48690

КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Требуется рассчитать и cконструировать предварительно-напряженную сегментную ферму для кровли одноэтажного однопролетного здания пролетом 24 м при шаге ферм 6 м. Схема фермы и основные геометрические размеры приняты к типовым фермам серии ПК -01-129/68. Размеры панелей принять под плиты покрытия шириной 3 м. Предварительно-напряженный пояс армируется канатами класса К-7...

Русский

2013-12-13

2.19 MB

94 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Марийский государственный технический университет

Кафедра СКиО

Курсовой проект №2

по дисциплине «Железобетонные и каменные

конструкции» на тему

“КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ”

Выполнил: ст. гр. ПГС-41

Шишкин А.Н.

Проверил: Бирюков А.Н.

Йошкар-Ола

2010г.
СОДЕРЖАНИЕ

[1]
1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЗДАНИЯ

[2]
2. РАСЧЁТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЗДАНИЯ

[2.1] 2.1 Сбор нагрузок (нагрузки на 1 м2 покрытия)

[2.2] 2.2 Нагрузки на раму здания

[2.3] 2.3 Статический расчет рамы

[3] 3. РАСЧЁТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ

[3.1] 3.1 Надкрановая часть

[4]
4. РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА

[5]
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ СЕГМЕНТНОЙ ФЕРМЫ

[5.1]
5.1 Сбор нагрузок на ферму

[5.2]
5.2 Подсчёт узловых нагрузок

[5.3]
5.3 Определение усилий в стержнях фермы

[5.4] 5.4 Расчёт элементов фермы.

[5.4.1] 1) Расчёт нижнего пояса

[5.4.2] 2) Расчёт верхнего пояса

[5.4.3] 4) Расчёт и конструирование узлов фермы

[6]
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЗДАНИЯ

Выбор конструкций рамы здания.

Сборные железобетонные элементы (в соответствии с заданием) выбираем в зависимости от пролета, шага колонн, отметки головки подкранового рельса и грузоподъемности кранов.

                     Экспликация железобетонных элементов.         Таблица №1.

пп

Наименование

Эскиз

Вес,

т

1

Ферма

2ФС-24

15,6

2

Колонна

К-120

8,1

3

Подкрановая балка

БК-6

3,5

4

Плита покрытия

2ПГ-6

2,7

6

Стеновые панели

ПС 600.12

ПС 600.18

ρ=1400кг/м3

3,02

4,54

7

Фундаментная балка

ФБ-6

1,0


2. РАСЧЁТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЗДАНИЯ

2.1 Сбор нагрузок (нагрузки на 1 м2 покрытия)

Таблица №2: Сбор нагрузок на раму

п/п

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м2

Расчетная нагрузка кН/м2 

1.

Водоизоляционный ковер – 3 слоя рубероида

0,15

1,3

0,195

2.

Цементно-песчаная стяжка 20 мм (γ = 2000 кг/м3)

0,4

1,3

0,52

3.

Утеплитель мин. вата толщиной 200 мм

0,4

1,3

0,91

4.

Пароизоляция 1 слой рубероида

0,05

1,3

0,065

5.

Железобетонная плита 3×6 (с заливкой швов)

1,8

1,1

1,98

Итого с учетом γn=0,95:

2,95

3,49

6.

Снеговая полная (IV сн. район, г.Вологда)

1,68

1,4

2,40

в. т.ч. длительная

0,84

1,4

1,20

2.2 Нагрузки на раму здания

1. Нагрузка от веса покрытия:

2. Вес фермы покрытия:

3. Вес стенового ограждения:

4. Собственный вес колонны:

5. Вес подкрановой балки:

6. Временная снеговая:

в т.ч. длительнодействующая

7. Кратковременные нагрузки на колонну (крановая нагрузка)

С учетом ψн=0,85,

С учетом ψн=0,85,

8. Горизонтальное усилие от крана:

С учетом  - коэффициент сочетания нагрузок:

9. Ветровая нагрузка (ветровой район I):

Ветровой напор с наветренной стороны:

, где

Ветровой напор с заветренной стороны:

Эквивалентное значение равномерно распределенной нагрузки в пределах высоты h=12м:

2.3 Статический расчет рамы

1. Определение характеристик рамы

Находим суммарную реакцию от единичного перемещения двух стоек:

 

Из канонического уравнения , определим фактическое перемещение верха колонны: , где  - реакция от конкретного силового загружения.

Окончательно упругая реакция в фиктивной связи определяется .

