Расчет и проектирование сборных железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания

Лавриненко А..dwg

Ж.б. плита покрытия 600 мм
Обмазочная пароизоляция 5 мм
Асфальтовая стяжка 20 мм
-х слойный рубероидный ковер 12мм
Насыпь из керамзита 80 мм
Одноэтажное промышленное nздание
Планразрезыnколонна К-1
Армирование колонны К-1 М1:20
План цеха на отм. +0.600 м М1:200
Напрягаемая nарматура
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=1560 мм
Ведомость расхода стали на элемент кг
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=400 мм
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=1525 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=2500 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=2520 мм
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=2680 мм
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=1925 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=470 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=780 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=240 мм
-6x150 ГОСТ 380-71* l=200
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=140 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=145 мм
-6x200 ГОСТ 380-71* l=100
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=1550 мм
ø14A400 ГОСТ 5781-82 l=2100 мм
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=750 мм
-10x100 ГОСТ 380-71* l=170
ø8A400 ГОСТ 5781-82 l=700 мм
ø15 К1400 ГОСТ 5781-82 l=21000 мм
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=1680 мм
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=1640 мм
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=1600 мм
Спецификация арматурных изделий
Напрягаемая арматура
ø10A400 ГОСТ 5781-82 l=10350 мм
ø12A400 ГОСТ 5781-82 l=280 мм
ø36A400 ГОСТ 5781-82 l=10600 мм
ø12А400 ГОСТ 5781-82 l=380 мм
Расчетная схема балки Б1 М1:200
Экспликация железобетонных изделий
Навесная панель НП-1
Навесная панель НП-2
Горизонтальная связь ГС-1
Вертикальная связь ВС-1
Подкрановая балка ПБ-2
Подкрановая балка ПБ-1
Двускатная балка Б-1
Фахверковая колонна ФК-1
Балкаразрезыnсеткикаркасы

Документ Microsoft Office Word.docx

Сборные железобетонные конструкции с обычным и предварительно напряженным армированием широко применяются в практике строительства при возведении различного рода зданий и сооружений в частности одноэтажных производственных зданий. Проектирование сборных железобетонных конструкций представляет комплекс расчетных и графических работ включающих стадии изготовления транспортирования монтажа и эксплуатации конструкций.
Экономичность эксплуатационная надежность и долговечность отдельных конструкций и здания в целом во многом предопределяются принятыми проектными решениями поэтому представляется весьма важным как системному подходу к разработке проектного решения так и современным приемам проектного дела.
Вопросы проектирования железобетонных конструкций регламентированы СП 52-102-2004 и развиты в руководствах и справочных пособиях а также в учебниках и монографиях.
Проектирование экономичных эффективных железобетонных конструкций основывается на знании особенностей их работы под нагрузкой правильном выборе конструктивных форм применении более совершенных предварительно напряженных конструкций позволяющих достичь экономии материалов снижения веса повышения жесткости трещиностойкости применении легких бетонов на пористых заполнителях и новых эффективных видов высокопрочной арматуры.
Компоновка поперечной рамы и конструктивной схемы одноэтажного промышленного здания
В качестве несущей конструкции задана железобетонная двутавровая балка пролётом 21 м трапециевидным очертанием с постоянным уклоном (1:12).
Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размером 3х12 м.
Подкрановые балки принимаем стальные высотой 14 м.
Наружные стены панельные навесные опирающиеся на опорные столики колонн на отметке 66 м. Стеновые панели и остекление ниже отметки 66м также навесные опирающиеся на фундаментную балку.
Отметка кранового рельса 78 м. Высота кранового рельса 015 м.
Колонны имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой консоли:
От верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции:.
Длина колонны равна принимаем
- кратно 06 м. С учетом расстояния от верха фундамента до уровня чистого пола . Высота надкрановой части .
Полная высота здания равна:
где - высота парапета;
Поскольку высота колонны пролет балки грузоподъемность крана принимаем сплошные колонны.
Колонны крайнего ряда при высоте от пола до низа балки и при шаге колонн 12 м располагаются с привязкой «250» мм смещая наружные грани колонн и внутренние поверхности стен с продольных осей на 250 мм наружу.
Соединение колонн с балками выполняется сваркой закладных деталей и расчётной схеме поперечной рамы считается шарнирным.
Определяем размеры сечения колонны:
Ширина поперечного сечения крайних колонн из условия обеспечения достаточной жесткости должна быть не менее
Рисунок 1- Компоновка сечений колонны:
а) средней колонны;
б) крайней колонны.
Рисунок 2 – Узел сопряжения колонны и подкрановой балки
Пространственная жесткость каркаса обеспечивают колонны защемленные в фундаментах жесткий диск покрытия и система стальных связей (вертикальных и горизонтальных).
В продольном направлении устойчивость каркаса в целом обеспечивают портальные связи по колоннам. Такие связи устраиваются в одном шаге каждого ряда колонн посредине температурного блока на высоту от пола до низа подкрановых балок. Связи-фермы имеют номинальную длину 12 м и высоту равную высоте балки на опоре (09 м) и располагаются в крайних ячейках температурного блока а поверху каждого продольного ряда колонн располагаются стальные распорки. Посредством связей-ферм продольные горизонтальные усилия с диска покрытия передаются на колонны и в конечном счете на вертикальные связи по колоннам.
Рисунок 3 - Температурные блоки и связи каркасного здания
- портальные связи по колоннам;
- вертикальные связи-фермы.
Рисунок 4 - Компоновка поперечного сечения рам
Расчет предварительно напряженной двускатной двутавровой балки покрытия пролетом 21 м
Район строительства: III снеговой район.
Нормативная снеговая нагрузка - .
Бетон тяжелый класса В25 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы :
Величину передаточной прочности принимаем равной
Характеристики бетона соответствующие передаточной прочности :
Предварительно напрягаемая арматура – канаты класса 15 К1400
Ненапрягаемая арматура класса А400:
Способ натяжения арматуры – механический на упоры форм. Изделие подвергается тепловой обработке (пропарке) при атмосферном давлении.
Влажность воздуха более 40%.
2 Расчетный пролет и нагрузки
Расчетный пролет принимаем равным расстоянию между анкерными болтами (рисунок 5):
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 5 б); однако при числе таких грузов нагрузку условно можно считать равномерно распределенной
Т а б л и ц а 1 – Подсчет нагрузок на балку
Наименование нагрузки
Нагрузка на 1м2 балки
Железобетонные плиты 3х12 м
Обмазочная пароизоляция 5 мм
Насыпь из керамзита 80 мм
Итого постоянная от покрытия
в.т.ч. длительнодействующая 30%
Продолжительно действующая
Нагрузка на 1 п.м. балки (с полосы шириной 12 м)
Для определения усилий в качестве расчетных сечений принимаем
следующие (рисунок 5в):
- по грани опоры балки;
- на расстоянии 16 пролета от опоры;
- в месте установки монтажной петли;
- на расстоянии 13 пролета от опоры;
- на расстоянии 037 пролета от опоры (опасное сечение при изгибе);
Рисунок 5 – Расчетная схема балки и расположение сечений:
а) расположение анкерных болтов;
б) схема загружения балки;
в) расположение расчетных сечений.
Сечения 0-0 I-I III-III и V-V рассматриваются при оценке трещиностойкости и жесткости балки в стадии эксплуатации; сечение II-II – для оценки прочности и трещиностойкости в стадии изготовления и монтажа; сечение IV-IV – для подбора продольной арматуры балки.
Изгибающие моменты в сечениях определяем из выражения
где Q – поперечная сила на опоре (опорная реакция);
xi – расстояние от опоры до i-го сечения.
Поперечная сила на опоре:
при : от полной нагрузки
от продолжительно действующей нагрузки
при : от полной нагрузки .
Вес балки покрытия 128 кН длина 2096 м. Нагрузка от веса балки на 1 м ее длины составляет кНм:
Распределенную по длине балки нагрузку собираем с грузовой площади и суммируют с нагрузкой от веса конструкции с учетом изложенного.
Расчетная нагрузка при :
временная длительная :
Продолжительно действующая .
