Расчет и проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания

безраск 18 м.dwg

(Verwendungsbereich)
(Modell- oder Gesenk-Nr)
Спецификация на плиту П-1
Спецификация арматуры на фундамент Фм-1
Схема расположения железобетонных элементов
Конструктивная схема поперечной рамы
Изделие закладное соед. МС-1
Изделие закладное соед. МС-2
Групповая спецификация на колонну К-1
Каркас пространственный КП-2
Спецификация элементов на фундамент Ф-1
Групповая спецификация на фундамент Ф-1
Спецификация железобетонных основных элементов
Каркас пространственный КП-1
Изделие закладное М-1
Изделие закладное М-2
Изделие закладное М-3
Изделие закладное М-4
Изделие закладное М-5
Спецификация элементов на колонну К-1
Дополнительные сборочные еденицы
Колонна К-1. Фундамент Ф-1.
Курсовой проект №2 по дисциплине Железобетонные
и каменные конструкции
Промышленное одноэтажное
Курсовой проект №2 по дисциплине "Железобетонные
Ферма стропильная ФС-1
Ферма стропильная ФБС-1
Групповая спецификация на стропильную ферму ФС-1
Спецификация элементов на стропильную ферму ФС-1
Каркас пространственный КП-3
Каркас пространственный КП-4
Примечания: 1. В разделе сборочные еденицы включены все арматурные изделия и закладные детали. 2. Арматурные изделия и каркасы разработаны только для основных элементов
остальные выполняются по аналогии. 3. В ведомости расхода стали
приведена выборка только для тех арматурных изделий и закладных деталей
для которых разработаны чертежи на листах 1 и 2. 4. Защитный слой бетона для арматуры должен приниматься не менее 20мм и не менее диаметра стержня
Ведомость расхода стали на элемент
Закладные изделия М-2
Каркас пространственный КП-5

ПЗ пример.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
МОСКОВСИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра промышленного и гражданского строительства
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине: «Железобетонные и каменные конструкции»
Тема: «Расчет и проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания»
строительного факультета
Компоновка поперечной рамы4
2. Геометрия и размеры колонн 4
3. Определение нагрузок на раму5
3.1. Постоянные нагрузки5
3.2. Временные нагрузки6
Статический расчет поперечной рамы8
1. Геометрические характеристики колонн8
2. Усилия в колоннах от постоянной нагрузки8
3. Усилия в колоннах от средней нагрузки9
4. Усилия в колоннах от ветровой нагрузки10
5. Усилия в колоннах от крановых нагрузок11
6. Расчетные сочетания усилий 16
Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда17
1. Расчет надкрановой сплошной части колонны17
2. Расчет подкрановой двухветвевой части колонны19
3. Расчет промежуточной распорки22
Расчет фундамента под крайнюю колонну24
1. Определение геометрических размеров фундамента24
2. Определение краевых ординат эпюры давления25
3. Проверка нижней ступени на продавливание26
4. Подбор арматуры подошвы фундамента26
Расчет предварительно напряженной безраскосной фермы29
1. Определение нагрузок на ферму29
2. Определение усилий в элементах фермы и составление расчетных сочетаний30
3. Расчет нижнего пояса по I-ой группе предельных состояний30
3.1. Подбор продольной напрягаемой арматуры30
3.2. Определение потерь предварительного напряжения30
3.3. Проверка нижнего пояса по прочности при стадии изготовления32
3.4. Проверка прочности наклонных сечений по поперечной силе33
4. Расчет нижнего пояса по II-ой группе предельных состояний33
5. Расчет сечения верхнего пояса34
6. Расчет стоек фермы по прочности36
7. Расчет опорного узла фермы38
Компоновка поперечной рамы
Требуется рассчитать и законструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.
Здание отапливаемое двухпролетное с открытыми тоннелями глубиной 36м вдоль наружных продольных стен. Район строительства г. Рязань местность типа В. Здание состоит из одного температурного блока длиной 72м. Пролеты здания – 24м шаг колонн – 12м. Покрытие здания – утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером . Стропильные конструкции – железобетонные безраскосные фермы пролетом 24м. Высота до низа стропильной конструкции – 144м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается цех оснащен лампами дневного света.
Каждый пролет здания оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью . Высота кранового рельса – 150мм (тип КР-100).
Подкрановые балки разрезные железобетонные предварительно напряженные высотой 14м.
Наружные стены – панельные: до отметки 7200 м самонесущие выше – навесные.
Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа. Место установки – середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок.
Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечения колонн назначенными в соответствии с рекомендациями гл.XII [3].
Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия приваренными не менее чем в 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.
