Железобетонный каркас одноэтажного производственного здания

Знакомство с особенностями конструкции железобетонного каркаса одноэтажного производственного здания. Этапы расчета поперечной рамы здания. Способы определения величины давления на колонну от сил поперечного торможения. Анализ геометрической схемы фермы.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 22.01.2016
Размер файла 572,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

1.1 Задание на курсовой проект

Таблица 1.1

№ п/п

Ф.И.О.

Параметры

Ед. изм.

Величины

1

Т

Ширина первого пролета

м

24

2

Р

Ширина первого пролета

м

0

3

Е

Шаг рам

м

6

4

С

Грузоподъемность 1-го крана

т

20

5

К

Грузоподъемность 2-го крана

т

32

6

О

Режим работы кранов

легк.

7

В

Длина здания

м

180

8

А

Место строительства

Новгород

9

Д

Расчетная колонна по оси

Б

10

И

Агрессивность среды

Слабоагрессивная

1.2 Технические характеристики кранового оборудования

Таблица 1.2 - Технические характеристики кранового оборудования

п/п

Характеристики крана

Кран 1

Кран 2

1

Грузоподъемность, т

Основного крюка

20

32

Вспомог. крюка

5

5

2

Режим работы крана

легк.

легк.

4

Пролет крана Lкр, м

22,5

22,5

5

Высота крана Нкр, мм

2400

2750

6

Свес крана В1, мм

260

300

7

Ширина крана В, мм

5600

6300

8

База крана (К), мм

4400

5100

10

Масса тележки Qт, кН

63

87

11

Масса тележки и крана Qт+Qк, кН

225

350

13

Тип кранового рельса (по ГОСТ 4121-76)

КР80 (h=130)

14

Высота кранового рельса hр, мм

130

130

15

Нормативная нагрузка, кН

вертикальная, Fкn

160

244

горизонтальная, Ткn

6,25

9,86

Рис. 1 - Технические характеристики опорных мостовых кранов 1, 2

2. Компоновка конструктивной схемы здания

Каркас одноэтажного здания с покрытием из плоских элементов состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами и шарнирно опирающимися на колонны стропильными фермами. В продольном направлении рамы связаны подкрановыми балками, жестким диском покрытия и стальными связями. Жесткий диск образуют плиты покрытия, приваренные к стропильным фермам с последующим замоноличиванием швов.

Компоновочное решение каркаса здания разрабатывается на основании исходных данных. Пролет здания - 24м, длина - 180м, шаг колонн - 6м. Привязка колонн к продольной оси - 250мм. Деформационный шов в осях 16-17. Применяются железобетонные крановые колонны прямоугольного сечения. Межколонные стальные связи расположены в среднем шаге температурного отсека, в осях 8-9 и 24-25. Стропильные конструкции - сегментные раскосные фермы.

3. Расчет поперечной рамы здания

3.1 Сбор нагрузок на элементы поперечной рамы здания

3.1.1 Постоянные нагрузки

Таблица 3.1 Постоянные нагрузки

№п/п

Вид нагрузки

Ед. изм.

Нормативная нагрузка

К-нт надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка

1. Нагрузка от кровли, кН/м2

1.1

гравийная засыпка,

кН/м2

0,350

1,3

0,455

1.2

геотекстиль

кН/м2

0,003

1,2

0,004

1.3

Пеноплэкс КРОВЛЯ,

кН/м2

0,028

1,2

0,034

1.4

гидроизоляция Техноэласт ЭПП

кН/м2

0,050

1,2

0,059

1.5

цементно-песчаная стяжка,

кН/м2

0,360

1,3

0,468

Итого :

кН/м2

0,791

1,020

2. Нагрузка на ферму (шаг 6 м), кН/м

2.1

вес кровли

кН/м

4,743

6,118

2.2

ребристые плиты покрытия , приблизительно:

кН/м

7,933

1,1

8,727

Итого :

кН/м

12,676

14,845

3. От собственного веса фермы

3.1

сегментная раскосная пролетом 24м (шаг 6м), приблизительно:

кН/м

3,830

1,1

4,217

Итого (п.п.2,3):

кН/м

16,506

19,062

4. От подкрановых конструкций, кН

4.1

рельсы крановые КР-80

кН

3,588

1,05

3,767

4.2

подкрановая балка (КЭ-01-50)

кН

41,50

1,1

45,650

Итого :

кН

45,088

49,417

5. От верхнего участка стены (6 стеновых панелей , остекление - 40%)

5.1

керамзитобетонные стеновые панели

кН

77,760

1,1

85,536

5.2

остекление в металлических переплетах

кН

8,640

1,3

11,232

Итого:

кН

86,400

96,768

6. От веса колонны h=14,850 м, приблизительно

6.1

надкрановая часть колонны

кН

24,600

1,1

27,060

6.2

подкрановая часть колонны

кН

78,800

1,1

86,680

Рис.4 Узел опирания на колонну фермы и подкрановой балки

1. Центр опорного узла фермы не совпадает с геометрической осью верхней части колонны, в верхнем сечении колонны момент равен:

2. Моменты, возникающие от постоянной нагрузки на уровне верха консоли колонны:

от веса кровли и ферм

от веса подкрановых конструкций

от верхнего участка стены

Рис. 5 Постоянная нагрузка на поперечную раму

3.1.2 Снеговая нагрузка

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:

=1,8 кН/м2 - вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли [5, Таблица 10.1] для III снегового района (г.Новгород);

µ = 1,0 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие для уклона б < 30° [5, прил. Г].

- коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий [5, п.10.5-10.9]:

- [5, Таблица11.2];

V=4м/с - [5, карта 2];

b=24 м - ширина покрытия, принимаемая не более 100 м.

=1,0 - термический коэффициент [5, п. 10.10].

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке ,

Расчетная снеговая нагрузка на 1 м2:

Полная расчетная погонная снеговая нагрузка на раму составит

,

Врам = 6м - шаг средних колонн;

Узловая расчетная нагрузка на ферму:

- площадь сбора нагрузки на узел фермы; d = 3м - расстояние между узлами фермы по верхнему поясу; Вф = 6м - шаг ферм.

Значения моментов от снеговой нагрузки:

в верхнем сечении колонны

на уровне верха консоли колонны

Рис. 6 Снеговая нагрузка на поперечную раму

3.1.3 Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветровой нагрузки следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих.

Определяем нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки по формуле:

где W0 - нормативное значение ветрового давления [5, Таблица11.1], для I ветрового района Wo=0,23кН/м;

Се - аэродинамический коэффициент, [5, прил.Д.1.2], для вертикальных поверхностей с наветренных сторон Се = 0,8, с подветренных сторон Се =0,5;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте [5, Таблица 11.2], зависит от типа местности (местность типа В [5, п. 11.1.6], эквивалентная высота определяется: по [5, п.11.1.5].

Нормативное значение эквивалентной ветровой нагрузки :

-для наветренной стороны:

;

-для подветренной стороны:

;

Находим нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на эквивалентной высоте :

При расчете одноэтажных зданий высотой до 36м, при отношении высоты к пролету <1,5, пульсационную составляющую определяем:

коэффициент [5, ф.11.6]:

v =0,499 -- коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра [5, п. 11.1.11], определяем интерполяцией [5, Таблица11.6].

Нормативное значение пульсационной составляющей:

-для наветренной стороны:

-для подветренной стороны:

Расчетная погонная ветровая нагрузка на раму на участке h1 передается в виде равномерно распределенной:

- с наветренной стороны здания:

;

- с подветренной стороны здания:

.

С грузовой площади шатра A1 (м2) нагрузка в виде сосредоточенной силы Fнав (кН), Fподв. (кН) переносится на узел сопряжения верхней части колонны с ригелем:

=1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке

Рис. 7 Схемы загружения поперечной рамы ветровой нагрузкой

3.1.4 Вертикальное давление от мостовых кранов

Производственное здание оборудуется двумя мостовыми кранами в каждом пролете грузоподъемностью Q1 =15т и Q2 =32т. При движении мостового крана на крановый рельс передаются вертикальные нагрузки от колес мостовых кранов Fк и горизонтальные воздействия Тк.

Определим нагрузки на поперечную раму от мостовых кранов.

Расчетным загружением рамы мостовыми кранами является такое, при котором на одну из колонн пролета действует наибольшее вертикальное давление кранов Dmax, а на другую - минимальное Dmin. Вертикальные давления кранов Dmax и Dmin в виде опорных реакций подкрановых балок передаются на колонны, и определяются с помощью линий. Максимальное вертикальное давление Dmax будет отвечать такой схеме загружения подкрановых балок кранами, когда сумма ординат линий влияния опорных реакций (?yi) будет максимальной. При этом тележка с грузом должна находиться на минимальном расстоянии от колонны.

Вертикальная нагрузка на подкрановые балки и колонны пролета определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов Q1 = 20т и Q2 = 32т.

Рис. 8 Схема загружения подкрановых балок для определения Dmax (Dmin)

1. Определяем расчетное максимальное вертикальное давление на колонну Dmax (кН) по оси А, к которой приближена тележка крана

.

Линия влияния от двух сближенных кранов показана на рисунке 9 в наиболее невыгодном положении.

Здесь - коэффициент надежности по нагрузке для крановой нагрузки, [5, п.9.8]; - коэффициент сочетаний, для групп режимов работы кранов 1К-6К при учете 2 кранов, [5, п.9.19]; - нормативное максимальное вертикальное давление колес мостовых кранов, определяется по Таблица1; уi ордината линии влияния, соответствующая i-му положению колеса крана.

.

2. Определяем расчетное минимальное вертикальное давление на колонну по оси A Dmin (кН)

где - нормативное минимальное вертикальное давление колес мостовых кранов,

где - полный вес крана с тележкой, ; - число колес крана с одной стороны,

Давления передаются по осям подкрановых балок, которые установлены с эксцентриситетом по отношению к оси нижней части колонны. Поэтому на поперечную раму передаются крановые моменты (кНм).

3. Определяем крановые моменты, передаваемые на колонны:

, ,

где е2 =600мм - расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести сечения нижней части колонны

3.1.5 Горизонтальное поперечное давление от мостовых кранов

Определяем величину давления на колонну от сил поперечного торможения. Принимаем ту же линию влияния, что и при определении в соответствии с рис. 8.

