38000 Н ? 0,3*1,044*0,8405*14,5*10⁶*1,1*0,5*0,365=766272 Н - проходит!

Q_p ? Q_b,min= 0,6*R_bt*г_b2*b_с*h_op , где

R_bt=1,05 МПа - расчетное сопротивление бетона В25 на растяжение.

38000 Н ? 0,6*1,05*10⁶*1,1*0,5*0,365=126473 Н - условие удовлетворяется.

Выбираем сочетание в сечении 4-4 -M_соотв =-80,286 кН*м , N_max =-847,07 кН(с учетом крановой нагрузки).

В сечении 4-4 M_пост =0,75кН*м , N_пост = - 422,88 кН.

l_0х,н = 17,325 м - расчетная длина ПЧК в плоскости рамы.

0,303 м, где

ш= l_0х,н /Н_н=17,325/11,55=1,5;

n = H_н/s = 11,55/2,75=4,2>

принимаем n =4(целое число, в меньшую сторону), где n - число панелей в двухветвевой колонне;

h = 0,25 м.

- гибкость ПЧК в плоскости рамы.

Для h = 0,25 м h₀ = 0,21 м (при a_s=4 см).

Назначаем продольную арматуру для одной ветви при d_s ?12 см:

6d12 A-III(А400) с А_s=6,79 см².



I_b и I_s - моменты инерции соответственно бетонного сечения и всей арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения.

;

.

, где

- случайный эксцентриситет, принимаемый

.

д_е =е₀ /h_н=9,5/110 =0,086, но не менее 0,15>принимаем 0,15.

Т.к. M_пост и М имеют разные знаки, то при

принимаем ц_l =1,07.

Где

;

;

;

.

D=k_b•E_b•I_b+k_s•E_s•I_s.

D=(0,31•27•10³•46,46•10^-3+0,7•20•10⁴• 2,47•10^-4)*10⁶=423,5*10⁶

Н*м²=423500 кН*м².

.

При л_x,н >14,

.

Определяем продольные силы в ветвях колонны:

.

кН - ветвь сжата;

кН - ветвь сжата.



Принимая значение Q= -3,92 кН в сечении 4-4, получаем:

- 3,92*2,75/4 = - 2,7 кН*м;

- 3,92*2,75/2 = - 5,4 кН*м;

- 3,92*2,75/0,85 = - 12,7 кН.

Армирование сечения ветвей и распорок принимают симметричным, т.к. на них действуют моменты разных знаков, но одинаковые по абсолютной величине.

Для сжатой ветви №1

, где

.

Далее расчет ведем при з=1, поскольку учли его при определении N_В1.

.

при г_b2 =1,1 (см п.4.1.).

?N=0: .

;.

Условие выполняется.

При А_s=A'_s из ?М=0:

Принимаем

А_s=A'_s =м_ветви*b_с* h₀ =0,0065*50*21=6,83см².

принимаем 3d18 A-III(А400) с А_s=7,63 см².

Исходя из конструктивных требований коэффициент армирования поперечного сечения продольной арматурой не должен быть меньше допустимого:

- условие удовлетворяется.

Для сжатой ветви №2

, где

.

Далее расчет ведем при з=1, поскольку учли его при определении N_В2.

.

при г_b2 =1,1 (см п.4.1.).

?N=0: .

;.

Условие выполняется.

При А_s=A'_s из ?М=0:

Принимаем

А_s=A'_s =м_ветви*b_с* h₀ =0,0065*50*21=6,83 см².

принимаем 3d18 A-III(А400) с А_s=7,63 см².

Исходя из конструктивных требований коэффициент армирования поперечного сечения продольной арматурой не должен быть меньше допустимого:

- условие удовлетворяется.

Для распорки

?М=0:

, где

a_s= a'_s = 3,5 cм - защитный слой бетона для продольной арматуры распорки;

h_0р = h_р - 3,5 = 40 - 3,5=36,5 см - рабочая высота поперечного сечения распорки;

R_s = 365 МПа (для А-III(А400) d_s ? 10 мм).

принимаем 3d12 A-III(А400) с А_s=3,39 см².

Поперечная арматура d_sw - d6 A-I(А240) с шагом s =15 см.

Q_p ? 0,3*ц_w1* ц_b1*R_b*г_b2*b_с*h_op .

µ_w=(3*р* d²_sw/4)/(b_с*s) =(3*3,14*0,6²/4)/(50*15)=0,00113.

E_s = 21•10⁴ МПа - модуль упругости для арматуры А-I(А240).

б= E_S/E_b=210000/27000 =7,778.

ц_w1=1+5*б*µ_w=1+5*7,778*0,00113=1,044.

ц_b1=1-0,01*R_b* г_b2 = 1- 0,01*14,5*1,1 = 0,8405.

