Разработка компоновочного решения каркаса здания из сборного железобетона
Lз=35d=35· 10=350мм, что меньше фактической длины заделки, равной 500 мм Расчет поперечной арматуры Расчетное усилие из условия прочности в наклонном сечении: Определяем с помощью линий влияния Рис. Схема для определения крановых нагрузок Максимальная вертикальная крановая нагрузка на колонну по оси А: 6,6 м (расстояние между наружными гранями упоров) Принимаем уsp=400МПа Продольное ребро… Читать ещё >
Разработка компоновочного решения каркаса здания из сборного железобетона (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Пермский государственный технический университет Строительный факультет Кафедра строительных конструкций КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему: «Проектирование железобетонных конструкций»
Пермь2011
1. Исходные данные для проектирования
2. Компоновка конструктивной схемы каркаса
3. Статический расчёт поперечной рамы
3.1 Сбор нагрузок на поперечную раму
3.1.1 Определение постоянной нагрузки на покрытие
3.1.2 Снеговая нагрузка
3.1.3 Ветровая нагрузка
3.1.4 Нагрузка от мостовых кранов
3.2 Определение жесткостей элементов поперечной рамы
4. Расчёт поперечной рамы в программе «ЛИРА»
5. Расчёт колонны по оси «А»
5.1 Расчёт усилий в колонне по оси «А»
5.2 Расчёт надкрановой части колонны
5.3 Расчёт подкрановой части колонны
5.4 Расчёт консоли
5.5 Расчёт колонны в стадии транспортировки
5.6 Расчёт колонны в стадии монтажа
6. Расчёт ребристой плиты покрытия
6.1 Сбор нагрузок на плиту покрытия
6.2 Расчёт поперечного ребра плиты покрытия
6.2.1 Статический расчёт поперечного ребра плиты покрытия
6.3 Расчёт продольного ребра плиты покрытия
6.3.1 Сбор нагрузок
6.4 Расчёт плиты покрытия в стадиях изготовления, транспортировки и монтажа
7. Расчёт фермы
7.1 Сбор нагрузок
7.2 Конструктивный расчёт нижнего пояса фермы
7.3 Конструктивный расчёт верхнего пояса фермы
7.4 Расчёт растянутого раскоса фермы
7.5 Расчёт сжатого раскоса фермы
7.6 Расчёт сжатой стойки фермы
7.7 Расчёт узлов фермы
7.7.1 Расчёт опорного узла фермы
7.7.2 Расчёт промежуточного узла фермы Библиографический список
1. Исходные данные для проектирования
Ширина пролета | |||
первого, м | |||
второго, м | |||
Шаг рам, м | |||
Грузоподъемность крана | |||
в первом пролете, т | |||
во втором пролете, т | |||
Режим работы крана | легкий | ||
Длина здания, м | |||
Место строительства | Пермь | ||
Расчетная колонна по оси | Б | ||
Агрессивность среды | неагрессивная | ||
2. Компоновка конструктивной схемы каркаса
бетонный арматура плита ферма Учитывая исходные данные, разрабатывается компоновочное решение каркаса здания из сборного железобетона.
Промышленное одноэтажное здание имеет следующие размеры в плане: длина — 144 м, ширина — 36 м (2 пролета по 18 метра). По длине здание разделено на 2 температурных блока по 72метра. Высота здания до низа стропильных конструкций 10,8 м. Каждый пролет оборудуется двумя мостовыми кранами, грузоподъемностью 15 и 32 т.
Каркас здания с покрытием из плоских элементов состоит поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами и шарнирно опирающимися на колонны стропильными фермами. Пространственная жесткость здания обеспечивается: системой связей по верхним и нижним поясам ферм; жестким диском покрытия; системой вертикальных связей между колонными и фермами; подкрановыми балками. Шаг рам 6 метров. Для навески стеновых панелей устанавливаются фахверковые колонны.
Колонны имеют следующие привязки:
— колонны крайнего продольного ряда — 250 мм;
— колонны крайнего поперечного ряда и у поперечным деформационных швов — 500 мм;
— колонны торцевого фахверка имеют «нулевую» привязку.
Основные несущие конструкции — раскосные сегментные фермы пролетом 18 метров.