Рис. 9 Схема загружения подкрановых балок для определения Тпоп

Расчетная горизонтальная сила Т (кН), передаваемая подкрановыми балками на колонну от сил

Нормативное значение

где f -коэффициент трения, при гибком подвесе f = 0,05 [2, п.9.4], - число колес крана с одной стороны

Q1 = 200 кН; Q2 = 320 кН; Gт1 = 63 кН; Gт2 =87 кН;

;

Рис.10

Рис.11

3.2 Определение расчетных усилий в сечениях колонны (расчет в ПК ЛИРА 9.6)

Рис. 12 Схема нумерации элементов и узлов поперечной рамы

Таблица 3.2 Жесткости элементов поперечной рамы

Тип жесткости

Имя

Пара. (сечения-(см) жесткости-(кН,м) расп.вес-(кН,м))

1

Брус 40 X 80

Ro=24.525,E=3.00186e+007,GF=0

B=40,H=80

EF=9.60581e+006,EIy=512310

EIz=0,GIk=0

Y1=2.79e-012,Y2=7.14e-010,Z1=8.8e+012,Z2=0

2

Брус 40 X 60

Ro=24.525,E=3.00186e+007,GF=0

B=40,H=60

EF=7.20436e+006,EIy=216131

EIz=0,GIk=0

Y1=2.79e-012,Y2=5.24e-011,Z1=1.1e+012,Z2=0

3

КЭ 2 численное

q=0

Таблица 3.3 Усилия в элементах рамы (расчет в ПК ЛИРА 9.6)

Таблица 3.4 Таблица РСУ (расчет в ПК ЛИРА 9.6)

№ элем

№ сечен

Усилия

№№ загруж

Кран/сейсм

N (кН)

Qz (кН)

My (кН*м)

1

1

-486.508

-25.784

221.665

1 3

-

1

1

-576.796

26.147

-240.936

1 2 4

-

1

1

-486.508

25.021

-234.256

1 4

-

1

1

-576.796

-24.658

214.986

1 2 3

-

1

1

-576.796

3.478

-21.894

1 2

-

1

1

-892.386

-22.336

348.208

1 3 5 7

К

1

1

-718.900

53.911

-474.119

1 2 4 6 7

К

1

1

-628.612

52.785

-467.439

1 4 6 7

К

1

1

-982.674

-21.210

341.528

1 2 3 5 7

К

1

1

-486.508

-25.784

221.665

1 3

-

1

1

-982.674

31.243

-96.802

1 2 5 7

К

1

1

-982.674

53.911

-315.844

1 2 4 5 7

К

1

2

-491.763

15.890

-28.777

1 2 4

-

1

2

-491.763

-8.233

44.785

1 2 3

-

1

2

-401.475

-9.359

40.373

1 3

-

1

2

-491.763

3.478

12.368

1 2

-

1

2

-807.352

1.606

238.945

1 3 5 8

К

1

2

-633.867

36.138

-26.543

1 2 4 6 8

К

1

2

-897.640

2.732

243.357

1 2 3 5 8

К

1

2

-633.867

43.654

11.521

1 2 4 6 7

К

1

2

-401.475

-9.359

40.373

1 3

-

1

2

-897.640

31.243

210.941

1 2 5 7

К

1

2

-897.640

43.654

169.795

1 2 4 5 7

К

2

1

-255.290

-9.359

54.795

1 3

-

2

1

-345.578

15.890

-10.743

1 2 4

-

2

1

-345.578

-8.233

62.818

1 2 3

-

2

1

-345.578

3.478

30.402

1 2

-

2

1

-255.290

-9.359

54.795

1 3

-

2

1

-345.578

36.138

-93.761

1 2 4 6 8

К

2

1

-255.290

35.012

-101.784

1 4 6 8

К

2

1

-345.578

-8.233

62.818

1 2 3

-

2

1

-345.578

3.478

30.402

1 2

-

2

2

-319.032

3.478

44.664

1 2

-

2

2

-319.032

11.138

44.664

1 2 4

-

2

2

-228.744

-1.749

32.024

1 3

-

2

2

-319.032

3.478

44.664

1 2

-

2

2

-319.032

31.386

44.664

1 2 4 6 8

К

2

2

-228.744

-1.749

32.024

1 3

-

Принимаем значения M, N, Q в расчетных сечениях на основе вычисленных усилий:

в сечении 2-2 для надкрановой части колонны:

,

,

в т.ч. от постоянных и длительных

в сечении 4-4 для подкрановой части колонны:

в т.ч. от постоянных и длительных

Рис. 13. Расчетные сечения колонны

4. Проектирование колонны

Расчетные характеристики бетона и арматуры:

бетон В25:

арматура А400:

4.1 Расчет надкрановой части колонны

Сечение колонны

Полезная высота сечения при

Расчетная длина надкрановой части колонны (п. 6.2.18 СП [1]):

Гибкость надкрановой части колонны: где По п. 6.2.3 СП [1] необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность, путем умножения начального эксцентриситета е0 на коэффициент з.