2. Геометрия и размеры колонн
Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:
Высота подкрановой части колонны:
Определяем тип колонн.
Поскольку принимаем двухветвевые колонны.
Размер сечения колонн:
В подкрановой части – для кранов грузоподъемностью 30т. Тогда . Принимаем что кратно 100мм.
В надкрановой части
где привязка кранового пути к разбивочной оси. При ;
привязка осей крайних колонн к разбивочным осям. Поскольку шаг колонн 12м привязка ;
расстояние от оси кранового рельса до торца крана.
минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны .
Полученное значение округляется в меньшую сторону кратно 100 мм. Принимаем .
Ширина колонны принимается из трех значений:
для шага колонн 12м.
Т.о. принимаем для крайних колонн .
Принимаем такое же как для крайних колонн.
из условия опирания стропильных конструкций.
Окончательно принимаем ширину средних колонн .
Размеры сечений ветвей двухветвевых колонн (в плоскости рамы) принимаем равными для крайних и средних колонн .
3. Определение нагрузок на раму
3.1. Постоянные нагрузки
Нагрузки от веса покрытия
Нормативная нагрузка Па
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка Па
Цементно-песчаная стяжка
Железобетонные ребрестые плиты покрытия размером в плане
Расчетное опорное давление фермы:
где 11 – коэффициент надежности по нагрузке ;
Расчетная нагрузка на колонны от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания :
Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 72 138м (высота панелей высота окна):
На участке между отметками 138 162м:
Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути. Вес подкрановой балки пролетом 12м – 115кН а подкранового пути – 15кНм. Следовательно расчетная нагрузка на колонну:
Расчетная нагрузка от веса колонн.
- надкрановая часть;
- подкрановая часть 4536+1152+0882
- подкрановая часть
3.2. Временные нагрузки
Снеговая нагрузка. Район строительства – г. Рязань относящиеся к III району по весу снегового покрова для которого .Определяем нагрузку при :
- на крайние колонны ;
- на средние колонны .
Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза . Пролет крана . Согласно Прил. 15 [3] база крана расстояние между колесами вес тележки . Расчетное максимальное давление колеса при :
Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :
где сумма ординат линии влияния давления двух подкрановых балок на колонну.
Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний равна:
на крайние колонны: .
Горизонтальная крановая нагрузка от 2-ух кранов при поперечном торможении:
Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 113м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы:
- для крайних колонн ;
- для средней колонны .
Ветровая нагрузка. г. Рязань расположен в I районе по ветровому давлению для которого . Для местности типа В коэффициент k учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания равен:
На высоте 18м в соответствии с линейкой интерполяции
На уровне конька покрытия (отм.1826м):
Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 18м:
При условии и значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно Прил. 4 [5] принимаем с наветренной стороны с подветренной Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 144м при коэффициенте надежности по нагрузке :
- с наветренной стороны
- с подветренной стороны
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отм. 144м:
Статический расчет поперечной рамы
1. Геометрические характеристики колонн
Двухветвевые колонны изготавливаются из тяжелого бетона класса В25.
Размеры сечений двухветвевых колонн приведены на рис. 2.
Для крайней колонны: количество панелей подкрановой части расчетная высота колонны в т.ч. высота подкрановой части надкрановой части расстояние между осями ветвей .
Момент инерции надкрановой части колонны: .
Момент инерции одной ветви: .
Момент инерции подкрановой части: .
Отношение высоты надкрановой части к полной высоте колонны: .
Отношение моментов инерции подкрановой и надкрановой частей колонн: .
Вычисляем вспомогательные коэффициенты:
Реакция верхней опоры колонны от е единичного смещения:
Для средней колонны: ; в т.ч. ;.
2. Усилия в колоннах от постоянной нагрузки
На симметричную раму действует симметричная постоянная нагрузка поэтому верхние концы колонн не смещаются. Каждую из колонн рассчитываем на действие постоянной нагрузки без смещения верха.
Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом . Момент
В надкрановой части колонны действует также расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной:с эксцентриситетом .
Суммарные значения момента приложенного в уровне верха крайней колонны: .
В подкрановой части колонны кроме сил и приложенные с эксцентриситетом действуют: расчетная нагрузка от стеновых панелей с эксцентриситетом ; расчетная нагрузка от подкрановых балок и кранового пути с ;расчетная нагрузка от надкрановой части колонны с .
Суммарное значение момента приложенного в уровне верха подкрановой консоли: .
Вычисляем реакцию верхнего конца колонны по формулам
Изгибающие моменты в сечениях колонны равны:
Продольные силы в крайней колонне:
Продольные силы в средней колонне:
3. Усилия в колоннах от снеговой нагрузки
Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом . Момент .