Кровельное покрытие здания выполнено теплым по ребристым железобетонным плитам.
Здание отапливаемое, с внутренним водоотводом.
3. Статический расчет поперечной рамы
3.1 Сбор нагрузок на поперечную раму
3.1.1 Определение постоянной нагрузки на покрытие Таблица 1 Сбор постоянных нагрузок на поперечную раму
№ | Наименование нагрузок | Нормативная нагрузка | Расчетная нагрузка | ||
Гидроизоляционный ковер из 4 слоев рубероида | 0,16 кН/м2 | 1,3 | 0,208кН/м2 | ||
Асфальтовая стяжка 20 мм | 0,36 кН/м2 | 1,3 | 0,468 кН/м2 | ||
Утеплитель из минераловатных плит 150 мм | 0,45 кН/м2 | 1,2 | 0,54 кН/м2 | ||
Гидроизоляция 1 слой рубероида | 0,04 кН/м2 | 1,3 | 0,052 кН/м2 | ||
Плита покрытия | 1,05 кН/м2 | 1,1 | 1,155кН/м2 | ||
Стропильная ферма | 0,85 кН/м2 | 1,1 | 0,935 кН/м2 | ||
2,91 кН/м2 | 3,358 кН/м2 | ||||
Погонная постоянная нагрузка:
кН/м Так как оси надкрановой и подкрановой части не совпадают, то вместе уступа будет действовать изгибающий момент от постоянной нагрузки.
Рис. Эксцентриситет e1, e2
кНм, где
e1=0,2-(0,2−0,02)/2=0,11 м кНм, где
e2=0,7/2−0,4/2=0,15 м Определение постоянных нагрузок собственного веса каркаса:
Вес верхней части крайней колонны:
кН кНм Вес нижней части крайней колонны:
кН, где
V=0,4· 0,7·6,95+(0,4+0,67)·0,4·0,8-(0,35·0,35)·(½)·0,4=2,246 м3
Вес верхней части средней колонны:
кН Вес нижней части средней колонны:
кН, где
V=0,4· 0,7·6,45+(0,6+2·0,75)·0,4·1,3−0,7·0,7·0,4=2,7 м3
Вес балки кранового пути и кранового рельса:
G=(GБ+GР)· 1,1=(57,4+9)·1,1=72кН, где
GБ =57,4кН (вес балки кранового пути)
GР=9кН (вес кранового рельса) Рис. 4. Эксцентриситет e3, e4
кНм, где
e3=0,75−0,35=0,4 м
3.1.2 Снеговая нагрузка
Равномерно распределенная нагрузка:
Определяем расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м2 горизонтальной поверхности земли:
кН/м2, где
Sg=3,2кН/м2 для г. Пермь I снеговой район.
(переходящий коэффициент от веса снега на земле к снеговой нагрузке на покрытие)
Погонная снеговая нагрузка на раму:
кН/м
Изгибающие моменты от снеговой нагрузки:
кНм
кНм
Со снеговым мешком:
где
h=1,2 м (перепад высот)
m1=m2=0,4 (доли снега)
м (длина покрытия существующего здания)
м (длина покрытия проектируемого здания)
>
; b=6м
кН/м
кН/м
Изгибающие моменты от снеговой нагрузки:
кНм, где
кН
кНм
кНм
кНм
кНм, где
e5=0,3-(0,3−0,02)/2=0,16 м
Рис. Эксцентриситет e5
3.1.3 Ветровая нагрузка Определяем средние коэффициенты на двух участках Таблица 2
участок i | высота | К | tgi | |
i=1 i=2 i=3 | 0−5 5−10 10−20 | К5=0,5 К10=0,65 К20=0,85 | tg1=0 tg2=0,03 tg3=0,02 | |
Рис.Схема для определения ветровых нагрузок
1 участок — колонна h1=10 800мм
2 участок — шатер h2=2795мм Определяем равномерно распределенную ветровую нагрузку на двух участках:
1 участок кН/м2
кН/м2
2 участок кН/м2
кН/м2
Погонная ветровая нагрузка на колонну:
кН/м кН/м Сосредоточенная ветровая нагрузка на ригель:
кН, где м2
кН
3.1.4 Нагрузка от мостовых кранов
Таблица 3 Характеристики кранов
N | Наименование характеристик | кран15т | Кран32т | |
Грузоподъемность, т (Q) | ||||
Пролет крана, м (Lк) | 16,5 | |||
Высота крана, мм (Нк) | ||||
База крана, мм (К) | ||||
Режим работы крана | лёгкий | лёгкий | ||
Ширина крана (V) | ||||
Высота кранового рельса, мм | ||||
Давление колеса, кН (Fн) | ||||
Масса тележки, т (Gт) | 8,5 | |||
Масса крана с тележкой, т (Gкт) | 28,5 | |||
определяем с помощью линий влияния Рис. Схема для определения крановых нагрузок Максимальная вертикальная крановая нагрузка на колонну по оси А:
Минимальная вертикальная крановая нагрузка на колонну по оси А:
кН кН Максимальная вертикальная крановая нагрузка на колонну по оси Б:
Минимальная вертикальная крановая нагрузка на колонну по оси Б:
Т.к. приложены по оси подкрановой балки, то определяем изгибающие моменты.