2. Усилия от постоянной нагрузки

3. Снеговая нагрузка

4. Крановая нагрузка

4.1. Вертикальная нагрузка

;   

                                                                                                                                            

                                                                                                                                                                       

4.2. Горизонтальные нагрузки от кранов:

;   

;   

При торможении справа, эпюра изгибающих моментов имеет обратный характер.

5. Ветровая нагрузка

W=3,24 кН


Таблица №3: Комбинация нагрузок и расчётные сочетания усилий

Наименование нагрузки

Эпюра моментов

Усилия в сечениях (кН, кН*м)

0-0

1-1

2-2

3-3

М

N

M

N

M

N

M

N

1. Постоянная

(П+Д)

-28,57

393,82

7,49

408,91

-146,28

540,29

-67,04

617,2

2. Снеговая

0

164,16

5,88

164,16

-28,59

164,16

-15,67

164,16

3. Крановая верт. Dmax

0

0

-10,41

0

81,52

262,65

58,64

262,65

4. Крановая верт. Dmin

0

0

-10,41

0

20,23

87,55

-2,65

87,55

Наименование нагрузки

Эпюра моментов

0-0

1-1

2-2

3-3

М

N

M

N

M

N

M

N

5. Торможение крана влево

0

0

1,78

0

1,78

0

-43,56

0

6. Торможение крана вправо

0

0

7,75

0

7,75

0

24,79

0

7.Ветровая вправо

0

0

12,62

0

12,62

0

90,07

0

8.Ветровая влево

0

0

-12,03

0

-12,03

0

-75,51

0

М

N

M

N

M

N

M

N

Основное сочетание 1

П+Д+0,9(ΣК)

max

1+2=

-28,57

557,98

1+(2+6+7)=31,12

573,07

1+(3+6+7)=-54,58

802,94

1+(3+6+7)=89,11

879,85

-Мmin

1+2=

-28,57

557,98

1+(3+8)=

-12,71

408,91

1+(2+8)=

-182,84

704,45

1+(2+4+5+8)= -190,69

868,91

+Nmax

-28,57

1+2=

557,98

31,12

1+(2+6+

7)=573,07

-109,47

1+(2+3+8)= 967,1

-135,53

1+(2+3+5+8)=1044,01

Основное сочетание 2

П+Д+1К

max

1+2=

-28,57

557,98

1+7=

20,11

408,91

1+(3+6)=

-57,01

802,94

1+7=23,03

617,2

-Мmin

1+2=

-28,57

557,98

1+8=

-4,54

408,91

1+2=

-174,87

704,45

1+8=

-142,55

617,2

+Nmax

-28,57

1+2=

557,98

13,37

1+2=

573,07

-57,01

1+(3+6)=

802,94

16,39

1+(3+6)=

879,85


3. РАСЧЁТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ

3.1 Надкрановая часть

Для расчета надкрановой части колонны из таблицы принимаем максимальные значения момента и продольной силы:

М=31,12 кН∙м, N=573,07 кН  (в т.ч. длительнодействующая , )

Характеристики материалов:

Бетон тяжёлый В-20 (γв=1,1), Rв=11,5 МПа, Rbt=0,90 МПа, Eb=24 000 МПа.

Продольная и поперечная арматура класса А-III: Rs=365 МПа, Rsc=365 МПа, Es=200 000 МПа

Характеристика сечения: h=380 мм; b=400 мм; а/=а=40 мм;

Расчётная длина надкрановой части колонны: l0=2Hв=23,8=7,6 м.

- необходим учет прогиба колонны

, где Ncr - условная критическая сила, которая приводит к потере устойчивости, будучи приложенная в середине.

, где D – жесткость элемента:

где:   

Принимаем μ=0,005 (0,5% арматуры от площади бетона).

Тогда:

Расчётный эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры:

.

, где:;

- случай больших ео.

При конструктивно принимаем 4 16 с

Поперечную арматуру подбираем конструктивно:

- по сортаменту подбираем 8 А-lll

Шаг поперечной арматуры: S=20*ds=20*16=320мм

Окончательно принимаем S=300мм


4. РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА

Расчётное усилие: М=-135,53 кН∙м ; N=1044,01 кН; Q=4,65 кН;

Характеристики материалов: бетон класса В20 (γb=1,1):

Rb=11,5 МПа, Rbt=0,9 МПа, Eb=27000 МПа, Rbn=15,0 МПа;

Продольная и поперечная арматура:

класса А-III: Rs=Rsc=365 МПа (диаметром 10-40 мм), Es=200000МПа;

Определение площади фундамента

Нормативные значения усилий при осреднённом коэффициенте надёжности по нагрузке γ=1,15:   Nп=N/1,15=907,83 кН;  Мп=М/1,15= 117,85 кН*м;  Qп=Q/1,15=4,04 кН

R0=0,20 МПа=200 кН/м2

Определим высоту фундамента: , принимаем  - высота фундамента

Глубина заложения фундамента:

Определяем площадь подошвы внецентренно-нагруженного фундамента:

где,  - усредненный объемный вес фундамента и грунта на уступах.

