Проектирование железобетонных конструкций каркаса одноэтажного здания

Проектирование железобетонных конструкций каркаса одноэтажного здания.dwg

Каркас пространственный
Групповая спецификация арматурных изделий
Наибольшая высота разгрузки
Наибольшая глубина копания
Наибольший радиус копания
Тип ходового устройства
Наименование характеристики
Технические характеристики экскаватора Liebbherr A904C
Максимальная скорость движения с грузом
Технические характеристики автосамосвала МАЗ-5551
Размер трамбующего башмака
Технические характеристики вибротрамбовки Ammann APR3020
Длина телескопической стрелы
Грузоподъемность максимальная
Технические характеристики пневмоколесного крана Liebbherr LTM 1050-3.1
Длина вибронаконечника
Диаметр вибронаконечника
Технические характеристики глубинного вибратора ИВ-78
Мощность электродвигателя
Технические характеристики бадьи БП-1
Продолжительность работы
Производство земляных работ
Технико-экономические показатели
Трудоёмкость разработки
Устройство фундаментов
График грузовых характеристик крана Liebbherr LTM 1050-3.1
Схема армирования фундамента
Пластиковый фиксатор защитного слоя бетона
Пластиковый фиксатор
Трверса универсальная
Таблица изогнутых элементов
Групповая спецификация
Величина начального преднапряжения 600 МПа.
Передачу усилия натяжения с упоров на бетон производить
Сварку арматурных и закладных деталей выполнять по ГОСТ 14098.
При бетонировании фермы следует особое внимание обратить на
Натяжение арматуры механическим способом на упоры.
при прочности бетона не ниже f =20 МПа.
Сварочные электроды для сварки закладных деталей типа Э-42 (k=6мм).
уплотнение бетона в узлах фермы.
Ведомость расхода стали
Геометрическая схема.
Напрягаемая арматура класса
Проектирование железобетонных конструкций каркаса одноэтажного здания
Каркас пространственный КП1
Каркас пространственный КП2
Каркас пространственный КП3
Каркас пространственный КП4
Деталь закладная МС-1
Деталь закладная М-1
Деталь закладная М-2
Деталь закладная М-3
Каркас арматурный КР1
Каркас арматурный КР2
Каркас арматурный КР3
Каркас арматурный КР4
Каркас арматурный КР5
Схема расположения фундаментов
колонн и плит покрытия (1:200); разрез 1-1
-2 (1:200); фундамент Ф1 (1:40); колонна К1 (1:50); разрезы 3-3 8-8 (1:20); сборочные единицы.
Жб ребристое покрытие 300мм
Минераловатные плиты 150мм
Цементно-песчаная стяжка 60мм
Гидроизоляционный ковёр "Линокром

Проектирование железобетонных конструкций каркаса одноэтажного здания.docx

Компоновка каркаса здания5
Установление нагрузок на поперечную раму цеха8
1 Определение постоянной нагрузки от покрытия собственной массы конструкций и от стеновых ограждений8
2 Крановые нагрузки10
3 Определение нагрузок от снеговой нагрузки14
4 Определение нагрузок от ветровой нагрузки15
Статический расчет поперечной рамы18
1 Составление расчетных сочетаний воздействий18
Расчет и конструирование железобетонной колонны22
1 Расчет и конструирование надкрановой части железобетонной колонны22
1.1 Исходные данные для проектироания22
1.2 Определение моментов первого порядка22
1.3 Расчет момента с учетом эффектов второго порядка27
1.4 Расчет и конструирование продольной арматуры32
1.5 Расчет и конструирование поперечной арматуры35
2 Расчет подкрановой части колонны38
2.1 Исходные данные для проектироания38
2.2 Расчётные усилия в ветвях колонн38
2.3 Подбор площади сечения арматуры подкрановой ветви39
2.4 Подбор площади сечения арматуры в наружной ветви41
2.5 Расчет прочности распорки на действие изгибающего момента44
2.6 Расчет прочности распорки на действие поперечной силы44
Расчет внецентренно нагруженного фундамента45
1 Исходные данные для проектирования45
2 Конструктивное решение46
3 Определение усилий47
4 Определение размеров подошвы фундамента48
5 Расчёт плитной части фундамента51
6 Расчет площади сечения арматуры в направлении большей стороны плиты52
7 Расчет площади сечения арматуры в направлении меньшей стороны плиты54
8 Расчёт подколонника56
Расчет преднапряженной фермы с параллельными поясами61
1 Исходные данные для проектирования61
2 Подсчет нагрузок на ферму63
3 Определене усилий в элементах фермы65
4 Предварительный подбор продольной напрягаемой арматуры66
5 Расчет верхнего пояса фермы66
6 Расчет элементов решетки68
6.1 Расчет по предельным состояниям первой и второй групп растянутых элементов фермы68
6.2 Расчет сжатых элементов фермы72
7 Расчет промежуточного узла фермы75
В данном курсовом проекте рассматриваются элементы каркаса одноэтажного промышленного здания.
Каркасные схемы применяются при промышленном и гражданском строительстве при больших размерах помещений в плане. Несущим элементом данной схемы является каркас состоящий из горизонтальных и вертикальных элементов. К горизонтальным элементам относятся ригели и элементы перекрытия. К вертикальным – колонны элементы жесткости (диафрагмы жесткости ядра жесткости специальные металлические связи).
По функциональному признаку системы отличаются способом восприятия горизонтальных нагрузок а по конструктивному – конструкцией узлов сопряжения вертикальных и горизонтальных элементов.
Предварительное напряжение позволяет повысить трещиностойкость жесткость и значительно уменьшить собственный вес конструкций сделав их более экономичными при изготовлении и эксплуатации. Идея предварительного напряжения заключается в том что в процессе изготовления конструкции до приложения нагрузки в бетоне создается искусственное напряженное состояние которое можно целенаправленно регулировать. Предварительное напряжение элемента выполняют таким образом чтобы бетон который в процессе эксплуатации будет работать на растяжение имел начальные сжимающие напряжения. Эффект предварительного напряжения может быть обеспечен только при применении высокопрочной арматурной стали так как после передачи усилия обжатия и при эксплуатации развиваются потери напряжений в арматуре от упругого обжатия бетона усадки ползучести релаксации стали и т.д.
Компоновка каркаса здания
В качестве основной несущей конструкции покрытия выбираем железобетонную предварительно напряженную ферму с параллельным поясами 18 м. Плиты покрытия предварительно напряженные. Подкрановые балки железобетонные предварительно напряженные высотой hп.б =1м. Крайние колонны проектируем сплошного сечения. Отметка кранового рельса 104 м. Высота кранового рельса 150 мм.
Таблица 1.1- Справочные данные по мостовому крану.
