35130

Расчёт пространственного одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовым краном

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Список литературы Исходные данные Количество пролетов – 3; Длина пролета – l1 = 18 м; Длина здания – l = 168 м; Несущая конструкция покрытия – балка; Шаг колонн – 6 м; Высота до верха рельса – 84 м; Грузоподъемность крана – 15 т; Расчетное сопротивление грунта – Rгр =019 МПа; Место строительства – г. Расчет крайней колонны Данные для расчета сечений: бетон тяжелый класса B15 подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении Rb = 85 МПа; Rbt = 075 МПа; Eb = 20500 МПа. Арматура класса АIII d 10 мм RS = RSC =...

Беларуский

2013-09-09

414.33 KB

21 чел.

Содержание

1. Введение………………………………………………………………..

2. Компоновка поперечной рамы………………………………………..

3. Сбор нагрузок на раму и статический расчет………………………..

4. Расчет крайней колонны………………………………………………

5. Расчет фундамента под крайнюю колонну…………………………..

6. Расчет сегментной фермы…………………………………………….

7. Список литературы……………………………………………………

Исходные данные

Количество пролетов – 3;

Длина пролета –  l1 = 18 м;

Длина здания –  l = 168 м;

Несущая конструкция покрытия – балка;

Шаг колонн – 6 м;

Высота до верха рельса – 8,4 м;

Грузоподъемность крана – 15 т;

Расчетное сопротивление грунта – Rгр =0,19 МПа;

Место строительства – г. Саратов.

1.Введение

      В данном курсовом проект рассматривается расчёт пространственного одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовым краном, который позволяет учесть его пространственную работу. Расчёт производится на динамические нагрузки, влияющие на каркас здания. Также выбираем конструктивные меры, которые улучшают эксплутационные качества здания. 

Одноэтажное промышленное здание представляет собой пространственную конструкцию. Основной несущей конструкцией является поперечная рама, состоящая из колонн и ригеля. А также в состав здания входит подкрановые балки и ферма покрытия.

На поперечную раму одноэтажного промышленного здания действуют  следующие нагрузки:

- постоянные: вес ограждающих и несущих конструкций;

    - временные: динамические (от пуска и торможения мостового крана и от пуска и торможения крановой тележки) и атмосферные (снеговая, ветровая, перепад температур). Временная нагрузка задается в зависимости от района строительства. Принимается по СНиПу “Нагрузки и воздействия”.

 

2.Компоновка поперечной рамы

В качестве основных несущих конструкций покрытия принимаем балку пролетом 18 м. Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размерами 3*6 м. Колонны  здания сплошные, т.к. грузоподъемность крана до 30 т, шаг колонн 6 м и высота здания Н<16,2 м. Привязка координационных осей крайних рядов «нулевая» (т.к. шаг колонн 6 м и грузоподъемность до 30 т), привязка осей крановых путей λ=750 мм. Подкрановые балки железобетонные предварительно напряженные высотой 1 м. Здание разбивается на два температурных блока по 84 м.

Длина колонн от обреза фундамента до верха подкрановой консоли:

,

где Hr – высота до верха рельса; hr – высота подкранового рельса с прокладкой; hub – высота подкрановой балки;

Н1=8,4-1-0,15+0,15=7,4 м;

Длина колонн от верха подкрановой консоли до низа балки:

,

где B – высота мостового крана от верха рельса до верха крановой тележки; hz – технологический зазор от верха тележки до низа несущей конструкции покрытия на верху колонны;

Н2=2,75+1+0,15+0,15=4,05м

Окончательно принимаем Н2=4,2 м, что отвечает модулю кратности 1,2м для длины от нулевой отметки до низа стропильной конструкции.

Полная длина

Н=Н12=13,3+4,2=17,5м.

Если высота сечения одной ветви колонны 25см и учесть, что 2λ=2*75=150см, то h=150+25=175см. Однако при грузоподъемности 50т в целях уменьшения общей высоты сечения колонны можно допускать смещение оси

подкрановой балки с оси ветви.

Принимаем h1=100см – для крайних колонн, h1=120см – для средних колонн.

Ширина сечения b=(1/20)Н=17,5/20=0,875м, принимаем 60см.

В надкрановой части из условия опирания на колонну двух ферм принимаем h2=60cм – для средних колонн, h2=38cм – для крайних колонн, b=50cм.

H

H

H1

H2

H2

H1

b

b

(8…10)hB

(1,5…2)hB

h2

h2

h1

h1

hB

hB

hB

hB

h1

h2

 


Рис.1 Расчетная схема здания


3.Сбор нагрузок на раму и статический расчет

Постоянная нагрузка

Нагрузка от веса покрытия приведена в табл.№1.

Нагрузка

Нормат. нагр, кН/м2 

Коэфф. над. по нагруз.

