51507

Расчет и конструирование элементов одноэтажного промышленного здания в сборном железобетоне. Элемент балка

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Увеличение объема капитального строительства при одновременном расширении области применения бетона и железобетона требует всемерного облегчения конструкций и, следовательно, постоянного совершенствования методов их расчета и конструирования.

Русский

2014-03-11

1.55 MB

7 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

(КубГТУ)

Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений

Многоотраслевой институт подготовки и переподготовки специалистов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту № 2

по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»

на тему «Расчет и конструирование элементов одноэтажного промышленного здания в сборном железобетоне»

Выполнил студент группы 10-ЗСс-ПГ3 Абдураманов В.В.

Шифр зачетной книжки 10-ЗСс-501

Допущен к защите        ___________________

Руководитель проекта  доц. Тамов. М.А.

Нормоконтролёр          ____________________    

Защищён                        ___________________           

Оценка  _________________

Члены комиссии           ________________________________________

                                       ________________________________________

2013 г.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

(КубГТУ)

Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений

Задание на курсовой проект:

Исходные данные выбраны из методических указаний кафедры в соответствии с шифром зачётной книжки (года поступления и двух последних цифр): 10-ЗСс-501

ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Вид стропильной конструкции - балка.

Пролёт стропильной конструкции 21 м.

Длина здания  108 м.

Шаг колонн 6 м.

Количество пролётов 3.

Грузоподъёмность крана  150/30 кН (режим работы средний).

Отметка головки кранового рельса  8,3 м.

Район строительства – Кустанай,

     снеговой район II,  ветровой район III ,  тип местности B.

Нормативное давление на грунт  0,35МПа.

Материалы для ненапрягаемых конструкций (колонн, фундаментов): бетон класса 20 ,  арматура классов II  и Bp-1 (эта же арматура применяется в качестве ненапрягаемой арматуры для предварительно напряжённой стропильной конструкции).

Материалы для предварительно напряжённой стропильной конструкции: бетон класса 35,   напрягаемая арматура класса K-7.

Руководитель_________________________

Реферат

Представленная пояснительная записка к курсовому проекту на тему: «Расчет и конструирование элементов одноэтажного промышленного здания в сборном железобетоне» имеет в объеме 49 листов. В ней представлены расчеты железобетонных элементов одноэтажного промышленного здания: поперечной рамы, сплошной колонны, фундамента под колонну, стропильной конструкции – двускатная балка покрытия двутаврового сечения. Пояснительная записка иллюстрирована необходимыми пояснениями и рисунками, а также схемами ко всем расчетам.

Ил. 8  . Табл. 7  . Библиогр. 4.

К пояснительной записке прилагается графическая часть – 2 листа формата А1.

Содержание

Введение

5

1

Проектирование конструкции поперечной рамы одноэтажного промышленного здания

6

1.1

Исходные данные

6

1.2

Компоновка поперечной рамы

6

1.3

Определение нагрузок на раму

7

1.4

Определение усилий в колоннах рамы

11

2

Расчет предварительно напряженной двускатной двутавровой балки  покрытия пролетом 21 м

22

2.1

Расчетные данные

20

2.2

Расчетный пролет и нагрузки

22

2.3

Определение нагрузок и усилий

24

2.4

Предварительный расчет сечения арматуры

25

2.5

Определение геометрических характеристик приведенного сечения

25

2.6

Определение потерь предварительного напряжения арматуры

27

2.7

Расчет прочности балки по нормальному сечению

28

2.8

Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси по поперечной силе

29

2.9

Расчет по предельным состояниям второй группы

31

3

Расчёт сплошной железобетонной колонны крайнего ряда

36

3.1

Данные для расчёта

36

3.2

Расчёт надкрановой части колонны

36

3.3

Расчёт подкрановой части колонны

40

3.4

Расчёт крановой консоли

44

4

Расчёт фундамента под сплошную колонну

45

4.1

Данные для расчёта

45

4.2

Определение геометрических размеров фундамента

45

4.3

Расчёт арматуры фундамента

46

Литература

49

Введение

При разработке проектов зданий и сооружений выбор конструктивных решений производят исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом  максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемых за счет внедрения эффективных строительных материалов и конструкций, снижения массы конструкций и т.п. Принятые конструктивные схемы должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость; элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специальных предприятиях.
При проектировании производственных зданий необходимо стремиться к наиболее простой форме в плане и избегать перепадов высот. При проектировании часто выбирают объемно-планировочные и конструктивные решения, так как они обеспечивают максимальную унификацию и сокращение числа типоразмеров и марок конструкций.
Увеличение объема капитального строительства при одновременном расширении области применения бетона и железобетона требует всемерного облегчения конструкций и, следовательно, постоянного совершенствования методов их расчета и конструирования.
1 Проектирование конструкции поперечной рамы одноэтажного промышленного здания

1.1 Исходные данные

Здание двухпролетное. Район строительства:

  •  II - снеговой район;
  •  III - ветровой район;
  •  Тип местности - В

Здание неотапливаемое, длиной 108 м.

Длина температурного блока – 36, 36 и 36 м.

Ширина пролёта стропильной конструкции L = 21 м.

Шаг колонн  B = 6 м.