       1,2 – коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначая отношение сторон , получаем

Принимаем размеры кратными 300мм: а=2,7 м; b=2,1 м

Проверка прочности подошвы фундамента:

- не удовлетворяет, увеличиваем размеры подошвы фундамента: а=3,0 м; b=2,4 м

- условие выполняется.

Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента .

Расчетные значения усилий:

 

- условие выполняется.

Проверяем рабочую высоту из условия продавливания

- условие выполняется.

Определение площади арматуры по стороне а

  1.  

  1.  

  1.  

.Принимаем 16 Ø10 А-III, As=12,56 cм2,

Определение площади арматуры по стороне b

Расчетные напряжения:

Проверяем рабочую высоту из условия продавливания:

-условие выполняется.

Принимаем 13 Ø10 А-III, As=10,21 cм2


5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ СЕГМЕНТНОЙ ФЕРМЫ

Требуется рассчитать и cконструировать предварительно-напряженную сегментную ферму для кровли одноэтажного однопролетного здания пролетом 24 м при шаге ферм 6 м. Схема фермы и основные геометрические размеры приняты к типовым фермам серии ПК -01-129/68. Размеры панелей принять под плиты покрытия шириной 3 м. Предварительно-напряженный пояс армируется канатами класса К-7 (вариант – стержневой арматурой класса А-V) с натяжением на упоры. Верхний пояс и элементы решетки армируются сварными каркасами из стали класса А-III. Ферма изготовляется из бетона марки В40, бетонирование поясов и решетки выполняется одновременно, твердение бетона с пропариванием.

Характеристики бетона: γb2=0,9; Rb=0,9×22=19,8 МПа; Rbt=1,26 МПа; Rbt,ser=2,1 МПа. Прочность бетона к моменту обжатия Rbp=0,7×40=28 МПа; Eb=32500 МПа.

Характеристики арматуры: А-III: Rs=365 МПа; Es=2×105МПа; А-V: Rs=680 МПа; Rs,ser=785 МПа; Es=1,9×105; канат К-715 с натяжением на упоры  Rs=1080 МПа; Rs,ser = Rsn = 1295 МПа; Es=1,8×105 МПа.

Назначение геометрических размеров.

Ширину панелей принимаем 3 м с таким расчетом, чтобы ребро плит покрытия опирались в узлы верхнего пояса. Высота фермы в середине пролета с учетом типовых форм принята  2950 мм, что составляет H/l=2,95/24=1/8. Ширина сечения поясов b=350 мм, высота поясов hf=300мм, (по типовому проекту серии ПК-01-129/68 сечение поясов для ферм пролетом 24 м.) сечение раскосов принято bхh=350х150 мм.


5.1 Сбор нагрузок на ферму

Таблица №4: Сбор нагрузок на ферму

п/п

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м2

Расчетная нагрузка кН/м2 

1.

Водоизоляционный ковер – 3 слоя рубероида

0,15

1,3

0,195

2.

Цементно-песчаная стяжка 20 мм (γ = 2000 кг/м3)

0,4

1,3

0,52

3.

Утеплитель мин. вата толщиной 200 мм

0,4

1,3

0,91

4.

Пароизоляция 1 слой рубероида

0,05

1,3

0,065

5.

Железобетонная плита 3×6 (с заливкой швов)

1,8

1,1

1,98

6.

Собственный вес фермы

0,78

1,1

0,858

Итого с учетом γn=0,95:

3,69

4,31

7.

Снеговая полная (IV сн. район, г.Вологда)

1,68

1,4

2,40

в. т.ч. длительная

0,84

1,4

1,20

Постоянная от покрытия gн=3690 Н/м2, расчетная g=4310 Н/м2; временная (снеговая) соответственно рн=1680 Н/м2, р=2400 Н/м2, в том числе длительная рдл.=1200 Н/м2. Собственная масса фермы равна 11,2 т, а на 1 м длинны: 11,2/23,94=0,47 т.

Распределение снеговой нагрузки в пролете фермы в виде равномерно-распределенной нагрузки по всему пролету.