Грузоподъемность крана Q т
Размер верхней части колонны:
где – высота мостового крана (см. табл.1.1);
– высота подкрановой балки принимаемая в зависимости от шага колонн при шаге колонн В = 6 м; hп.б = 1000 мм;
– высота кранового рельса с подкладками принимается для кранов грузоподъемностью до 30 т применяется рельс КР - 70 ;
– минимальный зазор между стропильной конструкцией и мостовым краном по технике безопасности.
Высота нижней части колонны:
где – отметка головки кранового рельса;
– расстояние от уровня чистого пола до обреза фундамента.
Полная высота ступенчатой колонны равна:
Тогда габаритный размер здания равен:
принимаем H=13800мм. (кратно 06м).
Так как отметка г.р. более 10 м шаг колонн равен 6 м и высота до низа стропильных конструкций H ≤14.4 м то привязку нижней грани колонны к разбивочной оси принимаем 0 мм а колонны двухветвевые.
Принимаем сечение надкрановой части колонны Сечение нижней части колонны принимаем
Рисунок 1.1 – Поперечный разрез
Установление нагрузок на поперечную раму цеха
1 Определение постоянной нагрузки от покрытия собственной массы конструкций и от стеновых ограждений
В таблице 2.1 представлены нагрузки от веса покрытия.
Таблица 2.1 - Нагрузка от веса покрытия
Нормативная нагрузка кНм2
Коэффициент надежности по нагрузке[1]
Расчетная нагрузка кНм2
Гидроизоляционный ковер «Линокром»
Цементно-песчаная стяжка =006 м ρ=18 кНм3
Минераловатные плиты =015 м ρ=125 кгм3
Пароизоляция прослойка из мастики
Собственный вес жб ребристого покрытия 36 м
Нормативное значение собственного веса ригеля составляет
[4 табл. 1.3] пролёт L = 18 м шаг колонн В = 6 м.
Расчетная нагрузка от веса покрытия при грузовой площади:
- на крайнюю колонну
где – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций.
- на среднюю колонну
Эксцентриситет приложения силы относительно геометрической оси надкрановой части колонны:
Расчетные нагрузки от веса стеновых панелей [4 табл. 1.5] передаваемые в характерных точках их опирания на колонну:
- от веса парапетных панелей на отметке 13200 и выше:
- от веса стеновых панелей и остекления на отметке 9000:
где - нормативное значение равномерно-распределенной на 1 м2 нагрузки от массы стеновых панелей;
- нормативное значение равномерно-распределенной на 1 м2 нагрузки от массы остекления [5];
- сумма высот стеновых панелей выше характерной отметки;
- высота остекления выше характерной отметки;
Расчетная нагрузка от собственного веса стеновых панелей и остекления передаваемая непосредственно на фундаментную балку равна:
Эксцентриситеты приложения силы и относительно геометрических осей:
- для надкрановой части:;
- для подкрановой части колонны:
Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановой балки и подкранового пути при [4]равна:
- на крайнюю колонну:
- на среднюю колонну:
Эксцентриситет приложения нагрузки относительно геометрической оси подкрановой части колонны:
- колонн крайнего ряда:
- колонн среднего ряда:
Расчётная нагрузка от собственного веса колонн крайнего ряда:
где - объём надкрановой (подкрановой) части колонны;
- плотность железобетона принимается .
- надкрановая часть:
- подкрановая часть:
Расчётная нагрузка от собственного веса колонн среднего ряда:
Эксцентриситеты приложения нагрузки колонны крайнего ряда относительно геометрической оси подкрановой части колонны:
Согласно таблице 2 [6] принимаются следующие характеристики крана:
- грузоподъемность крана: Qhnom= 1632т = 16032 кН
- пролет крана: Lк = 165 м
- расстояние между колесами крана:Ак = 4400 мм
- ширина крана: B = 5600 мм
- высота крана: Hк=2200 мм
- скорость главного подъема: vh=01 мс
- крайнее положение крюка: emin=13 м
- масса тележки: Qt=47 кН
- масса крана без тележки: Qc=153 кН.
Максимальное вертикальное нормативное давление колеса крана на рельс определяется с учетом перераспределения нагрузки:
Для определения нормативного значения вертикальных нагрузок от кранов предварительно вычисляются коэффициенты динамичности в соответствии с [7]:
где - постоянная скорость подъема в мсек;
и - коэффициенты принимаемые по таблице 2.5 [7];
Согласно приложению B [7] класс подъемного оборудования принимаем HC3.
Сопутствующее вертикальное нормативное давление колеса крана на рельс определяется с учетом перераспределения нагрузки:
Схема к определению вертикальных крановых нагрузок приведена на рисунке 2.2
Рисунок 2.2 – Схема к определению вертикальных крановых нагрузок
Согласно таблице 2.2 [7] одновременно с вертикальными учитываются горизонтальные нагрузки от ускорения или торможения моста крана что рассматривается как одно нормативное воздействие крана. В соответствии с п. 2.7.2 [7] горизонтальные силы рассчитываются следующим образом:
где - коэффициент определяемый по формуле:
где - определяется по формуле:
а – расстояние между колесами крана;
М– момент движущей силы приложенный к центру масс:
K– движущая сила которая определяется в соответствии с п. 2.7.3 [7]:
где - коэффициент трения для сопряженных материалов сталь-сталь.
Определяем минимальную нагрузку на колесо крана без груза:
где - количество приводов на одно колесо;
где - коэффициент определяемый по формуле:
Крановые нагрузки на колонну:
где - сумма числовых значений расположенных на линии влияния крана;
В соответствии с п. 2.5.2.1(2) [7] рекомендуется эксцентриситет еприложения нагрузки от колеса крана к рельсу принимать за часть ширины головки рельса (). Значение е допускается задавать в Национальном приложении. До утверждения национального приложения РБ к EN 1991 принимаем е=0.
Изгибающий момент от :
где - ширина колонны;
Возможны два случая распределения горизонтальных нагрузок:
)Тележки двух кранов максимально сближены (рисунок 2.3)
)Тележки двух кранов максимально удалены друг от друга (рисунок 2.4)
3 Определение нагрузок от снеговой нагрузки
Нормативная снеговая нагрузка для г. Могилёва (1 снеговой район подрайон 1в) по национальному приложению изменение №2 ТКП EN 1991-1-3-2009 (рис. НП.1) [2]. Определим снеговую нагрузку действующую на покрытие по следующей формуле ТКП EN 1991-1-3-2009 (п.5.2) [2]:
где - коэффициент формы снеговых нагрузок [2];
- коэффициент окружающей среды [2];
- температурный коэффициент [3].