Пролёт оборудован мостовым краном среднего режима работы грузоподъёмностью Q = 150/30 кН.

1.2 Компоновка поперечной рамы

В качестве несущей конструкции выбираем железобетонную двускатную балку покрытия двутаврового сечения пролётом 21 м, трапециевидным очертанием с постоянным уклоном (1:14).

Для расчета принимаем двухпролетную поперечную раму, т.к. каркас можно не рассчитывать на пространственную работу каркаса, потому что у нас небольшой пролет и небольшие крановые нагрузки.

Цех оборудован лампами дневного света. Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размерам 3х6 м.

Подкрановые балки принимаем железобетонные предварительно напряжённые высотой 1м. Наружные стены панельные навесные, опирающиеся на опорные столики колонн на отметке  7,3 м. Стеновые панели и остекление ниже отметки 7,3 м также навесные, опирающиеся на фундаментную балку. Колонны проектируем сквозные двухветвевые.

Отметка кранового рельса 8,3 м. Высота кранового рельса 0,15 м.

Колонны имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой консоли:

От верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции – в соответствии с габаритом мостового крана, высотой подкрановой балки, рельса, размером зазора:

, принимаем 11,4 м., что отвечает модулю кратности 0,6 м., тогда:

Колонны крайнего ряда при шаге 6 м и кранах грузоподъемностью     150/30 кН располагаются с нулевой привязкой, совмещая ось ряда с наружной гранью колонны.

Соединение колонн с балками выполняется сваркой закладных деталей и в расчётной схеме поперечной рамы считается шарнирным.

Колонны принимаем сплошные с размерами:

  •  Крайний ряд: h1 = 800 мм, b1 = 400 мм, h2 = 400 мм, b2 = 400 мм.
  •  Средний ряд: h1 = 800 мм, b1 = 400 мм, h2 = 500 мм, b2 = 400 мм.

Рисунок 1 - Компоновка сечения колонны

1.3 Определение нагрузок на раму

Постоянная нагрузка.

Т а б л и ц а  1 - Нагрузка от веса покрытия

Наименование нагрузки

Нормативная

Рн ,

Коэф. надежности по нагрузке

Расчётная

Р, 

Ж.б. ребристые плиты покрытия размером в плане 3·6 м с учётом заливки швов

Асфальтовая стяжка

Рубероид (3 слоя)

1570

350

150

1,1

1,3

1,3

1727

455

195

                         Итого

 

     2377

 

Расчётное опорное давление

- от самой балки:

- от покрытия

Расчётная нагрузка от веса покрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению :

- на крайнюю колонну

- на среднюю колонну

Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления передаваемая на колонну выше отметки 7,3 м.

где- вес 1 м2 стеновых панелей,

- вес 1 м2 остекления.

Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления передаваемая на фундаментную балку:

Расчётная нагрузка от веса подкрановых балок

где

- вес подкрановой балки.

Расчётная нагрузка от веса колонн.

Крайние колонны:

    -  надкрановая часть

    -  подкрановая часть  

Средняя колонна:

    -  надкрановая часть

    -  подкрановая часть  

Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка

вес снегового покрова на 1м2 площади горизонтальной проекции покрытия для  II района, согласно главе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»,  . Так как уклон кровли 3%<12%, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца  υ=4м/с>2 м/с снижаем коэффициент перехода  умножением на коэффициент  =1,2-0,1· υ= 1,2-0,1· 4=0,8 , т.е. ·

Расчётная снеговая нагрузка при  на колонны:

Рассчитывается по формуле

Расчётная снеговая нагрузка при

- на крайние колонны

- на среднюю колонну

Крановые нагрузки

Рисунок 2 – Линия влияния для определения крановых нагрузок

Вес поднимаемого груза Q=150 кН.

Пролёт крана  

Согласно стандарту на мостовые краны база крана М=5000 мм,

Расстояние между колёсами К=4400 мм,

Вес тележки Gn=70 кН, Fn,max=178,3 кН, Fn,min=35,3 кН.

Расчётное максимальное давление на колесо крана при

Расчётная поперечная тормозная сила на одно колесо

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближённых кранов с коэффициентом сочетания 0,85

Вертикальная крановая нагрузка на колонну от четырёх кранов  с коэффициентом сочетаний 0,7 равна

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении

Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветрового давления по главе СНиП2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»,для  3 района, местности типа А –при условии:

значение аэродинамического коэффициента для наружных стен с наветренной стороны равно , с подветренной

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки  с наветренной стороны равно:

для части здания высотой до 5 м от поверхности земли

для высоты до 10 м

для высоты до 20 м

с наветренной стороны на высоте 14 м

на высоте 13,2

Переменную по высоте ветровую нагрузку с наветренной стороны заменяют равномерно распределённой, эквивалентной по моменту в заделке консольной балки длиной 11,4 м.

с подветренной стороны

Расчётная равномерно распределённая нагрузка на колонны до отметки  13,2 м при коэффициенте надёжности по нагрузке , коэффициенте надёжности по назначению

- с наветренной стороны

- с подветренной стороны

Расчётная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 11,4 м:

1.4 Определение усилий в колоннах рамы.

