ЖБК Одноэтажного однопролетного каркасного промышленного здания

жбк мти 99.docx

Образовательная автономная некоммерческая организация
Направление подготовки 08.03.01 «Строительство»
Железобетонные и каменные конструкции
Задание на курсовой проект4
Компоновка поперечной рамы5
2. Определение нагрузок на раму7
2.1. Постоянные нагрузки7
2.2. Временные нагрузки8
Статический расчет поперечной рамы10
1.Определение усилий в колоннах рамы10
1.1.Усилия от постоянной нагрузки11
1.2.Усилия от снеговой нагрузки:12
1.3.Усилия от вертикальной крановой нагрузки.12
1.4.Усилия от поперечного торможения кранов13
1.5.Усилия от ветровой нагрузки14
2. Эпюры моментов в колонне от различных нагрузок15
3. Расчетные усилия в левой колонне и их сочетание16
Расчет и конструирование колонны и фундамента.18
1.Расчет и конструирование колонны18
1.1.Данные для расчета сечений.18
1.2.Расчет арматуры в надкрановой части колонны на уровне верха консоли18
1.3.Расчет арматуры в подкрановой части колонны на уровне заделки в фундамент (сечение IV-IV).20
2 Расчет фундамента под крайнюю колонну22
2.1.Данные для проектирования22
2.2.Определение нагрузок и усилий23
2.3.Определение размеров подошвы фундамента24
2.4. Проверка давлений под подошвой фундамента24
2.5.Определение конфигурации фундамента25
2.6.Проверка высоты нижней ступени26
2.7.Подбор арматуры подошвы27
2.8.Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы.27
2.9.Подбор арматуры в направлении короткой стороны.28
Расчёт стропильной конструкции покрытия29
2. Геометрические размеры29
3. Нагрузки и усилия в стержнях30
4. Конструктивный расчёт32
4.1. Верхний сжатый пояс32
4.2. Нижний растянутый пояс35
4.3. Расчёт нижнего пояса на трещиностойкость35
4.4. Расчёт нижнего пояса по раскрытию трещин нормальных к продольной оси37
4.5. Сжатый раскос38
4.6. Растянутый раскос39
5. Расчёт узлов фермы39
5.2. Промежуточный узел40
Список использованной литературы41
Задание на курсовой проект
Требуется рассчитать и сконструировать сборные несущие железобетонные конструкции одноэтажного однопролетного каркасного промышленного здания оборудованного двумя электрическими мостовыми кранами среднего режима работы.
В ходе работы над проектом необходимо выполнить: компоновку конструктивной схемы здания; статический расчет поперечной рамы; проектирование колонны и фундамента под нее; проектирование стропильной конструкции покрытия.
Исходные данные для выполнения задания:
Схема несущей конструкции покрытия: 4 – ферма с параллельными поясами.
Пролет здания =18 м.
Продольный шаг колонн =12 м.
Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размерами 3 12 м с шагом колонн 12 м.
Класс бетона железобетонных конструкций без предварительного напряжения =15.
Класс бетона преднапряженных конструкций =40.
Грузоподъемность мостового электрического крана =20 т.
Расстояние от уровня чистого пола до верха рельса подкранового пути =96 м.
Расчетное значение веса снегового покрова на горизонтальную поверхность земли =1500 Нм².
Нормативное значение ветрового давления =450 Нм².
Расчетное сопротивление грунта основания =032МПа
Класс арматуры для преднапряженных конструкций и конструкций без предварительного напряжения принимается студентом самостоятельно согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» Для армирования следует применять сварные каркасы и сетки. Для железобетонного фундамента принимается класс бетона В125. Длина здания во всех случаях равна семикратному шагу колонн (=7а).
Рис.1. Конструктивная схема здания:
а – поперечный разрез; б – фрагмент плана; 1 – рулонный ковер; 2 – асфальтовая стяжка; 3 – плитный утеплитель; 4 – пароизоляция; 5 – плиты покрытия; 6 – несущая конструкция покрытия; 7 – рельс; 8 – подкрановая балка; 9 – навесные стеновые панели
Компоновка поперечной рамы
Здание одноэтажное однопролетное каркасное состоит из одного температурного блока длиной 84м. Стропильные конструкции – железобетонные сегментные фермы пролетом 24м. Расстояние от уровня чистого пола до верха рельса подкранового пути =96 м. Пролет здания – 18 м шаг колонн – 12 м. Покрытие здания – утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером. фонарей не предусматривается цех оснащен лампами дневного света.
Колонны – ступенчатые сплошные прямоугольного сечения. Подкрановые балки пролетом 12 м высотой 10 м. Высота кранового рельса 015 м. Наружные стены здания – из навесных панелей толщиной 30 см.
Высота надкрановой части колонны
где принимается по прил.1 в зависимости от грузоподъемности крана.
Высота подкрановой части колонны
м. Принимаем м и м при этом полная высота колонны до заделки в фундамент м а высота колонны от нулевой отметки пола до низа стропильной конструкции равна 108 м что отвечает модулю кратности 12.
Сечение надкрановой части колонны принимаем 40х40 см. Высота сечения подкрановой части ÷см принимаем 60 см; = 40 см.
Привязка колонн к разбивочным осямна 250 мм – внутрь здания
2. Определение нагрузок на раму
2.1. Постоянные нагрузки
Нагрузки от веса покрытия
Нормативная нагрузка Па
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка Па
Цементно-песчаная стяжка
Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане
Расчетное опорное давление фермы:
Расчетная нагрузка на колонны от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания :
Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 72 120м (высота панелей высота окна):
кН; то же на фундаментную балку
кН где 25 кНм² и 04 кНм² вес 1 м² стеновых панелей и остекления соответственно (см. табл.6).
Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки
кН где 115 кН – вес подкрановой балки (см. табл.5).