кНм кНм кНм кНм Определяем горизонтальные силы поперечного торможения:
кН, где
кН кН
3.2 Определение жесткостей элементов поперечной рамы
Определение жесткости крайней колонны:
Нижняя подкрановая часть колонны:
м4
м2
кНм2, где Е=30· 103 для бетона В25
кН Верхняя надкрановая часть:
м4
м2
кНм2
кН Определение жесткости средней колонны:
Нижняя подкрановая часть колонны:
кНм2
кН Верхняя надкрановая часть:
м4
м2
кНм2
кН
Определение жесткости фермы:
кНм2
кН
Рис. Расчетная схема
4. Расчёт поперечной рамы в программе «ЛИРА»
5. Расчет колонны по оси Б
5.1 Расчет усилия в колонне по оси Б
Таблица 4 Расчет усилия в колонне по оси Б
Наименование | Номер загруж. | Коэф. сочет. | Усилия в сечении колонны | ||||||
2−2 | 3−3 | 4−4 | |||||||
M | N | M | N | M | N | ||||
Постоянная | — 5,9 | — 181,35 | — 4,9 | — 270,49 | 18,11 | — 270,49 | |||
Снеговая 1вар. | 11,8 | — 129,59 | — 7,64 | — 129,59 | — 11,661 | — 129,59 | |||
0,9 | 10,62 | — 116,63 | — 6,88 | — 116,63 | — 10,49 | — 116,63 | |||
Снеговая 2вар. | 1,81 | — 25,92 | — 2,07 | — 25,92 | — 3,77 | — 25,92 | |||
0,9 | 1,63 | — 23,33 | — 1,86 | — 23,33 | — 3,39 | — 23,33 | |||
Крановая 1 пролет max А | 10,47 | 10,47 | 27,59 | ||||||
0,9 | 9,42 | 9,42 | 24,83 | ||||||
Крановая 1 пролет max Б | — 27,54 | — 27,54 | — 72,54 | ||||||
0,9 | — 24,79 | — 24,79 | — 65,29 | ||||||
Крановая 2 пролет max Б | 35,93 | 15,24 | — 51,73 | 73,95 | — 51,73 | ||||
0,9 | 32,34 | 13,72 | — 46,56 | 66,56 | — 46,56 | ||||
Крановая 2 пролет max В | 39,99 | — 84,42 | — 31,02 | — 19,07 | — 311,02 | ||||
0,9 | 35,99 | — 75,98 | — 279,92 | — 17,16 | — 279,92 | ||||
Поперечная сила А | — 5,95 | — 5,95 | — 15,66 | ||||||
0,9 | — 5,36 | — 5,36 | — 14,09 | ||||||
Поперечная сила Б | — 7,23 | — 7,23 | — 19,06 | ||||||
0,9 | — 6,51 | — 6,51 | — 17,15 | ||||||
Поперечная сила В | 3,93 | 3,93 | — 37,76 | ||||||
0,9 | 3,54 | 3,54 | — 33,98 | ||||||
Ветровая наветр. | — 2,8 | — 2,8 | — 46,44 | ||||||
0,9 | — 2,52 | — 2,52 | — 41,8 | ||||||
Ветровая подветр. | 1,98 | 1,98 | 35,61 | ||||||
0,9 | 1,78 | 1,78 | 32,05 | ||||||
Основное сочетание крановой и ветровой | Mmax | 1+2+7+10+12 | 1+6+9+12 | 1+6+9+12 | |||||
46,03 | — 297,98 | 4,09 | — 317,05 | 99,57 | — 317,05 | ||||
M min | 1+5+9+11 | 1+2+7+9+11 | 1+2+5+9+11 | ||||||
— 39,72 | — 181,35 | — 96,79 | — 667,04 | — 116,62 | — 387,12 | ||||
N max | 1+2+7+9 | 1+2+7+9 | |||||||
5,9 | — 310,94 | — 93,27 | — 667,04 | — 26,69 | — 667,04 | ||||
Сочетание без крановой и ветровой | 1+2 | 1+2 | |||||||
— 5,9 | — 310,94 | — 12,54 | — 400,08 | 6,45 | — 400,08 | ||||
5.2 Расчет надкрановой части колонны
Определение внутренних усилий.