В подкрановой части колонны эта же сила приложена с эксцентриситетом т.е. значение момента составляет .
Реакция верхнего конца крайней колонны от действия моментов и равна:
Изгибающие моменты в сечениях крайних колонн:
Продольные силы в крайней колонне: .
Продольные силы в средней колонне: .
4. Усилия в колоннах от ветровой нагрузки
Реакция верхнего конца левой колонны от нагрузки:
Реакция верхнего конца правой колонны от нагрузки :
Реакция введенной связи в основной системе метода перемещений от сосредоточенной силы .
Суммарная реакция связи .
Горизонтальное перемещение верха колонн при коэффициент учитывающий пространственную работу каркаса здания:
Вычисляем упругие реакции верха колонн:
Изгибающие моменты в сечениях колонн:
Поперечные силы в защемлениях колонн:
5. Усилия в колоннах от крановых нагрузок
Рассмотрим следующие виды нагружений:
)вертикальная крановая нагрузка на крайней колонне и на средней;
)на средней колонне и на крайней;
)четыре крана с на средней колонне и – на крайних;
)горизонтальная крановая нагрузка Т на крайней колонне;
)горизонтальная нагрузка Т на средней колонне.
На крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом . Момент приложенный к верху подкрановой части колонны . Реакцию верхней опоры левой колонны определяем по формуле:
Одновременно на средней колонне действует сила с эксцентриситетом т.е. . Реакция верхней опоры средней колонны:
Суммарная реакция в основной системе .
Коэффициент учитывающий пространственную работу каркаса здания сборных покрытий и двух кранах в пролете определяется по формуле:
гдеобщее число поперечников в температурном блоке ;
расстояние от оси симметрии блока до каждого из поперечников
то же – для второй от торца блока поперечной рамы (наиболее нагруженной) ;
коэффициент учитывающий податливость соединений плит покрытия; для сборных покрытий может быть принят равным 07; т.к. в пролете имеется 2 крана.
Из канонического уравнения находим перемещение верха колонн для данного вида загружения:
Упругие реакции верха колонн:
Продольные силы в сечениях колонн:
На крайней колонне сила приложена с с эксцентриситетом т.е. . Реакция верхней опоры левой колонны:
На средней колонне действует сила с эксцентриситетом т.е. . Реакция верхней опоры средней колонны:
На крайних колоннах сила определенная с коэффициентом сочетаний (четыре крана) действует с эксцентриситетом т.е. .
Реакция верхней опоры левой колонны:
Реакция правой колонны средней колонны т.к. она загружена центральной силой .
Так как рассматриваемое загружение симметрично то усилия в колоннах определяем без учета смещения их верха. Изгибающие моменты в сечениях колонн:
Реакция верхней опоры левой колонны к которой приложена горизонтальная крановая нагрузка .
В частном случае при значение может быть вычислено по упрощенной формуле:. Реакции остальных колонн поперечной рамы в основной системе: .
- левой в точке приложения ;
Реакция верхней опоры средней колонны к которой приложена горизонтальная крановая нагрузка .
Реакции остальных колонн поперечной рамы в основной системе: .
- средней в точке приложения ;
6. Расчетные сочетания усилий
Расчетные усилия в левой колонне и их сочетание
Усилия в сечениях колонны
То же без учета крановых и ветровых
Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда
Для проектируемого здания принята сборная железобетонная колонна. Бетон – тяжелый класса В15 подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении: ; ;. Арматура – класса А-III:.
1. Расчет надкрановой сплошной части колонны
Расчет проводим для сечения II-II. В результате статического расчета поперечной рамы имеем следующие сочетания усилий:
Для 1-го и 2-го сочетаний т.к. в них входят усилия от кратковременных нагрузок непродолжительного действия (крановые и ветровые). Для 3-го сочетания в вязи с тем что в него входят только усилия от постоянной и снеговой нагрузок.
Геометрические характеристики надкрановой части колонны:
Рабочая высота сечения где .
Эксцентриситет продольной силы: .
Свободная длина надкрановой части при отсутствии крановой нагрузки в первом сочетании: .
Радиус инерции сечения: .
Гибкость верхней части колонны: в расчете прочности сечения необходимо учесть увеличение эксцентриситета продольной силы за счет продольного изгиба. Для этого вычисляем: .
Момента от постоянной и длительно действующей части временной нагрузки в соответствии с таблицей расчетных сочетаний получаем что:
где коэффициент учитывающий длительно действующую часть снеговой нагрузки.
знак "+" перед силами
и принят в связи с положительным значением момента .
Находим условную критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета (продольного изгиба).