Полная (продолжительно действующая и кратковременная):
временная длительная
Продолжительно действующая
Полная (продолжительно действующая и кратковременная)
Значения изгибающих моментов приведены в таблице 2.
Т а б л и ц а 2 – Изгибающие моменты в сечениях балки
Моменты при коэффициенте надежности
3 Предварительный подбор продольной напрягаемой арматуры
Поскольку потери предварительного напряжения пока неизвестны требуемую площадь сечения напрягаемой арматуры определим приближенно а после вычисления потерь проверим несущую способность. Подбор сечения предварительно напряженной арматуры ведем без учета конструктивной арматуры.
Рассматриваем сечение IV-IV как наиболее опасное:
В верхнем поясе балки предусматриваем конструктивную арматуру
в количестве 636 А400 с .
; в нижнем поясе - 48 А240 () в виде сетки охватывающей напрягаемую арматуру.
Рабочая высота сечения .
Устанавливаем положение границы сжатой зоны:
следовательно нижняя граница сжатой зоны не проходит в пределах верхнего пояса балки.
Вспомогательные коэффициенты (с учетом арматуры ):
то есть сжатой арматуры достаточно;
Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры
Необходимое число канатов 15 К1400 с :
Принимаем 1415 К1400 с которую равномерно распределяем по нижнему поясу балки.
Площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой зоне бетона (полке) конструктивно 410 A400 с то же в растянутой зоне
4Определение геометрических характеристик приведенного сечения.
При определении геометрических характеристик сечений учитываем
только предварительно напряженную арматуру. Последовательность
вычислений приведем для сечения IV-IV.
Площадь приведенного сечения:
где - для арматуры К1400;
- для арматуры А240;
- для арматуры A400.
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:
Расстояние от центра тяжести сечения до нижней грани:
Момент инерции сечения относительно центра тяжести
Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего нижнего волокна:
Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего верхнего волокна:
Упругопластический момент сопротивления для нижнего волокна (для удобства вычислений размеры приняты в см.) согласно п.117 [1]определяется в предположении отсутствия продольной силы N и усилия предварительного обжатия P по формуле:
Положение нулевой линии определяется из условия:
где - статический момент площади бетона сжатой зоны относительно нулевой линии; - статический момент площади арматуры сжатой зоны относительно нулевой линии;
-статический момент площади арматуры растянутой зоны относительно нулевой линии;
- площадь растянутой зоны в предположении что .
Упругопластический момент сопротивления для крайнего растянутого волокна:
где - момент инерции площади сжатой зоны относительно нулевой линии;
- момент инерции сечения арматуры растянутой зоны относительно нулевой линии;
- момент инерции площади сечения арматуры сжатой зоны относительно нулевой линии;
- статический момент площади растянутого сечения относительно нулевой линии.
Положение нулевой линии двутаврового сечения при растянутой верхней зоне определяем по той же методике в предположении что
Геометрические характеристики остальных приведенных сечений балки вычислены по аналогии и приведены в таблице 3.
Т а б л и ц а 3 – Геометрические характеристики приведенных сечений балки
5 Определение потерь предварительного напряжения
Принятое предварительное напряжение должно находится в пределах рекомендуемых п. 1.15.[4].
-условие выполняется.
Вычисление потерь приведем на примере сечения IV-IV.
От релаксации напряжений канатов при механическом способе натяжения
От температурного перепада ( )
От деформации анкерных устройств
где ;-длина натягиваемого стержня диаметром d.
Потери от быстронатекающей ползучести определяем в следующих местах по высоте поперечного сечения:
- на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры т.е. при
- на уровне крайнего сжатого волокна бетона т.е. при
- на уровне центра тяжести сжатой арматуры т.е при
для чего вычисляем следующие параметры:
- усилия от обжатия с учетом потерь при
- напряжения в бетоне на уровне арматуры
- то же на уровне сжатой арматуры ()
- то же на уровне крайнего сжатого волокна ()
нормированного значения 08 поэтому принимаем .
Для всех уровней сечения отношение тогда потери от быстронатекающей ползучести соответственно составят:
Предварительное напряжение с учетом первых потерь
Усилие обжатия с учетом первых потерь
где- напряжения в ненапрягаемой конструктивной арматуре соответственно .
Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения:
От усадки бетона - для бетона класса В25.
От ползучести бетона:
- напряжение на уровне центра тяжести предварительно напряженной арматуры ()
При тогда потери от быстронатекающей ползучести соответственно составят:
Предварительное напряжение с учетом полных потерь и при коэффициенте точности натяжения
Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения
Характеристики предварительного напряжения для остальных сечений вычислены аналогично и приведены в таблице 4. для сечения 0-0 которое располагается в пределах зоны передачи предварительных напряжений с арматуры на бетон при вычислении потерь учтены коэффициенты
Т а б л и ц а 4 – Характеристики предварительного напряжения
Потери предварительного напряжения МПа
6 Расчет прочности наклонных сечений
Так как фактическая нагрузка на балку приложена в виде сосредоточенных сил с шагом равным ширине плит покрытия 3 м принимаем длину проекции наклонного сечения с = 3 м (расстояние от опоры до ближайшего сосредоточенного груза). В опорном сечении тогда в конце наклонного расчетного сечения рабочая высота составит:
а средняя рабочая высота в пределах
наклонного сечения .
Величину усилия обжатия примем равной среднему значению для сечений 0-0 и I-I (см. таблицу 4).
Проверяем необходимость постановки поперечной арматуры
Так как одно из условий не выполняется поперечную арматуру подбираем по расчету согласно п.322-323[4].
Для рассматриваемого наклонного сечения (от грани опоры до первого сосредоточенного груза) имеем:
( в запас прочности); .
При требуемая интенсивность поперечного армирования
Максимально допустимый шаг поперечных стержней
Принимаем на приопорном участке шаг поперечных стержней
тогда требуемая площадь сечения хомутов.
Принимаем в поперечном сечении 212 А400 () c шагом 150 мм.
Выясним на каком расстоянии от опоры шаг хомутов можно увеличить до 300мм.
Фактическая интенсивность поперечного армирования:
Задаем длину участка с шагом хомутов равной расстоянию от опоры до первого груза. Длину проекции расчетного наклонного сечения принимаем равной расстоянию от опоры до второго груза т.е. но меньше расстояния от опоры до сечения с максимальным моментом.
Рабочая высота в конце расчетного наклонного сечения:
Длина проекции наклонной трещины в пределах рассматриваемого наклонного сечения
При поперечная сила воспринимаемая
Поперечная сила воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:
Наибольшая поперечная сила внешних нагрузок для рассматриваемого наклонного сечения с учетом п.3.22 [4]
Проверяем условие прочности наклонного сечения
т.е. прочность обеспечена.
Окончательно принимаем на приопорных участках длиной
шаг хомутов на остальной части пролета балки шаг
7 Проверка прочности нормальных сечений
7.1 Стадия изготовления и монтажа
От совместного действия усилия обжатия P и собственного веса балки при подъеме возникают отрицательные изгибающие моменты растягивающие верхнюю грань нагрузка от собственного веса принимается при коэффициенте надежности с учетом коэффициента динамичности и условно считается равномерно распределенной
Изгибающие моменты возникающие в местах расположения подъемных петель определяем по расчетным схемам по принципу независимости действия сил.
Нагрузка только в пролетах и
где фокусные отношения:
Нагрузка только на консолях
Для определения момента используем метод фокусов:
Рисунок 6 - К расчету балки на стадии монтажа
Суммарные изгибающие моменты:
Расчетным является сечение II-II на опоре А; высота сечения
; рабочая высота при растянутой верхней грани составляет
Усилие обжатия вводится в расчет как внешняя внецентренно приложенная сила N при коэффициенте точности натяжения
где - при механическом способе натяжения.
Эксцентриситет усилия обжатия
Расчетное сопротивление бетона в стадии изготовления и монтажа (т.е. для класса ) с учетом коэффициента условий работы
Устанавливаем положение границы сжатой зоны
- граница сжатой зоны проходит в пределах нижнего пояса балки и сечение рассчитываем как прямоугольное высотой
где так как устойчивость арматуры 8 А240 в нижнем (сжатом) поясе балки не обеспечена [4 п.5.39].