Для сплошной крайней колонны:

где а=Н2=4,25 м, l=Н=11,55 м;

где

Для сплошной средней колонны:

где а=Н2=4,25 м, l=Н=11,55 м;

где

Суммарная реакция

Усилия в колоннах рамы от постоянной нагрузки для крайней колонны

Продольная сила F1=205,22 кН на крайней колонне действует с эксцентриситетом  

Момент  где

0,175 – расстояние от продольной разбивочной оси до передачи продольной силы на колонну.

В подкрановой части колонны кроме силы F1=205,22 кН, приложенной с эксцентриситетом  действуют:

- расчётная нагрузка от стеновых панелей толщиной 0,3 м F=44,39 кН с

- расчётная нагрузка от подкрановых балок F=43,89 кН с

- расчётная нагрузка от надкрановой части колонны F=17,765 с

Суммарное значение момента

Реакция верхнего конца левой колонны равна

Согласно принятому в расчёте правилу знаков реакция, направленная вправо, положительна. Реакция правой колонны R3=-6,04 кН, средней колонны R2=0 (так как загружена центрально).

Суммарная реакция связей в основной системе  при этом из канонического уравнения  следует, что

Упругая реакция левой колонны

Изгибающие моменты в сечениях колонны равны:

Продольные силы в крайней колонне:

Рисунок 3 – Расчетная схема поперечной рамы

Поперечная сила Q2-1=6,04 кН. Продольные силы в средней колонне:

Усилия от снеговой нагрузки

   

Усилия в колоннах от крановой нагрузки

  1.  Максимальная нагрузка располагается на крайней колонне.

 

сdim=4 при шаге колонн 6 м.

Упругая реакция левой колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

Упругая реакция средней колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

  1.  Минимальная нагрузка располагается на крайней колонне.

 

сdim=4 при шаге колонн 6 м.

Упругая реакция левой колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

Упругая реакция средней колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

  1.  Максимальная нагрузка располагается на средней колонне (4 крана у средней колонны).

 

сdim=4 при шаге колонн 6 м.

Упругая реакция левой колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

Упругая реакция средней колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

Расчёт на действие горизонтальной нагрузки

- крайняя колонна

Изгибающие моменты

Поперечные силы

- средняя колонна

Изгибающие моменты

Поперечные силы

- средняя колонна при нагружении колонны двумя кранами, расположенными в левом пролете

Упругая реакция колонны:

Изгибающие моменты:

Продольные силы:

- средняя колонна при нагружении колонны четырьмя кранами, расположенными у средней колонны

Продольные силы:

Расчёт рамы на действие ветровой нагрузки

1. При единичном смещения верха рамы

Суммарная реакция

2. Реакции в дополнительной связи основной системы от действия ветровой нагрузки

  •  реакция в верхней опоре левой колонны

  •  реакция в левой колонне

  •  реакция дополнительной связи

  •  суммарная реакция

3. Смещение верха рамы

  1.  Упругие реакции

- реакция левой колонны

 

- реакция правой колонны

 

- реакция средней колонны

5. Изгибающие моменты

- левая колонна

- средняя колонна

- правая колонна

  1.  Поперечные силы

- левая колонна

- средняя колонна

- правая колонна

На основании выполненного расчёта строим эпюры моментов для всех загружений рамы и составляем таблицу расчётных усилий М, Q, N в сечении колонны. В каждом сечении колонны определяем комбинации усилий.

В соответствии с главой СНиПа «Нагрузки и воздействия» и нормами проектирования железобетонных конструкций рассматриваем две группы основных сочетаний нагрузок с различными коэффициентами условий работы бетона  и коэффициентами сочетаний

Колонну рассчитываем сплошную, таблицу расчётных усилий составляем для левой колонны.


Т а б л и ц а  2 - Усилия в левой колонне

нагрузка

1-0

1-2

2-1

М

N

M

N

Q

M

N

Q

постоянная

1

1

20,54

222,98

-33,11

311,265

6,04

10,982

372,293

6,04

снеговая

2

3

1

0,9

6,051

5,446

80,44

72,40

-10,301

-9,271

80,44

72,40

0

0

9,862

8,876

80,44

72,40

0

0

крановая от двух кранов Мmax на левой колонне

4

5

1

0,9

-39,36

-35,42

0

0

68,73

61,86

308,83

277,95

-9,26

-8,33

1,14

1,03

308,83

277,95

-9,26

-8,33

тормозная

6

7

1

0,9

20,18

18,16

0

0

20,18

18,16

0

0

2,18

1,96

6,49

5,84

0

0

2,18

1,96

ветровая слева

8

9

1

0,9

23,15

20,84

0

0

23,15

20,84

0

0

9,12

8,21

135,15

121,64

0

0

21,46

19,31

ветровая справа

10

11

1

0,9

-19,08

-17,17

0

0

-19,08

-17,17

0

0

-6,74

-6,07

-96,44

-86,80

0

0

-14,46

-13,01

основное сочетание нагрузок с учётом крановых и ветровой

1,3,9

1,5,7,9

1,3,5,7,9

Мmax; N

46,826

295,38

67,75

589,215

7,88

148,37

677,64

18,98

1,5,7,11

1,3,11

1,10

Мmin; N

-50,21

222,98

-59,55

311,265

-0,03

-85,46

372,293

-8,42

1,3,9

1,3,5,7

1,3,5,7

Nmax; M+

46,83

295,38

37,639

661,615

-0,33

26,728

722,643

-0,33

-

-

-

Nmax; M-

-

-

-

-

-

-

-

-

без учёта крановых и ветровой

Мmax ;N

1 + 2

26,591

303,42

-43,411

391,705

6,04

20,844

452,733

6,04


2 Расчет предварительно напряженной двускатной двутавровой балки  покрытия пролетом 21 м