Определение значений случайных эксцентриситетов (п. 4.2.6 [1]):

4.1.1 Подбор продольного армирования

Расчет ведем по п.п.3.53-3.54 и 3.60 (для прямоугольных сечений с несимметричной арматурой) Пособия к СП [2].

Определим площадь сечения продольной арматуры по первой (третьей) комбинации усилий: (загружения 1,2,3).

Расчетный эксцентриситет

принимаем

Согласно п.3.53-3.54 определяем коэффициент з.

Изгибающие моменты относительно оси продольной арматуры от действия полных и длительных нагрузок

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб колонны

Относительное значение эксцентриситета продольной силы

Коэффициент армирования в первом приближении принимаем

Коэффициент приведения арматуры к бетону

Жесткость надкрановой части колонны в предельной стадии (по ф. 3.89):

Условная критическая сила

Коэффициент гибкости ствола колонны

Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно оси продольной арматуры с учетом прогиба колонны:

По Таблица 3.2 (Пособия к СП [2]) .

Площадь сечения сжатой арматуры по ф.3.102

следовательно площадь сечения арматуры принимается минимальной по конструктивным требованиям, не менее

(по п. 8.3.4 СП [1] минимальный коэффициент армирования - по интерполяции для ).

Принимаем сжатую арматуру 2Ш16А400, .

Так как значение площади сечения сжатой арматуры, вычисленное по ф.3.102 отрицательное , то площадь сечения растянутой арматуры вычисляем по ф.3.107:

Сечение растянутой арматуры также назначаем конструктивно , 2Ш16А400.

Коэффициент армирования равен

Расстояние между осями стержней продольной арматуры не превышает допустимых по п. 8.3.6 СП [1].

4.1.2 Проверка прочности принятого сечения

Проверку прочности принятого сечения ведем по п.3.56 Пособия к СП[2] для прямоугольных сечений с симметричной арматурой, т.к. .

Проверим принятое армирование , 2Ш16А400 на второе сочетание расчетных усилий (загружения 1,4,6,8).

Граничная относительная высота сжатой зоны, определяемая по Таблица 3.2

Так как то высота сжатой зоны

т.е. прочность сечения обеспечена.

4.1.3 Подбор поперечного армирования

Учитывая конструктивные требования п.п. 8.3.9-8.3.14 СП [1], принимаем поперечные стержни диаметром 6 мм А240 с шагом не более 500мм и не более . Принимаем шаг хомутов 200 мм.

Рис. 14 Армирование надкрановой части колонны

Проверка надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба по п.3.50 Пособия к СП [2]: расчетная длина

;

так как , то расчет из плоскости изгиба не нужен.

4.2 Расчет подкрановой части колонны

Сечение колонны

Полезная высота сечения при

Расчетная длина подкрановой части колонны (п. 6.2.18 СП [1]):

Гибкость подкрановой части колонны: где По п. 6.2.3 СП [1] необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность, путем умножения начального эксцентриситета е0 на коэффициент з.

Определение значений случайных эксцентриситетов (п. 4.2.6 [1]):

4.2.1 Подбор продольного армирования

Расчет ведем аналогично п. 4.1.1 по п.п.3.53-3.54 и 3.60 (для прямоугольных сечений с несимметричной арматурой) Пособия к СП [2].

Вторая комбинация усилий (1,2,4,6,7):

в т.ч. от постоянных и длительных

принимаем

Предварительно

Следовательно площадь сечения арматуры принимается минимальной по конструктивным требованиям, не менее (по п. 8.3.4 СП [1] минимальный коэффициент армирования - по интерполяции для ).

Принимаем сжатую арматуру 3Ш18А400, .

Так как значение площади сечения сжатой арматуры, вычисленное по ф.3.102 отрицательное , то площадь сечения растянутой арматуры вычисляем по ф.3.107:

Сечение растянутой арматуры принимаем , 4Ш22А400.

Коэффициент армирования равен

Поскольку полученное армирование превышает армирование , принятое при определении D, повторим расчет, приняв предварительно :

Принимаем конструктивно 3Ш18А400, .

Сечение растянутой арматуры принимаем , 3Ш25А400.

Коэффициент армирования равен

Вдоль стороны сечения колонны необходимо установить продольную конструктивную арматуру Ш12А400.

4.2.2 Проверка прочности принятого сечения

Проверку прочности принятого сечения ведем по п.3.59 Пособия к СП [2] для прямоугольных сечений с несимметричной арматурой.

Проверим принятое армирование на второе сочетание расчетных усилий (загружения 1,2,3,5,7). Определяем высоту сжатой зоны:

Так как то высоту сжатой зоны не корректируем

т.е. прочность сечения обеспечена.

4.2.3 Подбор поперечного армирования

Учитывая конструктивные требования п.п. 8.3.9-8.3.14 СП [1], принимаем поперечные стержни диаметром 8 мм А240 с шагом не более 500мм и не более . Принимаем шаг хомутов 350 мм.

Рис. 15 Армирование подкрановой части колонны

Проверка подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба по п.3.50 Пособия к СП [2]: расчетная длина

;

так как , то расчет из плоскости изгиба не нужен.

