовлетворяет условию. Остальные растянутые раскосы и стойки, для которых значение усилий меньше, чем для крайних раскосов, армируем конструктивно .

Процент армирования

Несущая способность сечения

Рассчитываем наиболее нагруженные сжатые раскосы

Геометрическая длина раскоса см, расчетная см. Расчет раскоса ведут как внецентренно сжатого элемента с учетом случайного эксцентриситета

принимаем

Отношение , расчет следует выполнять с учетом влияния прогиба на значение эксцентриситета продольной силы. Принимаем симметричное армирование сечения, .

Требуемая площадь сечения арматуры:

где см

МПа

принимаем из конструктивного соображения 410 А-III, с A_s = 3,14 см²;

.



Расчет и конструирование узлов фермы

При проектировании сегментной фермы необходимо уделять особое внимание надлежащей заделке сварных каркасов элементов решетки в узлах. Длину заделки напрягаемой арматуры, согласно Руководству (по расчету и конструированию железобетонных ферм покрытии. - М.: Госстрой СССР, 1971) по расчету ферм, принимают: для канатов диаметром 12-15 мм ; для проволоки периодического профиля 35d, где d - диаметр стержня, см. При меньшей длине заделки анкеровка напрягаемой арматуры обеспечивается постановкой по расчету соответствующих поперечных стержней.

Требуемая площадь стержней в нижнем поясе в пределах опорного узла:

см²

где кН - расчетное усилие в стержне нижнего пояса с учетом , принято 4o22 А-III, А_s=15,2 см². Длина заделки см.

Расчет поперечной арматуры в опорном узле

Расчетное усилие из условия прочности в наклонном сечении по линии отрыва АВ:

Поперечную арматуры ставим исходя из конструктивных соображении. Стержни o10 А-III,

Из условия обеспечения прочности на изгиб в наклонном сечении (по линии АС) требуемая площадь поперечного стержня

где ? - угол наклона приопорной панели;

х - высота сжатой зоны бетона

см

см - расстояние до центра тяжести сжатой зоны бетона до равнодействующей усилии в поперечной арматуре опорного узла

см²

принимаем o22А-III с , условие прочности на изгиб в наклонном сечении выполняется.

Расчет поперечной арматуры в промежуточном узле

Рассмотрим первый вариант, где к верхнему поясу примыкает растянутый раскос, нагруженный максимальным расчетным усилием кН. Фактическая длина заделки стержня за линии АВС=28см, а требуемая длина заделки арматуры o12 А-IIIсм.

Необходимое сечение поперечных стержней каркасов :

где а - условное увеличение длины заделки растянутой арматуры, при наличии на конце коротыша или петли см,

для узлов верхнего пояса и для узлов нижнего пояса

- угол между поперечными стержнями и направлением растянутого раскоса

МПа

n=14S=100мм - количество поперечных стержней в каркасах, пересекаемых линией АВС.

По расчету поперечные стержни в промежуточном узле не требуются. Назначаем конструктивно o6 А-III через 100 мм.

Площадь сечения окаймляющего стержня промежуточном узле определяют АО условному усилию

D₁, D₂ -усилия в растянутых раскосах, а при наличии только одного растянутого раскоса

При кН усилие

Площадь сечения окаймляющего стержня

см²

где МПа во всех случаях, установленное из условия ограничения раскрытия трещин

- число каркасов в узле или число огибающих стержней в сечении

Принят o10 А-III, .

В узлах где примыкают сжатые раскосы и стойки, проектируем поперечные стержни из конструктивных соображении o6 Аlll с шагом 100 мм, а окаймляющие стержни o10 Аlll.



Список литературы

1. Барашиков А.Я. Железобетонные конструкции. Курсовое и дипломное проектирование, 1987.

2. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций, 1989.

3. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий, 2002.

4. Тупов Н.И. Железобетонные и каменные конструкции. Учебное пособие, 1995.

5. Тупов Н.И, Колесников Н.А. Железобетонные и каменные конструкции. Учебное пособи по дипломному и курсовому проектированию, 2005.

6. СНиП 2-01.07-85^* Нагрузки и воздействия. Минстрой России -М.: ГП ЦПП, 1996.

7. СНиП 2.03.01-84^* Бетонные и железобетонные конструкции. Минстрой России - М.:ГП ЦПП, 1995 г.

Размещено на Allbest.ru