Файл: Расчёт и конструирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.01.2024
Просмотров: 85
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
G= 1 и вторая от временных нагрузок в узлах на половине пролете фермы при Р = 1 (рис. 4.1, в) из данных табл. 4.2 видно, что худшим является полное загружение фермы. Это учтено при составлении табл. 4,3, раскоса 5 – 6, для которого временная нагрузка принята на 0,5 пролета.
Таблица 4.2. Таблица усилий в стержнях фермы от G = 1 на всем пролете от P= 1 на половине пролета («+» - растяжение, «-» - сжатие)
Фактически усилия в элементах фермы получены умножением усилий от Р = G = 1, взятых по табл. 4.2, на максимальное действительное значение узловых нагрузок Р иG для двух вариантов загружений нормативными и расчетными нагрузками. В табл. 4.3 приведены усилия для элементов левой половины фермы, для правой половины значения усилий те же, обозначения стержней указаны цифрами со штрихом (рис. 4.9,
а).
Таблица 4.2. Усилия в элементах фермы при полном ее загружении («+» - растяжение, «-» - сжатие)
4. Расчет верхнего пояса. Предварительно принято сечение верхнего пояса 24×24 см, F = 576 см2. Свободную длину пояса для учета продольного изгиба в плоскости и из плоскости фермы принимаем равной ширине одной панели 3 м, так как в узлах ферма раскреплена панелями покрытия.
Случайный начальный эксцентриситет:
и не менее 1 см. Принимаем Так как то расчетную длину принимаем:
Радиус инерции сечения
Гибкость следовательно, необходимо учесть влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы.
Предварительно вычисляем площадь сечения арматуры, полагая:
Принимаем из конструктивных соображений процент армирования
Так как и расчетная длина элемента то расчет арматуры верхнего пояса можно также выполнять по формуле:
где ????=0,85 принято предварительно; m=1 при h>20 см;
следовательно, и по этому расчету армирование назначается конструктивно.
Сечение верхнего пояса можно было бы уменьшить, но из условий унификации сечений оставляем его 24×24 см, как и для нижнего пояса. Расчет сечения пояса из плоскости фермы не выполняем, так как сечение квадратное и все узлы фермы раскреплены.
5. Расчет нижнего пояса на прочность. Максимальное расчетное усилие растяжения нормативное
Требуемое по прочности сечение арматуры:
Предварительно принимаем шесть канатов (для варианта с проволочной арматурой класса Вр-II можно принять с некоторым запасом до 10%, Вр-II, ). Напрягаемая арматура окаймляется хомутами. Из конструктивных соображений по углам перегиба хомутов ставим А-III, . Процент армирования:
Приведенная площадь бетона:
где для напрягаемой арматуры класса К-7 и для арматуры класса А-III.
Расчет нижнего пояса на трещиносткойкость. Элемент относится ко второй категории трещиностойкости.
Максимальное предварительное напряжение арматуры принимаем:
Проверяем условия:
где
Определяем потери предварительного напряжения арматуры.
Первые потери:
а) от релаксации напряжений в арматуре:
б) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при ):
в) от деформации анкеров (при ):
где – для канатов К-7.
г) от деформации бетона вследствие быстро натекающей ползучести при:
Первые потери составляют:
Вторые потери:
а) от усадки бетона марки В40, подвернутого тепловой обработке, ;
б) от ползучести бетона при
Суммарная величина вторых потерь:
Полные потери:
Значение предварительного напряжения в арматуре с учетом всех потерь:
Проверяем условие трещинообразования:
Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:
т.е. трещиностойкость сечения обеспечена, где
здесь множитель введен для пересчета размерности в полагая
Проверяем прочность нижнего пояса в процессе натяжения по условию:
условие удовлетворяется, где (см. п. 4 табл. 15, СНиП [9] для проволочной арматуры).
Контролируемое усилие при натяжении канатов:
6. Расчет первого раскоса (1-2). Расчетное сжимающее усилие по табл. 4.3 от постоянной и длительной нагрузок 400 кН, от кратковременной 83 кН. Бетон марки В40,
Назначаем сечение раскоса Случайный эксцентриситет: Принимаем Так как то расчетная длина раскоса будет
При расчет ведем как внецентренно-сжатого элемента. Радиус инерции сечения Отношение , необходимо учесть влияние прогиба элемента на значение эксцентриситета продольной силы; минимальное значение процента армирования .