Расч. нагр, кН/м2

Ж/б ребристые плиты покрытия 3*12м с учетом заливки швов

1,58

1,1

1,65

Обмазочная пароизоляция

0,05

1,3

0,065

Утеплитель (готовые плиты)

0,4

1,2

0,48

Асфальтовая стяжка толщиной 2см

0,36

1,3

0,47

Рулонный ковер

0,09

1,3

0,12

Итого :

2,78

Расчетное опорное давление фермы:

- от покрытия 2,78*12*27/2=225,18кН,

- от фермы (100/2)*1,1=55кН.

Расчетная нагрузка от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn=0,95:

- на крайнюю колонну F1=(225,18+55)*0,95=266,2кН

- на среднюю колонну F2=2F1=2*266,2=532,3кН.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая на колонну выше отметки 13,3м

То же, передаваемая непосредственно на фундаментную балку

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок

F=Gnγf γn=42*1,1*0,95=45,14кН

Расчетная нагрузка от веса колонн:

надкрановая часть F=0,5*0,6*4,2*25*1,1*0,95=31кН;

 подкрановая часть F=0,5*0,8*13,3*25*1,1*0,95=99,3кН

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка 

Вес снегового покрова на 1м2  площади горизонтальной проекции покрытия для III района, согласно  главе СНиП «Нагрузки и воздействия», sn=1кПа. Расчетная снеговая нагрузка при с=1, γf=1,4:

на крайние колонны F=snca(l/2)γf γn=1*1*12*(30/2)*1,4*0,95=107,73кН,

на средние колонны  F=2*107,73=215,46кН.

Крановые нагрузки

Грузоподъемность крана Q=50т. Пролет крана 30-2*0,75=28,5м. Согласно стандарту на мостовые краны, база крана М=630см, расстояние между колесами К=510см, вес тележки Gn=120кН.

Fn,max=315кН,

Fn,min=(Q+Gкр)/2- Fn,max  =(500+520)/2-315=95кН.

Fmax= Fn,max*γf γn=315*1,1*0,95=329,2кН,

Fmin=95*1,1*0,95=99,3кН.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо

Расчетное максимальное вертикальное давление кранов на колонны определяем по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок.

Ошибка! Ошибка связи.

Вертикальная крановая нагрузка на колонну от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний γi=0,85:

Dmax=Fmax γi=329.2*0.85*(0.11+1+0.76)=523,3кН

Dmin=99,3*0,85*1,87=157,84кН,

где - сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну.

То же от четырех кранов на среднюю колонну с коэфф. сочетаний γi=0,7

2Dmax=2*329,2*0,7*1,87=861,8кН.

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении

H=Hmax γi=10.97*0.85*1,87=17,4кН.

Ветровая нагрузка

Для II-го скоростного напора ветра wo=0,3кПа, коэффициент надежности по нагрузке γf=1,4. Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания:

10м – k=0,65;

20м – k=0,85.

w1=0,65*0,3=0,195кПа,

14м – w2=(0,65+)*0,3=0,21кПа,

17, 5м – w3=(0,65+)*0,3=0,22кПа,

20,5м – w4=(0,65+)*0,3=0,24кПа.

Переменный по высоте колонны скоростной напор заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке колонны:

weq=2Ma/H2,

где Ма- момент в заделке от фактической ветровой нагрузки, Н – высота колонны.

weq=

Аэродинамические коэффициенты для вертикальных стен:

с=0,8 – с наветренной стороны;

с=-0,6 – с заветренной.

Расчетная погонная нагрузка от ветра на колонну до отметки  17, 5м:

с наветренной стороны wa=c*weq*B* γf γn=0.8*0.28*12*1.4*0.95=1.8кН/м;

с заветренной стороны  wp=0,6*0,28*12*1,4*0,95=1,34кН/м.

Нагрузку от ветрового давления на надколонную часть здания выше отметки 17,5м приводим к сосредоточенной силе

W=(c1+c2)(weq+wmax) (Hmax-Ho)B/2,

где wmax – ветровое давление на отметке Hmax;

Hmax – отметка конька фонаря или наивысшей точки покрытия;

Hо – отметка верха колонны.

W=()*0,3*12*1,4*0,95=6,18кН.

Сосредоточенная сила W условно считается приложенной на уровне верха колонны.

Найдем моменты от нагрузок:

- постоянная: продольная сила F1=225,18 на крайней колонне действует с эксцентриситетом е0. В верхней части е0=0,5*h-175=600/2-175=125мм, момент М1=225,18*0,125=28,15кНм, где 0,175 – расстояние от продольной разбивочной оси до передачи продольной силы на колонну. В подкрановой части колонны кроме силы, приложенной с эксцентриситетом е0=(h2-h1)/2=(1000-600)/2=200мм,  действуют: расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной tw=300мм F=63,3кН с е0=(tw+h2)/2=(300+1200)/2=750мм; расчетная нагрузка от подкрановых балок F=45,14кН с е0=λ-0,5h2=750-1000/2=250мм; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны F=31кН с е0=0,2 м. Суммарное значение момента М2=-225,18*0,125-63,3*0,75+45,14*0,25-31*0,2=-70,57кН*м.