Расчетная нагрузка от веса колонн.
Расчетная нагрузка от веса колонн:
надкрановой части кН
подкрановой части кН
где 25 кНм³ - средняя плотность тяжелого бетона.
2.2. Временные нагрузки
Снеговая нагрузка на колонну (полная):
в том числе длительная кН
Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза. Пролет крана . Согласно Прил. 15 [3] база крана расстояние между колесами вес тележки . Расчетное максимальное давление колеса при :
Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :
Рис.2. Линия влияния давления на колонну
Горизонтальная крановая нагрузка от 2-ух кранов при поперечном торможении:
Ветровая нагрузка. Ветровое давление для которого. Для местности типа В коэффициент k учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания равен:
На высоте 162 м в соответствии с линейкой интерполяции
На уровне конька покрытия (отм.1983м):
Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 162м:
При условии и значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно Прил. 4 [5] принимаем с наветренной стороны с подветренной Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 126м при коэффициенте надежности по нагрузке :
- с наветренной стороны
- с подветренной стороны
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отм. 126 м:
Статический расчет поперечной рамы
1.Определение усилий в колоннах рамы
Расчет рамы выполняется методом перемещений. Подвергаем основную систему единичному перемещению и вычисляем реакции верхнего конца колонны по формулам прил.2.
Суммарная реакция от единичного перемещения
1.1.Усилия от постоянной нагрузки
В надкрановой части продольная сила кН действует с эксцентриситетом м (см. рис.9).
Рис.3. К определению эксцентриситетов продольных сил в колоннах
В подкрановой части кроме приложенной с эксцентриситетом м действуют: расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной 30 см кН с м; расчетная нагрузка от подкрановых балок кН с м; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны кН с м.
Суммарное значение момента .
Реакция верхнего конца левой колонны по оси А
Согласно принятому правилу знаков реакция направленная слева направо положительная.
Реакция в колонне по оси Б равна кН.
Суммарная реакция в основной системе; .
Упругая реакция левой колонны кН.
Изгибающие моменты в сечениях колоны (рис.5 табл.2 3):
Эпюры изгибающих моментов см. в табл.2.
1.2.Усилия от снеговой нагрузки:
Упругая реакция верха колонны:
Поперечная сила кН.
1.3.Усилия от вертикальной крановой нагрузки.
Рассматриваем загружение: - на левой колонне; - на правой колонне
Реакция верха левой колонны
Реакция верха правой колонны
Суммарная реакция в основной системе
Горизонтальное перемещение
где при шаге колонн 6 м.
Упругая реакция левой колонны
То же правой колонны которая является зеркальным отображением левой.
Изгибающие моменты в расчетных сечениях левой колонны:
Изгибающие моменты в расчетных сечениях правой колонны:
При на правой колонне в сечениях левой колонны знаки моментов меняются на обратные:
1.4.Усилия от поперечного торможения кранов
Горизонтальная тормозная сила передается на колонну через подкрановую балку на высоте м от уровня заделки колонны в фундамент и на расстоянии 28 м от низа фермы.
Сила кН приложена к левой колонне
- определяется с учетом пространственной работы каркаса.
Упругая реакция левой колонны:
Изгибающие моменты в сечениях левой колонны:
Упругая реакция правой колонны:
Изгибающие моменты в сечениях правой колонны:
1.5.Усилия от ветровой нагрузки
Давление ветра слева направо.
Изгибающие моменты в сечениях левой колонны:
То же в сечениях правой колонны:
При действии ветра справа налево эпюра моментов зеркальна.
2. Эпюры моментов в колонне от различных нагрузок
Крановая на левой колонне
Крановая на правой колонне
3. Расчетные усилия в левой колонне и их сочетание
Комбинация нагрузок и расчетные усилия в сечениях левой колонны
Крановая Н на левой колонне
Крановая Н на правой колонне
То же без учета крановых
Основное сочетание нагрузок с учетом крановых и ветровой
Расчет и конструирование колонны и фундамента.
1.Расчет и конструирование колонны
Необходимое количество арматуры со стороны сжатой и растянутой зон вычисляется по усилиям для сочетаний и соответствующие и и соответствующие . Окончательно принимаем большую величину .
1.1.Данные для расчета сечений.
Бетон тяжелый В15 подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении МПа; МПа. Арматура класса А-III мм МПа МПа.
1.2.Расчет арматуры в надкрановой части колонны на уровне верха консоли
Сечение колонны см при см полезная высота сечения см.
Комбинация расчетных усилий (см. в табл.3 ).
Первая комбинация ; кН.
Вторая комбинация ; кН.
Третья такая же как первая.
Усилия от продолжительного действия нагрузки (загружение №1 табл.3) ; кН.
Расчетная длина надкрановой части колонны при учете крановой нагрузки м. Гибкость где см.
Следовательно необходимо учесть влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.
Расчет на первую комбинацию усилий: ; кН; м см.
Определяем случайный эксцентриситет из следующих условий: см; см см.
Расчетный эксцентриситет см.
Условная критическая сила
Принимаем предварительно коэффициент армирования .
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона
По табл. прил.3 при находим .
Затем вычисляем площадь сечения сжатой арматуры
Сечение назначаем по конструктивным соображениям:
Принимаем 2ø16А-III см2 (см. прил. 4) (ø16А- III - минимальный диаметр рабочей арматуры сборных ж.б. колонн). При принятом сечении значение :
Площадь сечения растянутой арматуры:
Сечение также назначаем конструктивно принимая (2ø16А-III).
Полученный коэффициент армирования
что соответствует предварительно принятому
Расчет на вторую комбинацию усилий: кН.
Принимаем по конструктивным соображениям 2ø16А-III см²;
Принимаем 2ø18А-III см².
что близко к ранее принятому .
Проверка надкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости изгиба.
