ЖБК Проектирование жб каркаса одноэтажного промышленного здания

ZhBK.dwg

Architectural Desktop
Полуферма (М1:50) с узлами 1-7и хорактерными
разрезами. Фундамент Ф-1 (М1:50) Колонна
двухветвевая (М1:50)с хорактерными разрезами
Продольный и поперечный разрезы здания (М1:200)
Поперечный разрез здания М 1:200
Продольный разрез здания М1:200
Узлы и хорактерные разрезы
Колонна двухветвевая М 1:50
Ферма стропильная М 1:50
Курсовая работа КР-2
Проектирование ж.б.
каркаса одноэтажного
Кафедра строительных конструкций
DISPLAY CONFIGURATION: Work DISPLAY SET: Work_Plan ZOOM SCALE: All
autodesk Architectural Desktop 3
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Work DISPLAY SET: Work_Plan ZOOM SCALE: 1100xp (1:100) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
AEC Arch (Metric - Intl) Template
Use the Work-FLR layout tab to work on everything in the building model except ceiling objects.
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Plot DISPLAY SET: Plot_Section ZOOM SCALE: 1100xp (1:100) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: Yes
Use the Plot-SEC layout tab to plot sections and elevations.
Use the Work-3D layout tab to work on Mass Elements and Mass Groups.
To delete this layout
right click on the layout tab and click on delete.
Use the Work-3D layout tab to work on everything in the building model except ceiling objects.
TITLEBLOCK: AEC_Border (wattributes) PLOT SCALE: 1:1
Use the Work-RCP layout tab to work on ceiling objects.
Use the Plot-RCP layout tab to plot a reflected ceiling plan.
PAPER SIZE: ISO A1 (841.00 x 594.00 mm) DRAWING UNITS: Millimeters ORIENTATION: Landscape
PAGE SETUP PLOTTER CONFIGURATION: DWF ePlot PLOT STYLE TABLE: Monochrome.ctb DISPLAY PLOT STYLES: On
PAGE SETUP PLOTTER CONFIGURATION: DWF ePlot PLOT STYLE TABLE: Monochrome.ctb DISPLAY PLOT STYLES: Off
TITLEBLOCK: None PLOT SCALE: 1:1
TITLEBLOCK: None PLOT SCALE: Fit
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Plot_Reflected DISPLAY SET: Plot_Reflected ZOOM SCALE: 1100xp (1:100) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: Yes
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Work_Reflected DISPLAY SET: Reflected ZOOM SCALE: 1100xp (1:100) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Work DISPLAY SET: Work_Section ZOOM SCALE: 1200xp (1:200) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
Use the Space layout tab to work on Spaces and Space Boundaries.
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Work DISPLAY SET: Work_Model ZOOM SCALE: 1200xp (1:200) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
Use the Work-SEC layout tab to work on Sections and Elevations.
Use the Plot-FLR layout tab to plot a floor plan.
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Plot DISPLAY SET: Plot_Plan ZOOM SCALE: 1100xp (1:100) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: Yes
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Work DISPLAY SET: Work_Model ZOOM SCALE: NA DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Concept_Space DISPLAY SET: Spaces_Plan ZOOM SCALE: 1100xp (1:100) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Concept_Space DISPLAY SET: Spaces_Model ZOOM SCALE: 1200xp (1:200) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Concept_Mass DISPLAY SET: Concept_Mass ZOOM SCALE: 1200xp (1:200) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No
DRAWING SETUP DRAWING UNITS: Millimeters DRAWING SCALE: 1:100
ANNOTATION PLOTTING SIZE: 3.5 LAYER STANDARD: BS1192 AUG Version 2 (256 Color)
VIEWPORT SETTINGS DISPLAY CONFIGURATION: Concept_Group DISPLAY SET: Concept_Group ZOOM SCALE: 1200xp (1:200) DISPLAY VIEWPORT OBJECTS: Yes HIDE PLOT: No DISPLAY LOCKED: No

ZhBK.doc

Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет
Кафедра: «Строительные конструкции»
«Расчёт элементов ж.б. каркаса производственного здания»
Место строительства – г.Омск
Кол-во и размеры пролёта - =24м.
Строящейся объект- сборочный цех.
Отметка головки подкранового рельса – 115м.
Нормативное давление – 325кН
Основные параметры мостового крана :
-λ=075 Снеговой район II-1.2кН
Давление ветра- 06кН
ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ ЗДАНИЯ
Для выбора соответствующих конструкций зданий отвечающих требованиям современного строительства и эксплуатации следует рассмотреть несколько (не менее 2-х) вариантов конструктивного решения. При выборе несущих конструкций необходимо руководствоваться справочной литературой [6] в которой приведены типовые железобетонные конструкции для промышленных зданий и сооружений.