- снеговая: определяем аналогично М1=107,73*0,125=13,46 кН*м;         М2=107,73*0,2=21,546 кНм;

- крановая определяем аналогично Мmax=523,3*0,25=130,8кН*м; Мmin=157,84*0,75=118,38кН*м.

Статический расчет рамы производим с помощью программного комплекса SCAD 7.27. Результаты приводим в табличной форме.

 

4. Расчет крайней колонны

Данные для расчета сечений: бетон тяжелый класса B15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Rb = 8,5 МПа; Rbt = 0,75 МПа; Eb = 20500 МПа. Арматура класса А-III, d > 10 мм, RS = RSC = 365 МПа, ES = 200000 МПа. Сечение колонны b x h = 50 x 60 см.

Надкрановая часть колонны:

Таблица №5. Комбинации расчетных усилий

Усилия

Первая

Вторая

М, кНм

62,957

60,5

N, кН

-987,527

-998,3

Расчет по первому сочетанию:

Определяем: (м); (см); ; (см); (см); (см); (м); (см); необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Определяем условную критическую силу:

;

Здесь: (см4);   (кНм);

(кНм);

; принимаем ; , при ,

(см4); .

(Н).

Определяем коэффициент ;

расстояние (см). При условии, что , высота сжатой зоны:

(см);

 Определяем относительную высоту сжатой зоны:

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

;

Здесь: ; (МПа): ;

Определяем площадь поперечного сечения арматуры:

;

<0.

Площадь арматуры назначаем по  конструктивным соображениям, AS=0,002bh0=0,002*50*34=3,4см2. Принимаю 314 AS =4,62 (см2). Расчет колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба не производим т.к.:

 ;

(м); .

Расчет по второму сочетанию:

Определяем: (м); (см); ; (см); (см); (см); (м); (см); необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Определяем условную критическую силу:

;

Здесь: (см4);   (кНм);

(кНм);

; принимаем ; , при ,

(см4); .

(Н).

Определяем коэффициент ;

расстояние (см). При условии, что , высота сжатой зоны:

(см);

Определяем относительную высоту сжатой зоны:

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

;

Здесь: ; (МПа): ;

Определяем площадь поперечного сечения арматуры:

;

<0.

Площадь арматуры назначаем по  конструктивным соображениям, AS=0,002bh0=0,002*50*34=3,4см2. Принимаю 314 AS =4,62 (см2).

Подкрановая часть колонны:

Высота всего сечения двухветвевой колонны 100 (см); сечение ветви b x h = 50x25 (см); h0 = 21 (см); расстояние между осями ветвей c=75 (см); расстояние между осями распорок при 6 панелях (м); высота сечения распорки 37,5 (см).

Таблица №6. Комбинации расчетных усилий

Усилия

Первая

Вторая

М, кНм

156,57

-73,4

N, кН

-928,27

-1496,2

Q, кН

-26,77

13,5

Усилия от продолжительного действия нагрузки: M=8,97 (кНм);

N=-928,27(кН); Q=-3,37(кН).

Расчет по первому сочетанию.

Определяем расчетную длину подкрановой части колонны:

(м).

Определяем приведенный радиус инерции в плоскости изгиба:

(см2);

(см).

Определяем приведенную гибкость сечения:

>14 – необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Вычисляем:

(см);

(см4);

(кНм);

(кНм);

; ;

; ;

принимаем ; .

Предварительно задаемся коэффициентом армирования:.

(см4).

Определяем коэффициент: .

 Определяем усилия в ветвях колонны:

(кН);

(кН); (кН).

Вычисляем:

(кНм); (см);

(см).

Выполняем подбор сечения арматуры:

;

,

где ;

; .

В расчетном случае армирования: - армирование ветвей принимаем симметричным. Вычисляем площадь арматуры:

;

<0.

Площадь арматуры назначаем по  конструктивным соображениям, AS=0,002bh0=0,002*50*21=2,1см2. Принимаем 212 A-III  (см2).

Проверяем необходимость расчета подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчетная длина (м). Радиус инерции (см), расчет колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба не производим.

Производим расчет промежуточной распорки. Определяем изгибающий момент в распорке:

(кНм).

Сечение распорки прямоугольное: b=50 (см); h=37,5 (см); h0 = 33,5 (см). Так как эпюра моментов двухзначная:

(см),

принимаем 312 A-III AS =3,39 (см2).

Определяем поперечную силу в распорке:

(кН);

(кН);

Так как , то поперечную арматуру принимаем конструктивно 6 A-I с шагом 150 мм.

Расчет по второму сочетанию.

Определяем расчетную длину подкрановой части колонны:

(м).