Расчетная длина м; радиус инерции сечения
см; т.к. то расчет из плоскости изгиба не производим.
1.3.Расчет арматуры в подкрановой части колонны на уровне заделки в фундамент (сечение IV-IV).
Сечение колонны см; см; см.
Комбинация расчетных усилий:
Усилия от продолжительного действия нагрузки: ;
Расчетная длина подкрановой части колонны м; гибкость где см.
Необходимость учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Дальнейший расчет ведем по аналогии с расчетом надкрановой части колонны.
Расчет на первую комбинацию усилий: ; кН.
Случайный эксцентриситет: см; см и не менее 1 см; принимаем см.
Расчетный эксцентриситет: см; см4;
Принимаем предварительно коэффициент
Назначаем по конструктивным соображениям:
Сечение также назначаем конструктивно принимая см² (2ø18А-III).
Расчет на вторую комбинацию усилий: ; кН;
По конструктивным соображениям см².
Принимаем см² (2ø18А-III)
Сечение арматуры см² (2ø18А-III).
Коэффициент армирования: что отличается от ранее принятого . Требуется пересчет.
Сечение арматуры см² (2ø18А-III). Коэффициент армирования что близко к ранее принятому .
Окончательно принимаем в сечении надкрановой части колонны у наружной и внутренней 2ø16А- в сечении подкрановой части колонны у наружной и внутренней грани по 2ø18А-III.
Армирование колонны см. чертеж лист 1.
Спецификация арматуры в чертежах должна быть выполнена по прил.11.
2 Расчет фундамента под крайнюю колонну
2.1.Данные для проектирования
Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной м. Обрез фундамента на отметке -015 м. Расчетное сопротивление грунта основания МПа = 320 кПа; средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем кНм³. Бетон фундамента тяжелый класса В125 с расчетными характеристиками при ; МПа; МПа. Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В35.
2.2.Определение нагрузок и усилий
На фундамент в уровне его обреза (сечение IV-IV) передаются от колонны следующие усилия :
расчетные при : кН·м; кН; кН;
нормативные при : кН·м;
где - усредненный коэффициент надежности по нагрузке.
Расчетная нагрузка от веса части стены ниже отметки передающаяся на фундамент: кН; нормативная нагрузка кН. Эксцентриситет приложения нагрузки от стены мм м тогда изгибающий момент от веса стены относительно оси фундамента:
Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис.4.
Расчетные усилия действующие относительно оси симметрии подошвы фундамента без учета массы фундамента и грунта на нем
то же нормативные значения усилий
Рисунок 4. Расчетная схема усилий для фундамента
2.3.Определение размеров подошвы фундамента
Примем соотношение сторон и предварительно устанавливаем размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента
Размер большей стороны м; принимаем унифицированные размеры м; тогда площадь подошвы м² а момент сопротивления м³.
2.4. Проверка давлений под подошвой фундамента
Проверяем наибольшие наименьшие и средние давления под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:
Давление на грунт определяем с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле
где кН кН·м – усилия на уровне подошвы фундамента от нагрузок с коэффициентом
Давления не превышают допускаемых т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны.
Для расчета фундамента по прочности нужны также величины давления на грунт от расчетных нагрузок при коэффициенте но без учета веса фундамента и грунта на нем.
Вычислим эти давления
2.5.Определение конфигурации фундамента
Проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью (рис.11).
Размеры подколонника в плане:
где и - соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон и .
Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания подколонника по формуле
принимая м и м получим
По расчету можно принять плитную часть в виде одной ступени высотой мм при этом консольный вынос нижней ступени получается меньше оптимального равного
Поэтому принимаем плитную часть из одной ступени высотой 300 мм. Тогда консольный вынос ступени составит: м.
Глубина стакана под колонну мм размеры дна стакана: мм; мм.
Рисунок 5. Геометрические размеры фундамента
2.6.Проверка высоты нижней ступени
Высота и вынос ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия
где - продавливающая сила;
м – размер средней линии грани пирамиды продав-ливания.
При м м площадь м² тогда продавливающая сила кН кН – продавливание ступени не произойдет.
Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения начинающегося от грани подколонника. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения м; поперечная сила создаваемая реактивным давлением грунта в конце наклонного сечения
Минимальное поперечное усилие воспринимаемое одним бетоном кН.
Так как кН кН прочность ступени по поперечной силе достаточна.
2.7.Подбор арматуры подошвы
Под действием реактивного давления грунта ступень фундамента работает на изгиб как консоль защемленная в теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по грани уступа и по грани колонны (рис.6).
Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле
где и - момент и рабочая высота в i-ом сечении.
Рисунок 6. К подбору арматуры подошвы фундамента
2.8.Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы.
Сечение I-I по грани подколонника ( мм)
Сечение II-II ( мм)
Принимаем в направлении длинной стороны 10ø12А-II ( мм² мм²) с шагом 200 м или 10ø14А-II ( мм² мм² с шагом 200 м.
2.9.Подбор арматуры в направлении короткой стороны.
Расчет ведем по среднему давлению по подошве кПа. Учитываем что стержни этого направления будут во втором (верхнем) ряду поэтому рабочая высота . Полагаем что диаметр стержней вдоль короткой стороны будет не более 12 мм. Сечение I'-I' по грани подколонника ( мм)
Сечение II'-II' по грани колонны ( мм)
В соответствии с конструктивными требованиями наименьший допустимый диаметр стержней должен быть не менее 10 мм (при длине стороны до 3 м) а наибольший шаг стержней не должен превышать 200 мм. Принимаем вдоль короткой стороны фундамента 13ø10А-II ( мм² мм²) с шагом 200 мм.