В пояснительной записке должны быть составлены эскизы поперечных разрезов и планов зданий для разрабатываемых вариантов. При этом необходимо решить следующие вопросы: выбор объемно-планировочных параметров здания выбор основных конструктивных элементов и компоновка их по горизонтали и вертикали привязка назначение температурных и осадочных швов обеспечение пространственной жесткости и устойчивости здания.
Выбор конструктивных основных элементов
Колонны основного каркаса выбираются в зависимости от их шага грузоподъемности кранов и отметки головки рельса.
Высота подкрановой части колонны Н1 (от уровня пола):
где: hg - отметка головки рельса (определена заданием);(1145м)
hв - высота подкрановой балки (при шаге колонн 12м составляет 14 м)
hг - высота подкранового пути (015м).
Высота надкрановой части колонны:
где: Нс - высота мостового крана приведена в задании(19м.)
а2 - зазор между верхней гранью крана и нижним поясом ригеля принимается не менее 100мм.
H2=14+015+19+01=355м.
Общая высота колонны от уровня:
По справочной литературе подбираются типовые колонны соответствующие полученной расчетной высоте (для шага 12м). Здесь же выбираются плиты покрытия ригель фундаменты стеновые панели подкрановые и фундаментные балки фахверковые колонны.
Привязка к разбивочным осям.
Для колонн крайних продольных рядов при их шаге равном 6 м и кранах грузоподъемностью до 300 кН а также если высота колонны (расстояние от уровня
пола до низа несущей стропильной конструкции) меньше 162 м принимается "нулевая" привязка (рисунок №1).
Рис. №1. Варианты привязки колонн крайних рядов к разбивочным
В остальных случаях принимается привязка со смещением наружных граней колонн на 250 мм (см. рисунок №1).(В курсовой работе принимаем привязку со смещением на 250мм.)
При неправильной привязке кран может не вписаться в размеры поперечного разреза здания. При компоновке поперечного разреза здания необходимо проверить какой зазор получается между краном и внутренней гранью колонны (он должен быть не менее 60 мм).
При привязке со смещением на 250 мм величина зазора:
где: λ - расстояние от разбивочной оси здания до оси подкрановой балки (принимается по нормам равным 750 мм);
h2 - высота сечения надкрановой части колонны;(06м.)
В1 - габарит крана приведенный в задании.(026)
=075-(06-025)-026=014м
Колонны внутренних продольных и поперечных рядов (кроме примыкающих к температурным швам и перепадам высот) привязываются центрально.
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ
Определение нагрузок
Поперечную раму каркаса производственного здания рассчитывают на действие постоянных и временных нагрузок. К постоянным нагрузкам относятся вес конструкций покрытия подкрановой балки подкранового пути и колонн. К временным нагрузкам относятся снеговая ветровая и крановая.
Постоянные нагрузки и эксцентриситеты их приложения
А) Собственный вес 1 м2 покрытия может определяться в табличной форме (см. табл.2).
Постоянная нагрузка от п окрытия.
наименование элементов
нормативная нагрузка
коэффициент надежности по нагрузке
коэффициент по назначению здания
Расчетная нагрузка передаваемая от веса покрытия:
А) на крайние колонны:
где: 1 - пролет здания;(24м.)
Gвn- вес ригеля (балки или фермы);(112кН)
Б) Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановой балки и веса подкранового пути (15м кНм) на колонну:
В) Расчетная нагрузка от собственного веса колонн:
где: а - ширина сечения колонны;
γ1 - объемный вес бетона (25 кНм3);
подкрановой части сквозной колонны:
Г) Нагрузка от собственного веса самонесущих стен передается через фундаментные балки на фундамент не оказывая влияния на стойки.
Временные нагрузки и эксцентриситеты их приложения
а) Снеговая нагрузка.
При расчете поперечной рамы снеговую нагрузку принимают равномерно распределенной во всех пролетах здания. Расчетная снеговая нагрузка:
где: Sо- вес снегового покрова для заданного снегового района определяемый по [3];
- коэффициент зависящий от конфигурации кровли определяемый по [3]( =1);
Длительно действующая часть снеговой нагрузки:
где: - коэффициент зависящий от заданного района строительства определяемый по [3];(05)
.Снеговая нагрузка приложена к колоннам в тех же точках что и нагрузка от покрытия.