2.1 Расчетные данные

Район строительства II снеговой район, нормативная снеговая нагрузка –

S0=1,2 кПа

Пролёт балки    

Шаг балок    

Вес балки  125 кН

Бетон тяжелый класса В35 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы :

Обжатие производится при передаточной прочности бетона .

Расчетные характеристики бетона для класса, численно равного передаточной прочности  () и при :

       Предварительно напрягаемая стержневая арматура класса К-7, d=9 мм:

Rs=1145 Мпа  Rs,ser=1370 Мпа  Es=200000 Мпа 

Ненапрягаемая арматура класса А-II:

Способ натяжения арматуры – механический на упоры форм. Изделие подвергается тепловой обработке (пропарке) при атмосферном давлении.

Влажность воздуха более 40%.

Общий вид балки и сечения приведены на рис. 1.

     

2.2 Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет принимаем равным расстоянию между анкерными болтами (рисунок 2):

где Δ – расстояние от оси здания до торца балки (25-30 мм),

 ao – расстояние от торца балки до середины опоры (15-20 мм).

 

Подсчёт нагрузок на 1 м2 балки с учетом коэффициента надежности по назначению здания выполнен в таблице 1.

Нагрузка на балку от плит перекрытия в местах опирания их продольных ребер передается в виде сосредоточенных грузов (рисунок 2,б); однако при числе таких грузов  нагрузку условно можно считать равномерно распределенной.                 

 Рисунок 4 - Опалубочные размеры двутавровой балки L=21

Рисунок 5 - Расчетная схема балки:

а – расположение анкерных болтов;  б – схема загружения балки

Высота сечения по середины балки:

Уклон верхнего пояса 1/14.

Ширина верхней сжатой полки ; ширина нижнего пояса 270 мм; толщина стенки b=100 мм; толщина полок 300мм; уклоны скосов полок 30-45; высота сечения на опоре 790 мм.

2.3 Определение нагрузок и усилий

Подсчет нагрузок на балку сведен в табл. 3.

Т а б л и ц а  3 - Подсчет нагрузки на балку покрытия

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка,кН/м

Нагрузка на 1 м балки

Постоянная

От покрытия

Сама балка

1,9•6=11,4

5,05

1,1

2,2•6=13,2

5,55

Итого постоянная от перекрытия

16,45

18,75

Временная

Длительная

Кратковременная

0,36•6=2,16

0,84•6=5,04

1,4

1,4

3,02

7,06

Полная

Постоянная и длительная

Кратковременная

18,61

5,04

21,77

7,06

ВСЕГО

23,65

28,83

Вычисляем изгибающие моменты и поперечные силы с учетом коэффициента надежности по назначению :

- максимальный момент  в середине пролета от полной расчетной нагрузки:

- максимальный момент в середине пролета от полной нормативной нагрузки:

 

- наибольшая поперечная сила от полной расчетной нагрузки:

Изгибающий момент в 1/3 пролета балки от расчетной нагрузки ():

2.4 Предварительный расчет сечения арматуры

Из условия обеспечения прочности сечение напрягаемой арматуры должно быть:

В сечении на расстоянии 1/3 пролета от опоры балки

, где ,

 

расстояние от торца балки до сечения в 1/3 расчетного пролета;

Ориентировочное сечение напрягаемой арматуры из условия обеспечения трещиностойкости:

Назначаем 18 Ø 9 К-7, . Таким образом, для дальнейших расчетов предварительно принимаем: площадь напрягаемой арматуры , площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой зоне бетона (полке) конструктивно 4Ø10 А-II, , то же в растянутой зоне .

2.5 Определение геометрических характеристик приведенного

     сечения

Отношение модулей упругости

Приведенная площадь арматуры: , .

Площадь приведенного сечения посередине балки:

Статический момент относительно нижней грани:

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани:

то же, до верхней грани

Момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести сечения:

 

Рисунок 6 - Расчетное сечение балки в середине пролета

Момент сопротивления приведенного сечения для нижней растянутой грани балки при упругой работе материалов:

то же, для верхней грани балки:   

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верха ядровой точки:

где при ;   .

То же,  до нижней ядровой точки:

Момент сопротивления для нижней грани балки с учетом неупругих деформаций бетона:

где ; ,

 

Момент сопротивления для верхней грани балки с учетом неупругих деформаций бетона:

где , ,

 

2.6 Определение потерь предварительного напряжения арматуры  

Первые потери:

- от релаксации напряжений арматуры

- от температурного перепада (при )

- от деформации анкеров у натяжных устройств при длине арматуры

где

Усилие обжатия бетона с учетом потерь , ,  при коэффициенте точности натяжения :

Эксцентриситет действия силы : .