Расчет подколонника и его стаканной части не производим. По конструктивным требованиям количество продольной арматуры должно быть не менее 005% площади поперечного сечения подколонника
Принимаем 5ø14А-II ( мм²) у граней подколонника перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней параллельных плоскости изгиба принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм т.е. по 3ø10А-II. Поперечную арматуру стакана принимаем конструктивно ø8А-I ( мм²).
Армирование фундамента см. чертеж лист 1.
Расчёт стропильной конструкции покрытия
Ферма по заданию сборная железобетонная с параллельными поясами для плоской кровли одноэтажного промздания. Расчёт выполнен по [9 стр.725-736] и по [13 стр. 359-370].
Напрягаемая арматура нижнего пояса по заданию – стержневая горячекатаная периодического профиля класса А 600 с механическим натяжением арматуры на упоры форм. Такой класс арматуры может быть использован в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряжённых конструкций по [3 п. 6.2.4.]
Расчётные характеристики арматуры по [3]:
нормативное сопротивление растяжению Rs ser = Rsn = 600 МПа;
расчётное сопротивление растяжению Rs = 520 МПа;
модуль упругости Es = 20*10-4 МПа.
Сжатый пояс и остальные элементы решётки фермы армируются арматурой класса А 400 по заданию. Расчётные характеристики:
расчётное сопротивление растяжению и сжатию Rs = Rsc = 365 МПа при d > 10 мм; модуль упругости Es = 20*10-4 МПа;
хомуты и продольное армирование стержней класса А 240.
Бетон тяжёлый класса В 40 по заданию с расчетными характеристиками при коэффициенте условия работы :;;;; .
Коэффициент условий работы b2= 09 [3 п.6.1.12]. Значения прочностных характеристик бетона умножают на коэффициенты условий работы учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки условия окружающей среды и т.д.) по [3 п.6.1.12].
2. Геометрические размеры
Проектируется предварительно напряжённой на пролёт 18 м цельной.
Шаг ферм а=12 м. Расстояние между узлами по верхнему поясу составляет 3 м – равно ширине плиты что обеспечивает передачу нагрузки от рёбер плиты в узлы верхнего пояса и исключает влияние местного изгиба. Высоту фермы принимаем
h = (17 19)*L = 189 187 = 20 26 м.
Принимаем в осях h = 28 м – стандартная для пролёта 18 м согласно серии 1.463.9 вып.1. «Железобетонная ферма пролётом 18 м с параллельными поясами и оттянутой из нижнего пояса в раскосы напрягаемой арматурой»
Решётка треугольная угол наклона раскосов 450 пояса параллельные.
Сечение верхнего и нижнего поясов рекомендуется принимать 300 350 мм при шаге ферм 12 м сечение раскосов 160 мм стоек 140 мм.
Рисунок 7. Геометрическая схема фермы размеры в мм
3. Нагрузки и усилия в стержнях
Подсчет нагрузок на покрытие приведен в таблице №4
Нормативная нагрузка кН
Расчетная нагрузка кН
- кратковременная (полная)
Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:
Длительная действующая:
Кратковременная (полная) снеговая:
Узловые нормативные нагрузки соответственно:
Усилия элементах фермы от единичных загружений.
Рисунок 8. Нумерация элементов фермы
Усилия от постоянной
Усилия от длительного действия снеговой нагрузки
Усилия от кратковременного действия снеговой нагрузки
Суммарное опасное кратковременное усилие
Суммарное опасное длительное усилие
4. Конструктивный расчёт
Конструктивный расчёт элементов фермы осуществляется по 1 и 2 группам предельного состояния на действие усилий от расчётных нагрузок – по заданию.
4.1. Верхний сжатый пояс
Расчёт верхнего пояса ведём по расчётному усилию на суммарное опасное кратковременное усилие для элемента В1 N = -420 кН.
Ширину верхнего пояса принимают из условия опирания на него плит покрытия – 280 мм.
Ориентировочно требуемая площадь сечения верхнего сжатого пояса:
А = N [08*(Rb + 003*Rsc)] = = 123 см2 где
=003 – коэффициент армирования.
Назначаем размеры сечения верхнего пояса:
b x h = 28 x 25 см площадь сечения больше требуемой А = 700 см2 > 123 см2.
Случайный начальный эксцентриситет из условий:
еа 600 = 300 600 = 05 см где
= 300 см – расстояние между верхними узлами фермы;
еа h 30 = 25 30 = 083;
принимают наибольший ео = еа = 1 см.
При еа 1 8*h = 25 8 = 3125 см расчётная длина стержня верхнего пояса
o = 09*= 09*300 = 270 см.
Наибольшая гибкость сечения:
=o h = 270 25 = 11 > 4 следовательно необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Момент инерции сечения J = 28*253 12 = 364583 см4;
Принимаем привязку стержня а = 4 см
рабочая высота сечения ho = 25 – 4 = 21 см.
Устанавливаем значение коэффициента условий работы бетона b2 для чего находим момент внешних сил относительно центра тяжести растянутой (менее сжатой) арматуры длительно действующей нагрузки без учёта крановой и ветровой:
M1 = M + N*(ho – a) 2 = 0 + 240*(021 – 004) 2 = 20 кН*м;
моменты заданием не заданы принято в работе центральное сжатие стержня.
То же с учётом всех нагрузок:
M = M + N*(ho – a) 2 = 0 + 300*(021 – 004) 2 = 26 кН*м; где
M=0 M =0 – принято центральное сжатие стержня фермы без моментов.
Т.к. крановые нагрузки учтены в сочетание нагрузок и
М1 = 20 кН*м ≤ 082*М =082*26 = 21 кН*м тогда
b2 =09 – коэффициент условий работы бетона по [11 стр.714].