4.3 Расчет подкрановой консоли колонны

На консоль действует сосредоточенная сила от веса подкрановой балки и вертикального давления кранов :

Для обеспечения прочности консоли на действие изгибающего момента определяем площадь сечения продольной арматуры А400:

Принимаем 2Ш18А400 ().

Так как то поперечная арматура консоли конструируется в виде отогнутых стержней и горизонтальных хомутов по всей высоте консоли.

Так как то прочность наклонных сечений консоли обеспечена без постановки поперечной арматуры. По конструктивным требованиям устанавливаем хомуты Ш8А240 с минимально допустимым шагом 150мм .

Отгибы направлены из нижнего угла консоли в противоположный верхний угол. Минимальная площадь сечения отогнутой арматуры Принимаем 4Ш18А400 ().

Рис. 16 К расчету консоли колонны

4.4 Расчет колонны в стадии транспортировки по первой группе предельных состояний

Колонну в стадии транспортировки рассчитывают как балку на двух опорах. Нагрузку принимают равномерно распределенной от собственного веса с учетом коэффициента надежности по нагрузке гf = 1,1, и коэффициента динамичности гd = 1,6.

Нормативный погонный вес колонны:

Расчетный погонный вес с учетом коэффициента динамичности:

Рис. 17 Расчетная схема колонны в стадии транспортировки

Моменты от собственного веса в местах установки строповочных

1) Проверка прочности сечения подкрановой части:

высота сжатой зоны.

Так как то прочность сечения проверяем из условия 3.17 (Пособия к СП [2]):

т.е. прочность обеспечена.

2) Проверка прочности сечения надкрановой части:

высота сжатой зоны, т.к. армирование симметричное.

Прочность сечения проверяем из условия 3.19 (Пособия к СП [2]):

т.е. прочность не обеспечена. Увеличим площадь сечения арматуры, примем (2Ш18А400), тогда

т.е. прочность обеспечена.

4.5 Расчет колонны в стадии монтажа

Рис. 18 К расчету колонны в стадии монтажа

Расчетный погонный вес с учетом коэффициента динамичности :

Расчетный момент с учетом угла наклона при монтаже 30?:

1) Проверка прочности сечения подкрановой части:

Прочность сечения проверяем из условия 3.17 (Пособия к СП [2]):

т.е. прочность обеспечена.

2) Проверка прочности сечения надкрановой части:

Прочность сечения проверяем из условия 3.19 (Пособия к СП [2]):

т.е. прочность обеспечена.

5. Проектирование стропильной фермы

Схема фермы и геометрические размеры - по серии ПК-01-129, марка 2ФС24 (типоразмер - 2, пролет - 24м).

Рис. 18 Геометрическая схема фермы

железобетонный каркас колона рама

Размеры сечений:

верхний пояс -

нижний пояс -

стойки, раскосы -

опорный узел -

Расчетные характеристики материалов для фермы:

бетон В30,

арматура:

напрягаемая (ПН) - канаты К1400,

продольная (ненапрягаемая) - А300,

конструктивная (опорный узел)- А400

поперечная А240.

5.1 Статический расчет стропильной фермы

железобетонный каркас колона рама

Принимаем постоянные равномерно распределенные нагрузки от веса покрытия по Таблица 3.1. Распределение снеговой нагрузки (Таблица5.1) - по п.п.10 и прил. Г СП [5].

Таблица 5.1 Схемы приложения нагрузок на ферму

Расчетная погонная нагрузка от веса покрытия (постоянная)

Узловая расчетная постоянная нагрузка на ферму

Расчетная погонная снеговая нагрузка на ферму

Узловая расчетная снеговая нагрузка на ферму

Рис. 20 Схема нумерации узлов и стержней фермы

Таблица 5.2 Расчетные усилия в элементах фермы (расчет в SCAD11.5)

№ элем

N(кН), №№ загруж

Мy

Qz

(кНм)

(кН)

1

2

3

4

5

от собств. веса

Нижний

пояс

1

380.326

148.001

106.077

128.292

101.867

8.505

5.868

2

477.064

183.084

110.146

123.289

77.317

9.105

6.07

3

477.064

183.084

72.951

123.289

45.972

9.105

6.07

4

380.326

148.001

41.931

128.292

26.424

8.505

5.868

Верхний пояс

5

-433.326

-167.767

-120.244

-145.425

-115.472

2.25

2.738

6

-441.196

-167.883

-112.401

-127.572

-92.602

2.079

2.738

7

-422.186

-160.863

-107.701

-122.138

-88.73

2.132

2.833

8

-472.367

-179.666

-89.841

-113.232

-56.616

2.132

2.833

9

-472.367

-179.666

-89.841

-113.232

-56.616

2.132

2.833

10

-422.186

-160.863

-53.171

-122.138

-33.507

2.132

2.833

11

-441.196

-167.883

-55.492

-127.572

-34.97

2.079

2.738

12

-433.326

-167.767

-47.531

-145.425

-29.953

2.25

2.738

Стой-

ки

13

45.498

13.93

1.867

4.783

-2.82

0

0

14

28.197

7.269

3.632

18.807

9.403

0

0

15

45.498

13.93

12.065

4.783

7.603

0

0

Раскосы

16

45.235

13.95

1.419

-7.341

-15.239

0.723

0.88

17

-76.953

-30.643

-3.79

-1.982

14.943

0.919

0.91

18

-9.551

-5.433

-27.735

-14.057

-28.113

0.919

0.91

19

-9.551

-5.433

22.306

-14.057

14.057

0.919

0.91

20

-76.953

-30.643

-26.858

-1.982

-16.925

0.919

0.91

21

45.235

13.95

12.533

-7.341

7.898

0.723

0.88

5.2 Расчет нижнего пояса фермы

Рассчитываем наиболее нагруженные элементы нижнего пояса 2, 3.