5.2 Подсчёт узловых нагрузок

1) При действии постоянной и длительной временной равномерно-распределенной нагрузки:

G1=ql1+qс.в.lп1=33,06×3,11+5,17×2,9=117,81 кН

где, q=(g+pдлL1=(4,31+1,2)×6=33,06 кН/м;   qс.в=4,70×1,1=5,17 кН/м

;   ld1=2900 мм

G2= ql2+qс.в.lп2`=33,06×3+5,17×(3+2,9)/2=114,43 кН

где, ;  lп2`= =2950 мм

G3= ql3+qс.в.lп2=33,06×3,01+5,17×3=115,02 кН

Учитывая незначительную разницу величин G1G2G3 для подсчета усилий в элементах фермы можно принять среднее значение

2) При действии кратковременной равномерно-распределенной нагрузки

Р1кр.вр×L1×ld1×с1=1,2×6×2,9×1=20,88 кН

Р2=1,2×6×(2,9+3)/2=21,24 кН

Р3=1,2×6×3=21,6 кН

Суммарные узловые нагрузки:

Р1+G1=20,88+117,81=138,69 кН;

Р2+G2=21,24+114,43=135,67 кН;

Р3+G3=21,6+115,02=136,62 кН;

Для определения усилий можно принять среднее значение узловой нагрузки (Р+G)m=136,94 кН.


5.3 Определение усилий в стержнях фермы

Усилия в стержнях фермы определяются с помощью программы STFerma

Эпюра продольных усилий от полной нагрузки.

Эпюра продольных усилий от врем. длительно действующей + постоянной нагрузки.

Таблица №5: Усилия в элементах фермы

Элемент

Обозначение стержня по расчетной схеме

Продольное усилие в элементах фермы

от постоянных и длительных нагрузок

от полной нагрузки

Верхний пояс

5

6

7

8

9

10

11

12

-887,74

-941,41

-918,30

-1001,35

-1001,35

-918,30

-941,41

-887,74

-1051,38

-1116,06

-1088,66

-1187,71

-1187,71

-1088,66

-1116,06

-1051,38

Нижний пояс

1

2

3

4

794,02

1031,33

1031,33

794,02

940,39

1223,15

1223,15

940,39

Раскосы

13

15

16

18

19

21

135,41

-148,81

-42,82

-42,82

-148,81

135,41

161,57

-177,04

-50,64

-50,64

-177,04

161,57

Стойки

14

17

20

32,41

53,50

32,41

38,34

63,26

38,34

Как отмечено выше, размеры сечений стержней приняты применительно к типовым фермам по каталогу серии ПК-01-129/68. Поэтому ниже только подбираем сечение арматуры при загружении полной нагрузкой.

5.4 Расчёт элементов фермы.

1) Расчёт нижнего пояса

I. Расчет по предельным состояниям первой группы на прочность. Максимальное расчетное усилие согласно таблице принимаем по стержню (2): N=1223,15×0,95=1161,99 кН. Определяем площадь сечения напрягаемой арматуры:

При применении канатов d=15 класса К-7 при γs6 =1,15

Asp=N/Rs×γs6=1161990/1080×100×1,15 = 9,36 см2

принято 8 15 К-7 с Asp =11,33 см2

II. Расчет по предельным состояниям второй группы.

Расчетное усилие равно:

при учете всех нагрузок с коэффициентом перегрузки >1  N=1161,99 кН

то же при=1: Nn=1161,99/1,2=968,33 кН

Расчет нижнего пояса по образованию, раскрытию и закрытию трещин сведен в таблицу:


Таблица №6: Расчёт на образование, раскрытие и закрытие трещин

Вид расчета и формула

Данные расчета при армировании

Канатами класса К-7

Стержнями класса А-V

1

Расчетное усилие N, кН >1

То же при =1

1161,99

968,33

1161,99

968,33

2

Приведенное сечение, см2:

Ared=A+αAsp; sb

3

Принятые характеристики

а) контролируемое напряжение при натяжении sp, МПа

б) передаточная прочность бетона Rbp=0,7B, МПа 

0,75*1295=970

0,7×40=28

0,9*785=700

28

в) коэффициент точности натяжения арматуры при подсчете потерь γsp

1

1

г) то же при расчете по образованию трещин

0,9

0,9

Расчет по образованию трещин

4

Подсчет первых потерь напряжений арматуры los1

а) от релаксации напряжений стали, МПа(при механическом способе натяжения):

1= 0,1sp-20

0,700–20=50

б) от температурного перепада при t=65 0С, МПа; 2=1,25 t

1,25*65=81,2

81,2

в) от деформации анкеров при натяжении на жесткие упоры стенда до бетонирования, МПа, 3/l

(при =2 мм)

(при )

г) от быстронатекающей ползучести бетона:

Усилие обжатия бетона, кН, с учетом потерь 1,2,3 при γsp=1:

P1=γsp×Asp×(sp-1-2-3) (10-1)

1×11,33×(970-62,84-81,2-14,5) ×10-1=919,38

1×15,2×(700-50-81,2-34,58)×10-1=812,01

Напряжение обжатия бетона от действия усилия  P1 МПа; bp= P1/Ared

919380/812,75×(100)=11,31

812010/838,86×(100)=9,68

Отношение bp/Rbp

11,31/28=0,4<0,8

9,68/28=0,35<0,8

потери при  bp/Rbp  а=0,8

6=0,85*40×(bp/Rbp)

0,85×40×0,4=13,6

0,85×40×0,35=11,9

Суммарные значения первых потерь, МПа: los1=1+2+3+6

62,84+81,2+14,5+13,6=172,14

50+81,2+34,58+11,9=177,68

5

Напряжение в арматуре за вычетом первых потерь, МПа:

700-177,68=522,32

6

Усилия предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь, кН

P01=01×Asp×(10-1)

797,86×11,33×(10-1)=903,98

522,32×15,2×(10-1)=793,93

7

Напряжение в бетоне от действия усилия P01, МПа; bp=P01/ Ared

903980/812,75×(100)=11,12

793930/838,86×(100)=9,46

Подсчет вторых потерь напряжений арматуры los2

8

а) от усадки бетона, подвергнутой тепловой обработке 8, МПа

40

40

б) от ползучести бетона при bp/Rbp0,75 МПа 9=0,85×150×(bp/Rbp)

0,85×150×0,397=50,62

0,85×150×0,338=43,1

Суммарное значение вторых потерь los2=8+9

80,62

83,1

9

Полные потери предварительного

натяжения: los=los1+los2

172,14+80,62=252,76>100

177,68+83,1=260,78>100

10

Напряжение в арматуре за вычетом всех потерь, МПа:

970-252,76=717,24

700-260,78=439,22

11

Полное усилие обжатия бетона, кН:

P02sp×02×Asp×(10-1)–(6+8+9)×As

γsp=1- γsp;   

Принимаем  γsp=0,1

γsp=1-0,1=0,9

0,9×717,24×11,33×(10-1)-(13,6+40+50,62)×2,26×

× (10-1)=707,82

где, As=2,26 см2 (8 6 А-I), продольная арматура огибающих сеток.

0,9×439,22×15,2×(10-1)-(11,9+40+43,1)×2,26×

×(10-1)=597,38

где, As=2,26 см2 (8 6 А-I), продольная арматура огибающих сеток.

12

Усилие, воспринимаемое сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин, кН;

Ncrc=γi×(Rbt,ser(A+2αAs)+P02)

Так как Nn>Ncrc, то трещиностойкость сечения не обеспечена и поэтому нужны расчеты на раскрытие трещин

0,85×[2,1×(25×30+2×6,46×2,26)×(10-1)+707,82]=

=740,73<968,33

α=2,1×105/0,325×105=6,46

0,85×[2,1×(25×30+2×6,46×2,26)×(10-1)+597,38]=

=646,86<968,33

Расчет по кратковременному раскрытию трещин

13

Расчетное усилие Nn от действия всех нагрузок =1, кН

968,33

968,33

14

Ширина раскрытия трещин, мм, по формуле:

1,2×1×1,2(229,9/1,8×105) ×20× (3,5-100×0,015) ×

×15=0,181<[аcrc,lim]=0,3 – условие выполнено

где, =11,33/25×30=0,015

1,2×1×1× (244,05/1,9×105)×20×(3,5-100×0,02)×

×22=0,13<[аcrc,lim]=0,3 – условие выполнено

=12,56/25*30=0,0167

Расчет по продолжительному раскрытию трещин

15

Расчетное усилие от действия постоянных и длительных нагрузок при =1,  Nnld, кН

1031,33×0,95/1,2=816,5

816,5

16

Ширина продолжительного раскрытия трещин, мм, по формуле:

1,2×1,375×1,2(95,92/1,8×105)×20×(3,5-100×0,015) ×15=0,104<[аcrc,lim]=0,2 – условие выполнено

где,

1,2×1,35×1×(144,16/1,8×105)×20×(3,5-100×0,017) ×22=0,16<[аcrc,lim]=0,2 – условие выполнено

где,


Результаты расчета подтверждают, что принятые размеры сечения нижнего пояса и его армирование удовлетворяет условиям расчета по первой и второй группам предельных состояний. Расчет по раскрытию показал, что ширина раскрытия трещин меньше предельно допустимой.