б) Крановые нагрузки.
При работе мостовых кранов поперечная рама воспринимает как вертикальные так и горизонтальные нагрузки.
Вертикальные крановые нагрузки. Расчетное максимальное давление на колонну от 2-х сближенных кранов определяют по линии влияния (рис. №4)
Рис. 4. Определение усилий от кранов по линиям влияния.
Краны располагают так что одно из колес находится на опоре колонны. Этой точке соответствует максимальная ордината линии влияния равная 1. Ординаты соответствующие точкам приложения других колес находятся из подобия треугольников.
Расчетное максимальное давление на колонну Dmax от двух сближенных кранов:
γf - коэффициент надежности по нагрузке (11);
- коэффициент сочетаний принимаемый по [3] в зависимости от группы режимов кранов;
уi - ординаты линии влияния под колесами кранов.
Расчетное минимальное давление Dmin определяется аналогично:
Q - грузоподъемность крана определяемая по таблице №4 прил. №1;
Gс- общий вес крана (табл. №4 прил. №1).
Длительную часть нагрузки определяют от одного крана:
где: - коэффициент сочетания учитывающий работу одного крана и определяемый по [3](05);
Вертикальная нагрузка от кранов приложена в тех же точках что и нагрузка от подкрановых балок.
Горизонтальная крановая нагрузка. Горизонтальная нормативная нагрузка от каждого колеса крана направлена поперек кранового пути и вызывается торможением тележки. Для кранов с жестким подвесом горизонтальная нормативная нагрузка:
где: Q - грузоподъемность крана
Расчетная горизонтальная тормозная нагрузка передаваемая на колонну от 2-х сближенных кранов определяется по линии влияния:
Горизонтальная нагрузка от поперечного торможения кранов приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки.
Горизонтальную нагрузку от торможения крана в продольном направлении равную 01 Pmaxn в курсовом проекте разрешается не учитывать.
в) Ветровая нагрузка.
Расчетная нагрузка от ветра на поперечную раму с наветренной стороны определяется в соответствии с требованиями [3]:
с заветренной стороны:
где: о - скоростной напор ветра на высоте 5м над поверхностью земли выбираемый в зависимости от ветрового района [3](06);
- аэродинамический коэффициент соответственно с наветренной и с заветренной стороны принимается по [3](08;06-соотвецтвенно);
- коэффициент учитывающий изменение скоростного напора по высоте в зависимости от типа местности выбирается по [3](062);
Давление ветра на конструкции расположенные выше верха колонн заменяют сосредоточенной силой приложенной на уровне верха колонн:
где: Нf - высота здания;(1805м)
Н - отметка верха колонн.(144м)
W=14*095*06*(08+06)*0715*12*365=35кН.
В проекте выполняется расчет и конструирование крайней и средней колонн. С целью учета влияния вероятной продолжительности действия нагрузок на прочность бетона расчет железобетонных элементов по прочности производят на действие:
а) постоянных длительных и кратковременных нагрузок кроме нагрузок продолжительность которых мала (ветровые крановые и т. д.); в этом случае расчетные сопротивления бетона сжатию и растяжению умножаются на коэффициент 1;
б) всех нагрузок в этом случае расчетные сопротивления бетона сжатию и растяжению (Rbt и Rb) умножают на коэффициент =11.
Для колонн выбирается класс бетона В-20
и его характеристики
а также арматура классаА-III
и ее характеристики Rs=365МПа Rsс;=365МПа Еs=200000МПа
Расчет надкрановой части колонны
Расчет надкрановой части колонны сводится к подбору арматуры на невыгодные сочетания усилий и к проверке несущей способности из плоскости рамы. Геометрические размеры колонн определяются на стадии эскизного проектирования. Ширина прямоугольного сечения - "b" принимается: при шаге 12м - не менее 500мм. Высота сечения надкрановой части крайних колонн - принимается при шаге колонн 12м - не менее 600мм. Толщина защитного слоя бетона а = а' может быть принята 30 - 40 мм. Рабочая высота сечения: h0 = h – а. Подбор сечения арматуры производится по наибольшим расчетным комбинациям усилий (чаще всего в сечении 2-2).
h =600мм ; а = а'=30мм; Рабочая высота сечения: h0 =570мм
Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба:
Проверяется соотношение:
где: - радиус инерции. =017
Если данное соотношение не выполняется то необходимо учитывать влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.