Определяем приведенный радиус инерции в плоскости изгиба:

(см2);

(см).

Определяем приведенную гибкость сечения:

>14 – необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Вычисляем:

(см);

(см4);

(кНм);

(кНм);

; ;

; ;

принимаем ; .

Предварительно задаемся коэффициентом армирования:.

(см4).

Определяем коэффициент: .

Определяем усилия в ветвях колонны:

(кН);

(кН); (кН).

Вычисляем:

(кНм); (см);

(см).

Выполняем подбор сечения арматуры:

;

,

где ;

; .

В расчетном случае армирования: - армирование ветвей принимаем симметричным. Вычисляем площадь арматуры:

;

<0.

Площадь арматуры назначаем по  конструктивным соображениям, AS=0,002bh0=0,002*50*21=2,1см2. Принимаем 212 A-III  (см2).

Проверяем необходимость расчета подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчетная длина (м). Радиус инерции (см), расчет колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба не производим.

Производим расчет промежуточной распорки. Определяем изгибающий момент в распорке:

(кНм).

Сечение распорки прямоугольное: b=50 (см); h=37,5 (см); h0 = 33,5 (см). Так как эпюра моментов двухзначная:

(см),

принимаем 210 A-III AS =1,57 (см2).

Определяем поперечную силу в распорке:

(кН);

(кН);

Так как , то поперечную арматуру принимаем конструктивно 6 A-I с шагом 150 мм.

Вывод: принимаем арматуру исходя из расчета по первому сочетанию.

5. Расчет фундамента

Расчетное сопротивление грунта R0 = 0,28 (МПа); бетон тяжелый класса B12,5; Rbt = 0,66 (МПа); арматура из горячекатаной стали класса A-II, RS = 280 (МПа); вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах (кН/м3).

Расчет выполняем на наиболее опасную комбинацию усилий: M=73,4 (кНм); N=-1496,2 (кН); Q=13,5 (кН). Нормативное значения усилий определяем делением расчетных усилий на усредненный коэффициент надежности по нагрузке . Mn =63,8 (кНм); Nn = 1301(кН); Qn = 11,7(кН).

Определение геометрических размеров фундамента.

Глубину стакана фундамента принимаем 90 см, что не менее значений: (м); (м); (см), где d – диаметр продольной арматуры колонны. Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принимаем 250 (мм).  Полная высота фундамента H = 900 + 250 = 1150 (мм) принимаем  1200 (мм), что кратно 300 (мм). Определяем глубину заложения фундамента при расстоянии от планировочной отметки до верха фундамента 150 (мм) H1 = 1200 + 150 = 1350 (мм) = 1,35 (м). Принимаем фундамент трехступенчатым, высоту ступеней 40 (см).

Определяем предварительную площадь подошвы фундамента:

2),

где 1,05 – коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначаем отношение сторон b/a = 0,8; получаем (м); (м).

Окончательно размеры подошвы фундамента принимаем 3 х 2,4 (м).

A =7,2 (м2); W = 3,6 (м3).

 

Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание по формуле:

,

где h – высота сечения колонны; bcol – ширина сечения колонны; (кН/м2); (МПа):

(м).

Полная высота фундамента H=0,225+0,05=0,275(м)<1,2(м). Следовательно принятая высота фундамента достаточна.

Определяем краевое давление на основание. Изгибающий момент в уровне подошвы:

(кНм).

Определяем нормативную нагрузку от веса фундамента и грунта на его обрезах   (кН). При условии, что:

(м);

(кН/м2);

Расчет арматуры фундамента.

Определяем напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны a без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок:

(кН/м2);

(кНм);

(кН/м2).

1400

I V

3000

2200

1000

500

800

1600

2400

3 x 400

I  II  III

Определяем расчетные изгибающие моменты:

в сечении I-I

,

где (м); ;

(кН/м2);

(кНм);

в сечении II-II

(кНм);

(кН/м2);

в сечении III-III

(кНм);

(кН/м2).

Определяем площадь сечения арматуры:

(см2);

(см2);

(см2).

Принимаем 1410 A-II с AS = 11 (см2). Процент армирования:

.

Арматура,  укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента, определяется по изгибающему моменту в сечении IV-IV:

(кН/м2);

(кНм);

(см2);

Принимаем 1610 A-II с AS =12,56 (см2). Процент армирования:

.

5. Расчет сегментной фермы

Ферму рассчитываем в предположении шарнирного соединения элементов поясов и решетки в узлах. Панели верхнего пояса проектируем размером 3м, с тем чтобы нагрузка от плит покрытия передавалась в узлы фермы и не возникал местный изгиб верхнего пояса. Нижний пояс, как центрально-растянутый,  делаем предварительно напряженный с натяжением арматуры на упоры.  