- характеристическое значение снеговых нагрузок на грунт(табл. НП.1.1) [2] определяемое по формуле:
Величина снеговой нагрузки передаваемая колоннам определяется по формулам:
4 Определение нагрузок от ветровой нагрузки
Определим базовое значения скорости ветра по следующей формуле ТКП EN 1991-1-4-2009 [3]:
где - базовая скорость ветра определяемая как функция направления ветра и времени года на высоте 10 м над уровнем земли для II типа;
- коэффициент учитывающий направление ветра в соответствии с НП 2.1 [3];
- сезонный коэффициент в соответствии с НП 2.5 [3];
- основное значение базовой скорости ветра по Изменению №2 ТКП EN 1991-1-4-2009 (рис. НП.1)[3];
Подставив в (2.14) получим:
Определение средней скорости ветра в соответствии с [3]:
где - коэффициент учитывающий тип местности;
- орографический коэффициент;
- базовая скорость ветра.
Определим коэффициент учитывающий тип местности по формуле [3] (стр.8 п.4.3.2 (4.4)) так как то:
где - высота над землей ();
- коэффициент местности зависящий от параметра шероховатости по следующей формуле [3] (стр.8 п.4.3.2 (4.5)):
где (тип местности II (стр.9 табл.4.1)) [3];
- параметр шероховатости;
- минимальная высота (стр.9 табл.4.1) [3];
Определим среднюю скорость ветра:
Пиковое значение скоростного напора.
В соответствии с [3] (стр.10 п.4.4 (4.7)) определим интенсивность турбулентности так как то:
где - коэффициент турбулентности в соответствии с [3] (НП 2.14 стр.111).
Определим значение среднего скоростного напора в соответствии с [3] (стр.11 п.4.5 (4.10)):
где - плотность воздуха которая зависит от высоты над уровнем моря температуры и барометрического давления принимается в соответствии с [3] (НП 2.36 стр.113);
Определим пиковое значение скоростного напора в соответствии с [3] (стр.11 п.4.5 (4.8)):
Определим ветровое давление действующее на стены в соответствии с [3] (стр.12 п.5.2 (5.1)) по формуле:
где - пиковое значение скоростного напора ветра;
- аэродинамический коэффициент внешнего давления в соответствии с [3] (п.7.2.2 стр.20 табл.7.1).
Так как следовательно и .Тогда:
Расчетное значение распределенной ветровой нагрузки определяется по формуле:
Сосредоточенное ветровое усилие собираемое с конструкций расположенных выше верха колонн до верхней отметки парапета:
Статический расчет поперечной рамы
Расчетная схема поперечной рамы представляет собой одноэтажную однопролетную статически неопределимую стержневую систему из вертикальных стоек защемленных снизу и шарнирно связанных с ними абсолютно жестких ригелей в виде двускатной балки.
Статический расчет поперечной рамы выполняем с помощью программы «Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2018». Расчетным сечением являются сечения в уровне верха (сеч.1-1) и низа (2-2) надкрановой части и в уровне верха (3-3) и низа (4-4) подкрановой части колонны.
1 Составление расчетных сочетаний воздействий
После определения усилий от отдельных воздействий рассматриваются возможные варианты их одновременного воздействия рассматриваемого сочетания суммируют причем выбирают неблагоприятные их комбинации.
Основное сочетание нагрузок состоящее из постоянных нагрузок с учетом неблагоприятных их воздействия временно доминирующего и сопутствующих временных воздействий.
где: -расчетные усилия от постоянных нагрузок.
-расчетные усилия от временных нагрузок.
-расчетное усилие от доминирующей временной нагрузки.
-коэффициент сочетаний для временных нагрузок.
-коэффициент уменьшения усилий для неблагоприятнодействующей постоянной нагрузки.
В качестве доминирующей для колонн и фундаментов одноэтажных промышленных зданий в большей степени являются усилия от крановых нагрузок так как суммарный период их действия в течение срока эксплуатации является максимальным. Кроме того принимается во внимание что усилие вызванное давлением Dmax и торможением T тележки крана являются коррелирующими и учитываются совместно.
При отсутствии в рассматриваемой комбинации усилий от крановых нагрузок в качестве доминирующей переменного воздействия рассматривается воздействие с большей величиной усилия.
Для расчетных сечений стоек в основном сочетания нагрузок должны быть определены следующей комбинацией усилий:
наибольший положительный изгибающий момент МEdmax и соответствующие ему продольная и поперечная силы.
наибольший отрицательный изгибающий момент МEdmin и соответствующие ему продольная и поперечная силы.
наибольшая продольная сила NEdmax и соответствующие ей изгибающий момент и поперечная сила.
Результаты вычислений наиболее возможных сочетаний усилий при различных комбинациях усилий приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты статического расчета
Наименование нагрузок
Таблица 3.2 – Сочетания усилий в расчетных сечениях колонны
Основные расчетные сочетания усилий в кНм кН
Расчет и конструирование железобетонной колонны
1 Расчет и конструирование надкрановой части железобетонной колонны
1.1 Исходные данные для проектироания
Для армирования колонны принимаем продольную арматуру S500. Поперечное армирование выполняем вязаными каркасами арматура S500.
Высота надкрановой части колонны HB=355 м.
Сечение колонны: h x b = 380 x 500 мм.
Расчетные усилия: Nsd=11596 кН; Msd=-6689 кНм; N Mlt=-564кНм.
Вторая комбинация усилий: Nsd=83296 кН; Msd= 278 кНм; N Mlt= -226 кНм.
1.2 Определение моментов первого порядка
Под эффектами первого порядка понимают эффекты от воздействий которые рассчитываются без учета влияния деформации конструкций но с учетом геометрических несовершенств. Случайный эксцентриситет определяется из условия (п 6.1.(3) [3])
где h – высота сечения колонны;
Для первой комбинации усилий:
Для второй комбинации усилий:
Значения моментов первого порядка у концов колонны и определяются как произведение продольной силы и начального продольного эксцентриситета:
где - сочетание нагрузок;
M01 = 11596 005768= 6689 кНм
M01 = 83296 003337= 2779 кНм
При расчете необходимо определить требуется ли учитывать эффекты второго порядка – дополнительные эффекты от воздействия обусловленные деформацией конструкции [п. 5.8.1 3].
Эффекты второго порядка могут не учитываться если гибкость колонны меньше значения . В соответствии с [п. 5.8.3.1 3].