) где для тяжелого бетона.
) Так как площадь арматуры надкранвой части колонны неизвестна зададимся количеством арматуры исходя из минимального процента армирования.
В связи с тем что арматура во внецентренно сжатых элементах при принимаем :
) Условная критическая сила
устойчивость надкрановой части колонны обеспечена.
) Коэффициент продольного изгиба
Эксцентриситет продольной силы относительно оси проходящей через центр тяжести растянутой арматуры с учетом влияния продольного изгиба
В случае симметричного армирования высота сжатой зоны
Относительная высота сжатой зоны .
Характеристика сжатой зоны бетона
где – коэффициент принимаемый в зависимости от бетона т.к. был принят тяжелый бетон то .
Граничная относительная высота сжатой зоны
где предельное напряжение в арматуре сжатой зоны принимаемое при равным 400 МПа;
предельное напряжение в арматуре растянутой зоны принимаемое в зависимости от класса арматуры т.к. мы используем арматуру класса A-III то но мы рассматриваем обычные железобетонные конструкции без предварительного напряжения тогда .
следовательно имеем случай больших эксцентриситетов.
армируем сечение верхней части колонны конструктивно исходя из минимального процента армирования. Принимаем 318 А-III с . Количество стержней выбираем с тем расчетом чтобы наибольшее расстояние между ними не превышало 400мм а именно – 3шт.
Поперечная арматура принята класса А-III 6мм (из условия сварки с продольной рабочей арматурой 18мм). Шаг поперечных стержней сто удовлетворяет требованиям норм: и .
Проверяем необходимость расчета надкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.
Т.к. расчет из плоской рамы не производится.
2. Расчет подкрановой двухветвевой части колонны
Расчет производится для сечений III-III и IV-IV т.е. на восемь сочетаний усилий
Из приведенных в 8 сочетаний наиболее невыгодным является сочетание №7 относящиеся к сечению IV-IV выбранному в месте заделки колонны в фундамент. Таким образом все армирование подкрановой части колонны определяется расчетом прочности сечения IV-IV.
Геометрические характеристики подкрановой части колонны
Размеры сечения ветви: .
Расстояние между осями ветвей:
Среднее расстояние между осями распорок:
Высота сечения распорки:
Так как в данном сочетании усилий снеговая нагрузка присутствует знак "-" при вычислении эксцентриситета не учитываем
т.к. в данном сочетании присутствует крановая нагрузка.
Приведенный момент инерции сечения:
Приведенная гибкость
в величине эксцентриситета необходимо учесть прогиб.
знак "-" перед силами и
принят в связи с отрицательным значением момента .
Железобетонные колонны изготавливаются в горизонтальной опалубке. В процессе высвобождения из опалубки и транспортировки колонна работает как изгибаемый элемент в растянутой зоне которого могут образовываться трещины. Чтобы гарантировать их отсутствие продольная арматура должна иметь диаметр не менее 16мм. Исходя из этого зададимся предварительным процентом армирования где площадь сечения арматуры принятой в виде 316мм А-III.
Определяем усилия в ветвях колонны: поперечная сила в сечении IV-IV для сочетания №7 .
т.е. арматура по расчету не требуется сечение нижней части колонны армируем конструктивно исходя из минимального процента армирования. Принимаем 316 А-III с .
При расчете из плоскости рамы при наличии вертикальных связей между колоннами :
необходим расчет прочности подкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.
Расчет производим на сочетание усилий №7 но . Случайный эксцентриситет . Т.к. расчет производится из плоскости рамы т.е. из плоскости действия внешней нагрузки изменяются функции сторон рассматриваемого сечения IV-IV. А именно:
Рабочая высота сечения
В подкрановой части колонны с каждой стороны параллельной плоскости поперечной рамы установлено по 416 А-III: .
Следовательно арматура подобранная при расчете подкрановой части колонны в плоскости поперечной рамы больше чем достаточно для обеспечения прочности колонны при работе из плоскости рамы.
Поперечную арматуру в ветвях принимаем 6 А-III с шагом что не превышает сечение ветви .
Помимо расчета приведенного выше был произведен подбор арматуры используя ПК «Лира» при различных классах бетона а именно: В15 В20 В25. В итоге получили что рабочая продольная арматура устанавливается конструктивно при любом классе бетона. Таблица результатов при классе бетона В15 представлена в приложении 1.
В дальнейшем расчете материалом для двухветвевой колонны принимаем бетон класса В15 с соответствующими характеристиками: ; ;.
3. Расчет промежуточной распорки
Максимальная поперечная сила действующая в сечениях подкрановой части колонны .