12700 Н ? 0,3*1,044*0,8405*14,5*10⁶*1,1*0,5*0,365=766272 Н - проходит!

Q_p ? Q_b,min= 0,6*R_bt*г_b2*b_с*h_op , где

R_bt=1,05 МПа - расчетное сопротивление бетона В25 на растяжение.

12700 Н ? 0,6*1,05*10⁶*1,1*0,5*0,365=126473 Н - условие удовлетворяется.

4.5 Расчет подкрановой части колонны из плоскости рамы

Расчет ведется по комбинации M_соотв ,N_max.

Выбираем сочетание в сечении 4-4 -M_соотв =140,223 кН*м, N_max =-847,07 кН(с учетом крановой нагрузки).

В сечении 4-4 M_пост =0,75кН*м , N_пост = -422,88 кН.

l_0у,н = 9,24 м - расчетная длина ПЧК из плоскости рамы.



- гибкость ПЧК из плоскости рамы.

h = 0,25 м.

Для b = 0,5 м b₀ = 0,46 м (при a_s=4 см).

При расчете из плоскости рамы А_s=A'_s=7,63 см²(3d18 A-III(А400)).

I_b и I_s - моменты инерции соответственно бетонного сечения и всей арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения.

;

.

д_е =е₀ /b_c=1,67/50 =0,0334, но не менее 0,15>принимаем 0,15.

принимаем ц_l =1,5.

;

.

.

D=k_b•E_b•I_b+k_s•E_s•I_s.

D=(0,22•27•10³•5,21•10^-3+0,7•20•10⁴• 0,673•10^-4)*10⁶=40,4*10⁶

Н*м²=40400 кН*м².

.



При

л_у,н >14 .

.

при г_b2 =1,1 (см п.4.1.).

?N=0: .

При А_s=A'_s:

;.

Условие выполняется.

При А_s=A'_s из ?М=0:

Принимаем

А_s=A'_s=м_ветви*h*b₀ =0,0065*25*46=7,475см².

принимаем 3d18 A-III(А400) с А_s=7,63 см².

Исходя из конструктивных требований коэффициент армирования поперечного сечения продольной арматурой не должен быть меньше допустимого:

- условие удовлетворяется.

Окончательно принимаем для ПЧК:

· для ветвей - 6d18 A-III(А400);

· для распорок - 6d12 A-III(А400)+3d6 A-I(А240)(поперечная).

4.6 Расчет и конструирование арматурных сеток в колонне

Верхняя (подкрановая) распорка армируется в соответствии с конструктивными требованиями.

Поперечная арматура в надкрановой части колонны и в подкрановой части колонны (ветвях) назначается конструктивно.

Для надкрановой части колонны:

.

Отсюда

принимаем кратно 1 см в меньшую сторону.

d_sw ?0,25 d_s=0,25*1,4см=0,35 см=3,5мм.

При d_s=14 мм ?22 мм принимаем d_sw =6 мм A-I.

Условие

3s*+2,5+1,0?10 d_s=16 cм>s*?4,17 см.



Размер ячеек сетки С-1(кратно 5 мм):

.

d_sх = d_sу(A-I)=8 мм ? 14 мм.

Для подкрановой части колонны:

- для одной ветви.

Отсюда

принимаем кратно 1 см в меньшую сторону.

d_sw ?0,25 d_s=0,25*1,8см=0,45 см=4,5мм.

При d_s=18 мм ?22 мм принимаем d_sw =6 мм A-I(А240).

Сетка С-1 - как для надкрановой части.

Для верхней распорки принимаем d_s=12 мм A-III(А400), d_sw =8 мм A-I(А240).

Сетки С-4 и С-5 могут быть одинаковыми.



5. Расчёт фундамента

5.1 Выбор расчетной схемы фундамента

Отдельный фундамент под колонну проектируют монолитным в инвентарной щитовой опалубке. Обрез фундамента устраивают на отметке -0,15м, т.е. на 15см ниже уровня чистого пола первого этажа. Это позволяет произвести обратную засыпку грунта до монтажа сборных ж/б колонн. Глубина заложения подошвы фундамента задана исходя из инженерно-геологических условий площадки строительства на отметке -1,95м. Высота фундамента в этом случае составит h_f=1,8м. Предварительно назначаены две ступени плитной части высотой по 30см каждая и подколонник высотой h_cf =120 см. (см п. 1.2)

Для предотвращения вытекания цементного молока под фундаментом устраивают бетонную подготовку толщиной 10см и бетона класса В10. Для изготовления самого фундамента используют бетон класса В15.