Таблица 5 Расчетное сочетание усилий надкрановой части
Усилия | Полное усилие | От длительно-действующей | Усилия за вычетом ветровой и крановой нагр. | |
M, кНм | 46,03 | — 5,9 | — 5,9 | |
N, кН | — 297,98 | — 181,35 | — 310,94 | |
Усилия в колонне относительно центра тяжести растянутой арматуры:
Момент от полной расчетной нагрузки:
Рис. Сечение верхней части колонны Момент от длительной нагрузки:
Момент от полной расчетной нагрузки за вычетом ветровой и крановой нагрузок:
MII = 52,54кНм < 0,82MI = 0,82•90,73 = 74,4кНм, принимаем гb2 = 1,1; расчет ведется на полные расчетные нагрузки.
Таблица 6 Расчетные характеристики материалов
Бетон B25 тяжелый, при гb2=1,1/0,9 | Арматура AIII d>10мм | |||
Rb гb2, МПа. | 16,0/13,1 | Rs, МПа | ||
Rbt гb2, МПа | 1,15 | Es, МПа | 20104 | |
Eb, МПа | 30103 | |||
Расчет в плоскости действия момента:
Расчетная длина надкрановой части колонны:
?0 = 2 H2 = 2•4,1 = 8,2 м
необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета Критическая сила:
;
дe,=0,135< принимаем дe=0,39 где
где
=1 для тяжелого бетона
N=297,98кН < Ncr =2093,99кН Относительная высоты сжатой зоны бетоны:
оR=0,55 при гb2=1,1 для А-III; B25
=0,14 < оR =0,55
мм2, где
где
где Принимаем As = A/s = 2O20 AIII. As + A/s = 628+628=1256 мм2
Поперечная арматура O6мм; шаг 500 мм Расчет из плоскости действия момента:
Расчетная длина надкрановой части колонны:
?01=1,5H2=1,5•4,1=6,15 м
; расчет из плоскости действия момента не нужный
5.3 Расчет подкрановой части колонны Определение внутренних усилий.
Таблица 7 Расчетное сочетание усилий подкрановой части
Сечения | Усилия | Полное усилие | От длительно-действующей | Усилия за вычетом ветровой и крановой нагр. | |
3−3 | M, кНм | — 4,9 | -86,74 | -12,54 | |
N, кНм | — 270,49 | -667,04 | -400,08 | ||
4−4 | M, кНм | 18,11 | — 116,62 | 6,45 | |
N, кНм | -270,49 | — 387,12 | — 400,08 | ||
Усилия в колонне относительно центра тяжести растянутой арматуры:
Момент от полной расчетной нагрузки:
Момент от длительной нагрузки:
Рис. Сечение нижней части колонны Момент от полной расчетной нагрузки за вычетом ветровой и крановой нагрузок:
MII = 132,56кНм > 0,82MI = 0,82•99,26 = 81,39кНм, принимаем гb2 = 0,9; расчет ведется на полные расчетные нагрузки за вычетом ветровой и крановой нагрузок.
Расчет в плоскости действия момента Расчетная длина надкрановой части колонны:
?0 = 1,2H2 =1,2· 6,7 = 8,04 м
необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета.