Коэффициент учитывающий длительное действие нагрузки:
= 1 + *M1 M = 1 + 1*20 26 = 177; где
= 1 (для тяжёлого бетона);
= ео h = 001 025 = 004
= 004 ≤ min = 022 следовательно принимаем для расчёта = 022
Отношение модулей упругости арматуры и бетона
= Eв Еs = 200000 36000 = 65.
Задаемся коэффициентом армирования = 0024 (первое приближение) в пределах предельных процентов армирования. По [9 табл.12 13 стр.184] для бетона
В 40 и арматуры А 400 для центрально сжатых элементов при
Момент инерции сечения:
J = b* h 312 =28*25312 =36458 см4.
Js = *b*ho*(05*h – a)2 = 0024*28*21*(05*25 – 4)2 = 10196 см4.
Условная критическая сила:
При Ncr > N размеры сечения достаточны.
Коэффициент начального увеличения эксцентриситета:
= 1 (1 – N Ncr) = 1 (1 – 300 4290) = 108;
Расстояние е = е* + 05*h – a = 1*108 + 05*25 – 4 = 96 см.
Характеристика сжатой зоны бетона:
= α – 0008*в2*Rв = 085 – 0008*09*29= 071 где
α = 085 – для тяжёлого бетона
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:
R = [1+s 500*(1– 11)] = 071 [1 + 365 500 * (1 – 071 11)] = 056 где
s1 = Rs = 365 МПа для арматуры А 400.
Вспомогательные коэффициенты:
п = N (b2*Rb*b*ho) = 300*(10) (09*195*28*21) = 029 R = 056 в таком случае принимаем п = R = 056 п должен быть ≥ R
= a n = 4 21 = 01904
При αs > 0 и > R площадь арматуры определяют по формуле [11 ф-ла 18.4 стр.683] и по [11 стр.730].
При αs ≤ 0 принимают симметричное армирование Аs = As конструктивно:
из условия минимального армирования при коэффициенте армирования
Аs = As= min *b*ho = 0002*28*21 = 12 см2
не менее d =16 мм для рабочего армирования сборных жб ферм по [6 п.3.65]
не более d =40 мм по 18 п.3.11].
Принимаем конструктивно из условия минимального армирования
по 2 d 16 А 400 с каждой стороны сечения Аs = As= 402 см2 .
Коэффициент армирования = 2*402 (28*21) = 0014 что незначительно отличается от принятого значения и находится в пределах предельных процентов армирования: min = 005 % =00005 maх = 246 % = 0025
Диаметр поперечного армирования принимается не менее 6 мм по [5 п. 5.11] и не менее 4 мм по [9 прил.8 стр. 844] для продольной диаметра d 16. Принимаем d 6 А 240 – класс по заданию.
Шаг стержней S 500 мм S 20*d = 20*16 = 320 мм – при сварных каркасах принимаем S = 300 мм.
Расчёт сечения пояса из плоскости фермы не делают так как все узлы фермы раскреплены.
4.2. Нижний растянутый пояс
Расчет прочности выполняем на суммарное опасное кратковременное усилие для элемента Н2 N=+4501 кН.Площадь сечения растянутой арматуры:
Аs = N (s6*Rs) = 450*(1000) (115*520*(100)) = 52 см2 где
s6 =115 учитывает снижение трещиностойкости ввиду наличия изгибающих моментов возникающих в жёстких узлах.
Принимаем по заданию арматуру А 600.
Можно запроектировать по сортаменту 9 10 А 600 Аs = 707 см2 поскольку несколько стержней из нижнего пояса заводятся в крайние раскосы.
Сечение нижнего пояса 28 х 28 см.
Напрягаемая арматура окаймлена пространственным каркасом.
Продольная арматура каркаса из стали класса А 400 (4 d 16 A 400 c As = 804 см2).
Диаметр поперечного армирования принимается не менее 6 мм по [5 п. 5.11] и не менее 4 мм по [9 прил.8 стр. 844] для продольной диаметра d 16. Принимаем d 6 А 240.
Суммарный процент армирования:
= (As + As) (b*h) = (707 + 804) (28*28)* 100% = 19 % = 0019 что находится в пределах предельных процентов армирования.
По [9 табл.12 13 стр.184] для бетона В 35 и арматуры А 400 для растянутых элементов: min = 005 % = 00005 maх = 245 % = 0025
Отношение модулей упругости напрягаемой арматуры класса А 600 к бетону
= Еs Eb = 2*105 (036*105) = 65;
Отношение модулей упругости ненапрягаемой арматуры класса А 400 к бетону В 35:
= Еs Eb = 2*105 (036*105) = 65.
Приведённая площадь сечения:
Ared = Aб + As* = 28*28 + 707*65 + 804*65 = 784+46+52=882 см2 где
As* - сумма произведений площади всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) на отношение модулей упругости.
4.3. Расчёт нижнего пояса на трещиностойкость
Прочность бетона (передаточная прочность бетона) к моменту обжатия Rbp устанавливается так чтобы при обжатии отношение напряжений = bp Rbp 075.
Передаточная прочность бетона должна быть не менее 50 % принятого класса бетона на сжатие В 40 Rbp ≥ 05*40 = 20 МПа и не менее Rbp ≥ 15 МПа по [3 п.6.1.6].
Принимаем Rbp = 20 МПа.
Элемент относится к 3-й категории. Принимают механический способ натяжения арматуры на упоры форм.
Значение предварительного напряжения в арматуре sp при р = 005 sp назначают из условий:
sp + 005*sp Rsser = 600 МПа
sp ≤ 600 105 = 570 МПа.
Принятое предварительное напряжение также должно находиться в пределах по [6 п. 2.25]:
минимальное sp = 03 *Rsn = 03 * 600 = 180 МПа.
максимальное sp = 09 *Rsn = 09 * 600 = 540 МПа.
По [6 п. 2.25] предварительные напряжения арматуры sp в конструкциях с предварительным натяжением принимают не более 09*Rsn для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 08*Rsn для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.