где n – относительное продольное усилие определяем по формуле:
- площадь поперечного сечения колонны;
- расчетное значение предела прочности бетона определяем по формуле:
где - частный коэффициент безопасности для бетона [3 табл 2.1N] ;
- коэффициент определяемый по формуле:
где - эффективный коэффициент ползучести определяемый по формуле:
где - предельная характеристика ползучести принимаем ;
- изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при практически постоянном сочетании нагрузок (предельное состояние по эксплуатационной пригодности) определяем по формуле:
где - изгибающий момент от практически постоянного сочетания рассчитанный по формуле:
где - поперечная сила от практически постоянного сочетания;
M0Eqp = 1005768 + 00576897975 = 5657кНм
M0Eqp = 1003337+ 00333797975 = 3273 кНм
- изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при расчетном сочетании нагрузок (предельное состояние по несущей способности) определяем по формуле:
где - расчетное значение продольного усилия;
- момент с учетом эффектов второго порядка определяем по формуле:
MEd = 11596 005768= 6688кНм
M0Ed = 11596 005768+6688=13376 кНм
MEd = 83296 003337= 2779кНм
M0Ed= 83296 003337 + 2779 =5559 кНм
Тогда для первой комбинации усилий:
Тогда коэффициент А для первой комбинации усилий:
где - механический коэффициент армирования определяемый по формуле:
где - расчетное значение предела прочности бетона определяем по формуле:
где - частный коэффициент безопасности для бетона [3 табл. 2.1N] ;
- расчетная прочность арматуры определяемая по формуле:
где - характеристическое значение предела текучести арматуры (дано по заданию);
- частный коэффициент для арматуры [3 табл. 2.1N] ;
- площадь арматуры определяем из условий:
где - площадь колонны;
- нагрузка действующая на колонну;
Тогда для первой и второй комбинаций усилий коэффициент B:
где - отношение моментов определяем по формуле:
где - момент в сечении IV-IVс учетом эффектов первого порядка;
- момент в сечении III-IIIс учетом эффектов первого порядка;
Тогда коэффициент С для первой и второй комбинации усилий равен:
Тогда для второй комбинации усилий:
Гибкость колонны определяем по формуле:
- расчетная длина колонны;
где - высота верхней части колонны;
- размер поперечного сечения колонны;
Так как не выполняется учитываем влияния эффектов второго порядка.
1.3 Расчет момента с учетом эффектов второго порядка
где - коэффициент который зависит от распределения моментов с учетом моментов первого и второго порядка определяем по формуле:
где - коэффициент который зависит от распределения момента с учетом первого порядка. При постоянном моменте с учетом эффектов первого порядка ;
- момент с учетом эффектов первого порядка определяем по формуле:
- критическая сила определенная на основе номинальной жесткости определяем по формуле:
где - расчетная длина колонны;
- номинальная жесткость сечения определяем по формуле:
где - расчетное значение модуля упругости определяемое по формуле:
- модуль упругости колонны определяем по формуле:
где - среднее значение цилиндрической прочности бетона на сжатие [табл 3.1 3];
- коэффициент приведенный в [3] принимаем равным
- расчетное значение модуля упругости арматуры принимаем равным ;
- момент инерции арматуры относительно центра тяжести поперечного сечения бетона определяем по формуле:
где - площадь арматуры определяем по формуле:
– толщина защитного слоя определяемая по формуле:
где - минимальная толщина защитного слоя [3];
- допустимое отклонение при проектировании [3]. Принимаем.
Минимальную толщину защитного слоя назначаем как большее значение из условия обеспечения сцепления и защиты от влияния окружающей среды:
где - минимальная толщина из условия сцепления [3 табл 4.2];
– минимальная толщина из условий защиты от влияния окружающей среды [3 табл 4.4N];
Сnom = 25+10 = 35 мм
- момент инерции сечения колонны определяем по формуле:
где - ширина сечения колонны;
- высота сечения колонны;
- коэффициент учитывающий влияние трещин ползучести и т.п. рассчитываем по формуле:
где - коэффициент который зависит от класса прочности бетона определяем по формуле:
где - характеристическая прочность бетона [3 табл. 3.1];
- коэффициент который зависит от продольного усилия и гибкости определяем по формуле:
- эффективный коэффициент ползучести определяемый по формуле:
- изгибающий момент с учетом эффекта первого порядка при расчетном сочетании нагрузок (предельное состояние по несущей способности);
- коэффициент учитывающий влияние арматуры;
EI = 01222258103228109+121051825107=9931012 Нмм2
Тогда момент с учетом второго порядка равен:
EI = 01032258103228109+121051825107=8951012 Нмм2
Дальнейшие расчеты ведем по моменту второго порядка.
1.4 Расчет и конструирование продольной арматуры
Расчет арматуры выполняем по параболически-линейной диаграмме деформирования бетона.
Определение значения относительного изгибающего момента воспринимаемого сжатой зоной сечения:
где - момент второго порядка;
- ширина сечения колонны;
- рабочая высота сечения;
Первоначально зададимся диаметром арматуры мм.
Тогда рабочая высота сечения:
d = 380-35-(162)=337 мм
Так как можно сделать вывод о том что сечение колонны полностью сжато и находится в области деформирования 4. И то определение площади рабочей арматуры производиться по 2-ой области деформирования.
Необходимая площадь арматуры сжатой зоны:
где - минимальная площадь арматуры определяется из условия:
Принимаем для первой и второй комбинации усилий:
Уточняем значение относительного изгибающего момента:
- необходима площадь арматуры сжатой зоны;
- расчетная прочность арматуры;
- расчетное значение предела прочности бетона;
По [9 табл. П7] с помощью интерполяции определяем значения параметров напряженно-деформированного состояния:
- для первой комбинации усилий:
- для второй комбинации усилий:
=0288 αс = с= 0231 =0881
Определяем площадь сжатой арматуры для 4 области деформирования:
Определяем площадь сжатой арматуры для 2 области деформирования:
где - необходима площадь арматуры сжатой зоны;
Так как при двух комбинациях усилий были получены отрицательное значение арматуры и положительное требуемой арматуры в растянутой зоне то подбираем арматуру для сжатой зоны по значению As2= 190 мм2.
Принимаем . Таким образом общая площадь армирования колонны продольными стержнями составляет As = 804 мм2 что больше чем Asmin=190 мм2.
Определяем величину изгибающего момента воспринимаемого сечением:
где - площадь армирования колонны;
- рабочая высота сечения определяем по формуле:
MRd = 077785003372 + 143478804(337-35) = 45854 кНм
MRd = 028885003372 + 143478804(337-35) = 23639 кНм
Проверка выполняется. Следовательно сопротивление сечения действующему изгибающему моменту обеспечено.
1.5 Расчет и конструирование поперечной арматуры
Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил следует производить из условия:
где - наибольшая расчетная поперечная сила;
- расчетное значение сопротивления поперечной силе определяем по формуле:
- частный коэффициент для бетона согласно [1А1.2(А)];
где - высота рабочей зоны сечения;
- коэффициент армирования продольной арматурой определяем по формуле:
где - площадь сечения растянутой арматуры;
- коэффициент принимаем равным согласно [п. 6.2.2 3];
- напряжение сжатия в бетоне при продольном усилии определяем по формуле:
где - продольная сила в поперечном сечении от воздействия нагрузки;
В дальнейших расчетах принимаем .
Vrdc = (012177(1000004712)13+01516) 50033710-3=10415кН
Значение должно быть не менее определяемое по формуле:
vmin = 0035177321612 = 033 МПа
Vrdmin = (033+01516) 50033710-3=9604 кН
Так как Vsd = 1952 кН VRdc = 10415 кН выполняется расчет поперечной арматуры не производится и поперечную арматуру устанавливаем по конструктивным требованиям.