Из таблицы №3 выписываются значения усилий рассматриваемой комбинации
N=69612кН (сечение 2-2 ; сочетание 1+2а+7)
длительная часть 1+2б
Для определения коэффициента условий работы бетона определяются моменты внешних сил относительно центра тяжести растянутой арматуры с учетом и без учета нагрузок малой суммарной продолжительности:
32+69612*(05702-003)=3916кН.
Проверяется условие:
Определяется эксцентриситет продольной силы:
Если полученное значение больше а = 60030=20мм=002м
то случайный эксцентриситет в расчете не учитывается .
Находится значение условной критической силы:
- коэффициент армирования в первом приближении принимается равным 0004 - 0005. =1 т.к. предварительно напряженная арматура отсутствует.
54+6267*(05*06-003)=2507кН*м
Коэффициент учитывающий влияние прогиба элемента на значение эксцентриситета продольного усилия:
где: N (69612) - продольное усилие в рассматриваемой комбинации усилий.
Расстояние от точки приложения продольной силы до равнодействующей усилия в растянутой арматуре:
=028*117+05*06-003=0597м.
При условии что Аs = А's высота сжатой зоны:
X=6961210350*05=013м.
Относительная высота сжатой зоны:
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:
Проверяется условие : 0240.62.
Если оно выполняется то площадь сечения арматуры определяется:
При полученном отрицательном значении Аs площадь арматуры принимается минимальной из конструктивных соображений
По полученной площади As подбирается количество стержней арматуры.
Проверка несущей способности надкрановой части колонны из плоскости изгиба
Расчет колонны из плоскости изгиба (в плоскости перпендикулярной плоскости действия момента) производится на действие продольной силы (от постоянной и снеговой нагрузки) со случайным эксцентриситетом за высоту сечения принимается ширина колонны - "b". Расчет необходимо производить если:
где: '0 - расчетная длина при расчете из плоскости изгиба принимаемая по [1] ('0 =15*Н2);
=017 радиус инерции сечения при расчете из плоскости изгиба.
т.к условия не выполняется то расчёт производить не следует.
Расчет подкрановой части колонны
Высота сечения подкрановой части колонны должна быть не менее (110 - 114)Н1. Если высота колонны превосходит 12м а также если высота сечения колонны по расчетным и конструктивным требованиям получается более 1м то колонны проектируют двухветвевыми. Размеры высоты сечения ветви назначают 250 или 300 мм ширину сечения ветви назначают 500 или 600 мм. Распорки назначают по ширине равными ветви. Высота сечения распорки назначается равной (15 - 20) ( -высота сечения ветви). Расстояние между распорками в осях принимают равными (8-10) (обычно 2000 – 4000 мм). Рекомендуется его назначать равным примерно двойному расстоянию между ветвями колонны. Расстояние от уровня пола до первой распорки должно быть не менее 1800 мм для обеспечения прохода. Нижняя распорка располагается ниже уровня пола.
Подкрановая часть колонны прямоугольного сплошного сечения рассчитывается так же как и надкрановая. Различие заключается в определении расчетной длины которая равна:
Для расчета выбирается наибольшая расчетная комбинация усилий ( сечение 4-4).
N=9737кН (сечение 4-4 ; сочетание 1+2а+5+8)
Расчет подкрановой части двухветвевой колонны включает:
а) определение усилий в ветвях и распорках;
б) подбор продольной арматуры в ветвях;
в) расчет в плоскости перпендикулярной плоскости изгиба;
г) расчет распорок на действие изгибающего момента и поперечной силы.
Из таблицы сочетаний выбирают нужную комбинацию усилий находят значения усилий без учета нагрузок малой суммарной продолжительности и значения усилий от длительно действующих нагрузок.
Приведенный радиус инерции двухветьевой колонны в плоскости изгиба:
где: С =11м- расстояние между ветвями в осях;
n =3- число панелей колонн
hу =03м- высота сечения ветви (см. рис. №8).
Если данное условие не выполняется то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность. Находится значение критической
силы по формуле в которой:
41+9043*(05*03-003)=19293кН*м
69+9733*(05702-003)=9137кН.*м
где: - коэффициент армирования принимаемый предварительно 00075 - 001.(001)
Коэффициент: . В сечениях ветвей колонны действуют продольные силы и изгибающие моменты. Продольные силы в ветвях NV определяются:
где: М и N - расчетные продольная сила и момент в рассматриваемой комбинации усилии.
Определение усилий в ветвях и распорках колонны производится приближенно по методу нулевых точек
Рис. 8. Изгибающие моменты и поперечные силы в распорках и ветвях
двухветвевой колонны.