Принято для расчётов из данных условий sp = 500 МПа.
Определяем потери предварительного напряжения в арматуре при sр = 1.
- от релаксации напряжений в арматуре по [6 п.2.27]:
= [022*(sp Rsser) – 01]* sp = [022*(500 600) – 01]*500 = 42 МПа
- от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств по [6 п.2.28]:
(при t = 650C) 2 = 125*t = 125*65 = 81 МПа;
- от деформации анкеров по [6 п.2.30 ф-ла 2.5]:
= Еb* = 2*105*028 1900 = 29 МПа; где
= 125 + 015*d = 125 + 015*10 = 28 мм = 028 см – обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров. При отсутствии данных можно принять
d- диаметр напрягаемой арматуры;
= 19 м = 1900 см – расстояние между наружными гранями упоров.
Усилие обжатия с учётом потерь 1 3:
Р1=Аs*(sp–1–2– 3) = 707*(500–42–81–29)*(100) = 246036 H =246 кН;
Напряжение в бетоне при обжатии:
bp = P1 Ared = 246*(1000) 882 = 279 H см2 = 28 МПа;
- от быстронатекающей ползучести бетона
при bp Rbp = 28 20 = 01 ≤ = 075
= 40*085*bp Rbp = 40*085*01 = 34 МПа где
5 – коэффициент учитывающий тепловую обработку при атмосферном давлении.
Первые потери: os 1= 1 + 2 + 3 + 6= 42 + 81 + 29 +34 = 155 МПа.
- от усадки бетона класса ≤ В 40 подвергнутого тепловой обработке 8=40 МПа;
Р1 = Аs*(sp–os 1) = 707*(500 – 155)*(100) = 243915 H = 244 кН;
bp = P1 Ared = 244*(100) 882 = 277 H см2 = 28 МПа;
- от ползучести бетона при bp Rbp = 28 20 = 01 = 075
= 150**bp Rbp = 150*085*01 = 128 МПа где
Вторые потери составляют os 2 = 8 + 9 = 35 + 128 = 48 МПа.
Полные потери os = os 1 + os 2 = 155 + 48 = 203 МПа ≥ 100 МПа.
Полные потери должны быть ≥ 100 МПа по [5 п. 2.2.3.9] в противном случае необходимо принять os = 100 МПа.
Расчётный разброс напряжений при механическом способе натяжения (предельное отклонение предварительного напряжения в арматуре):
sp = 05*р sp * (1 + 1 ) = 05 * 005*sp sp * (1 + 1 ) =
= 05*005*(1+1 ) = 0033 где
np = 6 – напрягаемых стержней в сечении элемента (9 d 10 А 600).
Так как sp = 0033 01 окончательно принимаем sp = 01.
В случае sp 01 принимают sp.
sp = 1 – sp = 1 – 01 = 09;
Усилия обжатия с учётом полных потерь по [5 ф-ла 29]:
Р = Аs*(sp – os)* sp – (6 + 8 + 9)* As =
= 707*(500 – 203)*09 – (34 + 40 + 128)*804 =1890 – 412 = 1478 МПа*см2 = =148 кН.
Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:
Ncrc=i*Rbtser*(A+2*As*1) + P= 085*195*(10-1)*(784 + 2*707*65) + 148 = 293 кН где
i = 085 – коэффициент учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жёсткости узлов фермы.
Так как Ncrc = 293 кН N = 4501 кН условие трещиностойкости сечения не соблюдается т. е. расчёт по раскрытию трещин нужен.
4.4. Расчёт нижнего пояса по раскрытию трещин нормальных к продольной оси
Расчёт ведётся при f = 1 (от нормативных нагрузок) и при sp = 1.
Нормативная нагрузка в стержне Nn = N115 = 4501 115 =39139 кН где
5 – усреднённый коэффициент по нагрузке.
Проверяют ширину раскрытия трещин по [11 ф-ла 7.47] с коэффициентом учитывающим влияние жёсткости узлов γi=115 от суммарного действия постоянной нагрузки и кратковременного действия полной снеговой нагрузки.
= 707*(500 – 203)*1 – (34 + 40 + 128)*804 = 2100 – 412 = 1688 МПа*см2 = 169 кН.
Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия полной нагрузки:
s= (Nn – Р) Аs= (39139 – 169)707 = 13 МПа где Р с учётом полных потерь.
Коэффициент армирования принимается без учёта сжатых свесов полок:
= (As + As) (b*h) = (707 + 804) (28*28)* 100% = 19 % = 0019.
Коэффициенты учёта нагрузки:
= 12 – для растянутых элементов
= 1 – для кратковременных и непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок
диаметр напрягаемой арматуры d = 12 мм.
Ширина раскрытия трещин от непродолжительного (кратковременного) действия полной нагрузки:
acrc 1 = γi*20*(35 – 100*)*** (s Es)* =
= 115*20*(35 – 100*0019)*12*1*1*(13200000)* = 002 мм
Непродолжительная ширина раскрытия трещин:
acrc = acrc 1 – acrc 1 + acrc 2 = 002 – 0 + 0 = 002 мм [аcrc]= 015 мм где
acrc 1 = acrc 2 =0 мм.
Для конструкций 3-ей категории трещиностойкости предельная ширина раскрытия трещин по [3 п.8.2]: непродолжительная аcrc = 015 мм продолжительная
Расчёт по раскрытию трещин выполнен.
Расчет прочности выполняем на суммарное опасное кратковременное усилие для элемента Р3 N = -2105 кН.
Ориентировочно требуемая площадь сечения сжатого раскоса:
Атр = N [08*(Rb + 003*Rsc)]= = 86 см2.
Назначают размеры сечения раскосов:
b x h = 28 x 16 см А = 448 см2 ≥ Атр = 86 см2.