Диаметр стержней поперечной арматуры в каркасе колонны должен быть не менее продольной арматуры. Так как 02516=4. Примем для поперечного армирования из стали S500
Шаг поперечных стержней должен удовлетворять условиям:
Принимаем шаг поперечных стержней 300 мм.
Рисунок 4.1- Сечение надкрановой части колонны
2 Расчет подкрановой части колонны
2.1 Исходные данные для проектироания
Сечение подкрановой части колонны состоит из двух ветвей. Расстояние между осями ветвей с = 800 мм высота сечения hс = 1000 мм ширина сечения bc = 500 мм высота сечения ветви hв = 200 мм.
Высота подкрановой части колонны HН=104 м.
Сечение колонны: h x b = 1000 x 500 мм.
Рабочая высота сечения ветви
d = hв-с = 250 – 35 = 215 мм.
Средний шаг распорок
где – высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки;
n – число панелей двухветвевой колонны
Расчетные усилия: Nsd=156751 кН; Msd=32861 кНм; N Mlt=15693 кНм.
Вторая комбинация усилий: Nsd=149865 кН; Msd=-24397 кНм; N Mlt= -242 кНм.
Расчетная длина подкрановой части в плоскости изгиба при учёте нагрузки от кранов и при разрезных подкрановых балках:
Из плоскости рамы -
Приведённый радиус инерции сечения сквозной колонны в плоскости изгиба:
2.2 Расчётные усилия в ветвях колонн
Гибкость подкрановой части колонны но так как расчетные сечения по первой и второй комбинациям усилий совпадает с сечением 4-4 колонны то коэффициент учитывающий увеличение эксцентриситета за счет гибкости элемента (т.к. рассматривается несмещаемое за счет гибкости колонны сечение) .
Усилия в ветвях колонны для первой комбинации усилий (Msdmax)
– продольная сила в наружной ветви
– продольная сила во внутренней (подкрановой) ветви
Изгибающий момент от местного изгиба ветвей колонны
Усилия в ветвях колонны для второй комбинации усилий (Msdmin)
Результаты подсчета усилий свидетельствуют что обе ветви колонны будут сжатыми но наиболее напряженными сечения подкрановой ветви будут находиться при действии усилий первой комбинации усилий: ; а наружной – при второй комбинации: ;
2.3 Подбор площади сечения арматуры подкрановой ветви
Начальный эксцентриситет приложения продольной сжимающей силы
Величина случайного эксцентриситета
Эксцентриситет продольной силы относительно растянутой (менее сжатой) арматуры
Расчетный изгибающий момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры
Первоначально зададимся диаметром арматуры 16 мм.
Предполагая что сечение находится в области деформирования 2 () определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны по выражению:
Поскольку т.е. сечение находится в области деформирования 4 (коэффициенты то требуется расчет по случаю малых эксцентриситетов. Приводим работу сечения в области 3.
Тогда коэффициен соответсвующий верхней границе области деформирования 3Коэффициент:
Уточняем величину коэффициента . Для этого находим площадь поперечного сечения сжатой арматуры соответствующей нижней границе поиска требуемой площади
Минимальный процент армирования принимается равным:
Принимаем армирование 228 S500 (Asc = 1232 мм2) что больше минимального и требуемого значений.
С учётом принятой арматуры Asc при коэффициент составит:
Относительная высота сжатой зоны при уточнённом значении :
Величина относительной деформации растянутой арматуры при относительной высоте сжатой зоны
Велина коэффициента
Требуемое количество растянутой и сжатой арматуры
Так как в пределах высоты панели колонны (расстояния между осями распорок) эпюра изгибающих моментов меняет знак на противоположный то принимаем симметричное армирование подкрановой ветви колонны с 228 S500 (Ast = Asc =1232 мм2 ).
2.4 Подбор площади сечения арматуры в наружной ветви
Принимаем армирование 225 S500 (Asc = 982 мм2) что больше минимального и требуемого значений.
Так как в пределах высоты панели колонны (расстояния между осями распорок) эпюра изгибающих моментов меняет знак на противоположный то принимаем симметричное армирование подкрановой ветви колонны с 225 S500 (Ast = Asc = 982 мм2 ).
В результате расчетов армирования подкрановой части колонны:
- наружная ветвь 225 S500 (Ast = Asc = 982 мм2)
- подкрановая ветвь 228 S500 (Ast = Asc = 1232 мм2)
Принимаем армирование наружной и подкрановой ветви 228 S500 (Ast = Asc = 1232 мм2)
Рисунок 4.2 - Сечение подкрановой части колонны
2.5 Расчет прочности распорки на действие изгибающего момента
Расчет ведем на комбинацию усилий с максимальной поперечной силой табл. 3.2.
Изгибающий момент в распорке равен сумме моментов в двух ветвях примыкающих к рамному узлу снизу и сверху. Поэтому:
Сечение распорки прямоугольное с размерами Рабочая высота сечения
Значению соответствует и .
Площадь сечения симметричной арматуры:
2.6 Расчет прочности распорки на действие поперечной силы
Наибольшая поперечная слиа в распорке на опоре:
Поперечная сила воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования
- частный коэффициент для бетона согласно [1 А1.2(А)];
- напряжение сжатия в бетоне при продольном усилии .
Так как то вся поперечная сила воспринимается бетоном. Поперечную арматуру принимаем по конструктивным соображениям: Диаметр- из условия сварки с продольной рабочей арматурой а шаг из условия
принимаем шаг поперечной арматуры =250мм.
Диаметр поперечной рабочей арматуры из условия сварки с продольной: 6S500 – Asw=283мм2. Количество каркасов n=2;
Расчет внецентренно нагруженного фундамента
1 Исходные данные для проектирования
Расчетное сопротивление грунта – R=05 МПа
- наружная ветвь 428 S500 (Ast = Asc = 2263 мм2)
- подкрановая ветвь 428 S500 (Ast = Asc = 2463 мм2)
Средний вес тела фундамента и грунта на его уступах –
Верх фундамента на отметке -0150.
Расчет деформации грунтов не производим.
Фундамент проектируем монолитным.
2 Конструктивное решение
Глубину заложения фундамента назначаем из условия промерзания грунтов. Для города Могилёва по СНБ 2.04.02–2000:
где - коэффициент учитывающий тепловой режим грунтов по П9-2000 к СНБ 5.01.01-99.
Требуемая высота фундамента из условия промерзания:
где 015 – отметка верха фундамента.
Требуемая высота стакана из:
- условий анкеровки арматуры колонны:
- условий защемления колонны в стакане фундамента:
где –величина защемления колонны в фундаменте которая определяется исходя из условий:
hc≥05+033h=05+0331=088
где h- ширина нижней части колонны;
где b – толщина нижней части колонны;
Толщину дна стакана из условий обеспечения прочности дна стакана на продавливание при монтаже принимаем 350 мм.