Крайние раскосы армируются канатами К-7 Rs=1080МПа, Rs,ser=12900МПа,    Еs=180000 МПа. Сжатый пояс и остальные элементы решетки фермы армируются арматурой класса А-III; Rs=Rsc=365МПа (d>10мм); Еs=200000 МПа, хомуты класса А-I. Бетон тяжелый класса В40; Rb=22МПа, Rbt=1.4МПа, Rbt,n=2,1МПа, γb2=0.9, Eb =32500МПа. Прочность бетона к моменту обжатия Rbр=28МПа.

Определение нагрузок на ферму

Рассматривается загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой в двух вариантах: 1) 100% снеговая нагрузка по всему пролету фермы кратковременно действующей; 2) 30% снеговой нагрузкой по всему пролету фермы длительно действующей. Вес фермы 10т учитывается в виде сосредоточенных грузов, прикладываемых к узлам верхнего пояса.

Подсчет нагрузок приведен в табл.№3.

Нагрузка

Нормат. нагр, кН/м2 

Коэфф. над. по нагруз.

Расч. нагр, кН/м2

Ж/б ребристые плиты покрытия 3*12м с учетом заливки швов

1,58

1,1

1,65

Обмазочная пароизоляция

0,05

1,3

0,065

Утеплитель (готовые плиты)

0,4

1,2

0,48

Асфальтовая стяжка толщиной 2см

0,36

1,3

0,47

Рулонный ковер

0,09

1,3

0,12

Ферма 10*9,81/27*6

0,6

Итого:

3,995

Временная снеговая:

Кратковременная

Длительная

1

0,3

1,4

1,4

1,4

0,42

Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

- постоянная:

F2=F9=3,995*2,9*6=69,5кН,

F3= F8=3,995*((2,9+3)/2)*6=70,7кН,

F4= F5= F6= F7=3,995*3*6=72кН.

- снеговая кратковременная:

F2=F9=1,4*2,9*6=24,36кН,

F3= F8=1,4*((2,9+3)/2)*6=24,78кН,

F4= F5= F6= F7=1,4*3*6=25,2кН.

- снеговая длительная:

F2=F9=0,42*2,9*6=7,3кН,

F3= F8=0,42*((2,9+3)/2)*6=7,43кН,

F4= F5= F6= F7=0,42*3*6=7,56кН.

Ошибка! Ошибка связи.

Рис.3 Расчетная схема фермы

Статический расчет фермы

Статический расчет фермы производим с помощью программного комплекса SCAD 7.27.


Таблица№4. Усилия в элементах фермы

Элемент

От постоянной нагрузки

От кратковременного действия полной  снеговой нагрузки

От длительной снеговой нагрузки

От постоянной и полной снеговой нагрузок

От постоянной и длительной снеговой нагрузок

норм.

расч

норм.

расч.

норм.

расч.

норм.

расч.

норм.

расч.