Изгибающий момент в ветвях:
где: Q =866кН - поперечная сила в рассматриваемом сечении;
S =33м- расстояние между осями распорок.
Эксцентриситет в ветви:
Если полученное значение больше значения случайного эксцентриситета то в расчет вводится только е0v.
Высота сжатой зоны при симметричном армировании определяется:
Затем проверяется условие
Если данное условие не выполняется т.е. то подбор сечения арматуры осуществляется следующим образом:
Подбирается арматура по сортаменту.
Для растянутой ветви
Проверяется необходимость расчета подкрановой части колонны из плоскости изгиба:
где: =1485м- расчетная длина подкрановой части колонны из плоскости изгиба;
=017-радиус инерции из плоскости изгиба.
Если данное условие не выполняется то расчет необходим и производится аналогично проверке несущей способности надкрановой части колонны из плоскости изгиба. В формуле критической силы (3.2) значения Jb и Js определяются:
Расчет промежуточной распорки
Если крайняя ветвь колонны окажется растянутой (т.е. Nv2 0) то моменты в сжатой ветви и распорке определяют из условия передачи всей поперечной силы на сжатую ветвь.
Момент в распорке: .
Поперечная сила в распорке: .
Так как эпюра моментов кососимметричная распорка армируется симметрично:
где: hor =057м- рабочая высота распорки.
Подбирается арматура по сортаменту. 152
Т.к. данное условие не выполняется то повышаем класс бетона до Б=25 и высоту распорки до h=095м
Если данное условие выполняется то поперечную арматуру распорки принимают конструктивно.
поперечную арматуру распорки принимаем с шагом 200мм
армирования крайней и
Проверка несущей способности подкрановой части колонны из плоскости изгиба
Сочетание усилий 1+3а+5+2а
Длительная составляющая нагрузки.
Относительная высота сжатой зоны.
1554*024513050*03*017(047-05*017)+365000*00024*(047-003)
. РАСЧЕТ ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ
При расчете определяются: а) усилия действующие на фундамент;
б) размеры подошвы фундамента и проверяются напряжения в грунте под подошвой; в) размеры тела фундамента; г) выполняется расчет плиты фундамента; д) рассчитывается стаканное сопряжение колонны с
На фундамент передаются усилия от колонны (сечение 4-4) веса стены и фундаментной балки веса фундамента и грунта на его обрезах. Расчетная нагрузка от веса стены и фундаментной балки (если панели навесные):
Qs - вес стеновой панели (панель из легкого бетона с размерами 12
ns - количество панелей по высоте стены(12шт)
qo- распределенная нагрузка от оконных проемов принимаем 05 кНм2;
ho о (12м;12м)- соответственно высота и длина оконного проема;
no (2)- количество оконных проемов по высоте стены;
Qfb - вес фундаментной балки (для балки длиной 12м можно принять 51 кН).
Эксцентриситет действия силы Gf:
где: - толщина стенки стакана фундамента (275 мм);
h1 - высота сечения колонны(14м);
- зазор между колонной и стенками стакана фундамента (75 мм).
Из таблицы 3 выбираем невыгодные комбинации усилий в сечении 4-4 определяем усилия на уровне подошвы фундамента:
где: М4 Q4 N4 - усилия в сечении 4-4 на уровне обреза фундамента;
Hf -высота фундамента (назначается на стадии эскизного проектирования Нf =155м).
Значения усилий сводятся в таблицу 5.
Определение усилий для расчета фундамента
Усилия в сечении 4-4 колонны по оси А кНм кН
Усилия от стены кНм кН
Суммарные усилия на
уровне подошвы фундамента кНм кН
Определение размеров подошвы фундамента
Размеры подошвы фундамента определяются по наибольшему усилию Nfser (таблица 5):
где: 105 - коэффициент учитывающий влияние момента;
Rо- условное нормативное давление на грунт основания (325кНм*);
γm = 20 кНм3 - вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах
Нf1 - глубина заложения фундамента(2м).
Задается соотношение сторон подошвы:
где: m = (075 – 085) тогда(08)
Принимаем а=36м ; в=33м .
Размеры в плане подошвы фундамента рекомендуется брать кратными 300 мм.
Принятые размеры подошвы фундамента проверяются на действие всех комбинаций усилий (табл. 5) из следующих условий:
Проверяется находиться ли сила внутри площади ядра сечения из условия:
Если данное условие не выполняется следует увеличить размеры подошвы фундамент.
Вычисляются краевые давления на грунт:
Если условия выполняются следовательно размеры фундаментов достаточны.