Окончательно принимаем двухступенчатый фундамент и высотой ступени плиты:
Требуемые размеры подколонника:
Высота подколонника:
3 Определение усилий
Расчет оснований фундаментов по деформациям производится на основное сочетание нагрузок с коэффициентом безопасности по нагрузке а расчёт тела фундамента по прочности – на основе сочетания нагрузок с коэффициентом сочетания по нагрузке.
Усилия рассчитываемые при получаем путём деления усилий при принятые из таблицы 3.2 на усреднённый коэффициент.
Усилия действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента (без учета собственного веса и грунта на нем) определяется по следующим формулам:
где - усилия в уровне верха фундамента;
- нагрузка от веса стеновых панелей и остекления передаваемые на фундаментную балку и веса фундаментной балки.
Вычисление усилий по приведенным формулам от наиболее невыгодных комбинаций нагрузок сводим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Вычисление усилий
Усилия от собственного веса стен
Усилия на уровне подошвы фундамента
Расчетные усилия для расчета оснований с коэффициентом γf=1
Расчетные усилия для расчета тела фундамента на прочность при γf>1
4 Определение размеров подошвы фундамента
Размеры подошвы фундаментов определяются из условий:
Максимальное краевое давление на грунт не должно превышать 120% расчетного сопротивления грунта.
Минимальное краевое давление на грунт не должно быть меньше нуля (не должно наблюдаться отрыва подошвы фундамента от основания).
Среднее давление на грунт под фундаментами проектируемого здания не должно превышать величины расчетного сопротивления грунта.
В первом приближении расчет ведем по условному расчетному сопротивлению основания кПа.
Назначаем отношение стороны подошвы фундамента
Учитывая размеры поперечного сечения колонны и подколонника принимаем L=3.
Исходя из принятых размеров:
– площадь подошвы фундамента:
– момент сопротивления подошвы фундамента:
Проверку достаточности размеров подошвы фундамента производим по критериям давлений на грунт от нормативных усилий:
Подставив значения в (4.18) получим:
Подставив значения в (4.19) получим:
Подставив значения в (4.20) получим:
По второй комбинации усилий:
По третьей комбинации усилий:
Давление на грунт удовлетворяет предъявленным требованиям.
Рисунок 4.1 – Фундамент под крайнюю колонну
5 Расчёт плитной части фундамента
Для комбинаций нагрузок определяем напряжение в грунте при сочетаниях расчетных нагрузок без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах.
По четвертой комбинации:
По пятой комбинации:
По шестой комбинации:
В дальнейшем расчете принимаем четвёртую комбинацию усилий (комбинацию с наибольшей величиной Pmax).
6 Расчет площади сечения арматуры в направлении большей стороны плиты
Расчёт по определению площади сечения арматуры производится по сечениям у грани ступени (сечение 1-1 рисунок 4.2) и у грани колонны (сечение 2-2).
Рисунок 4.2 - К расчету плитной части фундамента
Реактивное давление грунта в расчетных сечениях:
Изгибающие моменты в данных сечениях:
Рабочая высота сечения 1-1 при отсутствии бетонной подготовки (сcov ≥ 80 мм):
Рабочая высота сечения 2-2:
Рабочая высота сечения 3-3:
Принимаем с основным шагом и шагом крайних 150мм.
7 Расчет площади сечения арматуры в направлении меньшей стороны плиты
Изгибающий момент по грани ступени (сечение 4-4):
Изгибающий момент по грани ступени (сечение 5-5):
Изгибающий момент по грани ступени (сечение 6-6):
Рабочая высота сечения 4-4:
Рабочая высота сечения 5-5:
Рабочая высота сечения 6-6:
Принимаем с основным шагом и шагом крайних 150мм. (рис 4.3).
Рисунок 4.3 - Армирование плитной части фундамента
8 Расчёт подколонника
Подколонник работает на внецентренное сжатие. Расчет на внецентренное сжатие выполняют для коробчатого сечения стаканной части в плоскости заделанного торца колонны (сечение А-А рисунок 4.4). Коробчатая форма поперечного сечения подколонника приводится к эквивалентному двутавровому сечению вдоль плоскости изгиба.
Усилия действующие в расчетном сечении при четвёртой комбинации усилий:
Начальный эксцентриситет продольной силы:
Случайный эксцентриситет:
Условие выполняется нейтральная ось проходит в пределах полки сечение рассматривается как прямоугольное с и .
Момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры:
Полученное значение находится в 1 области деформирования имеет место случай больших эксцентриситетов.
Минимально количество продольной арматуры в сжатой зоне сечения подколонника исходя из принятого процента армирования:
Принимаем для первого приближения армирование .
С учетом принятой площади арматуры на первом шаге итерации при коэффициент составит:
По таблице Б-2 [5] при
По таблице В-3 [5] при и коэффициент
что отличается от принятого ранее .
С учетом принятой площади арматуры на втором шаге итерации при коэффициент составит:
С учетом принятой площади арматуры на третьем шаге итерации при коэффициент составит:
С учетом принятой площади арматуры на четвертом шаге итерации при коэффициент составит:
что не отличается от принятого ранее .
Выполнив последовательно несколько раз интерационный расчёт принимаем окончательно .
Тогда требуемое количество растянутой арматуры:
Принимаем армирование у растянутой грани.
Поперечная арматура стакана в наклонном сечении А-А принимается в виде горизонтальных сеток.
При расстояние от оси колонны до оси поворота колонны «у» принимается:
Требуемая площадь всех поперечных стержней класса S500 одной сетки в направлении момента:
где - сумма расстояний от торца колонны до поперечных стержней сеток.
Подставив значения в (4.36) получим:
Согласно конструктивным требованиям принимаем 6 сеток Армирование подколонника представлено на рисунке 4.4
Рисунок 4.4 - К расчету подколонника фундамент
Расчет преднапряженной фермы с параллельными поясами
Требуется рассчитать стропильную конструкцию в виде фермы с параллельными поясами пролетом 18 м для г. Могилёва по 2-м группам предельных состояний. На ферму опираются плиты покрытия размером в плане 3х6 м по которым уложена рулонная кровля.
Ферма эксплуатируется в закрытом помещении. Класс по условиям эксплуатации конструкции ХD1. Изготовление фермы предусмотрено в рабочем положении из тяжелого бетона класса . Натяжение напрягаемой арматуры производится на упоры механическим способом с применением инвентарных зажимов. Бетон подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Разность температур напрягаемой арматуры и опорным устройством принято равным .
Обжатие бетона происходит при передаточной прочности составляющей 70% от проектной (). Режим передачи предварительного напряжения на бетон или отпуск напрягаемой арматуры принят плавный.
Проволочная напрягаемая арматура Y1100H.
Ненапрягаемая арматура (продольная и поперечная) принята класса S500. Сварные сетки изготавливаются из проволоки класса S500.