Критическая сила:
;
дe,=0,25 < принимаем дe=0,25 где
N=400,08кН < Ncr =8719,31кН Относительная высоты сжатой зоны бетоны:
оR=0,604 при гb2=0,9 для А-III; B25
=0,117< оR =0,604
где
где Принимаем конструктивно As = A/s = 2O20 AIII. As + A/s = 628+628=1256 мм2
Поперечная арматура O6мм; шаг 500 мм Расчет из плоскости действия момента:
Расчетная длина надкрановой части колонны:
?01=0,8H1=0,8•6,7=5,36 м Момент от полной расчетной нагрузки:
Момент от длительной нагрузки:
необходимо учитывать влияние прогиба на величину эксцентриситета Критическая сила:
;
дe,=0,24< принимаем дe=0,24 где
e0=0,02 м
N=667,04кН < Ncr =4416,13кН Относительная высоты сжатой зоны бетоны:
оR=0,604 при гb2=0,9 для А-III; B25
=0,206< оR =0,604
где
где Принимаем конструктивно As = A/s = 2O20 AIII. As + A/s = 628+628=1256 мм2
5.4 Расчет консоли
Q=Dmax+GП.Б.=311,03+72=383,03кН Поперечное армирование консоли назначаем Аsw 4O10 =314мм2; шаг 150 мм
lsup=0,3/2=0,15 м
892,8?3,5· Rbt·b·h0=3,5·1,15·103·0,4·0,88=
=1207,5кН
892,8>2,5· Rbt·b·h0=2,5·1,15·103·0,4·0,88=
=852,5кН Рис. 11. Консоль колонны
Q=383,03кН<892,8кН Продольное армирование консоли:
мм2
Принимаем 3O12 А=339мм2
5.5 Расчет колонны в стадии транспортировки Рис. Расчетная схема колонны в стадии транспортировки
qн=9,2 кН/м; qв=4,18 кН/м Моп1=46кНм?Моп2=45,78кНм?Мпр=50,85кНм при гd = 1,6
Несущая способность надкрановой части колонны:
Mu = R0b гb2· b h20 m=8,5•0,9•103•0,4•0,332· 0,203=67,64кНм, где
Rb=0,75B=0,75· 25=18,75 => В15 R0b=8,5МПа
h0=bв -a=0,38−0,05=0,33 м бm = 0,203 при, где
Mоп2=45,78кНмu=67,64кНм Несущая способность подкрановой части колонны:
Mu = R0b гb2· b h20 m=8,5•0,9•103•0,7•0,352· 0,113=74,13кНм, где
h0=bн -a=0,4−0,05=0,35 м бm = 0,113 при, где
Mпр=50,85кНмu=74,13кНм
5.6 Расчет колонны в стадии монтажа
qн=qннcos30?=9,2•cos30?= 8кН/м;
qв =qнвcos30?=4,18•cos30?=3,67кН/м Моп2=46,97кНм?Мпр=35,88кНм при гd = 1,4
Mоп2=46,97кНмu=67,64кНм Рис Расчетная схема колонны в стадии монтажа
6. Расчет ребристой плиты покрытия
6.1 Сбор нагрузок на плиту покрытия Таблица 8 Сбор нагрузок на 1 м2 плиты покрытия
№ | Наименование | нормативная кН/м2 | гf | расчетная кН/м2 | |
Постоянные | |||||
кровля | 1,01 | 1,27 | |||
ребристая плита | 1,05 | 1,1 | 1,155 | ||
Временные | |||||
снеговая | 1,68 | 1,4 | 2,4 | ||
в т.ч. длительная | 0,84 | 1,4 | 1,2 | ||
кратковременная | 0,84 | 1,4 | 1,2 | ||
Полная | 3,74 | 4,825 | |||
в т. ч. длительная | 2,54 | 3,625 | |||
кратковременная | 0,84 | 1,2 | |||
Рис. Ребристая плита покрытия
?1 = 2740 мм — расстояние в свету между продольными ребрами;
?2 = 880 мм — расстояние в свету между поперечными ребрами.
— полка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка Расчетная арматура в полке плиты расположена вдоль и поперек плиты покрытия.
Для расчета вырезается полоса шириной 1 м.