2) Расчёт верхнего пояса

Максимальное расчетное усилие в стержнях 8 и 9 N=1187,71 кН. Так как усилия в остальных панелях пояса мало отличается от расчетных, то для унификации конструктивного решения все элементы верхнего пояса армируем по усилию N=1187,71×0,95=1128,32кН, Nld=1001,35×0,95=951,28 кН

Принята арматура класса А-III, RS=365 МПа. Сечение пояса bхh=25х30см, длинна панели l=301 см, расчетная длина l0=0,9 l = 0,9*301=271 см. Отношение l0/b=271/25=11. Пояс рассчитываем на внецентренное сжатие с учетом только случайного эксцентриситета еа=1 см, что равно h /30=30/30 =1 см и больше l /600=301/600=0,5 см

Проверяем несущую способность сечения:

Nη[RbA+Rsc(As+As’)]

Предварительно задаемся по конструктивным соображениям процентом армирования =1% и вычисляем:

As+As’=А=0,01*25*30=7,5 см2, что соответствует 416 А-III As =8,04 см2;

1128,32кН 1*0,886×(19,8×750+365×8,04)(100)=1575,72 кН - условие удовлетворяется;

Проверяем прочность элемента с учётом влияния прогиба:

Условная критическая сила Ncr:

где,

Коэффициент

Тогда расстояние

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

где,

Относительная продольная сила

значение

При  требуемая площадь симметрично расположенной арматуры:

значит, по расчёту на внецентренное сжатие с учётом влияния прогиба при принятом сечении пояса 25×30 см арматура не требуется. Оставляем размер сечения верхнего пояса одинаковым с нижним поясом и армирование по расчёту при случайном эксцентриситете ео=еа — 416 А-III As =8,04 см2.

3) Расчёт элементов решётки

а) Рассмотрим первые раскосы 13 и 21, которые подвергаются растяжению максимальным усилием N=161,57×0,95=153,49 кН, Nld=135,41×0,95=128,64 кН сечение раскосов 25х15 см, арматура класса А-III, Rs=365 МПа.

Требуемая площадь рабочей арматуры по условию прочности:

As=N/Rs=153490/36500=4,21 см2,  принимаем 4 12 А-III As=4,52 см2

Процент армирования:  

Определяем ширину длительного раскрытия трещин аcrc при действии усилия от постоянных и длительных нагрузок, учитываемых с коэффициентом  =1:

Принятое сечение раскоса по длительному раскрытию трещин не удовлетворяет условию, следовательно принимаем 4 14 А-III As=6,16 см2.

Процент армирования:  

Перерасчёт сечения раскоса по длительному раскрытию трещин не производим, т.к. отклонение от нормативной величины было незначительным, трещиностойкость будет обеспечена.

Остальные растянутые раскосы и стойки, для которых значения усилия меньше, чем для крайних раскосов, армируем конструктивно 410 А-III AS=3,14 см2 ()

Процент армирования .

Несущая способность сечения:  N сеч=RSAS=365×(100)×3,14=114,7×103 Н≈115 кН

б) Расчет наиболее нагруженных сжатых раскосов 15 и 19, N=177,04×0,95=168,19 кН. Геометрическая длина раскосов l=384 см, расчетная l0=0,9l=0,9*384=346 см. Расчет раскосов ведут как внецентренно сжатых элементов с учетом случайного эксцентриситета, равного: еа=h/30=15/30=0,5 см; еа=l0/600=346/600=0,58 см и не менее 1 см. еа=1 см. Отношение

l0/ h=346/15=23>20, расчет следует выполнять с учетом влияния прогиба на величину эксцентриситета продольной силы.

Принимаем симметричное армирование сечения AS=AS, =х/h0=1  =1

Требуемая площадь сечения арматуры по условию:

Принимаем из конструктивных соображений 410 А-III As=3,14 см2.

Процент армирования .

Аналогично конструктивно армируем все остальные сжатые раскосы, так как усилия в них меньше, чем для раскоса 15.

4) Расчёт и конструирование узлов фермы

При конструировании сегментной фермы необходимо уделять особое внимание надлежащей заделке сварных каркасов элементов решетки в узлах. Длину заделки lр напрягаемой арматуры, согласно Руководству по расчету ферм, принимают: для канатов диаметром 12-15 мм lз.д.=150 см; для проволоки периодического профиля 100см  и для стержневой арматуры 35d, где d – диаметр стержня, см. При меньшей длине заделке анкеровка обеспечивается постановкой по расчету соответствующих поперечных стержней.