Расчетный изгибающий момент в середине балки от собственного веса, возникающий при изготовлении балки в вертикальном положении:

то же нормативный                  

Напряжение обжатия бетона на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия  и момента :

Отношение ,

здесь ;  

Потери напряжений от быстронатекающей ползучести для бетона, подвергнутого тепловой обработке, будут:

 

Первые потери: .

Вторые потери:

- от усадки бетона класса В35, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, ,

- от ползучести бетона при  

Суммарное значение вторых потерь:  

Полные потери предварительного напряжения арматуры

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

2.7 Расчет прочности балки по нормальному сечению

Определяем положение нейтральной оси из условия ():

 

Условие соблюдается, следовательно, нейтральная ось проходит в ребре.

Находим граничное значение :

где

МПа

при

Высоту сжатой зоны x находят по формуле:

отношение

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением в середине балки:

 

2.8 Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси по поперечной силе

Максимальная поперечная сила у грани опоры  Размеры балки у опоры ,  ,  (на расстоянии 0,75м от торца). Вычисляем проекцию расчетного наклонного сечения на продольную ось с по раннее принятой последовательности:

- коэффициент , учитывающий влияние свесов сжатой полки

принято .

- влияние продольного усилия обжатия: ,  

принимаем    ,

параметр , принимаем 1.

Рисунок 7 - К расчету балки на действие поперечных усилий:

а) - схема загружения балки;

б) – эпюра усилий по нагрузке и по армированию поперечными стержнями

Вычисляем .

В расчетном наклонном сечении , следовательно:

      

Тогда , требуется поперечное армирование по расчету.

Принимаем для поперечных стержней арматуру диаметром 10 мм класса А-II, . По конструктивным требованиям шаг поперечных стержней s должен быть не более 1/3h и не более 50см; , принимаем предварительно на приопорных участках длинной около 3м  s=10см.

Усилие, воспринимаемое поперечными стержнями у опоры на 1 см длины балки:

,

где  - для арматуры класса А-II,  - число поперечных стержней в одном сечении.

- условие удовлетворяется.

Длина  проекции опасной наклонной трещины на продольную ось балки:

    

Поперечное усилие . Поперечная сила при совместной работе бетона и поперечной арматуры , что больше , следовательно, прочность наклонного сечения обеспечена.  

На остальных участках балки поперечные стержни располагаем в соответствии с эпюрой Q.

Для середины половины пролета при  и по конструктивным требованиям :

принимаем с0=2•h0=215 см, с=с0=215 см,

(в ¼ пролета).

Для сечения в 1/8 пролета при  и :

принимаем с0=2•h0=178 см, с=с0=178 см,

            

 

2.9 Расчет по предельным состояниям второй группы

Расчет по образованию трещин, нормальных к оси балки

В этом расчете следует проверить трещиностойкость балки при действии эксплуатационных нагрузок (при ) и при отпуске натяжения арматуры.

Расчет при действии эксплуатационных нагрузок

Равнодействующая усилий обжатия бетона с учетом всех потерь при  

а при  

Эксцентриситет равнодействующей .

Момент сил обжатия относительно верхней ядровой точки:

                          

Момент, воспринимаемый сечением балки в стадии эксплуатации непосредственно перед образованием трещин в нижней части:

>,

следовательно, расчет на раскрытие трещин можно не производить.

При отпуске натяжения арматуры усилие обжатия бетона при :

Момент внутренних усилий в момент отпуска натяжения:

-трещин в верхней зоне не образуется.

При :

Момент усилия  относительно нижней ядровой точки:

Момент внутренних усилий в момент отпуска натяжения:

-трещин в верхней зоне не образуется.

Расчет по образованию наклонных трещин

За расчетное принимаем сечение 1-1, в котором сечение стенки уменьшается с 27 до 10 см. Высота балки на расстоянии 0,55м от опоры при уклоне 1/14

Поперечная сила от расчетной нагрузки в сечении 1-1:

Геометрические характеристики сечения 1-1:

- площадь приведенного сечения

- статический момент приведенного сечения относительно нижней грани

- расстояние от нижней грани до центра тяжести сечения

;

- момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести

 

Статический момент верхней части приведенного сечения балки относительно центра тяжести:

Скалывающие напряжения  на уровне центра тяжести:

Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести сечения от усилия обжатия при :

Поскольку напрягаемая поперечная и отогнутая арматура отсутствует, то . Момент у грани опоры принимаем равным нулю.

Главные растягивающие  и сжимающие  напряжения равны

где  принимаем

Трещиностойкость по наклонному сечению обеспечена.

Трещиностойкость по наклонному сечению обеспечена. Практически это достигается удлинением уширений на опоре на такое расстояние, чтобы удовлетворялось условие трещиностойкости.

Определение прогиба балки

Полный прогиб на участках без трещин в растянутой зоне: ,

Где каждое значение прогиба вычисляют по формуле: ,

Где S=5/48 – при равномерно распределенной нагрузке, а кривизна 1/r при равномерно распределенной нагрузке: .