Рис. Расчетная схема полки плиты кН/м, где кН/м2, где кН/м2
Максимальный момент на второй опоре:
кНм Конструктивный расчет:
Рис. Сечение полки плиты
Рассчитывается полоса шириной 1 м.
Рабочая арматура класса Вр-1 O 4мм: Rs = 365 МПа Бетон класса B25: Rb = 14,5 МПа Подбор арматуры в продольном направлении:
Принимаем в продольном направлении стержни диаметром 4 мм с шагом 150 мм. Площадь продольной арматуры на полосе шириной 1 м As = 75,4 мм2.
Подбор арматуры в поперечном направлении Конструктивно принимаем в продольном направлении стержни диаметром 4 мм с шагом 350 мм.
6.2 Расчет поперечного ребра плиты покрытия кН/м кН/м кН/м кН/м
Полная нагрузка на ребро:
6.2.1 Статический расчет поперечного ребра Рис. Расчетная схема поперечного ребра Расчетный пролет поперечного ребра: ?р =2,86 м.
Расчетный момент:
кНм Поперечная сила:
кН Расчет поперечного ребра по нормальному сечению Поперечное ребро рассчитывается на максимальный момент M = 5,34 кНм как элемент таврового сечения, армированный плоскими каркасами.
Высота сечения h = 150 мм.
Защитный слой бетона 30 мм.
Рабочая высота ребра h0 = 120 мм.
Средняя ширина ребра:
b = 0,5•(50 + 100) =75 мм.
Рис. Расчетное сечение Свес полки плиты покрытия:
;
мм Принимаем мм Определения положения нейтральной оси:
Mf =12,06кНм > M=3,34кНм Нейтральная ось проходит в полке плиты, и сечение рассчитывается как прямоугольное шириной .
о = 0,006 при бm = 0,006
Принимаем 1O6 АIII. As = 113,1 мм2.
Расчет поперечного ребра по наклонному сечению на действие поперечной силы:
где с=2,5h0=2,5· 0,12=0,3 м Хомуты устанавливаем конструктивно O4, с шагом 100 мм
6.3 Расчет продольного ребра плиты покрытия
6.3.1Сбор нагрузок кН/м кН/м кН/м Полная нагрузка на ребро:
кН/м
6.3.2Статический расчет продольного ребра Расчетный пролет продольного ребра:
Момент от полной расчетной нагрузки:
Поперечная сила от полной расчетной нагрузки:
кН Расчет прочности продольного ребра по нормальному сечению:
уsp + p? Rs, ser;
уsp — p? 0,3Rs, ser, где
Rs,ser=590МПа Рис. Расчетная схема при электромеханическом способе натяжения напрягаемой арматуры, где
?= 6,6 м (расстояние между наружными гранями упоров) Принимаем уsp=400МПа Продольное ребро рассчитывается как тавровое, армированное двумя каркасами:
где Рис. Схема сечения продольного ребра
Проверяем положение нейтральной оси:
Mf =93,59кНм > M=64,09кНм Нейтральная ось проходит в полке плиты, и сечение рассчитывается как прямоугольное шириной .
о = 0,381 при бm = 0,311
оR = 0,66 для B25, A IV
оR = 0,66 >о = 0,381
мм2, где Принимаем 2O20 As = 628 мм2.