При несущую способность проверяем из условия
следовательно прочность сечения в этой стадии обеспечена.
7.2 Стадия эксплуатации
Проверяем прочность наиболее опасного сечения IV-IV расположенного на расстоянии от опоры.
Устанавливаем положение границы сжатой зоны принимая в первом приближении коэффициент :
- граница сжатой зоны проходит в пределах верхнего пояса балки и сечение рассчитываем как прямоугольное высотой
Высота сжатой зоны при
Предельный момент воспринимаемый сечением IV-IV:
Расчет по образованию нормальных трещин
Расчет выполняется для стадии изготовления и эксплуатации на действие расчетных нагрузок м коэффициентом надежности и коэффициентом точности натяжения .
8.1 Стадия изготовления
Рассматриваем следующие сечения по длине балки: II-II – наиболее опасное по раскрытию верхних (начальных) трещин в момент подъема; 0-0 I-I II-II III-III и V-V – для выяснения необходимости учета начальных трещин в сжатой Зоне при расчете по трещиностойкости нижней зоны и по деформациям.
Расчет выполним на примере сечения II-II. Исходные данные для расчета принимаем по таблицам 2 и 3. Образование верхних (начальных) трещин при обжатии элемента из условия (3):
где - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней ядровой точки;
- коэффициент учитывающий неупругие деформации сжатого бетона и обусловленное ими уменьшение размеров ядра сечения;
- момент от собственного веса элемента; принимается со знаком «+» когда направление этого момента и момента усилия совпадают.
Усилие обжатия эксцентриситет . Изгибающий момент от собственного веса для сечения II-II с учетом коэффициента динамичности при подъеме
Максимальное краевое напряжение в сжатом бетоне от действия собственного веса усилия обжатия ()
следовательно в сечении II-II при подъеме балки не образуются начальные (верхние) трещины. Проверка трещиностойкости остальных сечений выполнена аналогично и результаты ее приведены в таблице 5.
Т а б л и ц а 5 – К расчету образования начальных (верхних) трещин
8.2 Стадия эксплуатации
Расчет по образованию нормальных трещин производится в условиях (5.7)
где - изгибающий момент от внешних нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке ; - момент воспринимаемый сечением при образовании нормальных трещин; здесь - момент усилия обжатия относительно ядровой точки сечения наиболее удаленной от грани трещиностойкость которой проверяется (на данной стадии проверяется трещиностойкость нижней грани балки следовательно момент определяется относительно верхней ядровой точки сечения). Расчет проводим на примере сечения IV-IV. По таблице 4 усилие обжатия его эксцентриситет изгибающий момент в сечении IV-IV по таблице 2 .
Максимальное напряжение в крайнем сжатом волокне бетона
Момент образования трещин
При в стадии эксплуатации в нижней грани балки образуются нормальные трещины и необходимо выполнить расчет по их раскрытию. Результаты определения момента образования трещин для остальных сечений приведены в таблице 6.
Т а б л и ц а 6 – К расчету образования трещин в стадии эксплуатации
9 Расчет по раскрытию нормальных трещи
9.1 Стадия изготовления и монтажа.
Проверяем раскрытие трещин в сечении II-II. В данном сечении действует усилие обжатия с эксцентриситетом и момент от собственного веса (с учетом коэффициента динамичности )
; рабочая высота сечения .
Вычисляем вспомогательные коэффициенты и параметры.
Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести растянутой арматуры верхнего пояса балки
Заменяющий момент всех усилий относительно центра тяжести растянутой арматуры верхнего пояса
модуль упругости бетона соответствующий передаточной прочности бетона (В20) подвергнутый тепловой обработке.
- при непродолжительном действии нагрузки;
Плечо внутренней пары сил в сечении с трещиной
Напряжение в растянутой арматуре верхнего пояса балки
- неупругие деформации в арматуре не возникают.
Ширина непродолжительного раскрытия начальных трещин
9.2 Стадия эксплуатации
Рассматриваем наиболее напряженное сечение IV-IV в котором действует усилие обжатия с эксцентриситетом и момент от полной нагрузки в т.ч. момент от продолжительно действующей нагрузки ; высота сечения рабочая высота .
Определяем непродолжительное раскрытие трещин от полной нагрузки.
Вспомогательные коэффициенты и параметры
Относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной:
следовательно высота сжатой зоны бетона .
Так как растянутая арматура расположена в два ряда по высоте сечения нижнего пояса напряжения в ней определяем с учетом коэффициента равного:
где - расстояние до центра тяжести всей растянутой арматуры нижнего пояса балки; то же до нижнего ряда стержней.
Приращение напряжений в растянутой арматуре
Средний диаметр растянутой арматуры
Ширина непродолжительного раскрытия трещин
Определим непродолжительное (начальное) раскрытие трещин от продолжительно действующей нагрузки.
Высота сжатой зоны в данном случае не изменится (с уменьшением нагрузки она увеличивается) поэтому не изменится и плечо внутренней пары сил . Тогда приращение напряжений в растянутой арматуре
а ширина непродолжительного раскрытия трещин от продолжительно действующей нагрузки
Определим продолжительное раскрытие трещин от продолжительно действующей нагрузки для которой
Тогда ширина продолжительного раскрытия трещин
Полная (непродолжительная) ширина раскрытия трещин
10 Определение прогиба балки
В соответствии с таблицей 19 разд.10[2] для элементов покрытий зданий производственного назначения прогиб ограничивается эстетико-психологическими требованиями и определяется только от продолжительно действующих нагрузок (постоянных и временных длительно действующих).
Наша балка представляет сквозной стержень переменного сечения прогиб которого приближенно можно определить по формуле (5)
где - кривизна на опоре (сечение 0-0);
- кривизна в сечении на расстоянии от опоры;
- кривизна в сечении посередине пролета.
Значения этих кривизн определяются при отсутствии трещин в растянутой зоне согласно указаниям п. 4.27-4.29[4] а при наличии трещин согласно п.4.30-4.32[4].
В нашем примере из таблицы 2 и 6 следует что при действии момента от постоянной и временной нагрузок в сечении 0-0 трещины не образуются а в сечениях I-I III-III V-V – образуются и полные кривизны в сечениях должны определяться соответственно по формулам 6 и 7[3].
где - кривизна от кратковременных нагрузок;
- кривизна от постоянных и длительных нагрузок (без учета усилия Р );
b1 =085 коэффициент учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона для бетонов тяжелого мелкозернистого и легкого при плотном мелком заполнителе;
- коэффициент принятый по п. 4.28[4] для сечения без начальных трещин;
- кривизна обусловленная выгибом элемента от кратковременного действия усилия предварительного обжатия Р;
-кривизна обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия и определяемая по формуле
здесь - относительные деформации бетона вызванные его усадкой и ползучестью от усилия предварительного обжатия и определяемые соответственно на уровне центра тяжести растянутой продольной арматуры и крайнего сжатого волокна бетона по формулам:
Тогда полная кривизна для сечения 0-0:
Сечения I-I III-III V-V:
Относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной
Полная кривизна сечения I-I
Полная кривизна сечения III-III
Полная кривизна сечения V-V:
Итого прогиб балки по формуле 5 составляет
где - предельно допустимый прогиб по таблице 19 разд.10 [2].
Статический расчет поперечной рамы
1 Определение нагрузок на раму
Т а б л и ц а 7 - Нагрузка от веса покрытия
Жб ребристые плиты покрытия размером в плане 3х12 м с учётом заливки швов
Обмазочная пароизоляция
Рисунок 7 - Расчетная схема поперечной рамы
Расчётное опорное давление
Расчётная нагрузка на колонну 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 66 м до 132 м:
- вес 1 м2 керамзитобетонных стеновых панелей;
- вес 1 м2 остекления.
Эта нагрузка передается на колонну в уровне подкрановых консолей то есть на отметке 64 м.
Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления передаваемая на фундаментную балку:
Эта нагрузка через фундаментные балки передается непосредственно на фундаменты и не оказывает влияния на колонны.