При симметричном армировании, когда площадь сечения арматуры можно вычислить по формуле:
Назначаем из конструктивных соображений симметрично по контуру
7. Расчет второго раскоса (2-3). Расчетное усилие растяжения Назначаем сечение Площадь сечения арматуры из условия прочности:
принимаем предварительно
Расчет по раскрытию трещин. Вычисляем усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:
следовательно, трещины образуются, требуется проверка условий расчета по их ширине раскрытия.
Определяем ширину раскрытия трещин при действии постоянной и длительной нагрузок по формуле:
где
Ширина раскрытия трещин при действии кратковременной нагрузки:
Полная ширина раскрытия трещин:
сечение подобрано удовлетворительно.
Аналогично вышеизложенному рассчитывают и другие элементы фермы на внецентренное сжатие или центральное растяжение. Малонагруженные элементы, например стойки II-I, 3-4, 6-6’, запроектированы конструктивно; их сечение принято минимальным с армированием Изготовление элементов решетки выполняют отдельно, а при бетонировании фермы они соединяются выпусками арматуры с узлами поясов; стыки арматуры сваривают и затем тщательно бетонируют (рис. 4.2).
8. Конструктивные указания. По верхнему поясу в узлах устанавливают металлические пластины к которым затем приваривают ребристые плиты перекрытия. Заделка выпусков стержневой арматуры растянутых элементов в узлах с растянутым бетоном должна быть не менее чем на 20d или 250 мм, а в сжатом бетоне не менее чем на 12-15d или 200 мм (здесь d – больший диаметр продольной арматуры). Полная длина заделки арматуры согласно Руководству [22] должна составлять 35d. При меньшей длине заделки растянутых стрежней в узлах ставят поперечные стержни по расчету.
Крепление закладных деталей должно быть надежным, исключающим возможность их смещения или отрыва. При применении сварных соединений стержневой арматуры следует руководствоваться требованиями приложения СНиП II-21-75.
В торцовых участках нижнего пояса поставлены сетки С-1 из проволочной арматуры класса В-1. Поперечные стержни и хомуты во всех стержнях и промежуточных узлах назначены по конструктивным требованиям из проволочной арматуры диаметром 6-8 мм класса A-I.
Рис. 4.2. Армирование фермы с параллельными поясами пролетом L=18 м
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
Расчетные сопротивления и начальный модуль упругости тяжелого бетона, МПа
Таблица 2
Расчетные сопротивления и модули упругости стержневой арматуры, МПа
Таблица 3
Расчетные сопротивления и модули упругости проволочной арматуры, МПа
Таблица 4
Расчетная площадь поперечного сечения, масса и сортамент стержневой и проволочной арматуры
Таблица 5
Сортамент арматурных канатов
Таблица 6
Площади поперечных сечений, арматуры для железобетонных конструкций
ЛИТЕРАТУРА
1. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкции. Стройиздат, 1979.
2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М., Стройиздат, 1976.
3. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий. Магнитогорск.
4. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1989.
5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., 1985.
6. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М., 1985.
33
Таблица 4.2. Таблица усилий в стержнях фермы от G = 1 на всем пролете от P= 1 на половине пролета («+» - растяжение, «-» - сжатие)
| Элемент | Обозначения стержня по расчетной схеме | Усилия, кН, от нагрузок | ||
| постоянных и длительных G = 1 | кратко – временных Р = 1 на 0,5 фермы слева | кратко – временных Р = 1 на 0,5 фермы справа | ||
| Верхний пояс | III-1; III’-1’ IV-3 V-4 VI-6; VI’-6’ V’-4’ IV’-3’ | 0 – 5,9 – 5,9 – 7,8 – 5,9 – 5,9 | 0 – 3,9 – 3,9 – 3,9 – 2 – 2 | 0 – 2 – 2 – 3,9 – 3,9 – 3,9 |
| Нижний пояс | I – 2 I – 5 I – 5’ I – 2’ | + 3,4 + 7,35 + 7,35 + 3,4 | + 2,45 + 4,4 + 2,95 + 0,95 | + 0,95 + 2,95 + 4,4 + 2,45 |
| Раскосы | 1 – 2 2 – 3 4 – 5 5 – 6 6’ – 5’ 5’ – 4’ 3’ – 2’ 2’ – 1’ | – 4,8 +3,45 – 2,1 + 0,6 + 0,6 – 2,1 +3,45 – 4,8 | – 3,45 + 2,1 – 0,75 – 0,75 + 1,35 – 1,35 + 1,35 – 1,35 | – 1,35 + 1,35 – 1,35 + 1,35 – 0,75 – 0,75 + 2,1 – 3,45 |
| Стойки | 11 – 1 3 – 4 6 – 6’ 4’ – 3’ 1’ – 11’ | – 0,5 – 1 – 1 – 1 – 0,5 | – 0,5 – 1 – 0,5 0 0 | 0 0 – 0,5 – 1 – 0,5 |
Фактически усилия в элементах фермы получены умножением усилий от Р = G = 1, взятых по табл. 4.2, на максимальное действительное значение узловых нагрузок Р иG для двух вариантов загружений нормативными и расчетными нагрузками. В табл. 4.3 приведены усилия для элементов левой половины фермы, для правой половины значения усилий те же, обозначения стержней указаны цифрами со штрихом (рис. 4.9,
а).