Уточняем h0=260мм м
Несущая способность обеспечена Расчет по наклонному сечению:
Расчет необходимости хомутов:
кН, где Принимаем
кН<�кН Хомуты назначаем конструктивно O6 А III, шаг 150 мм Расчет на действие изгибающего момента:
кНм, где м, где кН/м
где
где Несущая способность обеспечена
6.4 Расчет плиты покрытия в стадиях изготовления, транспортировки и монтажа Рис. Расчетная схема плиты покрытия в стадиях изготовления и монтажа Усилие в напрягаемой арматуре:
Nр = гsp (уsp1 — уloc) A/sp=1,18(315,5−120)· 509·106=117,42кН, где уsp1 = уsp — P = 400 — 84,5 = 316,5 МПа (величина предварительного напряжения с учетом первых потерь) у?oc = у1 + у2 + у3 + у5 + у6=120МПа, где у1 = 0,3 уsp = 0,03•400 = 120 МПа (потери от релаксации напряжений в арматуре) у2 = у3 = у5 = у6=0
гsp = 1 +Дгsp =1+0,18 = 1,18, где кНм, где
qg=1,15· 2,98=3,43кНм
e = h0 — a/sp + M/Nр = 0,284 — 0,04 + 1,54/117,42 = 0,258 м, где а'sp=40мм (расстояние от центра тяжести напрягаемой арматуры до нижней грани)
h0=0,3−0,016=0,284 м
где МПа см=0,17 м
где
Ncon e =117,42•0,258 = 30,29 кНм < Rb· b·x (h0 — 0,5x)=14,5· 0,17·0,076(0,284−0,5·0,076)=46кНм Прочность обеспечена
7. Расчет фермы
7.1 Сбор нагрузок
Таблица 9 Сбор нагрузок на 1 м2 плиты покрытия
№ | Наименование | нормативная кН/м2 | гf | расчетная кН/м2 | |
Постоянные | |||||
кровля | 1,01 | 1,27 | |||
ребристая плита | 1,05 | 1,1 | 1,155 | ||
ферма стропильая | 0,85 | 1,1 | 0,935 | ||
Итого | 2,91 | 3,14 | |||
Временные | |||||
снеговая | 1,68 | 1,4 | 2,4 | ||
в т.ч. длительная | 0,84 | 1,4 | 1,2 | ||
кратковременная | 0,84 | 1,4 | 1,2 | ||
Постоянная узловая нагрузка:
Gн= qн B d гn=2,91· 6·3·0,95=49,76кН
Gр= qр B d гn=3,14· 6·3·0,95=53,69кН
Снеговая узловая нагрузка:
Vн= qн B d гn=1,68· 6·3·0,95=28,73кН
Vр= qр B d гn=2,4· 6·3·0,95=41,04кН
Длительно действующая узловая нагрузка:
V'н= qн B d гn=0,84· 6·3·0,95=28,73кН
V'р= qр B d гn=1,2· 6·3·0,95=41,04кН
Qн= Gн+ Vн=49,76+28,73=78,49кН
Qр= Gр+ Vр=53,69+41,04=94,73кН
Q'н= Gн+ V'н=49,76+14,36=64,12кН
Q'р= Gр+ V'р=53,69+20,52=74,21кН
Рис. Расчетная схема фермы
Характеристики материалов:
Расчетные характеристики бетона B40:
Rb = 22 МПа; Eb = 32,5 МПа.
Расчетные характеристики канатаК-7:
Rsp = 1080 МПа; Es = 1,8•105 МПа; гsc = 1,15.
Расчетные характеристики арматуры AIII:
Rsp=365МПа; Es= 20104МПа
7.2 Конструктивный расчет нижнего пояса фермы
Усилия в наиболее нагруженной панели нижнего пояса:
N = 485,96кН
Площадь напрягаемой арматуры нижнего пояса:
Asp = N / Rsp• гsb = 485,96 / 1080 • 103 • 1,15 = 391,27 мм2
Принимаем 4O15 К-7, Asp = 566 мм2
Пространственный каркас нижнего пояса принимается конструктивно:
— продольная арматура: 4O12 A-III, As = 452 мм2
— поперечная арматура: O 6 мм A-III
7.3 Конструктивный расчет верхнего пояса фермы
Проверка несущей способности:
где
при, где
?0 = 0,9? = 0,9 • 3010 = 2709 мм. (расчетная длина), где
? = 3010 мм (длина элемента)
мм2
Принимаем 4O16 A-III, As = 804 мм2
Проверка несущей способности с учетом прогиба:
=
кН, где
Jb = (b • h3) / 12 = (0,25 • 104)/12=0,33· 10-3 м4
где
дe,=
принимаем дe=0,19 где
e0? 10 мм
e0 =? / 600 = 3010 / 600 = 5,02 мм
e0 = h / 30 = 250 / 30 = 6,67 мм
Принимаем случайный эксцентриситет e0 =10мм