Расчет на продавливание плитной части фундамента
Высота плитной части фундамента (рис.11) определяется из расчета на продавливание от нижнего обреза стакана для случая монолитного его сопряжения с плитой. Назначаются размеры стакана:
где: =75 мм- зазор между колонной и стенкой стакана;
- толщина стенки стакана которая принимается не менее 200 мм.(275мм)
Размер определяется аналогичным способом.
Вычисляется наибольшее давление на грунт от расчетной нагрузки без учета веса фундамента и грунта на его уступах на усилия комбинаций 123 по формуле:
где: γf - можно принять усредненное значение 115;
Нормальная продавливающая сила на весь фундамент:
Высота плитной части определяется по формуле:
Принимается плита фундамента согласно рекомендациям hр=300 (450) мм рабочая высота плиты hор =hр-а'
где а' - защитный слой бетона (70 - 80 мм).
hр=450мм ; hор =450-70=380мм
Высота подстаканной части:
Проверка крайней грани на продавливание производится от нижнего обреза подколенника.
Среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания грани пирамиды продавливания:
Площадь прямоугольника АВСДЕF (см. рис. №11) на которую действует продавливающая сила:
Рис. 11. Пример конструкции
Расчетная продавливающая сила действующая на рассматриваемую грань:
Если данное условие выполняется то прочность рассматриваемой грани обеспечена.
Прочность плиты на поперечную силу проверяется следующим образом:
где: γb3 = 06- для тяжелого бетона
Т.к. данное условие не выполняется то повышаем класс бетона до Б-30.
Если данное условие выполняется то прочность плиты обеспечена.
Определение площади арматуры подошвы фундамента
Площадь арматуры в подошве фундамента (плитной части) определяется из расчета на изгиб его консольных частей.
Сечение арматуры укладываемой параллельно стороне «а» определяется по изгибающему моменту в сечении I-I:
Nf - максимальная продольная сила из комбинации усилий;
Требуемое количество стержней определяется по сортаменту. Как правило подошва фундамента армируется одной сеткой. Шаг стержней принимается в пределах 100-200 мм диаметр стержней - 10-16 мм.
Сечение арматуры укладываемой параллельно стороне (b) определяется по изгибающему моменту
Арматура подбирается по сортаменту.
Расчет стаканного сопряжения колонны с фундаментом
стаканная часть фундамента рассчитывается как железобетонный элемент и армируется продольной и поперечной арматурой. Поперечная арматура выполняется в виде горизонтальных сварных сеток. Продольная арматура располагается внутри ячеек сеток поперечного армирования.
Принимаемая глубина стакана hz колонны должна удовлетворять условиям заделки колонны и анкеровки арматуры.
Площадь сечения продольной арматуры определяется из расчета на внецентренное сжатие коробчатого сечения на уровне дна стакана (рис. 12).
Расчетные усилия на уровне дна стакана (сечение 4-4 табл. 5) самая невыгодная комбинация: М4; Gf ·eof .
Изгибающий момент и продольная сила:
Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести сечения (оси колонны):
Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести растянутой арматуры:
где: а = а` = 35-40 мм.
Коробчатое сечение стакана приводится к эквивалентному двутавровому сечению. Проверка первого условия (положения нулевой линии):
Если данное условие выполняется то граница сжатой зоны проходит в полке.
Выполняется проверка второго условия:
Если данное условие выполняется (определяется по формулам (3.7)) то дальнейший расчет ведется следующим образом:
Рис. 12. К расчету стаканного сопряжения колонны с фундаментом.
Подбор требуемого количества стержней производится по сортаменту.
Поперечная арматура определяется из расчета на изгибающий момент по наклонному сечению проходящему через верхние ребра стакана и условную ось поворота колонны (точка К см. рис. 13).
Определяется эксцентриситет действующего усилия:
Расстояние от оси колонны до условной точки поворота -"у" (см. рис.13) определяется:
Рис.13. К расчету поперечной арматуры стакана фундамента.
В качестве поперечного армирования принимаются сварные сетки из арматуры класса А-1 (диаметр не менее 8 мм) с выбранным шагом по всей высоте стакана (например 100 мм).
Площадь сечения поперечных стержней одной сетки в направлении действия изгибающего момента:
где:- расстояние от торца колонны до поперечных стержней
Сечение одного стержня:
арматуры класса А-1 диаметр 10 мм шаг 100 мм
. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННОЙ СЕГМЕНТНОЙ ФЕРМЫ
В качестве материалов обычно применяется бетон классов В35 В40 и выше а также стержневую проволочную прядевую и канатную арматуру натягиваемую на упоры или на бетон (чаще - на упоры механическим способом).