Расчётная нагрузка от веса подкрановых балок и крановых путей:
- вес стальной подкрановой балки при шаге колонн 12 м;
- вес погонного метра рельса.
Расчётная нагрузка от веса колонны:
Расчётная снеговая нагрузка на колонну при
Сумма ординат линий влияния:
Рисунок 8 - Линия влияния давления на колонну
Вес поднимаемого груза .
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 085
Вертикальная крановая нагрузка на колонну от четырёх кранов с
коэффициентом сочетания 07: .
Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при
поперечном торможении: .
аэродинамический коэффициент для наружных стен с наветренной стороны равен с подветренной
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки с наветренной стороны для типа местности [B]равно:
- для части здания высотой до 5 м от поверхности земли:
- для высоты до верха колонны 108 м:
- для высоты до верха навесных панелей 132 м:
на высоте 108 метров в соответствие с линейной интерполяцией с наветренной стороны рассчитаем по формуле: ;
то же при высоте 132 метров рассчитаем по той же формуле: Переменную по высоте ветровую нагрузку с наветренной стороны заменяют равномерно распределённой эквивалентной по моменту в заделке консольной балки длиной 108 м:
с подветренной стороны
Расчётная равномерно распределённая нагрузка на колонну до отметки 108 м при коэффициенте надёжности по назначению :
с наветренной стороны:
с подветренной стороны:
Расчётная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 132 м:
2 Определение усилий в колоннах рамы
Моменты инерции сечений:
3 Усилия в колоннах от постоянной нагрузки
Рисунок 8 - Схема приложения нагрузок на колонну:
Согласно принятому в расчете правилу знаков реакция направленная
вправо положительна. Реакция правой колонны .
Продольные силы в колонне
вправо положительна. Реакция правой колонны:
Упругая реакция для средней колонны
Продольные силы в колонне:
4 Усилия от снеговой нагрузки
5 Усилия в колоннах от крановой нагрузки
) Два крана с Ммах на крайней колонне:
Суммарная реакция в основной системе равна:
С учетом пространственной работы:
Упругая реакция левой колонны:
)Два крана с Ммах на средней колонне:
Упругая реакция средней колонны:
)Четыре крана с Ммах на средней колонне:
6 Расчёт на действие горизонтальной нагрузки
7 Расчёт рамы на действие ветровой нагрузки
При единичном смещения верха рамы:
- суммарная реакция:
Реакции в дополнительной связи основной системы от действия ветровой
реакция в верхней опоре левой колонны
реакция в правой колонне
реакция дополнительной связи
Смещение верха рамы:
- реакция левой колонны:
- реакция правой колонны:
- реакция средней колонны:
При изменении направления ветра усилия в стойках рамы-блока будут обратно симметричны.
На основании выполненного расчёта 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 среднюю двухветвевую.
Расчёт сплошной железобетонной колонны среднего ряда
1 Данные для расчёта
Арматура класса А400
2 Расчёт сечения 1-0 на уровне верха консоли
2.1 Расчет в плоскости изгиба
Т а б л и ц а 9 – Усилия колонны в сечении 1-0
- т.к. в комбинацию включена снеговая крановая ветровая нагрузки
Условная критическая сила равна:
Следовательно сечение колонны достаточно.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона :
При требуемая площадь сечения симметричной арматуры определяем по формулам:
По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения продольной арматуры при гибкости составляет:
Принимаем в надкрановой части колонны у граней перпендикулярных
плоскости изгиба по 316 A400 c .
Коэффициент армирования сечения:
У параллельных плоскости изгиба граней предусматриваем по 112 A400 с тем чтобы расстояния между продольными стержнями не превышали 400 мм.
необходимо учитывать влияние прогиба элемента на его прочность.
При требуемая площадь сечения симметричной арматуры
Принимаем в надкрановой части колонны у граней перпендикулярных плоскости изгиба по 325 A400 c .
Рисунок 7 - Армирование надкрановой части колонны
определяем по формулам:
Принимаем в надкрановой части колонны у граней перпендикулярных плоскости изгиба по 316 A400 c .
2.2 Расчет из плоскости изгиба
Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба
. За высоту сечения принимаем его размер из плоскости то есть . При гибкости меньше минимальной гибкости в плоскости изгиба расчет из плоскости изгиба можно не делать.
3 Расчёт подкрановой части колонны (сечения 2-1)
3.1 Расчёт в плоскости изгиба
Т а б л и ц а 10 – Усилия колонны в сечении 2-1
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона
При требуемая площадь сечения симметричной арматуры составляет:
При гибкости составляет:
Принимаем в подкрановой части колонны у граней перпендикулярных
плоскости изгиба по 318 A400 c .
Коэффициент армирования сечения: .
Принимаем в подкрановой части колонны у граней перпендикулярных плоскости изгиба по 318 A400 c .Коэффициент армирования сечения: .
У широких граней предусматриваем по 112 A400 с тем чтобы расстояния между продольными стержнями не превышали 400 мм.
Рисунок 8 - Армирование подкрановой части колонны
3.2 Расчёт из плоскости изгиба
Расчетная длина подкрановой части колонны из плоскости изгиба
Армирование надкрановой части колонны выполняется пространственными каркасами собранными из плоских. Оголовок колонны усиливается сетками косвенного армирования из стержней 8 А240.
Принимаем 4 сетки на расстоянии
Диаметр хомутов надкрановой части принимаем из условия сварки с продольной арматурой диаметром класса 8 А240 с шагом
Диаметр хомутов подкрановой части принимаем из условия сварки с продольной арматурой диаметром класса 6 А240 с шагом
Расчёт фундамента под среднюю сплошную колонну
Грунты основания – данные по грунтам взяты из расчёта скважины
Грунт – песок пылеватый расчетное сопротивление.
Вес единицы объёма материала .
Расчёт выполняется на наиболее опасную комбинацию расчётных
усилий в сечении 2-1.
Нормативные значения при
2 Определение геометрических размеров фундамента
Глубину стакана фундамента принимают 90см что не менее
Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250мм.
Полная высота фундамента принимается 1200 мм что кратно 300 мм.
Глубина заложения фундамента при расстоянии от планировочной отметки до верха фундамента 150 мм:
Фундамент 3-х ступенчатый высота ступеней принята одинаковой
Определяем предварительную площадь фундамента
5 – коэффициент учитывающий наличие момента.
Назначаем соотношение сторон получаем размеры:
При данных размерах фундамента условие прочности не удовлетворялось.
Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на
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:
условия удовлетворяется.
3 Расчёт арматуры фундамента
Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны без учёта веса фундамента и грунта на его уступах по
Расчётные изгибающие моменты:
Требуемое количество арматуры:
Арматурную сетку фундамента подбираем исходя из условий:
максимальный шаг стержней сетки фундамента ;
минимальный диаметр продольной арматуры конструкций
промышленных зданий .
Принимаем 2012 A400 с с шагом плюс
Процент армирования
Арматуру укладываемую параллельно меньшей стороне фундамента
определяем по изгибающему моменту в сечении IV-IV:
Принимаем 1712 A400 с с шагом плюс
Рисунок 9 - Конструкция внецентренно-нагруженного фундамента
Список использованных источников
«Колонны одноэтажных промышленных зданий» - Методические указания по
курсовому проекту №2 по курсу «Железобетонные конструкции» для
студентов всех форм обучения специальности 2903 – Промышленное и
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс.
Учебник для ВУЗов. – 5-е изд. перераб. и дополн. – М.: Стройиздат 1991. – 768с.
Голышев А.Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций.
Справочное пособие. – Киев: Будивельник 1994. – 496с.
СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции - М.: ЦИТП
Госстроя СССР 1985. – 79с.

ЖБК-реферат.doc

Целями данной курсовой работы является получение знания и опыта
конструирования железобетонных каркасов компоновка различных
железобетонных элементов расчет железобетонных элементов как по первой
так и по второй группам предельных состояний. Также курсовое
проектирование дает опыт графического представления армирования элементов.
В данной курсовой работе я выполнил расчет одноэтажного промышленного
Произведен расчет предварительно напряженной балки поперечной рамы
сквозной колонны и сборного фундамента.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ: предварительно напряженная балка поперечная
рама колонна фундамент.