Все сжатые раскосы не имеют преднапряжённого армирования и присоединяюися в узлах с помощью сварки выпусков арматуры и омоноличивания узлов бетоном.
Привязка стержня продольной рабочей арматуры каркасов а=4 см.
Рабочая высота сечения ho = 16 – 4 = 12 см
Принимаем армирование конструктивно из условия минимального армирования: Аs = As= *b*ho 2 = 0024*28*122 = 403 см2
Принимаем 4 d 16 А 400 c А = 804 см2
Коэффициент армирования = А(b*h0)=804 (28*12) = 0024 что находится в пределах предельных процентов армирования.
Расчётная длина стержня по [2] для сжатых раскосов
o = 08* = 08*430 = 344 см.
По [9 табл.12 13 стр.184] для бетона В 35 и арматуры А 400 для сжатых элементов при 17 ≤ ≤ 35
min = 01 % =0001 maх = 246 % = 0025
4.6. Растянутый раскос
В растянутый раскос (второй от опорного узла) из нижнего пояса через промежуточный нижний узел заводятся напрягаемые стержни 3 d 10 А 600.
Расчётное значение усилия от постоянной и полной снеговой нагрузок
Малонагруженные стойки принимаем минимальным сечением 28х14 см.
Привязка стержня продольной рабочей арматуры а=4 см.
Рабочая высота сечения ho = 14 – 4 = 10 см
Армирование минимальное:
Аs = As= *b*ho 2= 0024*28*102 = 34 см2
Расчётная длина стержня по [3] для сжатых стоек o = 08 * = 08*240 = 192 см.
По [9 табл.12 13 стр.184] для бетона В 50 и арматуры А 400 для сжатых элементов при ≤ 17
min = 005 % =00005 maх = 246 % = 0025
Принимаем 4 d 14 А 400 c А = 616 см2.
Коэффициент армирования = А(b*h0)= 616 (28*10) = 0022 что находится в пределах предельных процентов армирования.
5. Расчёт узлов фермы
В опорном узле действуют усилия: от нижнего пояса Nн = 4501 кН; от верхнего пояса Nв = 4205 кН и реакция опоры фермы.
В опорных узлах ферм по расчёту определяют только поперечную арматуру каркасов. Остальную устанавливают по конструктивным соображениям.
Площадь продольной ненапрягаемой арматуры класса А 400:
As = 02*Nн Rs = 02*4501*(10) 365 = 20 см2. Для 4 d 12 А 400 As = 452 см2.
Угол между элементами фермы характеризуют с помощью тригонометрической функции ctg = 290 127 = 22 где
0 и 127 мм – геометрические размеры фермы.
Np = Ap*Rs*1 2 = 707 *520*56 100 = 2059 МПа*см2 = 206 кН;
Ns = As*Rs*1 3 = 452*365*56 42 = 2200 МПа*см2 = 220 кН; где
– длина заделки арматуры за линией АВ;
= 100 см – необходимая для заделки арматуры А 600;
= 35*d = 35*12 = 42 см то же для арматуры А 400.
Площадь сечения вертикальных поперечных стержней из арматуры d 10 40
A 400 c Rs = 295 МПа из условия обеспечения прочности по линии отрыва АВ:
Аs = (Nн – Nв)(Rs*ctg )=(4501 – 4205)*(10) (295*22) = 02 см2
Та же из условия обеспечения прочности на изгиб в наклонном сечении
Аs = [Nн*(4 – a) – Nв*(ho – x2)] (05* Rs*(4 – a – 10)) =
=[310*(10)*(90 – 17) – 300 *(10)*(45–112 2)] (05*295*(90 – 27)) =10 см2 где
– длина опорного узла;
а – расстояние от торца конструкции до центра узла;
Высота сжатой зоны в наклонном сечении:
х = Nн (b1*Rb*b) = 4501*(10) (085*195*28) = 62 см
по сортаменту принято 8 d 14 A 400 с Аs = 123 см2. Вертикальные хомуты размещены на длине проекции наклонного сечения около 58 см.
Требуемый шаг хомутов (пар стержней) s = 58*2 (8 + 1) = 10 см. С таким шагом хомуты устанавливают на всей длине узла. У торца фермы в зоне расположения предварительно напряжённой арматуры на длине 06*2 = 60 см устанавливаем конструктивные вертикальные сварные сетки с шагом 10 см которые охватывают все стержни.
5.2. Промежуточный узел
Наибольшее усилие в раскосе N = 2105 кН. Продольная арматура узла 4 d 12
A 400 c As = 452 см2.
Требуемая площадь сечения вертикальных поперечных стержней из арматуры
d 10 40 A 400 из условия обеспечения прочности по линии отрыва САВ:
Аs = N*(1*1 + 5*d) ( Rs*2*3*cos ) =
= 210*10*(11*42 + 5*12) (300*14*42*07133) = 45 см2 где
= 11 – коэффициент условий работы узла;
= s Rs = N (As*Rs) = 210*(10) (452*365) = 14;
= 42 см – длина заделки арматуры;
= 35*d = 35*12 = 42 см.
По сортаменту принято 9 d 12 A 400 Аs = 102 см2.
Вертикальные хомуты должны быть размещены на линии отрыва АВ 45 см При шаге хомутов s = 10 см можно разместить n = 45*2 10 = 9пар стержней.
Требуемая площадь сечения арматуры окаймляющей узел:
As = 004*15*N (n*Ros) = 004*15*210*(10) (2*90) = 08 см2 где
N – усилия в раскосах;
n – число окаймляющих стержней;
Ros = 9 МПа – ограниченное сопротивление арматуры.
Принята окаймляющая арматура (поперечная) узла d 10 A 400 c As = 08 см2.