Максимальные расчетные усилия (по Таблица 5.2):

Нормативные усилия (по расчету в SCAD 11.7):

от постоянной нагрузки;

от кратковременной нагрузки;

от постоянной и кратковременной нагрузок;

от постоянной и длительной нагрузок, где 0,5 - понижающий коэффициент, учитывающий долю длительности снеговой нагрузки (по п. 1.8 СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия)

Сечение пояса расстояние от грани нижнего пояса до оси растянутой арматуры с учетом величины защитного слоя бетона

Рабочая высота сечения

5.2.1 Подбор напрягаемой арматуры

Требуемая (расчетная) площадь полной растянутой арматуры в сечении нижнего пояса:

где коэффициент .

Принимаем верхнюю и нижнюю арматуру 2Ш15К1400 с фактической полной площадью арматуры

Рис. 21 К расчету сечения нижнего пояса фермы

5.2.2 Расчет на образование трещин

Предварительные напряжения арматуры (для арматурных канатов):

где коэффициент, учитывающий возможные отклонения предварительного напряжения по п.3.1.1.6 СП [3].

Потери от релаксации арматуры (при механическом способе натяжения)

Потери от температурного перепада:

где разность между температурой арматуры и упоров, воспринимающих усилия натяжения.

Потери от деформации анкеров натяжных устройств:

Первые потери предварительного напряжения арматуры:

Потери от усадки бетона

где деформация усадки бетона по п. 2.2.3.7 СП [3].

Потери от ползучести бетона

где коэффициент ползучести бетона по Таблица 5 СП [3];

коэффициент приведения арматуры к бетону;

коэффициент армирования сечения;

усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь

приведенная площадь сечения

;

приведенный статический момент

центр тяжести приведенного сечения относительно наиболее растянутой грани;

момент инерции бетонного сечения

моменты инерции нижней и верхней арматуры

приведенный момент инерции сечения нижнего пояса фермы

расстояние от ц. т. приведенного сечения до ц. т. арматуры соответственно нижней и верхней

эксцентриситет усилия обжатия с учетом первых потерь

напряжения в бетоне на уровне ц. т. нижней и верхней арматуры

Так как то потери от ползучести и усадки бетона учитываются.

Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры равны

Усилие обжатия в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно:

где

Момент образования трещин по ф.4.3 Пособия к СП[4]:

где упругий момент сопротивления приведенного сечения

коэффициент по Таблица 4.1 Пособия к СП [4];

эксцентриситет усилия обжатия с учетом всех потерь;

расстояние от ц.т. приведенного сечения до ядровой точки

Момент усилия относительно ядровой точки:

где усилие от нормативной постоянной и кратковременной (полной) снеговой нагрузки;

эксцентриситет усилия N,

Так как действующий момент больше момента трещинообразования то трещины образуются и необходимо проверить их раскрытие.

5.2.3 Расчет на раскрытие трещин

Значение продольной силы в момент образования трещины:

Расстояние от ц.т. приведенного сечения до точки приложения продольной силы

Расстояние от ц.т. приведенного сечения до точки приложения усилия обжатия

Плечо внутренней пары сил

Напряжения в растянутой арматуре от усилия :

Напряжения в растянутой арматуре от усилия

:

Напряжения в растянутой арматуре от усилия :

Так как прочность нижней арматуры на разрыв обеспечена.

Высота растянутой зоны сечения:

где поправочный коэффициент, учитывающий неупругие деформации растянутого бетона, для прямоугольных сечений

высота растянутой зоны бетона, определяемая как для упругого материала по приведенному сечению

Высота растянутой зоны сечения должна удовлетворять требованиям:

принимаем

Площадь сечения растянутого бетона

Базовое расстояние между трещинами

принимаем

Коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами равен

Т.к. , принимаем

Так как то принимаем

Коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки при непродолжительном действии нагрузки;

при продолжительном действии нагрузки.

Коэффициент, учитывающий профиль арматуры

для канатной арматуры.

Коэффициент, учитывающий характер нагружения

для растянутых элементов.

Ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок равна:

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия всех нагрузок равна:

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок равна:

Ширина раскрытия трещин при продолжительном и при непродолжительном раскрытии соответственно равна:

Так как , то трещиностойкость нижнего пояса фермы обеспечена.

5.3 Расчет верхнего пояса

Рассчитываем наиболее нагруженные элементы верхнего пояса 8, 9 длиной .

Максимальные усилия:

.