Жесткость  для сечения без трещин в растянутой зоне:

         

Изгибающие моменты в середине балки:

- от постоянной и длительной нагрузок ()

- от кратковременной нагрузки

- от полной нормативной нагрузки

Кривизна и прогиб от постоянной и длительной нагрузок (при , когда влажность окружающей среды 4070%)

.

Кривизна и прогиб от кратковременной нагрузки (при):

Изгибающий момент, вызываемый усилием обжатия  при :

Кривизна и выгиб балки от усилия обжатия:

.

Кривизна и выгиб от усадки и ползучести бетона при отсутствии напрягаемой арматуры в верхней зоне сечения балки:

.

Полный прогиб балки:

условия удовлетворяются.

Проверка прочности балки на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже

Прочность бетона в момент обжатия принята ; для этой прочности бетона , а с учетом коэффициента  .

Изгибающий момент на консольной части балки от собственного веса при коэффициенте динамичности :

Высота балки в ¼ пролета ,

Усилия обжатия  вводим в расчет как внешнюю нагрузку:

     

где МПа.

Характеристика сжатой зоны бетона:

   

Граничное значение  :

    

где    для арматуры А-II.

Случайный эксцентриситет по условиям: , , , принимаем .

Эксцентриситет равнодействующей сжимающих усилий:

Вычисляем:

, подсчет арматуры производим по формуле:

поставлено из конструктивных соображений 3Ø22 А-II 

Проверяем сечение 1-1 по образованию трещин.

Усилие в напрягаемой арматуре при :

Изгибающий момент в сечении 1-1 по оси монтажной петли без учета :

Геометрические характеристики сечения, вычисленные аналогично сечению по середине балки, но при высоте h=116 см:

- площадь приведенного сечения

- статический момент приведенного сечения относительно нижней грани

- расстояние от нижней грани до центра тяжести сечения

;

- момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести

;

.

Проверяем условие:

где

Следовательно, на монтаже балки могут быть трещины в сечении 0-0. Необходимо проверить рассматриваемое сечение на раскрытие и закрытие трещин. Обычно достаточно усилить это место постановкой дополнительной арматуры. В данном курсовом проекте продольная арматура в полке принята Ø26 А-II вместо Ø22 А-II раннее назначенных.

3 Расчёт сплошной железобетонной колонны крайнего ряда

3.1 Данные для расчёта

            

Арматура класса А-II 

Бетон класса В20

3.2 Расчёт надкрановой части колонны

Размеры прямоугольного сечения b = 400 мм, h = h1 = 400 мм, для продольной арматуры принимаем а = а’= 30 мм, тогда рабочая высота сечения h0 = h - a = 400 - 30 = 370 мм.

Рассматриваем сечение на уровне верха консоли, в котором действуют три комбинации расчётных усилий, приведенные в таблице 4.

Т а б л и ц а  4

Усилия

Комбинация 1

Комбинация 2

Комбинация 3

М, кНм

N, кН

46,826

  295,38

-50,21

222,98

46,83

295,38

Усилия от всех нагрузок без учёта крановых и ветровых М’=46,83 кНм, N’=295,38 кН.

Усилия от постоянных нагрузок Мl=20,54 кНм, Nl=222,98 кН.

Для первой и второй комбинации при  и Rb=11,5•1,1=12,65 МПа определяем значения

 

Для третьей комбинации при  и Rb=11,5•0,9=10,35 МПа по тем же формулам

 

Предварительно считая  определяем усилие

Для третьей комбинации

Т.к. 1142,04 кН > 295,38 кН, 1142,04 кН > 222,98 кН и 1004,86 кН > 295,38 кН, то все три комбинации соответствуют первому случаю внецентренного сжатия,

Влияние продолжительного действия нагрузки на прогиб во второй комбинации не учитываем, т.к. изгибающие моменты от кратковременной и длительной частей нагрузок действуют в противоположных направлениях.

Определяем симметричное армирование для первой  и второй  комбинаций усилий. Расчёт ведем в табличной форме.


Т а б л и ц а  5 - Определение требуемого количества продольной рабочей арматуры для сечения 1-0

Расчётные величины

Ед. изм.

Комбинация 1

Комбинация 2

Определение эксцентриситета

1

м

2,5·4,25=10,625

2·4,25=8,5

2

м

0,1149

3

10,625/0,1149=92,47

8,5/0,1149=73,98

4

кНм

-

5

кНм

6

1

7

кНм

8

м

46,826/222,98=0,21

0,23

9

м

0,4/30=0,013; 10,625/600=0,0177

0,013; 0,014

10

0,21/0,4=0,525

0,23/0,4=0,575

11

12

0,525>0,108

0,575>0,161

13

0,005

0,005

14

кН

1038,45

15

1/(1-295,38/775,87)=1,61

1,273

16

м

0,21·1,61+(0,37-0,03)/2=0,508

0,463

Определение требуемого количества симметричной арматуры

17

МПа

11,5·1,1=12,65

12,65

18

0,7488

19

0,61

20

295,38·50,8/(0,1·12,65·40·372)=0,22

0,15

21

0,03/0,37=0,081

0,081

22

295,38/(12,65·0,1·40·37)=0,158

0,119

23

см2

2,77

24

Аs, min=0,002·b·h0

см2

0,002·40·37=2,96

2,96

Принимаем  2Ø22 АII

25

<0,035

0,0095<0,035


3.3 Расчёт подкрановой части колонны

Ширина сечения b=40 см, высота h=80 см, полезная высота сечения

h0 = h1a = 80 – 3 = 77 см.