Таблица 4.2. Усилия в элементах фермы при полном ее загружении («+» - растяжение, «-» - сжатие)
| Элемент | Обоз - начение стержня по рас - четной схеме | Усилия, кН, от нормативных нагрузок | Усилия, кН, от расчетных нагрузок | ||||
| посто-янных и дли- тель- ных | Крат-ковре-мен-ных | Расчет- ное усилие | посто-янных и дли- тельных | Кратко-вре-менных | Расчет- ное усилие N | ||
| Верхний пояс | III–1 IV–3 V–4 VI–6 | 0 – 406 – 406 – 542 | 0 – 74,2 – 74,2 – 98 | 0 – 480,2 – 480,2 – 640 | 0 – 483 – 483 – 645 | 0 – 103,7 – 103,7 – 138 | 0 – 586,7 – 586,7 – 783 |
| Нижний пояс | 1–2 1–5 | +234 +510 | +42,8 +92,6 | +276,8 +602,6 | +278 +607 | +59,8 +129,5 | +337,8 +736,5 |
| Раскосы | 1 – 2 2 – 3 4 – 5 5 – 6 | – 337 +240 – 149 +45,2 | – 60,4 +43,4 –26,5 +17 | – 397,4 +283,4 – 175,5 +62,2 | – 400 +286 – 177 +53,8 | – 83 +60,4 – 36,6 +23,4 | – 483 +346,4 – 213,6 +77,2 |
| Стойки | 11 – 1 3 – 4 6 – 6’ | – 34,7 – 69,4 – 69,4 | – 6,3 – 12,6 – 12,6 | – 41 – 82 – 82 | – 41,3 – 82,5 – 82,5 | – 8,32 – 16,64 – 16,64 | – 49,62 – 99,14 – 99,14 |
4. Расчет верхнего пояса. Предварительно принято сечение верхнего пояса 24×24 см, F = 576 см2. Свободную длину пояса для учета продольного изгиба в плоскости и из плоскости фермы принимаем равной ширине одной панели 3 м, так как в узлах ферма раскреплена панелями покрытия.
Случайный начальный эксцентриситет:
и не менее 1 см. Принимаем Так как то расчетную длину принимаем:
Радиус инерции сечения
Гибкость следовательно, необходимо учесть влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы.
Предварительно вычисляем площадь сечения арматуры, полагая:
Принимаем из конструктивных соображений процент армирования
Так как и расчетная длина элемента то расчет арматуры верхнего пояса можно также выполнять по формуле:
где ????=0,85 принято предварительно; m=1 при h>20 см;
следовательно, и по этому расчету армирование назначается конструктивно.
Сечение верхнего пояса можно было бы уменьшить, но из условий унификации сечений оставляем его 24×24 см, как и для нижнего пояса. Расчет сечения пояса из плоскости фермы не выполняем, так как сечение квадратное и все узлы фермы раскреплены.
5. Расчет нижнего пояса на прочность. Максимальное расчетное усилие растяжения нормативное
Требуемое по прочности сечение арматуры:
Предварительно принимаем шесть канатов (для варианта с проволочной арматурой класса Вр-II можно принять с некоторым запасом до 10%, Вр-II, ). Напрягаемая арматура окаймляется хомутами. Из конструктивных соображений по углам перегиба хомутов ставим А-III, . Процент армирования:
Приведенная площадь бетона:
где для напрягаемой арматуры класса К-7 и для арматуры класса А-III.
Расчет нижнего пояса на трещиносткойкость. Элемент относится ко второй категории трещиностойкости.
Максимальное предварительное напряжение арматуры принимаем:
Проверяем условия:
где
Определяем потери предварительного напряжения арматуры.