Курсовая работа содержит: 77 листов
К пояснительной записке прилагается 2 конструктивных чертежа формата А1
-C-ПГ1 Курсовой проект № 2
Пояснительная записка к курсовой работе №2 по дисциплине «Железобетонные и
каменные конструкции»

Таблица .doc

Т а б л и ц а 8 – Расчетные усилия и их сочетания
Нагрузка 1-0 1-2 2-1
М N 113 103944 11588
Мm N -22684 103944 -113
M+ 113 134971 11588 221224 5655 2556 227076
63 Без учёта крановых и ветровой МmaN 1+2 0 138418 0

Лавриненко А..doc

Компоновка поперечной рамы одноэтажного промышленного
Расчет преднапряженной двускатной балки покрытия . 8
1 Расчетные данные . .. . ..8
2 Расчетный пролет и
3 Предварительный подбор напрягаемой арматуры . 11
4 Определение геометрических характеристик приведенного
5 Определение потерь предварительного напряжения 14
6 Расчет наклонных сечений 17
7 Проверка прочности по нормальным сечениям . 19
7.1 Стадия изготовления и монтажа . ..19
7.2 Стадия эксплуатации .21
8 Расчет по образованию трещин 22
8.1 Стадия изготовления .. 22
8.2 Стадия эксплуатации ..23
9 Расчет по раскрытию нормальных трещин 24
9.1 Стадия изготовления и монтажа ..24
9.2 Стадия эксплуатации .25
10 Определение прогиба балки ..27
Статический расчет поперечной рамы . .32
1 Определение нагрузок на ферму . 32
2 Определение усилий в средних колоннах рамы 35
3 Определение усилий в крайних колоннах рамы 36
4 Усилия в колоннах рамы от постоянной нагрузки.. . 37
5 Усилия в колоннах рамы от снеговой нагрузки.. . . 38
6 Усилия в колоннах рамы от крановой нагрузки.. . 38
7 Расчет на действие горизонтальной нагрузки.. . .. . . 39
8 Расчет на действие ветровой нагрузки.. 40
Расчет сплошной железобетонной колонны . .. . . . .43
1 Данные для расчета . . 43
2 Расчет сечения 1-0 на уровне верха консоли . .. ..43
2.1 Расчет в плоскости изгиба . .. ..43
2.2 Расчет из плоскости изгиба .. . .. ..46
3 Расчет сечения 2-1 . .. 46
3.1 Расчет в плоскости изгиба . .. ..46
3.2 Расчет из плоскости изгиба .. . .. ..49
Расчет фундамента под сплошную колону . ..51
1 Данные для расчета ..51
2 Определение геометрических размеров фундамента . ..51
3 Расчет арматуры фундамента . .52
Основные буквенные обозначения .55
Список использованных источников ..57
Сборные железобетонные конструкции с обычным и предварительно
напряженным армированием широко применяются в практике строительства при
возведении различного рода зданий и сооружений в частности одноэтажных
производственных зданий. Проектирование сборных железобетонных
конструкций представляет комплекс расчетных и графических работ
включающих стадии изготовления транспортирования монтажа и эксплуатации
Экономичность эксплуатационная надежность и долговечность отдельных
конструкций и здания в целом во многом предопределяются принятыми
проектными решениями поэтому представляется весьма важным как системному
подходу к разработке проектного решения так и современным приемам
Вопросы проектирования железобетонных конструкций регламентированы СП
-102-2004 и развиты в руководствах и справочных пособиях а также в
учебниках и монографиях.
Проектирование экономичных эффективных железобетонных конструкций
основывается на знании особенностей их работы под нагрузкой правильном
выборе конструктивных форм применении более совершенных предварительно
напряженных конструкций позволяющих достичь экономии материалов
снижения веса повышения жесткости трещиностойкости применении легких
бетонов на пористых заполнителях и новых эффективных видов высокопрочной
Компоновка поперечной рамы и конструктивной схемы одноэтажного
промышленного здания
В качестве несущей конструкции задана железобетонная двутавровая балка
пролётом 21 м трапециевидным очертанием с постоянным уклоном (1:12).
Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые
Подкрановые балки принимаем стальные высотой 14 м.
Наружные стены панельные навесные опирающиеся на опорные столики
колонн на отметке 66 м. Стеновые панели и остекление ниже отметки 66 м
также навесные опирающиеся на фундаментную балку.
Отметка кранового рельса 78 м. Высота кранового рельса 015 м.
Колонны имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой консоли:
От верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции:
Длина колонны равна [pic] принимаем
[pic] - кратно 06 м. С учетом расстояния от верха фундамента до уровня
чистого пола [pic]. Высота надкрановой части [pic].
Полная высота здания равна:
Поскольку высота колонны [pic] пролет балки [pic]
грузоподъемность крана [pic] принимаем сплошные колонны.
Колонны крайнего ряда при высоте от пола до низа балки [pic] и
при шаге колонн 12 м располагаются с привязкой «250» мм смещая
наружные грани колонн и внутренние поверхности стен с продольных осей на
Соединение колонн с балками выполняется сваркой закладных деталей и в
расчётной схеме поперечной рамы считается шарнирным.
Определяем размеры сечения колонны:
[pic]Ширина поперечного сечения крайних колонн из условия обеспечения
достаточной жесткости должна быть не менее [pic] то есть
Рисунок 1- Компоновка сечений колонны:
Рисунок 2 – Узел сопряжения колонны и подкрановой балки
Пространственная жесткость каркаса обеспечивают колонны защемленные в
фундаментах жесткий диск покрытия и система стальных связей
(вертикальных и горизонтальных).
В продольном направлении устойчивость каркаса в целом обеспечивают
портальные связи по колоннам. Такие связи устраиваются в одном шаге
каждого ряда колонн посредине температурного блока на высоту от пола до
низа подкрановых балок. Связи-фермы имеют номинальную длину 12 м и высоту
равную высоте балки на опоре (09 м) и располагаются в крайних ячейках
температурного блока а поверху каждого продольного ряда колонн
располагаются стальные распорки. Посредством связей-ферм продольные
горизонтальные усилия с диска покрытия передаются на колонны и в конечном
счете на вертикальные связи по колоннам.
Рисунок 3 - Температурные блоки и связи каркасного здания
- портальные связи по колоннам;
- вертикальные связи-фермы.
Рисунок 4 - Компоновка поперечного сечения рамы
Расчет предварительно напряженной двускатной двутавровой балки покрытия
Район строительства: III снеговой район.
Нормативная снеговая нагрузка - [pic].
Пролёт балки: [pic].
Бетон тяжелый класса В25 с расчетными характеристиками при коэффициенте
условий работы [pic]:
Величину передаточной прочности принимаем равной [pic].
Характеристики бетона соответствующие передаточной прочности [pic]:
Предварительно напрягаемая арматура – канаты класса 15 К1400
Ненапрягаемая арматура класса А400:
[pic][pic] и класса А240 при [pic].
Способ натяжения арматуры – механический на упоры форм. Изделие
подвергается тепловой обработке (пропарке) при атмосферном давлении.
Влажность воздуха более 40%.
2 Расчетный пролет и нагрузки
Расчетный пролет принимаем равным расстоянию между анкерными болтами
Подсчёт нагрузок на 1 м2 балки с учетом коэффициента надежности по
назначению здания [pic] выполнен в таблице 1.