Сечение пояса величина защитного слоя бетона Рабочая высота сечения

Прочность бетона с учетом коэффициента условий работы бетона, учитывающего длительность действия нагрузки .

Арматура - А300,

Определение значений случайных эксцентриситетов (п. 4.2.6 [1]):

Расчетный эксцентриситет

принимаем

Расчетная длина панели верхнего пояса

Так как и при классе бетона В30, то расчет ведем по п. 3.58 Пособия к СП [2] из условия 3.97:

где предварительно назначаем коэффициент .

Площадь продольной рабочей арматуры:

следовательно площадь сечения арматуры принимается минимальной по конструктивным требованиям, не менее

(по п. 8.3.4 СП [1] минимальный коэффициент армирования - по интерполяции для ).

Учитывая конструктивные требования п. 5.17 [2], , принимаем арматуру 2Ш12А300, .

Уточняем коэффициент :

где

по Таблица 3.5,6 [2] при и

т.е. прочность сечения обеспечена.

Назначаем конструктивно поперечную арматуру Ш6А240. Шаг поперечной арматуры в соответствии с конструктивными требованиями п.5.23 Пособия к СП[2]:

принимаем .

5.4 Расчет растянутого раскоса

Усилие в растянутых раскосах 16, 21:

Сечение пояса величина защитного слоя бетона

Расчет ведем по п. 3.58 Пособия к СП [2] из условия 3.133.

Площадь сечения всей продольной арматуры:

Принимаем продольную арматуру 4Ш10А300

Назначаем конструктивно поперечную арматуру Ш6А240 с шагом .

Для растянутых стоек 13, 14, 15 значения усилий меньше, чем для крайних раскосов, армируем конструктивно 4Ш10А300

5.5 Расчет сжатого раскоса

Рассчитываем наиболее нагруженные сжатые раскосы 17 и 20 длиной . Максимальное усилие: .

Сечение раскосов величина защитного слоя бетона Рабочая высота сечения

Определение значений случайных эксцентриситетов (п. 4.2.6 [1]):

Расчетный эксцентриситет принимаем

Расчетная длина раскоса

Так как , то расчет ведем по п.п.3.53-3.54 и 3.57 Пособия к СП [2] (для прямоугольных сечений с симметричной арматурой).

Согласно п.3.53-3.54 определяем коэффициент з.

Изгибающие моменты относительно оси продольной арматуры от действия полных и длительных нагрузок

Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки на прогиб:

Относительное значение эксцентриситета продольной силы принимаем

По п.8.3.4 СП [1] минимальный коэффициент армирования - (по интерполяции для ). Принимаем

Коэффициент приведения арматуры к бетону .

Жесткость сечения в предельной стадии (по ф. 3.89):

Условная критическая сила

Коэффициент учета прогиба

Эксцентриситет продольной силы с учетом прогиба:

По Таблица 3.2 Пособия к СП [2] принимаем

Относительная величина продольной силы:

определяем по ф.3.93[2]

Требуемое количество симметричной арматуры:

следовательно площадь сечения арматуры принимается минимальной по конструктивным требованиям, не менее

Принимаем верхнюю и нижнюю арматуру 2Ш10А300,

, .

Коэффициент армирования равен

Назначаем конструктивно поперечную арматуру Ш6А240. Шаг поперечной арматуры в соответствии с конструктивными требованиями п.5.23 Пособия к СП[2]:

принимаем .

Раскосы 18 и 19 армируем аналогично.

5.6 Расчет опорного узла

Усилия в нижнем поясе у опорного узла фермы поперечная сила

Геометрические характеристики опорного узла: Величина защитного слоя бетона

Арматура: напрягаемая (ПН) - канаты К1400, ненапрягаемая - А300, конструктивная - А400

5.6.1 Расчет арматуры из условия прочности по линии отрыва

Базовая длина анкеровки напрягаемой арматуры в опорной части фермы, п. 5.18 СП [1]:

,

где соответственно площадь сечения анкеруемого стержня напрягаемой арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня

расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном

здесь коэффициенты, учитывающие влияние вида поверхности арматуры и влияние размера диаметра арматуры соответственно

Требуемая расчетная длина прямой анкеровки напрягаемой арматуры, п. 5.19 [4]:

.

Тангенс угла наклона линии отрыва АВ:

где угол наклона приопорной панели верхнего пояса,

Рис. 22 К расчету прочности опорной части фермы по наклонным сечениям

Длина заделки арматуры за линией АВ равна:

Усилие, воспринимаемое напрягаемой арматурой в сечении АВ:

Площадь сечения продольной ненапрягаемой арматуры класса А400 назначаем конструктивно:

Принимаем продольную ненапрягаемую арматуру в нижнем поясе в пределах опорного узла: 4Ш10А400, Располагаем ненапрягаемую арматуру в два ряда.