Расчетные характеристики материалов:
- расчетное значение предела прочности бетона при осевом сжатии:
где - частный коэффициент безопасности для бетона [3];
- характеристическая цилиндрическая прочность бетона на сжатие в возрасте 28 сут. (по заданию);
- среднее значение цилиндрической прочности бетона на сжатие:
- среднее значение предела прочности бетона при осевом растяжении:
Для арматурных стержней класса Y1100H :
- расчетная сопротивление арматуры:
где - частный коэффициент для напрягаемой арматуры по [2.1N 3];
- характеристическое значение 01 %-ного условного предела текучести предварительно напряженной стали зависит от диаметра стержня. Поэтому предварительно принимаем: 20 fp01k = 90127 МПа;
Для арматуры класса S500:
- расчетная прочность арматуры:
- характеристическое значение предела текучести арматуры;
- расчетное значение предела текучести поперечной арматуры:
Габаритные размеры фермы и ее собственный вес приняты в соответствии с типовым проектом (рисунок 5.1)
Допустимая нагрузка кНм2
Ферма с параллельными поясами
Рисунок 5.1 – Геометрические размеры и расчетная схема балки
2 Подсчет нагрузок на ферму
На балку действуют постоянные и переменные нагрузки. Постоянные включают вес водоизоляционного ковра железобетонных плит покрытия и балки. Переменные нагрузки создают вес снегового покрова. Вес 1м2 снегового покрова для г. Могилева . Величина нагрузок действующих на балку сведены в таблице 5.1.
Все расчетные нагрузки определены с коэффициентом надежности по назначению конструкции .
Таблица 5.1 –Сбор нагрузок
Коэффициент надежности по нагрузке [1]
При общей массе фермы средний вес одного погонного метра балки:
где - коэффициент надежности по нагрузке (ТКП EN 1990-2011 [1] ст 59 таблица А.2(А) примечание 2).
Нагрузка на ферму от плит покрытия передается в виде сосредоточенных грузов в местах опирания их продольных ребер (см. рис.5.1). Нагрузку следует прикладывать в узлах решетки фермы.
Узловую нагрузку на ферму от веса кровли и снега собирают с грузовой площади шириной равной ширине плиты или длине панели фермы и длинной равной шагу несущих конструкций.
Расчетное значение узловой постоянной нагрузки от веса кровли:
B– ширина панели фермы равная 3м;
Нормативное значение узловой постоянной нагрузки:
Расчетное значение узловой переменной нагрузки от снега:
где: lB – то же что в формуле выше.
Нормативное занчение узловой переменной нагрузки от снега:
Расчетные сочетания на ферму:
а) при расчете по предельным состояним несущей способности
-первое основное сочетание
-второе основное сочетание
где – частный коэффициент для постоянных воздействий;
– характеристическое значение постоянного воздействия j;
– частный коэффициент переменного воздействия;
– характеристическое значение доминирующего переменного воздействия;
– характеристическое значение сопутствующего переменного воздействия;
– коэффициент сочетаний переменных воздействий принимаемый по таблице А1.1 [1] – для снеговых воздействий;
– коэффициент уменьшения для неблагоприятно действующей постоянной нагрузки;
б) предельное состояние эксплуатационной пригодности:
- характеристическое сочетание
где – коэффициент сочетаний переменных воздействий по [1 табл. А1.1] .
где – коэффициент сочетаний переменных воздействий по [1 табл. А1.1] – для снегового воздействия.
- практически постоянное сочетание
3 Определене усилий в элементах фермы
Усилия в элементах фермы определяем с помощью программы «Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2018». Эпюры усилий в стержнях см. Приложение Б по результатам расчёта составлена таблица 5.2
Таблица 5.2 – Усилия в элементах фермы
Расчётные усилия от узловой нагрузки кН
первое основное сочетание
второе основное сочетание
характеристическое сочетание
практически постоянное
4 Предварительный подбор продольной напрягаемой арматуры
В фермах площадь продольной напрягаемой арматуры рассчитывают по усилиям действующим в наиболее нагруженном растянутом стержне т.е. в стержне №11 см. таблицу 6.2.
Рисунок 6.3 Поперечное сечение нижнего пояса фермы
Максимальное расчётное усилие принимаем по стержню №15:
Площадь сечения напрягаемой арматуры:
Принимаем 820 Y1100H .
5 Расчет верхнего пояса фермы
Расчёт ведём по расчётному усилию . Остальные элементы верхнего пояса из соображений унификации армируем по данному усилию. Принимаем арматуру класса S500 () сечение пояса длина панели расчётная длина .
Т.к. гибкость элемента то пояс рассчитываем на сжатие с нулевыми случайными эксцентриситетами.
Минимальная площадь арматуры определяется из условия:
где – расчетное значение осевого сжимающего усилия;
– расчетное значение предела текучести арматуры.
Из формулы (6.65) выразим :
где - коэффициент принимаемый равным;
где - частный коэффициент безопасности для бетона [1 табл 2.1N];
- площадь сечения элемента;
где - характеристическое значение предела текучести арматуры;
- частный коэффициент для арматуры [2 табл 2.1N] ;
Принимаем в качестве армирования с
Рисунок 5.5 – Армирование верхнего пояса
Диаметр стержней поперечной арматуры в каркасе должен быть не менее продольной арматуры. Так как . Примем для поперечного армирования из стали S500.
Принимаем шаг поперечных стержней 200 мм.
6 Расчет элементов решетки
6.1 Расчет по предельным состояниям первой и второй групп растянутых элементов фермы
Рассмотрим раскос 48 которые подвергаются растяжению с максимальным усилием . Cечение раскосов 150х120 мм арматура - класса S500.
Требуемое количество арматуры из условия прочности центрально растянутого элемента:
Минимальная площадь армирования определяется из условия:
Расчет трещиностойкости сечений нормальных к продольной оси следует производить из условия:
где – продольное растягивающее усилие определенное от соответствующей комбинации нагрузок для предельного состояния эксплуатационноей пригодности частого сочетания нагрузок (см. Приложение Б);
– усилие воспринимаемое сечением нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин.
Так как условие не выпоняется то в сечении нормальные трещины образуются и необходим расчет их раскрытия от действия практически постоянного сочетания нагрузок.
Для класса по условиям эксплуатации ХD1 предельно допускаемая ширина раскрытия трещин в соответсвии с таблиеце 7.1N [3].
Расчет ширины раскрытия трещин выпоняем в соответсвии с п.7.3.4 [3].
Ширину раскрытия трещин определяем по формуле:
где – максимальное расстояние между трещинами;
– средние относительные деформации арматуры при определяющем сочетании воздействий включая влияние вынужденных деформаций и учитывая работу бетона на растяжение. Учитывают только дополнительную относительную деформацию выходящую за нулевое значение деформаций бетона на том же уровне;
— средняя относительная деформация бетона между трещинами.