Нагрузка на балку от плит перекрытия в местах опирания их продольных
ребер передается в виде сосредоточенных грузов (рисунок 5 б); однако при
числе таких грузов [pic] нагрузку условно можно считать равномерно
Т а б л и ц а 1 – Подсчет нагрузок на балку
Наименование нагрузки Нагрузка кПа [pi
Нормативная Расчетная
Нагрузка на 1м2 балки
Железобетонные плиты 3х12 м 205 195 214 11
Обмазочная пароизоляция 5 мм 005 0048 0062 13
Насыпь из керамзита 80 мм 048 0456 0593 13
Асфальтовая стяжка [pic] 04 038 0494 13
Рубероид (3 слоя) 015 014 0185 13
Вес балки [pic] 05 047 052 11
Итого постоянная от покрытия 359 341 395 -
Временная полная 1260 1800 1800 -
в.т.ч. длительнодействующая 30% 378 540 540 -
кратковременная 1260 1800 1800 -
Полная 485 521 575 -
Продолжительно действующая 3968 395 449 -
Нагрузка на 1 п.м. балки (с полосы шириной 12 м)
Полная 5819 6251 69 -
Продолжительно действующая 4762 474 5388 -
Для определения усилий в качестве расчетных сечений принимаем
следующие (рисунок 5в):
-0 - по грани опоры балки;
I-I - на расстоянии 16 пролета от опоры;
II-II - в месте установки монтажной петли;
III-II- на расстоянии 13 пролета от опоры;
IV-IV - на расстоянии 037 пролета от опоры (опасное сечение при
Рисунок 5 – Расчетная схема балки и расположение сечений:
а) расположение анкерных болтов;
б) схема загружения балки;
в) расположение расчетных сечений.
Сечения 0-0 I-I III-III и V-V рассматриваются при оценке
трещиностойкости и жесткости балки в стадии эксплуатации; сечение II-II –
для оценки прочности и трещиностойкости в стадии изготовления и монтажа;
сечение IV-IV – для подбора продольной арматуры балки.
Изгибающие моменты в сечениях определяем из выражения
где Q – поперечная сила на опоре (опорная реакция);
xi – расстояние от опоры до i-го сечения.
Поперечная сила на опоре:
от полной нагрузки [pic]
от продолжительно действующей нагрузки [pic]
от полной нагрузки [pic].
Вес балки покрытия 128 кН длина 2096 м. Нагрузка от веса балки на 1 м
ее длины составляет кНм:
Расчетная при [pic]: [pic].
Тоже при [pic]: [pic].
Распределенную по длине балки нагрузку собираем с грузовой площади и
суммируют с нагрузкой от веса конструкции с учетом изложенного.
Расчетная нагрузка при [pic]:
временная длительная [pic]:
кратковременная [pic].
Продолжительно действующая [pic].
Полная (продолжительно действующая и кратковременная):
временная длительная [pic]
кратковременная [pic]
Продолжительно действующая [pic]
Полная (продолжительно действующая и кратковременная)
Значения изгибающих моментов приведены в таблице 2.
Т а б л и ц а 2 – Изгибающие моменты в сечениях балки
Сечения Моменты [pic] при коэффициенте надежности
от продолжительной от полной нагрузки от полной
I-I 345 145765 206648 224602
II-II 445 177085 251049 272861
III-III 690 233055 330397 359102
IV-IV 766 244424 346515 376620
V-V 1035261869 371246 403500
3 Предварительный подбор продольной напрягаемой арматуры
Поскольку потери предварительного напряжения пока неизвестны требуемую
площадь сечения напрягаемой арматуры определим приближенно а после
вычисления потерь проверим несущую способность. Подбор сечения
предварительно напряженной арматуры ведем без учета конструктивной
Рассматриваем сечение IV-IV как наиболее опасное:
В верхнем поясе балки предусматриваем конструктивную арматуру
в количестве 636 А400 с [pic].
[p в нижнем поясе - 48 А240 ([pic]) в виде сетки охватывающей
напрягаемую арматуру.
Рабочая высота сечения [pic].
Устанавливаем положение границы сжатой зоны:
следовательно нижняя граница сжатой зоны не проходит в пределах верхнего
Вспомогательные коэффициенты (с учетом арматуры [pic]):
Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры
Необходимое число канатов 15 К1400 с [pic]:
Принимаем 1415 К1400 с [pic]которую равномерно распределяем по нижнему
Площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой зоне бетона (полке) конструктивно
0 A400 с [pic] то же в растянутой зоне
4 Определение геометрических характеристик приведенного сечения
При определении геометрических характеристик сечений учитываем
только предварительно напряженную арматуру. Последовательность
вычислений приведем для сечения IV-IV.
Площадь приведенного сечения:
[pic] - для арматуры A400.
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:
[pic] Расстояние от центра тяжести сечения до нижней грани:
Момент инерции сечения относительно центра тяжести
Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего нижнего волокна:
Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего верхнего
Упругопластический момент сопротивления для нижнего волокна (для
удобства вычислений размеры приняты в см.) согласно п.117
[1]определяется в предположении отсутствия продольной силы N и усилия
предварительного обжатия P по формуле:
Положение нулевой линии определяется из условия:
где [pic] - статический момент площади бетона сжатой зоны относительно
[pic] - статический момент площади
арматуры сжатой зоны относительно нулевой линии;
[pic]-статический момент площади арматуры растянутой зоны относительно
[pic] - площадь растянутой зоны в предположении что [pic].
Упругопластический момент сопротивления для крайнего растянутого
где [pic] - момент инерции площади сжатой зоны относительно нулевой
[pic] - момент инерции сечения арматуры растянутой зоны относительно
[pic] - момент инерции площади сечения арматуры сжатой зоны
относительно нулевой линии;
момент площади растянутого сечения относительно нулевой линии.
Положение нулевой линии двутаврового сечения при растянутой верхней
зоне определяем по той же методике в предположении что[pic]
Геометрические характеристики остальных приведенных сечений балки
вычислены по аналогии и приведены в таблице 3.
Т а б л и ц а 3 – Геометрические характеристики приведенных сечений
Сечение [pic] [pic][pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
см2 см см4 см3 см3 см3 см3
I-I 2986607723 125361959016232532152138302517201515500007
II-II 3053268234 133278389916185533161745622802865017057751
III-III 3216609471 155198983616386676188348283503994420843083
IV-IV 321026100 108218517710819192197473933098522821605011
V-V 34466011178192033406617179973233050254485954126190775
5 Определение потерь предварительного напряжения
Принятое предварительное напряжение должно находится в пределах
рекомендуемых п. 1.15.[4].
[pic]-условие выполняется.
Вычисление потерь приведем на примере сечения IV-IV.
От релаксации напряжений канатов при механическом способе натяжения
От температурного перепада ( [pic] )
От деформации анкерных устройств
где [p[pic]-длина натягиваемого стержня диаметром d.
Потери от быстронатекающей ползучести определяем в следующих местах по
высоте поперечного сечения:
- на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры т.е. при
- на уровне крайнего сжатого волокна бетона т.е. при
- на уровне центра тяжести сжатой арматуры т.е при
для чего вычисляем следующие параметры:
- усилия от обжатия [pic] с учетом потерь [pic]при [pic]
- напряжения в бетоне на уровне арматуры [pic]
- то же на уровне сжатой арматуры ([pic])
- то же на уровне крайнего сжатого волокна ([pic])
Коэффициент [pic] меньше
нормированного значения 08 поэтому принимаем [pic].
Для всех уровней сечения отношение [pic] тогда потери от
быстронатекающей ползучести соответственно составят:
Предварительное напряжение с учетом первых потерь
Усилие обжатия с учетом первых потерь
где[pic][pic]- напряжения в ненапрягаемой
конструктивной арматуре соответственно [pic].
Эксцентриситет усилия [pic] относительно центра тяжести приведенного
[pic]где [pic] [pic].
От усадки бетона [pic]- для бетона класса В25.
От ползучести бетона:
- напряжение на уровне центра тяжести предварительно напряженной
арматуры [pic]([pic])
- то же на уровне сжатой арматуры [pic]([pic])
При [pic] тогда потери от быстронатекающей ползучести соответственно
Итого вторые потери[pic]
Предварительное напряжение с учетом полных потерь и при коэффициенте
точности натяжения [pic]
где[pic][pic]- напряжения в ненапрягаемой конструктивной арматуре
соответственно [pic].
[pic] где [pic] [pic].