Изгибающий момента в распорке:
Поперечная сила в распорке:
Размеры сечения распорки:
Площадь продольной арматуры при симметричном армировании:
Принимаем 316 А-III с .
Поперечная сила воспринимаемая бетоном :
поперечную арматуру подбираем по расчету.
Зададимся поперечной рабочей арматуры. Класс арматуры – А-III . Диаметр поперечных стержней принимаем из условия сварки с продольными стержнями – 6 мм . Количество стержней в поперечном сечении распорки .
Подбор поперечной арматуры производим из условия что при величине проекции опасной наклонной трещины на продольную ось распорки равной бетон и арматура воспринимают одинаковую поперечную силу т.е.
При ( и т.к. сечение распорки прямоугольное а арматура в ней не напряженная) и (для тяжелого бетона).
Погонное усилие в поперечных стержнях:
В дальнейшем расчете вводим .
Шаг поперечных стержней по всей длине распорки:
По конструктивным требованиям и
Окончательно принимаем поперечную арматуру в виде 6 А-III .
Расчет фундамента под крайнюю колонну
Грунты основания – однородные. Преобладающий компонент – суглинок полутвердый. Удельный вес грунта . Условное расчетное сопротивление грунта (согласно заданию). Усилия передающиеся с колонны на фундамент соответствуют сочетанию №7 для сечения IV-IV.
Для сочетания №7 имеем:
Максимальный диаметр продольной арматуры подкрановой части колонны .
Материалы фундамента:
- бетон класса В15 ; ;
- арматура класса А-III .
1. Определение геометрических размеров фундамента
Высота фундамента определяется из условий:
- обеспечения заделки колонны в фундаменте: для двухветвевой колонны в плоскости рамы
- обеспечения анкеровки рабочей арматуры колонны
где 025м – минимальная толщина дна стакана (02м) с учетом подливки под колонну (005м).
Расчетная глубина промерзания в районе г. Рязани равна . Глубина заложения фундамента должна быть не менее . Принимаем высоту фундамента что кратно 50мм и больше . Глубина заложения фундамента при этом составит .
Размеры подошвы фундамента
где коэффициент 105 учитывает наличие изгибающего момента;
нормативное значение продольной силы с учетом усредненного коэффициента надежности по нагрузке :;
Зададимся соотношением большей стороны подошвы к меньшей тогда
Принимаем кратным 03м
Момент сопротивления
Уточняем нормативное давление на грунт:
Здесь для суглинка; ;
Уточняем размеры подошвы
Устанавливаем размеры фундамента
Высота фундамента .
Размеры стакана в плане: что на 06м больше соответствующих размеров поперечного сечения колонны. Толщина стенки стакана по верху .
Вынос подошвы фундамента за грань стакана:
по этому устраиваем вторую ступень с . Тогда суммарная высота двух ступеней ; вылет верхней ступени принимаем .
Толщина дна стакана
Проверяем достаточность принятой высоты подошвы фундамента из условия обеспечения ее прочности на продавливание подколонником. С учетом обязательного подстилающего слоя под подошвой толщиной 100мм из бетона класса В75 и тогда
Следовательно принятая высота ступеней достаточна.
2. Определение краевых ординат эпюры давления
Момент в уровне подошвы
Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах
3. Проверка высоты нижней ступени на продавливание
Высота нижней ступени проверяются на продавливание из условия:
где продавливающая сила
где рабочая высота нижней ступени
размер средней линии грани пирамиды продавливания:
продавливание не произойдет.
4. Подбор арматуры подошвы фундамента
а) в плоскости поперечной рамы
Подбор арматуры производим в 3-ех сечениях фундамента которые в расчетной схеме отражают изменение пролетов и высот сечения консолей.
Рабочая высота подошвы
Принимаем шаг стержней и задаемся расстоянием от края подошвы до первого стержня тогда количество стержней определяется по формуле
В направлении длинной стороны подошвы принимаем арматуру 1412 А-III с .
Процент армирования :
- в сечении III-III
Т.к. во всех сечениях то количество принятой арматуры оставляем без изменения.
б) из плоскости поперечной рамы
Производим расчет только для одного сечения IV-IV:
Принимаем арматуру 1712 А-III с .
Поскольку длина подошвы превышает 3м каждый 2-ой стержень в продольном направлении не доводим до конца на (с округлением в меньшую сторону кратно 5 см).
В рассматриваемом сечении
Расчет предварительно напряженной безраскосной фермы
Ферма проектируется для покрытия одноэтажного производственного здания II-го класса по назначению . Покрытие бесфонарное из железобетонных ребристых плит размером . Конструкция и геометрия фермы обеспечивают узловую передачу нагрузок от кровельного покрытия.