Нагрузками на ферму являются постоянные нагрузки от собственного веса ферм и плит покрытия временные нагрузки от снега и усилия от предварительного напряжения арматуры.
Усилия в стержнях ферм с шарнирными узлами определяются путем построения диаграммы Максвелла - Кремоны или методом вырезания узлов
Расчет нижнего пояса
Нижний пояс рассчитывается как предварительно напряженный центрально растянутый элемент. Размеры поперечного сечения нижнего пояса назначенные в стадии эскизного проектирования (по каталогу типовых конструкций). Нижний пояс рассчитывается на прочность при обжатии по образованию и раскрытию трещин.
Расчет на прочность при обжатии
Натяжение арматуры производится на упоры. Передаточная прочность бетона Rbp=05В МПа (но не менее 05.В В - класс бетона).
Предварительное напряжение арматуры с учетом точности её натяжения: (5.1)
где: γsр - коэффициент точности натяжения арматуры (принимается по п. 1.27 [1])
γsp - при механическом способе натяжения арматуры принимается 01.
Величина предварительного напряжения должна удовлетворять двум условиям:
где: р - при механическом способе натяжения принимается равным
Расчет по первой группе предельных состояний (по прочности)
Площадь сечения предварительно-напряженной арматуры определяется по наибольшему расчетному усилию в нижнем поясе:
где: =115- принимается по п. 3.13 (1).
Количество арматуры подбирается по сортаменту. Арматура : 7 канатов 15
Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Величина начального контролируемого натяжения:
где: - 09 - для бетонных конструкций;
- коэффициент принимаемый при определении потерь предварительного напряжения арматуры равным 1.
Первые потери (при механическом способе натяжения):
а) от релаксации напряжений арматуры:
б) от перепада температур:
где: t - при отсутствии данных принимается равным 65 °С;
в) от деформации анкеров:
где: =125 + 015d=00035м;
- смещение арматуры в инвентарных зажимах;
d - диаметр арматуры;
- длина натягиваемой арматуры;
г) от трения арматуры об огибающие приспособления - при их отсутствии
д) от деформации стальной формы - при отсутствии данных о технологии изготовления =30 МПа;
е) от быстронатекающей ползучести бетона: напряжение обжатия на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия Р0 с учетом потерь вычисленных ранее:
*0000991*(1161-1137-8125-2625-30)=9016кН;
- площадь приведенного сечения;
при ; (5.9); где: ;
- площадь сечения бетона нижнего пояса фермы (по каталогу); при bpRbp=0.56>α ---> .
Таким образом первые потери (от обжатия бетона):
Напряжение в арматуре за вычетом первых потерь:
а) от усадки бетона подвергнутого тепловой обработке (при классе В40)
б) от ползучести бетона подвергнутого тепловой обработке при отношении:
при отношении: (5.14).
Суммарные вторые потери:
Напряжение в арматуре за вычетом всех потерь:
Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси
Равнодействующая усилий обжатия бетона с учетом всех потерь (при = 09): (5.17).
Усилия воспринимаемое нормальным к продольной оси элемента сечением:
где: Nn - максимальное нормативное усилие в нижнем поясе фермы.
Если данное условие выполняется то трещины не образуются. Если нет то образуются и нужно выполнить расчет ширины продолжительного (длительного) и непродолжительного (кратковременного) раскрытия трещин.
Расчет ширины продолжительного раскрытия трещин
Ширина продолжительного раскрытия трещин (п. 4.14 (1)):
где: -12 - для растянутых элементов;
φ = 16-15=1.42 - коэффициент учитывающий действие длительных нагрузок;
=0.42 - коэффициент армирования;
- коэффициент (например для канатов 12);
- для растянутых элементов
=751.5кН- нормативное усилие от длительно действующих нагрузок
Ро2 =640кН- усилие обжатия бетона с учетом всех потерь;
d =15мм–диаметр (мм);
=03- допустимая ширина раскрытия трещин (табл. 2 [1]).
Расчет ширины непродолжительного раскрытия трещин
Ширина непродолжительного раскрытия трещин определяется по формуле (5.19) за исключением: ; =104374-6400000991=4037мПа;
Nn – нормативная нагрузка от всех нагрузок.
Расчет верхнего пояса
Верхний пояс при узловой передаче нагрузки рассчитывается как внецентренно сжатый элемент с учетом случайного эксцентриситета.