1

0,523772

0,5971

-1,5

-2,1

-0,45071

-0,631

-0,97623

-1,5029

0,073058

-0,0339

2

-1,15175

-1,313

-0,32071

-0,449

-0,09714

-0,136

-1,47247

-1,762

-1,2489

-1,449

3

-581,866

-663,327

-165,948

-232,327

-49,7643

-69,67

-747,814

-895,654

-631,63

-732,997

4

-603,918

-688,466

-172,188

-241,063

-51,645

-72,303

-776,105

-929,529

-655,563

-760,769

5

56,30351

64,186

16,03857

22,454

4,815

6,741

72,34208

86,64

61,11851

70,927

6

-27,5702

-31,43

-7,78571

-10,9

-2,35286

-3,294

-35,3559

-42,33

-29,923

-34,724

7

1,722807

1,964

0,48

0,672

0,145714

0,204

2,202807

2,636

1,868521

2,168

8

37,87982

43,183

10,79071

15,107

3,239286

4,535

48,67054

58,29

41,11911

47,718

9

-13,4123

-15,29

-3,81571

-5,342

-1,14571

-1,604

-17,228

-20,632

-14,558

-16,894

10

-581,866

-663,327

-165,948

-232,327

-49,7643

-69,67

-747,814

-895,654

-631,63

-732,997

11

-602,629

-686,997

-171,829

-240,56

-51,5364

-72,151

-774,458

-927,557

-654,165

-759,148

13

-1,81228

-2,066

-0,505

-0,707

-0,15286

-0,214

-2,31728

-2,773

-1,96514

-2,28

14

25,22632

28,758

7,17

10,038

2,152857

3,014

32,39632

38,796

27,37917

31,772

15

-63,5982

-72,502

-18,1171

-25,364

-5,43857

-7,614

-81,7154

-97,866

-69,0368

-80,116

16

-600,848

-684,967

-171,313

-239,838

-51,3829

-71,936

-772,161

-924,805

-652,231

-756,903

17

-439,184

-500,67

-125,007

-175,01

-37,5357

-52,55

-564,191

-675,68

-476,72

-553,22

18

276,7368

315,48

78,75

110,25

23,65

33,11

355,4868

425,73

300,3868

348,59

19

289.5526

330,09

82,32857

115,26

24,72857

34,62

371,8812

445,35

314,2812

364,71

20

716,8421

817,2

205,1429

287,2

61,4286

86

921,985

1104,4

778,2707

903,2

21

-439,184

-500,67

-125,007

-175,01

-37,5357

-52,55

-564,191

-675,68

-476,72

-553,22

22

-601,05

-685,197

-171,402

-239,963

-51,405

-71,967

-772,452

-925,16

-652,455

-757,164

23

-588,591

-670,994

-167,849

-234,989

-50,3393

-70,475

-756,441

-905,983

-638,931

-741,469

24

-609,434

-694,755

-173,769

-243,276

-52,1179

-72,965

-783,203

-938,031

-661,552

-767,72

25

-548,023

-624,746

-156,296

-218,815

-46,87

-65,618

-704,319

-843,561

-594,893

-690,364


Подбор сечений элементов фермы

Верхний пояс

Усилия сжатия при различных сочетаниях нагрузок получились: 1) Nmax=-929.53кН, в том числе Nl=-603.9кН; 2) Nl=-760,8кН. Расчетная длина элемента l0=0.9*l=0,9*300=270см.

Ширина сечения b=20см принята как для типовой фермы.

Определяем предварительное значение высоты сечения при коэффициенте армирования μ=0,015

Принимаем сечение верхнего пояса 20*20см. Отношение l0/h=270/20=13,5<20.

При первом сочетании усилий отношение Nl/N=603.9/929.53=0,65. Далее находим коэффициенты φb=0.85 и φs=0.86,

α=μRsc/(γb1Rb)=0,015*365/(0,85*22)=0,3.

φ= φb+2(φs- φb)α=0.85+2(0.86-0.85)*0.3=0.856< φs=0.86.

Вычисляем требуемую площадь сечения арматуры , учитывая, что μb=1 при h=20см:

Аs'+As=

Коэффициент армирования μ=(Аs'+As)/Ab=9.2/(20*20)=0.023~0.015.

Принимаем 4d=18 А-III с Аs=10.18cм2. Поперечную арматуру берем d=5Вр-I.

При втором сочетании усилий N=Nl=-760.8кН. Для Nl/N=1 находим коэффициент φb=0,9; φs=0,905, α=0,37, φ=0,9+2(0,905-0,9)0,37=0,901.

Требуемая площадь сечения арматуры

Аs=(929,53*10-0,901*11156)/(0,901*365)=-2,3<0, т.е. длительную снеговую нагрузку можно не учитывать.

Сжатый раскос

Усилие сжатия N=-97,9кН; Nl=0. Длина раскоса  . Расчетная длина раскоса l0=0,9*l=0,9*386=347,4см.

Требуется размер поперечного сечения hl0/20=347.4/20=17.37cм. Принимаем  сечение 20*20см.

Минимальное конструктивное армирование 4d=12 с As+As'=4,52см2.

Коэффициент армирования

μ=(As+As')/Аb=4,52/400=0,0113.

Находим коэффициенты при Nl/N=0 и l0/20=347,4/20=17,37cм : φb=0,75; φs=0,76; α=0,0113*365/(0,85*22)=0,22; φ=0,74 и μb=0,9 при h=20cм.

Требуется сечение арматуры

As+As'=(97,9*10-0,9*0,76*0,85*22*400)/(0,9*0,74*365)≤0.

Следует оставить конструктивную арматуру.

Растянутый раскос

Усилие растяжения N=86.64кН; Nl=0. Требуется сечение растянутой арматуры As=N/Rs=866.4/365=2.37см2. Для 4d12 A-III As=4.52см2>2,37см2; μ=0,0113.

Проверяем ширину раскрытия трещин.

Нормативное усилие Nser=N/γm=86.64/1.25=69.3кН.

Напряжение арматуры σs=Nser/As=69.3*10/4.52=153.3МПа.

Модуль упругости арматуры A-III Es=196000МПа.

Находим ширину раскрытия трещин

,

где φk=1,2 – для растянутых элементов;αl=1 – при кратковременном действии нагрузок; ηs=1 – при стержневой арматуре периодического профиля.

Допустимая ширина кратковременного раскрытия трещин аcr1=0,4мм.

Для других раскосов и стоек нужно оставить сечение 20*20см и арматуру  4d12 A-III. Поперечную арматуру берем d3 Вр-I.

Нижний пояс

Усилие растяжения Nmax =1104,4кН, Nl=817.2кН. Можно взять арматуру d8Вр-II, для которой Rsp=850МПа; γs4=1.15; Rsp,ser=1000МПа;  Еs=196000МПа.

Требуемая площадь сечения растянутой предварительно напряженной арматуры    

 Ap=N/(γs4Rsp)=1104.4*10/850*1.15=11.3cм2.