Ферма готовиться из тяжелого бетона класса В40 с расчетными характеристиками при коэффициенте условия работы : ; ; ; ;
Напрягаемая арматура нижнего пояса – из высокопрочной проволоки периодического профиля 6 Вр-II ; ; ; расчетная площадь поперечного сечения 1-ой проволоки .
Ненапрягаемая арматура верхнего пояса стоек и узлов – стержневая класса A-III:
Обжатие нижнего пояса производится при передаточной прочности бетона . Расчетные характеристики бетона соответствующие его передаточной прочности ; ; ; .
Ферму бетонируют в стальной опалубке в горизонтальном положении. Натяжение арматуры производится механическим способом на упоры стенда. После бетонирования изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.
1. Определение нагрузок на ферму
Подсчет нагрузок на покрытие приведен в таблице №3
- кратковременная (полная)
Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:
Длительная действующая:
Кратковременная (полная) снеговая:
Узловые нормативные нагрузки соответственно:
Вид усилия размер-ность
Усилия от постоянной нагрузки
Усилия от длительного
действия снеговой нагрузки
Усилия от кратковременного действия снеговой нагрузки
Суммарное опасное кратковременное усилие
Суммарное опасное длительное усилие
2. Определение усилий в элементах фермы и составление расчетных сочетаний
Для определении усилий в элементах фермы использовали ПК «Лира». Значения усилий приведены в таблице 4.
3. Расчет нижнего пояса по I-ой группе предельных состояний
3.1. Подбор площади сечения продольной напрягаемой арматуры
Нижний пояс испытывает внецентренное растяжение от совместного действия усилий и . Сечение пояса ; при .
Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры в случае малых эксцентриситетов находим по формуле:
где коэффициент так как проволоки в сечении располагаются попарно вплотную без зазоров.
Принимаем по 326 Вр-II у верхней и нижней граней нижнего пояса.
Коэффициент армирования сечения
В нижнем поясе конструктивно предусматривается установка у верхней и нижней граней пояса П-образных сварных сеток С1 (продольные стержни – 8 Вр-I и поперечными – 5 Вр-I)
3.2. Определение потерь предварительные напряжения
Величину начального предварительного напряжения принимаем равной .
Коэффициент точности натяжения арматуры где при механическом способе натяжения арматуры.
Определяем потери предварительного напряжения в арматуре нижнего пояса при коэффициенте точности натяжения .
От релаксации напряжений в натянутой арматуре
От перепада температур натянутой арматуры и натяжных устройств при
От деформации анкеров натяжных устройств
расстояние между наружными гранями упоров.
Для определения потерь от быстронатекающей ползучести последовательно определяем:
- напряжение в арматуре с учетом вычисленных потерь
- усилие в арматуре с учетом вычисленных потерь
- напряжение в бетонена уровне центра тяжести напрягаемой арматуры при
- потери от быстронатекающей ползучести
Усилие обжатия с учетом первых потерь при
От усадки бетона класса В40 подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении
От ползучести бетона при
Усилие обжатия с учетом полных потерь и
3.3. Проверка нижнего пояса по прочности при в стадии изготовления
Наибольшие усилия в нижнем поясе при обжатии возникает в нижнем поясе возникает в 1-ой панели:
где и усилие в 1-ой опорной панели от единичной нагрузки по схеме 3;
Усилие обжатия с учетом первых потерь.
Эксцентриситет продольной силы в сечении 1-ой панели
что близко к величине случайногоэксце6нтриситета . При этих условиях нижний пояс рассматриваем как сжатый со случайным эксцентриситетом элемент при прочности бетона В соответствии с табл.15 СНиП 2.03.01-84 коэффициент условий работы бетона в стадии обжатия .
При гибкости и отношении принимаем коэффициент . Поскольку в стадии обжатия прочность нижнего пояса обеспечивается только бетоном проверку выполняем из условия
тогда следовательно прочность нижнего пояса при обжатии обеспечена.
3.4. Проверка прочности наклонных сечений по поперечной силе
Максимальная поперечная сила от расчетных нагрузок при равна соответствующая ей нормальная сила .
Минимальная поперечная сила воспринимаемая бетоном:
Т.к. то по расчету поперечная арматура не нужна.
4. Расчет нижнего пояса по II-ой группе предельных состояний
Расчет по образованию нормальных трещин
Наиболее невыгодное сочетание нагрузок при :
Геометрические характеристики приведенного сечения:
определено выше при определении потерь
где коэффициент учитывающий влияние неупругих деформаций бетона растянутой зоны в зависимости от формы сечения для прямоугольного .