Длина подкрановой части колонны Н1 = 7,3 м.

Подбор сечения арматуры выполняем по усилиям в сечениях 1-2 и 2-1. При этом начинаем с сечения 2-1, т.к. усилия в нём больше, чем в сечении 1-2. В сечении действуют три комбинации усилий, представленные в таблице 6.

Т а б л и ц а  6

Усилия

Комбинация 1

Комбинация 2

Комбинация 3

М, кНм

N, кН

148,37

  677,64

-85,46

372,293

26,728

722,643

Усилия от постоянных нагрузок Мl= 10,982 кНм, Nl= 372,293 кН.

Для всех трёх комбинаций при  и Rb=11,5•1,1=12,65 МПа определяем значения

 

Предварительно считая  определяем усилие

Т.к. 2376,68 кН > 654,62 кН, 2376,68 кН > 756,25 кН и 2376,68 кН > 997,57 кН, то все три комбинации соответствуют первому случаю внецентренного сжатия,

Влияние продолжительного действия нагрузки на прогиб во второй и третьей комбинации не учитываем, т.к. изгибающие моменты от кратковременной и длительной частей нагрузок действуют в противоположных направлениях.

Расчёт ведем в табличной форме.


Т а б л и ц а  7 - Определение требуемого количества арматуры для сечения 2-1

Расчётные величины

Ед. изм.

Комбинация 1

Комбинация 2

Определение эксцентриситета

1

м

1,5·7,3=10,95

10,95

2

м

0,23

3

10,95/0,23=47,61

47,61

4

кНм

-

5

кНм

6

1

7

кНм

8

м

148,37/677,64=0,22

0,23

9

м

0,8/30=0,0267; 10,95/600=0,018

0,0267; 0,018

10

0,22/0,8=0,275

0,23/0,8=0,29

11

12

0,275>0,237

0,29>0,237

13

0,005

0,005

14

кН

9712,34

15

1/(1-677,64/7848,91)=1,09

1,04

16

м

0,22·1,09+(0,77-0,03)/2=0,61

0,61

Определение требуемого количества симметричной арматуры

17

МПа

11,5·1,1=12,65

12,65

18

0,7488

19

0,61

20

677,64·61/(0,1·12,65·40·772)=0,14

0,08

21

0,03/0,77=0,039

0,039

22

677,64/(12,65·0,1·40·77)=0,174

0,096

23

см2

< 0

24

Аs, min=0,002·b·h0

см2

0,002·40·77=6,16

6,16

Принимаем  3Ø18 АII 

25

Определение количества несимметричной арматуры

26

см2

<0

27

 

см2

Принимаем 3Ø18 АII

28

см2

0,023

29

0,02

30

см2

<0

Принимаем 3Ø18 АII

32

<0,035

 Окончательно принимаем  3Ø18 АII у коротких граней подкрановой части колонны. У широких граней предусматриваем по 1Ø12 АII с тем, чтобы расстояния между продольными стержнями не превышали 400 мм.


3.4 Расчёт крановой консоли.

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

Размеры консоли: h = 1,45 м, l1 = 0,55 м, а = 0,05 м, h0 = 1,41 м. Подкрановая балка шириной 0,27 м опирается поперек консоли, поэтому lsup =0,27 м.

Т. к. на консоль действуют нагрузки малой суммарной продолжительности,  

Так как  прочность бетонного сечения консоли достаточна и поперечное армирование её выполняется по конструктивным требованиям. При h = 1,45 м > 2,5 · а = 2,5 · 50 = 375 мм поперечное армирование принимаем в виде горизонтальных хомутов из стержней Ø6 А-II с шагом 150 мм по высоте консоли.

Проверим бетон консоли под опорой подкрановой балки на местное сжатие из условия

для чего последовательно определяем:

- площадь смятия

- расчётная площадь смятия

-

- расчётное сопротивление бетона смятию

Проверяем условие

N < Qc=352,72 кН < =0,75 · 17,99 · 10,8 · 104 ≈ 1457,19 кН, следовательно, смятие бетона консоли не произойдёт.

Требуемая площадь сечения продольной арматуры консоли:

Принимаем 2Ø14 (Аs = 308 мм2). Для надёжной анкеровки продольной арматуры она должна быть заведена за грань колонны на длину не менее чем lan = 36 · d = 36 · 14 = 504 мм. Т.к. требуемая длина анкеровки lan > h1 = 400, то анкеровка продольной арматуры консоли достигается приваркой к её концам закладной детали, предназначенной для крепления стеновых панелей.

4 Расчёт фундамента под сплошную колонну

4.1 Данные для расчёта

Грунты основания – пески пылеватые средней плотности, маловлажные. Расчетное сопротивление грунта . Арматура из горячекатаной стали класса А-II . Бетон тяжелый класса В 20, Вес единицы объёма материала фундамента и грунта на его обрезах  .