Подбираем 8 канатов  Ø15 К-7 Ap=11.33см2.

Проверяем образование трещин.

Нормативное усилие растяжения Nser=N/γm=1104,4/1,25=883,52кН. К трещиностойкости конструкции, эксплуатируемой в закрытом помещении, предъявляют требования 3-й категории, при которых допустимо раскрытие трещин: кратковременное acr1=0,15мм и длительное acr2=0,1мм. В расчетах по образованию и раскрытию трещин учитывают коэффициент точности натяжения арматуры γр=1.

Передаточная прочность бетона Rbp=32МПа.Величина начального предварительного напряжения арматуры определяем по формуле σр=Rsp,ser-∆p. Допустимое отклонение этой величины при механическом способе натяжения арматуры принимаем  p=0,05σр.

Предельная величина напряжения арматуры

σр= Rsp,ser/(1+0,05)=1000/1,05=952МПа.

Подсчитываем первые потери напряжения арматуры:

- от релаксации напряжения арматуры

σ1=(0,22σр/Rsp,ser-0,1)σр=(0,22*952/1000-0,1)*952=104МПа;

- от температурного перепада на величину 65оС при тепловой обработке бетона σ2=1,25*65=81МПа;

- от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, на величину λ=1,25+0,15d=1,25+0,15*7=2,3мм

σ3= λEs/l=2.3*206000/27000=17,5МПа.

Усилие обжатия бетона с учетом потерь напряжения арматуры

σ1+ σ2+ σ3=104+81+17,5=202,5МПа

Р01рр123)=11,55(952-202,5)=8656,7МПа*см2=865,67кН.

Площадь сечения бетона затяжки, необходимая для размещения арматуры 20d=7 с требуемыми зазорами между стержнями и обеспечением защитного слоя бетона, принята Аb=25*25=625см2.

Напряжение обжатия бетона σbp01b=8656,7/625=13,85МПа.

Отношение величины σbp/ Rbp=13.85/32=0,43<0,6 для бетона В30.

- потеря напряжения от быстронатекающей ползучести

σ6=42,5σbp/Rbp=42,5*0,43=18,3МПа.

Вторые потери напряжения арматуры :

- от усадки бетона, подвергнутого тепловой обработке,

σ8=35МПа;

- от ползучести бетона при отношении σbp/ Rbp=0,43

σ9=170 σbp/ Rbp=170*0,43=73,1МПа.

Суммарные потери напряжения

σn= σ1+ σ2+ σ3+ σ6+ σ8+ σ9=104+81+17,5+18,3+35+73,1=328,9МПа.

Усилие обжатия бетона с учетом всех потерь напряжения

Р02ррn)=11,55(952-328,9)=719,68кН.

Усилие, воспринимаемое сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин при α=Es/Eb=196/19=10.3

Ncr'=Rbt,ser(Ab+2αAp)+P02=1,8(625+2*10,3*11,55)+7196,8=875кН.

Так как Ncr'=875кН>Nser=833,52кН, трещины в сечении нижнего пояса не образуются.  

Расчет узлов фермы

Опорный узел

В опорных узлах ферм по расчету определяют только поперечную арматуру каркасов. Остальную арматуру устанавливают по конструктивным соображениям. Площадь сечения продольной ненапрягаемой арматуры класса A-III  

Аs=0,2N/Rs=0.2*675.7*10/365=3.7см2. Для 4Ø12 Аs=4,52см2.

В опорном узле действуют следующие усилия: N1=895,6кН, N2=675,7кН и реакция опоры фермы N=458,4кН. Угол между элементами фермы характеризуют с помощью ctgα=290/132,2=2,19.

Требуемую площадь сечения поперечных стрежней из арматуры Ø10…40 A-III с Rsw=295МПа определяем из условия обеспечения прочности по линии отрыва

Asw=(N2-Np-Ns)/ (Rswctgα)=(675,7*10-5498-2200)/295*2,19<0

где Np=ApRswl1/l2=11,55*850*56/100=549,8кН;

Ns=AsRsl1/l3=4.52*365*56/42=220кН;

l1 – длина заделки арматуры за линией отрыва;

l2 =100см, необходимая для заделки арматуры Вр-I;

l3 =35*d=35*1,2=42см, то же для арматуры А-III.

Ту же площадь сечения определяют из условия обеспечения прочности на изгиб в наклонном сечении

где l4 – длина опорного узла; а – расстояние от торца конструкции до центра узла; х – высота сжатой зоны в наклонном сечении;

х=(Np+Ns)/(γb1Rbb)=(5498+2200)/(0.85*22*25)=16.5см.

Вертикальные хомуты с площадью сечения Аsw=5,6cм2 должны быть размещены на длине проекции наклонного сечения около 58см. По сортаменту берем 8Ø10 с Asw=6.28см2. Требуемый шаг хомутов, в данном случае пар стержней, s=58*2/(8+1)=13см. С таким шагом хомуты устанавливают на всей длине узла. Кроме того, у торца фермы в зоне расположения предварительно напряженной арматуры на длине 0,6l2 =60см устанавливают конструктивные вертикальные сварные сетки с шагом 10см, которые должны охватывать все стержни предварительно напряженной арматуры.