Список использованной литературы
ГОСТ Р 21.101-2020 «Система проектной документации для строительства». Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июня 2020 г. N 282-ст взамен ГОСТ Р 21.1101-2013
СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). ПересмотрСП 20.13330.2011"СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия".
СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции». ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 63.13330.2012.
В.Н. Байков Е.Э. Сигалов «Железобетонные конструкции. Общий курс». Москва 1991.

жбк99_recover.dwg

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине "Железобетонные и каменные конструкции
Ферма стропильная ФС-1
Ведомость расхода стали на элемент
Групповая спецификация на стропильную ферму ФС-1
Спецификация элементов на стропильную ферму ФС-1
Дополнительные сборочные еденицы
Изделие закладное М-1
Изделие закладное М-2
Изделие закладное соед. МС-1
Примечания: 1 В разделе сборочные еденицы включены все арматурные изделия и закладные детали. 2 Арматурные изделия и каркасы разработаны только для основных элементов
остальные выполняются по аналогии. 3 В ведомости расхода стали
приведена выборка только для тех арматурных изделий и закладных деталей для которых разрабо- таны чертежи на листах 1 и 2. 4 Защитный слой бетона для арматуры должен приниматься не менее 20мм и не менее диаметра стержня
Ферма стропильная ФС-1.
Каркас пространственный КП-1
Каркас пространственный КП-2
Закладные изделия М-2
Каркас пространственный КП-3
Каркас пространственный КП-4
Каркас пространственный КП-5
Каркас пространственный КП-6
Каркас пространственный КП-7
Промышленное одноэтажное
Конструктивная схема поперечной рамы
Cхема расположения железобетонных элементов
Спецификация элементов на фундамент Ф-1
Спецификация железобетонных элементов
ведомость расхода стали
спецификация на безстропильную ферму
групповая спецификация на ФБС-1
∅ 6 В500 ГОСТ 5781-82 l=430
∅ 6 В500 ГОСТ 5781-82 l=2400
∅ 5 В500 ГОСТ 5781-82 l=300
∅ 12 А400 ГОСТ 5781-82 l=1700
∅ 6 А240 ГОСТ 5781-82 l=1040
∅ 6 А240 ГОСТ 5781-82 l=1640
∅ 18 А500 ГОСТ 5781-82 l=8430
∅ 12 А400 ГОСТ 5781-82 l=8430
∅ 5 В500 ГОСТ 5781-82 l=380
∅ 5 В500 ГОСТ 5781-82 l=680
Одноэтажное промышленное
Опалубочный чертёж колонны №2.
Схема армирования колонны №2.
КП1. Узел А. Узел Б. Сечения 1-1
Сетка С1. Сетка С2. Сетка С3. Каркас КР1
∅ 6 В500 ГОСТ 5781-82 l=380
∅ 6 В500 ГОСТ 5781-82 l=360
∅ 5 В500 ГОСТ 5781-82 l=360
∅ 16 А500 ГОСТ 5781-82 l=4100
Спецификация на колонну №2
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=430
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=2400
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=300
∅ 12 А-III ГОСТ 5781-82 l=1700
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=1040
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=1640
∅ 18 А-III ГОСТ 5781-82 l=8530
∅ 12 А-III ГОСТ 5781-82 l=8530
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=380
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=680
∅ 6 А-III ГОСТ 5781-82 l=360
∅ 16 А-III ГОСТ 5781-82 l=4200
Спецификация на колонну К1
∅ 8 А-III ГОСТ 5781-82 l=1060
∅ 8 А-III ГОСТ 5781-82 l=1160
∅ 14 А-III ГОСТ 5781-82 l=1100
∅ 14 А-III ГОСТ 5781-82 l=1600
∅ 12 А-III ГОСТ 5781-82 l=2330
∅ 10 А-III ГОСТ 5781-82 l=1730
∅ 8 А-III ГОСТ 5781-82 l=2060
∅ 14 А-III ГОСТ 5781-82 l=1160
Групповая спецификация на фундамент Ф-1
Колонна К-1. Фундамент Ф-1.
Опалубочный чертеж М 1:50
схема арми- рования М 1:50
Стропильную ферму покрытия ФС 1 изготовить из тяжелого бетона средней плотности класса В 35
подвергнутый тепловой обработке. 2. Армирование поясов
раскосов произвести и узлов пространственными каркасами. 3. Продольная рабочая арматура каркасов - стержни горячекатанной арматуры периодического профиля
класса А 400 по ГОСТ 5781-82*. Оьеспечить проектное положение каркасов в элементах установкой бетонных фиксаторов. 4. Арматурные стержни каркасов крепить в местах пересечения через шаг арматуры стержнями гладкой горячекатанной стержневой арматуры класса А240 по ГОСТ 5781-82*. Шаг поперечных стержней каркасов 300 мм. 5. Нижний пояс фермы армировать напрягаемой арматурой из 9 стержней класса А 600
диаметром 10 мм. Напрягаемая арматура окаймлена пространственным каркасом КП1. 6. Передаточная прочность бетона к моменту обжатия Rbр=20 МПа. 4. Предварительное напряжение в арматуре sр=500 МПа. Натяжение напрягаемой арматуры произвести механическим способом на упоры стальных силовых форм. 8. Арматурные каркасы и сетки изготавливаются контактно-точечной сваркой
ГОСТ 14098-91-К1-Кт. 10. Мероприятия по антикоррозийной защите соединительных металлических изделий
элементов и сварных швов выполнять в соответствии с требованиями СП 28.13330.2012 кремнеорганической эмалью КО-198
по ТУ 6-02-841-74 за 2 раза.
СПЕЦИФИКАЦИЯ АРМАТУРЫ НА ФС 1
Одноэтажное каркасное производственное здание
Стропильную ферму покрытия ФС 1 изготовить из тяжелого бетона средней плотности класса В 40
Каркас пространственный КП-8