Расчет производится по наибольшему усилию.
Расчетная длина элемента верхнего пояса определяется по таблице 33 [1] в зависимости от условия:
где: hn =300мм- высота сечения пояса;
=3287м- длина элемента (панели) верхнего пояса (чаще всего З м).
Случайный эксцентриситет а принимается по п. 1.21 [1].
Минимальная площадь продольной арматуры пояса назначается по табл. 38 [1] в зависимости от отношения где: =866. Диаметр арматуры подбирается по сортаменту. Арматура 216
При отношении =30>14 необходимо учесть влияние прогиба на
несущую способность элемента. Для этого определяется значение Ncr по формуле (3.2)
где: N и Ne усилия соответственно от полной и длительной нагрузок в элементе пояса;
где: Аs - площадь арматуры подобранной в соответствии с табл. З8 (1).
Значение коэффициента: =20. Расстояние эксцентриситета вычисляется по формуле: =013*20+05*03-003=044м.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона находятся по формуле (3.7). =055
При условии проверяется неравенства:
Если данное неравенство выполняется то площадь сечения арматуры определяется по формуле:
и сравнивается с выбранной ранее. Если данное неравенство не выполняется то площадь арматуры вычисляется по формулам (3.19).
Расчет раскосов и стоек
Раскосы и стойки рассчитываются в зависимости от знака продольного усилия. Расчет растянутого элемента (например раскоса) выполняется аналогично расчету нижнего пояса (см. расчет по прочности расчет ширины продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин нижнего пояса) но без предварительного напряжения в формуле (5.19) . Расчет сжатого элемента решетки (например стойки) выполняется аналогично расчету верхнего пояса.
Расчёт сжатого раскоса в-г
при =25мм ; при (5.20)
где: hn =200мм- высота сечения пояса;
=3287м- длинна раскоса.
Случайный эксцентриситет а
Минимальная площадь продольной арматуры пояса назначается по табл. 38 [1] в зависимости от отношения где: =577. Диаметр арматуры подбирается по сортаменту. Арматура 412 AIII
При отношении =62.87>14 необходимо учесть влияние прогиба на
Значение коэффициента: =1.07. Расстояние эксцентриситета вычисляется по формуле: =0077*1.07+05*02-003=015м.
Принимаем арматуру АIII 412
Расчёт растянутой стойки б-в (N=208кН)
Количество арматуры подбирается по сортаменту.
Арматура : АIII4 14
φ = 16-15=1.58 - коэффициент учитывающий действие длительных нагрузок;
=0.015 - коэффициент армирования;
d =14мм–диаметр (мм);
Ширина непродолжительного раскрытия трещин определяется по формуле (5.19) за исключением: ; =3107мПа;
Nn =1914кН– нормативная нагрузка от всех нагрузок
При натяжении арматуры на упоры необходимо подобрать поперечную арматуру узлов в виде сеток или поперечных стержней из расчета прочности опорного узла по наклонному сечению. В курсовом проекте разрешается выполнять упрощенный расчет. В узле для обеспечения его прочности при действии усилий обжатия устанавливается арматура (чаще класса А-Ш) в количестве:
где: N1 -=10859кН расчетное усилие в стержне нижнего пояса примыкающего к узлу. Требуемый диаметр подбирается по сортаменту.
Арматура : АIII4 16
Длина заделки напрягаемой арматуры обеспечивающей полное использование расчетного сопротивления должна быть не менее для канатов диаметром 12-15мм - ар = 15 м для проволоки периодического профиля - 1м для стержневой арматуры – 35*d. Фактическая величина заделки напрягаемой арматуры (см. рис. 14) за линией (АВ) - 1р.
Величина заделки ненапрягаемой арматуры обеспечивающая полное использование ее расчетного сопротивления:
где: определяются по п. 5.14 и табл. 37 [1].
Рис. 14. К расчету опорного узла.
Фактическая величина заделки ненапрягаемой арматуры:
Площадь сечения одного поперечного стержня
Для предотвращения разрушения от растягивающих усилий опорный узел должен иметь поперечные стержни надежно приваренные к закладным деталям площадью поперечного сечения:
Косвенное армирование распределяется по длине зоны анкеровки от торца элемента до ближайшей к опоре возможной нормальной трещины (т.е. в пределах опорной закладной детали).
В узлах где примыкают сжатые раскосы и стойки проектируют поперечные стержни из конструктивных соображений 6мм А-П с шагом 100 мм а огибающие стержни 10 мм А-Ш.