Промежуточный узел

Наибольшее усилие в растянутом раскосе N=86,64кН. Растянутая арматура 4Ø12 A-III As=4.52см2 . Угол между направлением раскоса и вертикалью tgφ=276/300=0,92, сos φ=0,73.

Требуемую площадь сечения поперечных стрежней из арматуры Ø10…40 A-III с Rsw=295МПа определяем из условия обеспечения прочности по линии отрыва

Asw=N(χ1l1+5d)/(Rsw χ2l3cosφ)=86,64*10(1,1*42+5*1,2)/(300*0,52*42*0,73)=

=9,45см2

где χ1=1,1 – коэффициент условий работы узла;                          

χ2s/Rs=N/(AsRs)=86.64*10/(4,52*365)=0,52;

l1=42cм – длина заделки арматуры; l3=35d=35*1.2=42cм.

Вертикальные хомуты с площадью сечения Аsw=9,45cм2 должны быть размещены на линии обрыва, равной 40см. При шаге хомутов s=7см можно разместить стержней n=40*2/7=12шт. По сортаменту для 12Ø10 A-III Аsw=9,42cм2.

Требуемая площадь сечения арматуры, окаймляющей узел,

As=0.04(N1+0.5N2)/(nR0s)=0,04*1,5*86,64*10/*(2*90)=0,3см2.

где n – число окаймляющих стержней; Ros=9МПа – ограниченное сопротивление арматуры.

Конструктивно принимаем окаймляющую арматуру Ø10 A-III c As=0.78cм2.

7.  Список литературы

1. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. СНиП 2.01.07-85. М.:Госстрой СССР, 1987.

2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.:Стройиздат, 1991.

3. Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 2.03.01-84. М.:Госстрой СССР, 1985.

4. В.М.Бондаренко, А.И.Судницын, В.Г.Назаренко. Расчет железобетонных конструкций. М.:Высшая школа, 1988.

5. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий.М.:Издательство Ассоциации строительных вузов, 2002.

6. Кокарев А.М. Расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания на ПЭВМ. АИСИ, 2001.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11886. Аналитическое конструирование регуляторов 402 KB
  Лабораторная работа №1 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Аналитическое конструирование регуляторов Цель работы: решение задачи аналитического конструирования регуляторов для объекта заданного в пространстве состояний. ...
11887. Задача быстродействия 258 KB
  Лабораторная работа №2 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Задача быстродействия Цель работы: исследование предельных возможностей системы авторегулирования обусловленных ограничением величины управляющего сигнала. О...
11888. Задача быстродействия. Несколько управляющих воздействий 205 KB
  Лабораторная работа №3 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Задача быстродействия. Несколько управляющих воздействий Цель работы: решение задачи быстродействия в пространстве состояний. Необходимо ограниченное управление ut
11889. Управление в пространстве состояний при неполной информации 1.09 MB
  Лабораторная работа №4 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Управление в пространстве состояний при неполной информации Цель работы: решение задачи синтеза линейной системы стабилизации в пространстве состояний. Общие св...
11890. Корни многочленов 87 KB
  Лабораторная работа №5 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Корни многочленов Цель работы: вычислить корни многочлена не выше 20го порядка и восстановить многочлен по заданным корням. Общие сведения: Вычисление корней мн
11891. Обратное преобразование Лапласа 47 KB
  Лабораторная работа №6 по дисциплине: Проектирование автоматизированных систем на тему: Обратное преобразование Лапласа Цель работы: вычислить аналитическое выражение для обратного преобразования Лапласа дробнорациональной функции и построить график.. ...
11892. Выбор типа камеры и условий съемки в зависимости от задачи исследования и характера исследуемого объекта 4.35 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Выбор типа камеры и условий съемки в зависимости от задачи исследования и характера исследуемого объекта Рентгеновские камеры Рентгеновской камерой называют устройство позволяющее регистрировать на фотопленке рентгеновские максим
11893. Определение кальция методом стандартных добавок 443.5 KB
  Лабораторная работа №104 Определение кальция методом стандартных добавок. Краткое теоретическое введение: Фотометрия пламени вид эмиссионного спектрального анализа в котором источниками возбуждения спектров являются пламена различных видов: ацетиленвоздух...
11894. Определение фосфора (ортофосфатов) в виде фосформолибденованадиевой гетерополикислоты 204 KB
  Лабораторная работа №107 Определение фосфора ортофосфатов в виде фосформолибденованадиевой гетерополикислоты. Краткое теоретическое введение: Методы молекулярной спектрометрии позволяют наблюдать результаты взаимодействия электромагнитного излучения с мо...