Js = м b h0 (0,5 h — a)2 = 0,02 • 0,25 • 0,22 • (0,5 • 0,25 — 0,03)2 = 0,007· 10-3 м4
N=529,54кН < Ncr =4542,2кН
Относительная высоты сжатой зоны бетона:
где
щ = 0,85 — 0,008 Rb = 0,85 — 0,008•22· 0,9 = 0,68
=0,49< оR =0,53
где
где
Принимаем ранее подобранную 4O16 A-III, As = 804 мм2
7.4 Расчет растянутого раскоса фермы
N = 10,42кН
Площадь напрягаемой арматуры нижнего пояса:
Asp = N / Rsp• гsb = 10,42 / 355 • 103 • 1,15 = 25,52 мм2
Принимаем 4O6 А-III, As = 113 мм2
7.5 Расчет сжатого раскоса фермы
N = 3,78кН
где
при, где
?0 = 0,9? = 0,9 • 3073 = 2766 мм, где
? = 3073 мм
мм2
Принимаем 4O6 A-III, As = 113 мм2
Проверка несущей способности с учетом прогиба:
=
кН, где
Jb = (b • h3) / 12 = (0,15 • 104)/12=0,04· 10-3 м4
где
дe,=
принимаем дe=0,12 где
e0? 10 мм
e0 =? / 600 = 3010 / 600 = 5,02 мм
e0 = h / 30 = 150 / 30 = 5 мм
Принимаем случайный эксцентриситет e0 =10мм
Js = м b h0 (0,5 h — a)2 = 0,005 • 0,15 • 0,12 • (0,5 • 0,15 — 0,03)2 = 0,18· 10-3 м4
N=3,78кН < Ncr =496,03кН
Относительная высоты сжатой зоны бетона:
где
щ = 0,85 — 0,008 Rb = 0,85 — 0,008•22· 0,9 = 0,68
=0,01< оR =0,53
где
где
Принимаем ранее подобранную 4O6 A-III, As = 113 мм2
7.6 Расчет сжатой стойки фермы
N = 1,89кН
Принимаем конструктивно 4O6 A-III, As = 113 мм2
7.7 Расчет узлов фермы
7.7.1 Расчёт опорного узла фермы
Рис. Опорный узел фермы
Требуемая длина заделки канатов 1500 мм, фактическая 1200 мм. Анкеровка напрягаемой арматуры обеспечивается постановкой по расчету соответствующих поперечных стержней.
Требуемая площадь поперечного сечения продольных напрягаемых стержней в нижнем поясе в пределах опорного узла:
мм2
Принимаем 4O10 A-III, As = 314 мм2
Длина заделки:
lз=35d=35· 10=350мм, что меньше фактической длины заделки, равной 500 мм Расчет поперечной арматуры Расчетное усилие из условия прочности в наклонном сечении:
кН, где кН кН Площадь сечения одного поперечного стержня:
мм2
Принимаем конструктивно O10 A-III, As = 78,5 мм2
Требуема площадь поперечного стержня из условия обеспечения прочности на изгиб в наклонном сечении:
м
z=0,6· h0=0,6·0,63=0,378 м
fx=30,34 мм2<78,5 мм2
7.7.2 Расчет промежуточного узлафермы Рис. Промежуточный узел фермы Длина заделки:
l=200мм, что меньше требуемой длины заделки, lз=35d=35· 6=210мм Необходимое сечение поперечных стержней каркасов:
мм2, где а=3d=3· 0,006=0,018 м
k1 = уs / Rs = 271 / 355 = 0,75
Принимаем конструктивно O6 A-III, As = 28,3 мм2
Площадь сечения окомляющего стержня:
мм2, где
No = 0,04 • D1=0,04· 10,42=0,42кН Принимаем конструктивно O6 A-III, As = 28,3 мм2
Библиографический список
1 Бетонные и железобетонные конструкции: СНиП 2.03.01−84*. — М., 1989. — 84 с.
2 Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01−84)/ ЦНИИпромзданий, НИИЖБ. — М.: ЦИТП, 1989. — 192 с.
3 Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07−85*. М., 1987. — 57 с.
4 Строительная теплотехника: СНиП II-3−79**. М., 1986. — 32с.
5 Строительная климатология и геофизика: СНиП 2.01.01−82. М., 1983. — 319 с.
6 Проектирование железобетонных конструкций: справочное пособие/ А. Б. Голышев. — 2-е изд., перераб. и доп. — Киев, 1990. — 544 с.
7 Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М., 1991. — 767 с.