Первые потери:
а) от релаксации напряжений в арматуре:
б) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при ):
в) от деформации анкеров (при ):
где – для канатов К-7.
г) от деформации бетона вследствие быстро натекающей ползучести при:
Первые потери составляют:
Вторые потери:
а) от усадки бетона марки В40, подвернутого тепловой обработке, ;
б) от ползучести бетона при
Суммарная величина вторых потерь:
Полные потери:
Значение предварительного напряжения в арматуре с учетом всех потерь:
Проверяем условие трещинообразования:
Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:
т.е. трещиностойкость сечения обеспечена, где
здесь множитель введен для пересчета размерности в полагая
Проверяем прочность нижнего пояса в процессе натяжения по условию:
условие удовлетворяется, где (см. п. 4 табл. 15, СНиП [9] для проволочной арматуры).
Контролируемое усилие при натяжении канатов:
6. Расчет первого раскоса (1-2). Расчетное сжимающее усилие по табл. 4.3 от постоянной и длительной нагрузок 400 кН, от кратковременной 83 кН. Бетон марки В40,
Назначаем сечение раскоса Случайный эксцентриситет: Принимаем Так как то расчетная длина раскоса будет
При расчет ведем как внецентренно-сжатого элемента. Радиус инерции сечения Отношение , необходимо учесть влияние прогиба элемента на значение эксцентриситета продольной силы; минимальное значение процента армирования .
При симметричном армировании, когда площадь сечения арматуры можно вычислить по формуле:
Назначаем из конструктивных соображений симметрично по контуру
7. Расчет второго раскоса (2-3). Расчетное усилие растяжения Назначаем сечение Площадь сечения арматуры из условия прочности:
принимаем предварительно
Расчет по раскрытию трещин. Вычисляем усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:
следовательно, трещины образуются, требуется проверка условий расчета по их ширине раскрытия.
Определяем ширину раскрытия трещин при действии постоянной и длительной нагрузок по формуле:
где
Ширина раскрытия трещин при действии кратковременной нагрузки:
-
приращение напряжений при увеличении нагрузки до ее полной величины:
-
приращение ширины раскрытия трещин при
Полная ширина раскрытия трещин:
сечение подобрано удовлетворительно.
Аналогично вышеизложенному рассчитывают и другие элементы фермы на внецентренное сжатие или центральное растяжение. Малонагруженные элементы, например стойки II-I, 3-4, 6-6’, запроектированы конструктивно; их сечение принято минимальным с армированием Изготовление элементов решетки выполняют отдельно, а при бетонировании фермы они соединяются выпусками арматуры с узлами поясов; стыки арматуры сваривают и затем тщательно бетонируют (рис. 4.2).
8. Конструктивные указания. По верхнему поясу в узлах устанавливают металлические пластины к которым затем приваривают ребристые плиты перекрытия. Заделка выпусков стержневой арматуры растянутых элементов в узлах с растянутым бетоном должна быть не менее чем на 20d или 250 мм, а в сжатом бетоне не менее чем на 12-15d или 200 мм (здесь d – больший диаметр продольной арматуры). Полная длина заделки арматуры согласно Руководству [22] должна составлять 35d. При меньшей длине заделки растянутых стрежней в узлах ставят поперечные стержни по расчету.
Крепление закладных деталей должно быть надежным, исключающим возможность их смещения или отрыва. При применении сварных соединений стержневой арматуры следует руководствоваться требованиями приложения СНиП II-21-75.
В торцовых участках нижнего пояса поставлены сетки С-1 из проволочной арматуры класса В-1. Поперечные стержни и хомуты во всех стержнях и промежуточных узлах назначены по конструктивным требованиям из проволочной арматуры диаметром 6-8 мм класса A-I.
Рис. 4.2. Армирование фермы с параллельными поясами пролетом L=18 м
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
Расчетные сопротивления и начальный модуль упругости тяжелого бетона, МПа
Таблица 2
Расчетные сопротивления и модули упругости стержневой арматуры, МПа
Таблица 3
Расчетные сопротивления и модули упругости проволочной арматуры, МПа
Таблица 4
Расчетная площадь поперечного сечения, масса и сортамент стержневой и проволочной арматуры
Таблица 5
Сортамент арматурных канатов
Таблица 6
Площади поперечных сечений, арматуры для железобетонных конструкций
ЛИТЕРАТУРА
1. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкции. Стройиздат, 1979.
2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М., Стройиздат, 1976.
3. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий. Магнитогорск.
4. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1989.
5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., 1985.
6. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М., 1985.
33