Момент внешних сил относительно ядровой точки сечения
Момент усилия обжатия относительно ядровой точки:
Момент воспринимаемый сечением при образовании трещин:
нормальные трещины в нижнем поясе не образуются.
5. Расчет сечения верхнего пояса
Верхний пояс испытывает внецентренное сжатие в связи с чем необходимо учитывать гибкость и длительность действия нагрузки.
Наибольшие усилия от расчетных нагрузок при :
Размеры сечения ; ; . Расчетная длина стержня где наибольшее фактическое расстояние между узлами верхнего пояса; гибкость возникает необходимость учитывать влияние прогиба элемента на его несущую способность.
Случайные эксцентриситеты:
Принимаем наибольшее значение случайного эксцентриситета
Расчетный эксцентриситет
Определяем условную критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета продольной силы.
) где для тяжелого бетона
) В первом приближении принимаем коэффициент армирования верхнего пояса
) Коэффициент увеличения начального эксцентриситета
) Расчетный эксцентриситет продольной силы
) Вспомогательные коэффициенты
Требуемая площадь сечения арматуры верхнего пояса
Коэффициент армирования что значительно отличается от принятого в первом приближении. Задаемся во втором приближении тогда
Коэффициент армирования что незначительно отличается от принятого в предыдущем приближении. Принимаем симметричное армирование располагая по 220 А-III у верхней и нижней граней пояса.
Выполним проверку прочности верхнего пояса из плоскости фермы. При этом учитываем только продольную силу со случайным эксцентриситетом ; условие прочности для этого случая
При отношении и гибкости стержня прини-маем коэффициент
Так как и промежуточные стержни в сечении отсутствуют то коэффициент .
Проверяем условие прочности
т.е. устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы обеспечена.
6. Расчет стоек фермы по прочности
От растягивающего усилия и момента стойка внецентренно растянута. Сечение стойки ; ; .
Проектный эксцентриситет
Требуемая площадь сечения симметричной арматуры
Принимаем по 218 А-III ; процент армирования
Проверим необходимость постановки поперечной арматуры:
т.е. поперечная сила в стойке воспринимается одним бетоном без развития наклонных трещин.
Сечение стойки ;;. Сжимающие усилия действующие в сечении: и в т.ч. длительно действующая и .
Расчетная длина стойки при состав-ляет ; необходим учет гибкости.
Предварительно принимаем коэффициент армирования средней стойки .
Принимаем по 318 А-III ; процент армирования составляет
В соответствии с подбором арматуры с помощью ПК Лира (Приложение 2) принимаем в во всех стойках 320 А-III.
7. Расчет опорного узла фермы
Подбираем дополнительную продольную ненапрягаемую арматуру компенсирующую понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре из-за недостаточной анкеровки последней в узле по формуле:
Принимаем 418 А-III .
Требуемая длина анкеровки ненапрягаемой арматуры больше ее фактической длины заделки .
Для напрягаемой арматуры из проволоки класса Вр-II длина анкеровки обеспечивающая полное использование арматуры по прочности составляет 1000мм.
Площадь поперечных стержней подбирается для двух схем разрушения: от отрыва по линии АВ и от изгиба по наклонному сечению АС.
Расчет на отрыв по наклонному сечению АВ
Принимаем в опорном узле два каркаса располагая их у противоположных граней узла; шаг поперечных стержней в каркасе 100мм. Тогда наклонное сечение АВ будет пересекать стержней (из общего количества пересекаемых стержней исключаем те которые расположены ближе 100мм от точки А).
Требуемая площадь сечения одного поперечного стержня
где усилие в напрягаемой арматуре с учетом неполного использования ее прочности на длине заделки ;
усилие в ненапрягаемой арматуре;
угол наклона линии АВ.
Расчет на изгиб по наклонному сечению АС
Требуемая площадь одного поперечного стержня
где высота сжатой зоны;
длина приопорного узла;
угол наклона приопорной панели верхнего пояса;
расстояние от центра тяжести сжатой зоны до равнодействующей усилий в поперечной арматуре узла;
Принимаем в опорном узле поперечные стержни 6 А-III с шагом 100мм.