Расчет продольной арматуры в опорном узле

Требуемая площадь поперечного сечения продольных ненапрягаемых стержней в нижнем поясе в пределах опорного узла

принято 4 14 А-III AS=6,16 см2. Длина заделки lan=35d=35*1,4=49см, что больше фактического значения заделки l1an=34 см.

Расчет поперечной арматуры в опорном узле.

  1.  Расчетное усилие из условия прочности на отрыв в наклонном сечении по линии отрыва:

где, =290 – угол наклона линии отрыва опорной части АВ; ctg290=1,8

Площадь сечения одного поперечного стержня (при d>10 мм класса А-III):

из конструктивных соображений принимаем стержни 10 А-III ASW=0,785 см2.

  1.  Из обеспечения прочности на изгиб в наклонном  сечении требуемая площадь поперечного сечения равна:

где - угол наклона приопорной панели; tg=145/290=0,5 и  =26036`; sin =0,448;

hop= hos=h-hн.п./2=78-30/2=63см; N1=1051,38*0,95=998,81 усилие в приопорном стержне; x-высота сжатой зоны бетона в наклонном сечении:

что больше принятого по условию прочности на отрыв, значит принимаем стержни 16 А-III ASW=2,011 см2 и условие прочности на изгиб в наклонном сечении удовлетворяется.

Расчет поперечной арматуры в промежуточном узле.

1) Рассмотрим первый промежуточный узел, где к верхнему поясу примыкает растянутый каркас, нагруженный максимальным расчетным усилием N=161,57×0,95=153,49 кН. Фактическая длина заделки стержня раскоса l=28 см, а требуемая длина заделки арматуры 14 А-III lan=35d=35*1,4=49 см.

Необходимое сечение поперечных стержней каркасов определяем по формуле

где а - условное увеличение длины заделки растянутой арматуры при наличии на конце коротыша или петли а=Зd=3*1,4=4,2см; k2=1 для узлов верхнего пояса и k2=1,05 для узлов нижнего пояса; j—угол между поперечными стержнями и направлением растянутого раскоса; в примере j=63°24/ по углу наклона первого раскоса (13) из геометрической схемы; cosj=0,448; Rsw=290МПа=29кН/см2; k1=ss/Rs=241/365=0,68; ss=N/As=153,49/6,16=24,92 кН/см2=249 МПа; n-количество поперечных стержней в каркасах, пересекаемых линией АВС, в данном случае при двух каркасах и шаге s=100 мм, n=14.

Назначаем конструктивно 6 А-III через 100 мм.

Площадь сечения окаймляющего стержня в промежуточном узле  определяется по условному усилию

, где D1 и D2 – усилие в растянутых раскосах,

— при наличии только одного растянутого раскоса

при D1=N=153,49 кН;  Nоs=0,04*153,49=6,14 кН

Площадь сечения окаймляющего стержня:

принято   10 А-III c As=0,785 см2.

2) Рассмотрим второй промежуточный узел, где к нижнему поясу примыкают 2 растянутых каркаса (13) и (14), нагруженных расчетными усилиями соответственно N13=161,57×0,95=153,49 кН и N14=38,34×0,95=36,42 кН. Фактическая длина заделки стержня раскоса (13) l=33,5 см, а требуемая длина заделки арматуры 14 А-III lan=35d=35*1,4=49 см. Для каркаса (14) длина фактическая длина заделки стержня l=26,5 см, а требуемая длина заделки арматуры 10 А-III lan=35d=35*1,0=35 см

Расчёт ведём при условии, что растянутым является только раскос (13), а раскос (14) – сжат.

Необходимое сечение поперечных стержней каркасов из определяем по формуле

где а - условное увеличение длины заделки растянутой арматуры при наличии на конце коротыша или петли а=Зd=3*1,4=4,2см; k2=1 для узлов верхнего пояса и k2=1,05 для узлов нижнего пояса; j—угол между поперечными стержнями и направлением растянутого раскоса; в примере j=63°24/ по углу наклона первого раскоса (13) из геометрической схемы; cosj=0,448; Rsw=290МПа=29кН/см2; k1=ss/Rs=241/365=0,68; ss=N/As=153,49/6,16=24,92 кН/см2=249 МПа; n-количество поперечных стержней в каркасах, пересекаемых линией АВС, в данном случае при двух каркасах и шаге s=100 мм, n=10.

Назначаем конструктивно 6 А-III через 100 мм.