Характеристики предварительного напряжения для остальных сечений
вычислены аналогично и приведены в таблице 4. для сечения 0-0 которое
располагается в пределах зоны передачи предварительных напряжений с
арматуры на бетон при вычислении потерь учтены коэффициенты[pic]
Т а б л и ц а 4 – Характеристики предварительного напряжения
Сечение Потери предварительного напряжения Усилия Эксцентри-с
МПа обжатия кН итет мм
-0 8167 1426 Образуются
I-I 6442 2144 образуются
II-II 5972 2356 Не образуются
III-III 4915 2867 образуются
IV-IV 4178 3025 образуются
V-V 1176 3585 образуются
8.2 Стадия эксплуатации
Расчет по образованию нормальных трещин производится в условиях (5.7)
где [pic] - изгибающий момент от внешних нагрузок с коэффициентом
надежности по нагрузке [p [pic] - момент воспринимаемый сечением
при образовании нормальных трещин; здесь [pic] - момент усилия обжатия
относительно ядровой точки сечения наиболее удаленной от грани
трещиностойкость которой проверяется (на данной стадии проверяется
трещиностойкость нижней грани балки следовательно момент [pic]
определяется относительно верхней ядровой точки сечения). Расчет
проводим на примере сечения IV-IV. По таблице 4 усилие обжатия [pic]
его эксцентриситет [pic] изгибающий момент в сечении IV-IV по таблице
Максимальное напряжение в крайнем сжатом волокне бетона [pic]
Тогда [pic] принимаем [pic]
Момент образования трещин
При [pic] в стадии эксплуатации в нижней грани балки образуются
нормальные трещины и необходимо выполнить расчет по их раскрытию.
Результаты определения момента образования трещин [pic] для остальных
сечений приведены в таблице 6.
Т а б л и ц а 6 – К расчету образования трещин в стадии
Сечение Моменты [pic] Нормальные трещины
-0 10709 101106 Не образуются
I-I 206648 Образуются
II-II 251049 159758 Образуются
III-III 330397 192921 Образуются
IV-IV 346515 203152 Образуются
V-V 371246 239454 Образуются
9 Расчет по раскрытию нормальных трещин
9.1 Стадия изготовления и монтажа.
Проверяем раскрытие трещин в сечении II-II. В данном сечении действует
усилие обжатия [pic] с эксцентриситетом [pic] и момент от собственного
веса (с учетом коэффициента динамичности [pic])
[p рабочая высота сечения [pic].
Вычисляем вспомогательные коэффициенты и параметры.
Эксцентриситет усилия [pic] относительно центра тяжести растянутой
арматуры верхнего пояса балки
Заменяющий момент всех усилий относительно центра тяжести растянутой
арматуры верхнего пояса
[pic] модуль упругости бетона соответствующий передаточной
прочности бетона (В20) подвергнутый тепловой обработке.
[pic]Принимаем [pic].
Плечо внутренней пары сил в сечении с трещиной
Напряжение в растянутой арматуре верхнего пояса балки
[pic]- неупругие деформации в арматуре не возникают.
Ширина непродолжительного раскрытия начальных трещин
[pic]где [pic][4 п.4.15].
Рассматриваем наиболее напряженное сечение IV-IV в котором действует
усилие обжатия [pic] с эксцентриситетом [pic] и момент от полной
нагрузки [pic] в т.ч. момент от продолжительно действующей нагрузки
[p высота сечения [pic] рабочая высота [pic].
Определяем непродолжительное раскрытие трещин от полной нагрузки.
Вспомогательные коэффициенты и параметры
Относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной:
следовательно высота сжатой зоны бетона [pic].
Так как растянутая арматура расположена в два ряда по высоте сечения
нижнего пояса напряжения в ней определяем с учетом коэффициента [pic]
где [pic]- расстояние до центра тяжести всей растянутой арматуры
нижнего пояса балки; [pic] то же до нижнего ряда стержней.
Приращение напряжений в растянутой арматуре
Средний диаметр растянутой арматуры
Ширина непродолжительного раскрытия трещин
Определим непродолжительное (начальное) раскрытие трещин от
продолжительно действующей нагрузки.
Высота сжатой зоны [pic] в данном случае не изменится (с
уменьшением нагрузки она увеличивается) поэтому не изменится и плечо
внутренней пары сил [pic]. Тогда приращение напряжений в растянутой
а ширина непродолжительного раскрытия трещин от продолжительно
действующей нагрузки
Определим продолжительное раскрытие трещин от продолжительно
действующей нагрузки для которой
Тогда ширина продолжительного раскрытия трещин
Полная (непродолжительная) ширина раскрытия трещин
10 Определение прогиба балки
В соответствии с таблицей 19 разд.10[2] для элементов покрытий зданий
производственного назначения прогиб ограничивается эстетико-
психологическими требованиями и определяется только от продолжительно
действующих нагрузок (постоянных и временных длительно действующих).
Наша балка представляет сквозной стержень переменного сечения прогиб
которого приближенно можно определить по формуле (5)
[pic]- кривизна в сечении посередине пролета.
Значения этих кривизн определяются при отсутствии трещин в растянутой
зоне согласно указаниям п. 4.27-4.29[4] а при наличии трещин согласно
В нашем примере из таблицы 2 и 6 следует что при действии момента
[pic]от постоянной и временной нагрузок в сечении 0-0 трещины не
образуются [pic] а в сечениях I-I III-III V-V – образуются[pic] и
полные кривизны в сечениях должны определяться соответственно по
[pic] - кривизна от постоянных и длительных нагрузок (без учета усилия
здесь Ml - момент от соответствующей внешней нагрузки относительно оси
нормальной к плоскости действия изгибающего момента и проходящей через
центр тяжести приведенного сечения;
(b1 =085 коэффициент учитывающий влияние кратковременной ползучести
бетона для бетонов тяжелого мелкозернистого и легкого при плотном
[pic] - коэффициент принятый по п. 4.28[4] для сечения без начальных
[pic] - кривизна обусловленная выгибом элемента от кратковременного
действия усилия предварительного обжатия Р;
[pic]- кривизна обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и
ползучести бетона от усилия предварительного обжатия и определяемая по
здесь [pic] - относительные деформации бетона вызванные его
усадкой и ползучестью от усилия предварительного обжатия и определяемые
соответственно на уровне центра тяжести растянутой продольной арматуры
и крайнего сжатого волокна бетона по формулам:
Тогда полная кривизна для сечения 0-0:
Сечения I-I III-III V-V:
Относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной
Полная кривизна сечения I-I
Полная кривизна сечения III-III
[pic]Плечо внутренней пары сил в сечении с трещиной
Полная кривизна сечения V-V:
Итого прогиб балки по формуле 5 составляет
[pic]где [pic] - предельно допустимый прогиб по таблице 19 разд.10
Статический расчет поперечной рамы
1 Определение нагрузок на раму
Т а б л и ц а 7 - Нагрузка от веса покрытия
Наименование нагрузки Нормативная Коэф. Расчётная
Рн [pic] [pic] Р [pic]
покрытия размером в плане 2050 11 2255
х12 м с учётом заливки
Насыпь из керамзита 80 мм 50 13 65
Обмазочная пароизоляция 400 13 520
Асфальтовая стяжка [pic] 150 13 195
Рисунок 7 - Расчетная схема поперечной рамы
Расчётное опорное давление
- от покрытия: [pic].
Расчётная нагрузка на колонну от веса покрытия с учётом коэффициента
надёжности по назначению [pic]:
- на крайнюю колонну:[p
- на среднюю колонну:[pic].
Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления
передаваемая на колонну выше отметки 66 м до 132 м:
[pic]- вес 1 м2 остекления.
Эта нагрузка передается на колонну в уровне подкрановых консолей то
есть на отметке 64 м.
Расчётная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления передаваемая на
Эта нагрузка через фундаментные балки передается непосредственно на
фундаменты и не оказывает влияния на колонны.
Расчётная нагрузка от веса подкрановых балок и крановых путей:
[pic] - вес погонного метра рельса.
Расчётная нагрузка от веса колонны:
надкрановая часть [pic]
подкрановая часть [pic]
Расчётная снеговая нагрузка на колонну при [pic]:
- на крайнюю колонну [pic]
- на среднюю колонну[pic].
Сумма ординат линий влияния:
Рисунок 8 - Линия влияния давления на колонну
Вес поднимаемого груза [pic].