Расчёт выполняется на наиболее опасную комбинацию расчётных усилий в сечении 2-1.

Нормативные значения при

4.2 Определение геометрических размеров фундамента

Глубину стакана фундамента принимают 110 см, что не менее

 

где 1,8 = d  - диаметр продольной арматуры в колонне, - для бетона В20.

Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250 мм. Полная высота фундамента  принимается 1500мм, что кратно 300мм.

Глубина заложения фундамента при расстоянии от планировочной отметки до верха фундамента 150мм

Фундамент одноступенчатый, высота ступени принята 30 см.

Определяем предварительную площадь фундамента

1,05 – коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначаем соотношение сторон  получаем размеры:  

Принимаем

Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание

Полная высота сечения принятой высоты сечения достаточно. Определяем краевое давление на основание. Изгибающий момент в уровне подошвы фундамента:

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

При условии, что

условия удовлетворяются.

4.3 Расчёт арматуры фундамента

Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны без учёта веса фундамента и грунта на его уступах

Расчётные изгибающие моменты:

Сечение I-I

, тогда

Сечение II-II

, тогда

Требуемое количество арматуры:

Принимаем 8 Ø 20 А-II c 

Процент армирования .

Арматуру, укладываемую параллельно меньшей стороне фундамента, определяем по изгибающему моменту в сечении IV-IV:

Процент армирование .

Принимаем 10 Ø 20 A-II 

Рисунок 8 - Конструкция внецентренно загруженного фундамента

Литература

  1.  «Колонны одноэтажных промышленных зданий» - Методические указания по курсовому проекту №2 по курсу «Железобетонные конструкции» для студентов всех форм обучения специальности 2903 – Промышленное и гражданское строительство. – Краснодарский политехнический институт, 1987. – 41с.
  2.  Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для ВУЗов. – 5-е  изд., перераб. и дополн. – М.: Стройиздат, 1991. – 768с.
  3.  Голышев А.Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие. – Киев: Будивельник, 1994. – 496с.
  4.  СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 79с.


EMBED AutoCAD.Drawing.15

EMBED AutoCAD.Drawing.15


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80527. Українська культура в другій половині ХХ століття 39.07 KB
  Розвиток української культури в другій половині ХХ ст. У Донецькій та Кримській областях не залишалося жодної української школи. ЦК КПРС прийняв нову постанову що підсилило русифікацію української системи освіти. Серед них можна назвати Історію української літератури Історію української мови Радянську енциклопедію історії України Історію українського мистецтва.
80528. Витоки української культури. Матеріальна та духовна культура словянського світу 1тис. нашої ери 562 KB
  Термін «культура» вперше зустрічається в античному світі. Його початкове значення – обробка rрунту, внесення людиною змін у природу. Надалі термін «культура» отримав більш універсальне значення.Культура - це все, що створено людиною.
80529. Українська культура у другій половині ХХ століття 77 KB
  Розвиток української культури у другій половині ХХ ст. У Донецькій і Кримській областях не залишалося жодної української школи. ЦК КПРС прийняв нову постанову що підсилило русифікацію української системи освіти. Серед них можна назвати Історію української літератури Історію української мови Радянську енциклопедію історії України Історію українського мистецтва .
80530. Культура Україна на межі 20-21 століття 805.79 KB
  Відпали відкриті або приховані перешкоди на шляху розвитку національної культури. Товариство звільнилося від ідеологічних штампів попередньої епохи вперше отримало можливість відкритого доступу до досягнень світової духовності і культури. Активізувалася культурне життя в регіонах країни зросла увага до традиційної культури Україна.
80531. Національно-культурне відродження 1920-1930-х рр. Українська культура періоду тоталітаризму (1933 – 1953 рр.) 28.11 KB
  Коренізація була викликана прагненням більшовиків заручитися підтримкою місцевого (корінного) населення з тим, щоб зміцнити свою соціальну базу. У середині 20-х рр. 80% населення республіки складали українці, а 20% – представники інших національностей.
80532. Українська культура початку ХХ ст. (1900 – 1921 рр.) 547 KB
  Української наукової громадськості було надано сім професорських місць у Львівському університеті і три професорських місця в Чернівецькому університеті. Спроби української громадськості з інших регіонів надати закарпатцям допомогу також припинялися угорською владою. Зростання числа грамотних українців стимулював розвиток української літератури. Коцюбинського Цвіт яблуні Intermezzo Тіні забутих предків стали класикою золотим фондом української літератури.
80534. Культура українських земель XIX ст. Національно-культурне відродження 917.5 KB
  У XIX ст. розвиток української культури обумовлювався підпорядкуванням українських земель двом імперіям – Російській та Австро-Угорській. Обидві імперії були багатонаціональними, з титульною (панівної) нацією. І Росія, і Австро-Угорщина проводили колонізаторську політику
80535. Культура українських земель ІІ пол. XIX- поч. ХХ ст 910 KB
  Криза феодального ладу в Російській імперії заглиблювалася повільно, революційна ситуація ще не дозріла. Тому діяльність частини української інтелігенції відбувалася в руслі російської культури. У Росії XIX ст. панувала думка, що український народ...