Длина зоны анкеровки ненапрягаемой арматуры с учетом поперечной арматуры определяется по п.3.43, ф.3.78 [4]:

,

где расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном

здесь коэффициенты, учитывающие влияние вида поверхности арматуры и влияние размера диаметра арматуры соответственно

коэффициент, учитывающий влияние поперечного обжатия бетона и поперечной арматуры при здесь опорная реакция и площадь опирания;

с учетом наличия поперечной арматуры принимаем

Уточняем значение усилия, воспринимаемого ненапрягаемой арматурой:

принимаем

Требуемая общая площадь сечения вертикальных поперечных стержней класса А400 на длине (число стержней при двух каркасах и шаге 100мм) равна:

5.6.2 Расчет поперечной арматуры на изгиб в наклонном сечении

Высота сжатой зоны равна:

Длина заделки арматуры за наклонным сечением АС равна

Усилие, воспринимаемое арматурой в сечении АС, по п. 3.43 [4]:

Плечо внутренней пары сил для напрягаемой и ненапрягаемой арматуры:

Длина проекции наклонного сечения:

Расстояние от точки приложения поперечной силы до сжатой зоны бетона:

Требуемая интенсивность хомутов в опорном узле:

Поперечную арматуру назначаем конструктивно, 2Ш10А400,

Минимальное количество продольной арматуры у верхней грани опорного сечения:

принимаем конструктивное армирование 2Ш10А400 .

У торца фермы в зоне расположения напрягаемой арматуры на длине устанавливают конструктивные вертикальные сетки с шагом 7см, охватывающие все стержни напрягаемой арматуры.

Список литературы

1. СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М.: ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004.

2. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)/ ЦНИИПромзданий, НИИЖБ - М.: 2005.

3. СП 52-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. - М.: ФГУП ЦПП, 2004.

4. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004)/ ЦНИИПромзданий, НИИЖБ - М.: 2005.

5. СП 20.13330.2011. Свод правил. Нагрузки и воздействия Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* - М.: ОАО "ЦПП", 2011.

6. Каркас одноэтажного промышленного здания. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Проектирование железобетонных конструкций»/ сост. С.В. Климов - Пермь, 2007.

6. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. пособие. - 3-е изд./ - Альянс, 2011.

7. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций: Учеб. пособие/ В.М. Бондаренко, В.И. Римшин. - М.: Высш. шк., 2006.

Приложение

Эпюры усилий от действия нагрузок 1 - 8

Рис.23

Рис.24

Рис.25

Рис.26

Рис.27

Рис.28

Рис.29

Рис.30

Рис.31

Рис.32

Рис.33

Рис.34

Рис.35

Рис.36

м

Рис.37

Рис.38

Рис.39

Рис.40

Рис.41

Рис.42

Рис.43

Рис.44

Рис.45

Рис.46

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Правила расчета схемы поперечной рамы. Определение общих усилий в стержнях фермы. Расчет ступенчатой колонны производственного здания. Расчет и конструирование подкрановой балки, подбор сечения балки.

    курсовая работа [565,7 K], добавлен 13.04.2015

  • Проект несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Компоновка поперечной рамы каркаса здания, определение нагрузок от мостовых кранов. Статический расчет поперечной рамы, подкрановой балки. Расчет и конструирование колонны и стропильной фермы.

    курсовая работа [1018,6 K], добавлен 16.09.2017

  • Компоновка стального каркаса. Расчет настила и прогонов. Сбор нагрузок: сборных, снеговых, ветровых, от мостовых кранов (вертикального давления и поперечного торможения). Статический расчет поперечной рамы. Порядок подбора сечений элементов фермы.

    курсовая работа [430,7 K], добавлен 25.06.2014

  • Характеристика компоновки конструктивной схемы производственного здания. Определение вертикальных размеров стоек рамы. Расчеты стропильной фермы, подкрановой балки, поперечной рамы каркаса, колонны. Вычисление геометрических характеристик сечения.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.12.2010

  • Знакомство с особенностями и этапами монтажа каркаса одноэтажного четырехпролетного промышленного здания, анализ проблем. Общая характеристика продольного метода монтажа несущих конструкций железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания.

    контрольная работа [622,9 K], добавлен 20.12.2014

  • Определение компоновочных размеров поперечной рамы стального каркаса здания. Расчёт стропильной фермы, составление схемы фермы с нагрузками. Определение расчётных усилий в стержнях фермы. Расчёт и конструирование колонны. Подбор сечения анкерных болтов.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.04.2019

  • Расчет железобетонного каркаса одноэтажного трехпролетного производственного здания согласно основным принципам расчета, конструирования и компоновки железобетонных конструкций. Основные элементы железобетонного каркаса: плоские поперечные рамы.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 12.07.2009

  • Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Расчет поперечной рамы. Вертикальная и горизонтальная крановые нагрузки. Статический расчет поперечной рамы. Расчет и конструирование стропильной фермы. Определение расчетных усилий в стержнях фермы.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 24.04.2012

  • Проект конструкторского расчета несущих конструкций одноэтажного промышленного здания: компоновка конструктивной схемы каркаса здания, расчет поперечной рамы каркаса, расчет сжатой колонны рамы, расчет решетчатого ригеля рамы. Параметры нагрузки усилий.

    курсовая работа [305,8 K], добавлен 01.12.2010

  • Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров. Определение нагрузок на раму и ее статический расчет. Конструирование фундамента под колонну. Расчет предварительно напряженной безраскосной фермы пролетом 18 м.

    курсовая работа [375,9 K], добавлен 13.12.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.