Расчётное максимальное давление на колесо крана при [pic]
Расчётная поперечная тормозная сила на одно колесо
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближённых кранов с
коэффициентом сочетания 085
Вертикальная крановая нагрузка на колонну от четырёх кранов с
коэффициентом сочетания 07: [pic].
Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при
поперечном торможении: [pic].
[pic]аэродинамический коэффициент для наружных стен с наветренной стороны
равен [pic] с подветренной [pic]
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки [pic]
с наветренной стороны для типа местности [B]равно:
- для части здания высотой до 5 м от поверхности земли:
- для высоты до верха колонны 108 м:
- для высоты до верха навесных панелей 132 м:
на высоте 108 метров в соответствие с линейной интерполяцией с
наветренной стороны рассчитаем по формуле: [p
то же при высоте 132 метров рассчитаем по той же формуле:
[pic]Переменную по высоте ветровую нагрузку с наветренной стороны
заменяют равномерно распределённой эквивалентной по моменту в заделке
консольной балки длиной 108 м:
[pic]с подветренной стороны [pic]
Расчётная равномерно распределённая нагрузка на колонну до отметки
8 м при коэффициенте надёжности по назначению [pic]:
- с наветренной стороны:
- с подветренной стороны:
Расчётная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 132 м:
2 Определение усилий в колоннах рамы
Моменты инерции сечений:
3 Усилия в колоннах от постоянной нагрузки
Рисунок 8 - Схема приложения нагрузок на колонну:
Продольная сила [pic]
[pic]Согласно принятому в расчете правилу знаков реакция направленная
вправо положительна. Реакция правой колонны [pic].
Продольные силы в колонне
Согласно принятому в расчете правилу знаков реакция направленная
вправо положительна. Реакция правой колонны: [pic]
Упругая реакция для средней колонны [pic]
Продольные силы в колонне:
4 Усилия от снеговой нагрузки
Продольные усилия [pic].
Средняя колонна: [pic]
5 Усилия в колоннах от крановой нагрузки
) Два крана с Ммах на крайней колонне:
Суммарная реакция в основной системе равна:
С учетом пространственной работы:
[pic]при шаге колонн [pic].
Упругая реакция левой колонны:
)Два крана с Ммах на средней колонне:
Упругая реакция средней колонны:
)Четыре крана с Ммах на средней колонне:
6 Расчёт на действие горизонтальной нагрузки
7 Расчёт рамы на действие ветровой нагрузки
При единичном смещения верха рамы:
- суммарная реакция:
Реакции в дополнительной связи основной системы от действия ветровой
- реакция в верхней опоре левой колонны
- реакция в правой колонне
- реакция дополнительной связи
Смещение верха рамы:
- реакция левой колонны:
- реакция правой колонны:
- реакция средней колонны:
При изменении направления ветра усилия в стойках рамы-блока будут обратно
На основании выполненного расчёта 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 [pic] и коэффициентами сочетаний [pic]
Колонну рассчитываем среднюю двухветвевую.
Расчёт сплошной железобетонной колонны среднего ряда
1 Данные для расчёта
Арматура класса А400 [pic]
Бетон класса В15 [pic]
2 Расчёт сечения 1-0 на уровне верха консоли
2.1 Расчет в плоскости изгиба
Т а б л и ц а 9 – Усилия колонны в сечении 1-0
Усилия 1-я комбинация 2-я комбинация 3-я комбинация
М кНм 113 -22684 113
N кН 103944 103944 134971
[pic]- т.к. в комбинацию включена снеговая крановая ветровая нагрузки
Условная критическая сила равна:
Следовательно сечение колонны достаточно.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона [pic]:
При [pic] требуемая площадь сечения симметричной арматуры
определяем по формулам:
По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения продольной
арматуры при гибкости [pic] составляет:
Принимаем в надкрановой части колонны у граней перпендикулярных
плоскости изгиба по 316 A400 c [pic].
Коэффициент армирования сечения:
У параллельных плоскости изгиба граней предусматриваем по 112 A400 с
тем чтобы расстояния между продольными стержнями не превышали 400 мм.
[pic]необходимо учитывать влияние прогиба элемента на
плоскости изгиба по 325 A400 c [pic].
Рисунок 7 - Армирование надкрановой части колонны
2.2 Расчет из плоскости изгиба
Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба
[pic]. За высоту сечения принимаем его размер из плоскости то есть
[pic]. При гибкости [pic] меньше минимальной гибкости в плоскости изгиба
[pic] расчет из плоскости изгиба можно не делать.
3 Расчёт подкрановой части колонны (сечения 2-1)
3.1 Расчёт в плоскости изгиба
Сечение колонны [pic]
Т а б л и ц а 10 – Усилия колонны в сечении 2-1
комбинация комбинация комбинация
М кНм 272 -7805 2556
N кН 117032 137785 227076
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона [pic]
При гибкости [pic]составляет:
Принимаем в подкрановой части колонны у граней перпендикулярных
плоскости изгиба по 318 A400 c [pic].
Коэффициент армирования сечения: [pic].
У широких граней предусматриваем по 112 A400 с тем чтобы расстояния
между продольными стержнями не превышали 400 мм.
Рисунок 8 - Армирование подкрановой части колонны
3.2 Расчёт из плоскости изгиба
Расчетная длина подкрановой части колонны из плоскости изгиба
Армирование надкрановой части колонны выполняется пространственными
каркасами собранными из плоских. Оголовок колонны усиливается сетками
косвенного армирования из стержней 8 А240.
Принимаем 4 сетки на расстоянии [pic]
Диаметр хомутов надкрановой части принимаем из условия сварки с продольной
арматурой диаметром [pic] класса 8 А240 с шагом
[pic] что не более [pic].
Диаметр хомутов подкрановой части принимаем из условия сварки с
продольной арматурой диаметром [pic] класса 6 А240 с шагом
Расчёт фундамента под среднюю сплошную колонну
Грунты основания – данные по грунтам взяты из расчёта скважины №4.
Грунт – песок пылеватый расчетное сопротивление[pic][pic].
Вес единицы объёма материала [pic].
Расчёт выполняется на наиболее опасную комбинацию расчётных
усилий в сечении 2-1.
Нормативные значения при [pic]
2 Определение геометрических размеров фундамента
Глубину стакана фундамента принимают 90см что не менее
Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250 мм.
Полная высота фундамента [pic] принимается 1200 мм
Глубина заложения фундамента при расстоянии от планировочной отметки
до верха фундамента 150 мм: [pic]
Фундамент 3-х ступенчатый высота ступеней принята одинаковой
Определяем предварительную площадь фундамента
5 – коэффициент учитывающий наличие момента.
Назначаем соотношение сторон [pic] получаем размеры:
При данных размерах фундамента условие прочности не удовлетворялось.
Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на
Полная высота сечения [pic]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 [pic]
условия удовлетворяется.
3 Расчёт арматуры фундамента
Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента в направлении
длинной стороны без учёта веса фундамента и грунта на его уступах по
Расчётные изгибающие моменты:
Требуемое количество арматуры:
Арматурную сетку фундамента подбираем исходя из условий:
) максимальный шаг стержней сетки фундамента [p
) минимальный диаметр продольной арматуры конструкций
промышленных зданий [pic].
Принимаем 2012 A400 с [pic] с шагом [pic] плюс
Процент армирования [pic]
Арматуру укладываемую параллельно меньшей стороне фундамента
определяем по изгибающему моменту в сечении IV-IV:
Принимаем 1712 A400 с [pic] с шагом [pic] плюс
Рисунок 9 - Конструкция внецентренно-нагруженного фундамента
Список использованных источников
«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
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс.
Учебник для ВУЗов. – 5-е изд. перераб. и дополн. – М.: Стройиздат
Голышев А.Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций.
Справочное пособие. – Киев: Будивельник 1994. – 496с.
СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции - М.: ЦИТП
Госстроя СССР 1985. – 79с.

Титульный лист.doc

Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО Кубанский Государственный
Технологический Университет
Кафедра строительных конструкций и гидросооружений
Факультет Строительства и Управления недвижимостью
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту №2
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
Тема проекта «Одноэтажное промышленное здание»
Руководитель (нормоконтролер) проекта Карпанина Е.Н.