где — напряжение в растянутой арматуре сечения с трещиной; может быть принято как предел текучести арматуры однако меньшее значение может потребоваться для обеспечения предельных значений ширины раскрытия трещины в соответствии с максимальным диаметром;
– среднее значение прочности бетона при растяжении в момент когда впервые могут возникнуть трещины; или менее() если образование трещин ожидается ранее чем через 28 сут;
Примем что в сечении с трещиной все усилие воспринимается арматурой площадью :
— определяют по формуле:
здесь – площадь сечения предварительно напрягаемых и постнапрягаемых арматурных элементов в пределах эффективной площади ;
— эффективная площадь растянутого бетона окружающего арматуру или напрягающие элементы с высотой ; при этом принимают как меньшее из значений: ; (рисунок 6.6);
Рисунок 6.6 – Элемент подверженный растяжению
— определяют по формуле (7.5) [3] т.к. предварительно нарпягаемые элементы в сечении отсутствует определять не требуется;
— коэффициент зависящий от длительности действия нагрузки:
— при кратковременном действии нагрузки;
— при длительном действии нагрузки.
В случаях когда арматура имеющая сцепление с бетоном расположена сосредоточенно в центрах в растянутой зоне расстояния не более:
максимальное окончательное расстояние между трещинами может быть рассчитано по формуле:
здесь - диаметр стержня;
— защитный слой бетона для продольной арматуры;
— коэффициент учитывающий свойства сцепления арматуры:
— для стержней с хорошими свойствами сцепления;
— для стержней с практически гладкой поверхностью (например напрягающих элементов);
— коэффициент учитывающий распределения относительных деформаций:
— для чистого растяжения;
и – коэффициенты рекомендуемые значения которых составляют 34 и 0425 соответственно.
Условие выполняется ширина раскрытия трещин находится в допускаемых пределах.
Для растянутых раскосов для которых усилие растяжения мало принимаем конструктивное армирование
Всю поперечную арматуру принимаем исходя из условий:
Диаметр стержней поперечной арматуры в каркасе должен быть не менее продольной арматуры но не менее из стали S500.
Принимаем шаг поперечных стержней 100мм.
Рисунок 5.7 – Армирование растянутых раскосов фермы 48
6.2 Расчет сжатых элементов фермы
Наиболее нагруженный сжатый раскос 49 .
Геометрическая длина панели расчётная длина^
Размеры сечения b = 150 мм h = 120 мм.
Так как гибкость элемента
то расчёт производим как для внецентренно сжатых элементов с учётом случайного эксцентриситета:
Требуему площадь арматуры определяем по формуле:
где – коэффициент определяемый по формуле (12.11) [3]:
Неоходимое сечение арматуры:
Конструируем остальные сжатые элементы решетки для этих раскосов (№46).
Требуему площадь арматуры определяем по формуел:
Минимальная площадь армирования:
Конструируем сжатые стойки решетки (стержни 20444721) для этих стоек .
7 Расчет промежуточного узла фермы
Рассмотрим первый промежуточный узел. К верхнему поясу примыкает растянутый раскос 48 (с максимальным расчетным усилием ) армируемый . В узле (рис.5.8) поставлено два поперечных каркаса число поперечных стержней .
Расчетная длина анкеровки арматуры (растянутая арматура в растянутом бетоне):
Определяем длину анкеровки:
В сечении обрываются стержни 28 класса S500. Находим точку теоретического обрыва по формуле:
где =1 – коэффициенты приведенные в [табл. 8.2 3];
=07 – коэффициент приведенный в [табл. 8.2 3];
– коэффициент приведенный в [табл. 8.2 3]
- минимальная длина анкеровки принимаемая:
- для растянутых стержней ;100 мм;
- для сжатых стержней ;100 мм
- базовая длина анкеровки определяемая по формуле:
где — рачетное нарпяжение стержня в месте от которого измеряется анкеровка;
- предельное напряжение сцепления по контакту арматуры с бетоном определяемое по формуле:
здесь - расчетное значение предела прочности бетона при осевом сжатии определяемое по формуле:
где - характеристическое значение предела прочности бетона при осевом сжатии [табл 3.1 3];
- частный коэффициент для бетона [табл. 2.1N 3].
= 07 – коэффициент учитывающий влияние условий сцепления и положение стержней при бетонировании;
– коэффициент учитывающий влияние диаметра стержная:
Окончательно принимаем .
Необходимое сечение поперечных стерженй каркасов:
где – условное увеличение длины заделки растянутой арматуры при наличии на конце коротыша или петли ;
– фактическая длина заделки стерженй;
– коэффициент учитывающий особенности работы узлов (для узла верхнего пояса );
– угол между стержнями и направлением растянутого раскоса ();
Поперечную арматуру принимаем по конструктивным соображениям 6 S500 с с шагом S=100мм.
Площадь сечения окаймляющего стержня в промежуточном узле определяется по условному усилию:
Площадь сечения окаймляющего стержня
где – во всех случаях устанавливается из условия ограничения раскрытия трещин;
– число поперечных каркасов в узле или число огибающих стержней в сечении.
Принимаем окаймляющий стержень 25 S500 с .
ТКПEN 1992-1-1-2009* (02250). Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий. - Переиздание (июнь 2015 г.) с Изменением № 1 (введено в действие с 01.04.2015); введ. 01.01.2010. - Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь 2015. - 205с.
ТКП EN 1991-1-3-2009 (02250). Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки;введ. 10.12.2009 – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь 2009. – 50с.
ТКП EN 1991-1-3-2009 (02250). Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия; введ. 10.12.2009 – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь 2009. – 130с.
Т.Н. Седляр А.Р. Волик. Методические рекомендации к выполнению курсового проекта «Расчет и конструирование несущих конструкций каркаса одноэтажного производственного здания». – Гродно: ГрГУ им. Я. Купалы 2018. – 51с.
ТКП EN 1991-1-1-2016 (33020). Еврокод 1.Воздействия на конструкции. Часть 1-1. Общие воздействия. Объемный вес собственный вес функциональные нагрузки для зданий. - Взамен СТБ ЕН 1991-1-1-2007; введ. 11.03.2016. - Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь2016. - 38с.
ГОСТ 25711-83. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т. Типы основные параметры и размеры; введ. 12.04.1983 – Москва: Государственный комитет СССР по стандартам 1985. – 20с.
Крановый момент слева
Крановый момент справа
Горизонтальная нагрузка на левую стойку
Горизонтальная нагрузка на правую стойку
Ветровая нагрузка cлева
Ветровая нагрузка cправа
Нумерация стержней и узлов фермы
Первое основное сочетание
Эпюра N (первое основеное сочетание)
Второе основное сочетание
Эпюра N (второе основное сочетание)
Эпюра N (характеристическое сочетание)
Эпюра N (Частое сочетание)
практически постоянное сочетание
Эпюра N (практически постоянное сочетание)
Эпюра M (практически постоянное сочетание)