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.:
Кумпяк О.Г. и др. Железобетонные конструкции. Часть1. – М.: Изд-во АСВ 2003
Горбатов С.В. и др. Расчет и конструирование железобетонных конструкций одноэтажных промышленных зданий. – М.: МГСУ 2001
Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий. – М.:
Шеришевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. – Л.:
Фролов Ф.К. и др. Проектирование железобетонных каменных и армокаменных
конструкций. – М.: Изд-во АСВ 2004
Георгиевский О.В. Справочное пособие по строительному черчению. – М.: Изд-во АСВ 2003

рисунки ПЗ.dwg

Рис.5 Распределение ветровой нагрузки по высоте здания
Рис.3 Линия влияния опорного давления подкрановых балок
Нmax на крайней лев. колонне
Dmax на средней колонне от 4-х кранов
Dmax на средней колонне от 2-х кранов
Dmax на крайней лев. колонне от 2-х кранов
Нmax на средней колонне
Рис.5 Расчетные схемы загружений для определения усилий по ПК "Лира
Рис.2 Опалубочные чертежи колонн
Рис.1 Монтажная схема здания
Рис.7 К расчету фундамента
Рис.9 Cхема к расчету опорного узла (на рисунке показано количество пересекаемых сечением АВ (АС) поперечных стержней)
Рис.8 Геометрическая схема стропильной безраскосной фермы
Рис.4 К определению эксуентриситетов продольных сил
Рис.6 Схема расположения мостовых крнов для определения опорного давления подкрановых балок на колонну
Ось колонны совпадает

сегм и безраск 24 м-1.dwg

Материалы Бетон класса В30
Каркас пространственный КП-1
Спецификация на плиту П-2
Плита перекрытия П-2
-ух пролетное здание
Промышленное одноэтажное
0102 шифр группа КП2 ЖБК
Ферма стропильная ФС-1
Закладные изделия М-2
Каркас пространственный КП-2
Каркас пространственный КП-3
Каркас пространственный КП-4
Дополнительные сборочные еденицы
Изделие закладное М-1
Изделие закладное М-2
Изделие закладное соед. МС-1
Примечания: 1 В разделе сборочные еденицы включены все арматурные изделия и закладные детали. 2 Арматурные изделия и каркасы разработаны только для основных элементов
остальные выполнить по аналогии. 3 В ведомости расхода стали
сделана выборка толькодля тех арматурных изделий и закладных деталей для которых разработаны чертежи на листах 1 и 2. 4 Защитный слой бетона для арматуры должен приниматься не менее 20мм и не менее диаметра стержня
Спецификация на безстропильную ферму ФБС-1
Групповая спецификация на ФБС-1
Ведомость расхода стали на элемент
Производственноеь здание
ведомость расхода стали
спецификация на безстропильную ферму
групповая спецификация на ФБС-1
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине "Железобетонные и каменные конструкции
Групповая спецификация на стропильную ферму ФС-1
Спецификация элементов на стропильную ферму ФС-1
остальные выполняются по аналогии. 3 В ведомости расхода стали
приведена выборка только для тех арматурных изделий и закладных деталей для которых разрабо- таны чертежи на листах 1 и 2. 4 Защитный слой бетона для арматуры должен приниматься не менее 20мм и не менее диаметра стержня
Конструктивная схема поперечной рамы
Cхема расположения железобетонных элементов
Ферма стропильная ФС-1.
Каркас пространственный КП-5
Каркас пространственный КП-6
Каркас пространственный КП-7
Групповая спецификация на колонну К-1
Групповая спецификация на фундамент Ф-1
Спецификация элементов на фундамент Ф-1
Изделие закладное М-4
Изделие закладное М-3
Спецификация железобетонных элементов
Спецификация элементов на колонну К-1
Изделие закладное М-5
Спецификация железобетонных основных элементов
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции
Колонна К-1. Фундамент Ф-1.
Изделие закладное соед. МС-2

КП сегм 18.dwg

Колонна К-1. Фундамент Ф-1.
Дополнительные сборочные единицы
Спецификация элементов на колонну К-1
Изделие закладное М-5
Изделие закладное М-4
Изделие закладное М-3
Изделие закладное М-2
Изделие закладное М-1
Каркас пространственный КП-1
Спецификация железобетонных основных элементов
Групповая спецификация на фундамент Ф-1
Спецификация элементов на фундамент Ф-1
Групповая спецификация на колонну К-1
Изделие закладное соед. МС-2
Изделие закладное соед. МС-1
Конструктивная схема поперечной рамы
0102 группа шифр КП2 ЖБК
Схема расположения железобетонных элементов
Ферма стропильная ФС-1
Ведомость расхода стали на элемент
Групповая спецификация на стропильную ферму ФС-1
Спецификация элементов на стропильную ферму ФС-1
Дополнительные сборочные еденицы
Ферма стропильная ФС-1.
Каркас пространственный КП-2
Закладные изделия М-2
Каркас пространственный КП-3
Каркас пространственный КП-4
Каркас пространственный КП-5
Напрягаемая арматура
Одноэтажное промышленное здание
Проектирование и расчет ЖБК
РИ(ф)МГОУ кафедра ПГС