Теперь расчёт ведём при условии, что растянутым является только раскос (14), а раскос (13) – сжат:

Площадь сечения окаймляющего стержня в промежуточном узле, при наличии в нём двух растянутых стержней, определяется по условному усилию

, где D1 и D2 – усилие в растянутых раскосах,

D1=N13=153,49 кН; D2=N14=36,42 кН; т.о. Nоs=0,04*(153,49+0,5*36,42)=6,87 кН

Площадь сечения окаймляющего стержня:

принято   10 А-III c As=0,785 см2.

Аналогично изложенному выполняют расчет в других узлах. В узлах, где примыкают сжатые раскосы и стойки, проектируем поперечные стержни из конструктивных соображений 6 А-III через 100 мм, а окаймляющие стержни 10 А-III.


6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Расчёт и проектирование одноэтажного промышленного здания в сборном железобетоне. Ч. I, II: Методические указания к выполнению курсового проекта/ сост. А.В. Григорьев. – Йошкар-Ола: МПИ, 1982.
  2.  Мандриков А.П. Примеры расчёта железобетонных конструкций: Учебное пособие для техникумов. – М.: Стройиздат, 1989.
  3.  Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1985.
  4.  СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16573. Исследование работы барьерного озонатора 221.5 KB
  Лабораторная работа №2 Исследование работы барьерного озонатора Цель работы 1. Ознакомление с конструкцией барьерного озонатора принципом его работы и выходными параметрами. 2. Исследование режимов работы барьерного озонатора определение концентрации озона акт...
16574. Исследование работы нейтрализаторов статического электричества 69.5 KB
  Лабораторная работа № 7 €œИсследование работы нейтрализаторов статического электричества € 1. Цель работы. Экспериментальное определение эффективности работы пассивных индукционных и активных высоковольтных нейтрализаторов статического электричества...
16575. Прикладное программное обеспечение. Табличный процессор Excel 284.5 KB
  Лабораторная работа №1 Тема 5: Прикладное программное обеспечение. Табличный процессор Excel Содержание: Создание и сохранение таблицы ввод и корректировка данных числовые форматы вычисления оформление и т.д. Работа с таблицами многоразового использования: ...
16576. Табличный процессор Excel 118.5 KB
  Лабораторная работа №2 Тема 5: Прикладное программное обеспечение. Табличный процессор Excel Содержание: Создание и сохранение таблицы ввод и корректировка данных числовые форматы вычисления оформление и т.д. Работа с таблицами многоразового использова...
16577. ФОРМАТИРОВАНИЕ ШРИФТА ТЕКСТА ПРИ СОЗДАНИИ ДОКУМЕНТОВ 612 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 1. ФОРМАТИРОВАНИЕ ШРИФТА ТЕКСТА ПРИ СОЗДАНИИ ДОКУМЕНТОВ.Цель занятия. Изучение информационной технологии набора текста а также его форматирования добавления в текст различных символов обрамления и заливки текста в текстовом р...
16578. ОФОРМЛЕНИЕ АБЗАЦЕВ ДОКУМЕНТОВ. КОЛОНТИТУЛЫ 184 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 2. ОФОРМЛЕНИЕ АБЗАЦЕВ ДОКУМЕНТОВ. КОЛОНТИТУЛЫ Цель занятия. Изучение информационной технологии создания и форматирования абзацев текста в текстовом редакторе MS Word.Инструментарий. ПЭВМ IBM PC программа MS Word.Домашнее задание. Зарисо...
16579. СОЗДАНИЕ И ФОРМАТИРОВАНИЕ ТАБЛИЦ В MS WORD 128.5 KB
  У2 – Word 3. СОЗДАНИЕ И ФОРМАТИРОВАНИЕ ТАБЛИЦ В MS WORD Цель занятия. Изучение информационной технологии создания и форматирования таблиц в текстовом редакторе MS Word.Инструментарий. ПЭВМ IBM PC программа MS Word.Домашнее задание. Зарисовать панель инструментов Таблицы и границы и из
16580. СОЗДАНИЕ СПИСКОВ В ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТАХ 214.5 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 4. СОЗДАНИЕ СПИСКОВ В ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТАХ Цель занятия. Изучение информационной технологии создания и форматирования списков в текстовом редакторе MS Word.Инструментарий. ПЭВМ IBM PC программа MS Word.Литература. Практикум по информати...
16581. КОЛОНКИ. БУКВИЦА. ФОРМАТИРОВАНИЕ РЕГИСТРОВ. ПОДГОТОВКА К ПЕЧАТИ 230.5 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 5. КОЛОНКИ. БУКВИЦА. ФОРМАТИРОВАНИЕ РЕГИСТРОВ. ПОДГОТОВКА К ПЕЧАТИ Цель занятия. Изучение информационной технологии создания колонок использования буквицы при форматировании текста форматирования регистров в текстовом редакт