Сборные ж/б колонны устанавливают в специальное углубление подколонника - стакан. Глубина заложения колонны в стакан h_cst = 95 см (см. п.1.2)

Глубину стакана h_st принимают на 5 см больше величины h_cst для возможности рихтовки колонны в процессе монтажа. При этом расстояние от дна стакана до подошвы фундамента (h_f-h_st) должно составлять не менее 20см для исключения возможности его продавливания колонной в процессе монтажа. Зазоры между стенками стакана и колонны принимают не менее 5см у дна стакана и 7,5см - в уровне обреза фундамента. Они необходимы для рихтовки колонны с помощью деревянных клиньев или специального кондуктора. В последующем зазоры замоноличивают бетоном класса не менее В12,5. (В курсовом проекте принимаем класс бетона - В15).

Толщину стенок стакана в уровне обреза фундамента t_st принимают не менее 15 см и не менее 0,2h_{н кр} = 0,2*130 = 26 см.

При предварительном конструировании приняты размеры:

-в плоскости рамы

t_st=0,225 м; l_сf =1,7 м; l₂= 2,3 м; l₁= l_f=2,9 м;

-из плоскости рамы

t_st=0,175 м; b_cf= 1,0 м; b₂=1,6 м; b₁= b_f=2,2 м

Размеры ступеней плитной части фундамента следует принимать такими, чтобы их контур находился снаружи или касался боковых граней усеченной пирамиды, верхним основанием которой служит подколонник, а грани наклонены к горизонту под углом 45?.

Уточняем размеры нижней ступени фундамента в плане:

Предварительная требуемая площадь подошвы фундамента определяется как для центрально нагруженного фундамента (сечение 4-4, N_max=-847,07 кН)

-вес фундаментной балки

Fⁿ_ф.б.=17,24/1,1 = 15,67 кН;

F_ст.н.=148,6 кН;

Fⁿ_ст.н.=148,6/1,1 = 135,09 кН;

R₀ = 400 кН/м2;

г_m = 20 кН/м3;

Nⁿ_4-4 = 847,07/1,15 = 736,58 кН;

- момент сопротивления подошвы фундамента.

Уточняем расчетное сопротивление несущего слоя R:

R₀ = 0,4 МПа (по заданию);

R = R₀·[1 + k₁·(b_f - 1)]·0,25·(h_f + 0,15 + 2);

R = 400·[1 + 0,125·(2,2 - 1)]·0,25·(1,8 + 0,15 + 2) = 454,25 кН/м²;

Определение отпора грунта:

;

Условие: Pmax< 1,2R,

Pmin> 0;

1. сочетание нагрузок:



M¹_4-4 = -80,286 кНм; M^1,n_4-4 = 80,286/1,15=69,8 кНм,

N¹_4-4 = -847,07 кН; N^1,n_4-4 = 736,58 кН,

Q¹_4-4 = -3,92 кН; Q^1,n_4-4 = 3,4 кН;

Условие выполняется, увеличение подошвы фундамента не требуется.

2. сочетание нагрузок:

M²_4-4 = 140,223 кНм; M^2,n_4-4 = 121,93 кНм,

N²4-4 = -847,07 кН; N^2,n_4-4 = 1324,96 кН,

Q²4-4 = 28,45 кН; Q^2,n_4-4 = 24,74 кН;

Условие выполняется, увеличение подошвы фундамента не требуется.

Для дальнейшего расчета принимаю N_max=847,07кН.

5.2 Расчет плитной части фундамента на продавливание

Сопряжение колонны с фундаментом низкое:

В этом случае фундамент рассчитывается на продавливание от дна стакана только от действия вертикальной силы N_c, действующей в уровне торца колонны.

N_c = б*N;

б - коэф., учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана.

;

R^*_bt = 0,75 МПа (для B15) - расчетное сопротивление бетона замоноличивания,

Принимаю б = 0,85,

N_c = 0,85*847,07 = 720 кН;

Где

h_0,st = 60 + 20 - 4 = 76 см,

b_m = b_st + h_0,st = 60 + 76 = 136 см;

Где

22,16кН<852,72кН

Условие выполняется.



5.3 Расчет плитной части фундамента на раскалывание

,

принимаю

,

Где

A_l = l_f*h_0pl+l₂*h_0pl+(h_cf-h_st)*l_cf+2h_сst*(t_st+t_st+0,025)/2=2,9*0,3+2,3*0,3+(1,2-

1)*1,7+2*0,95(0,225+0,225+0,025)/2=2,35мІ

- площадь вертикального сечения фундамента в плоскости действия момента, за вычетом площади стакана,

Где

A_b = b_f*h_0pl+b₂*h_0pl+(h_сf-

h_st)*b_cf+2h_сst*(t_st+t_st+0,025)/2=2,2*0,3+1,6*0,3+(1,2-

1)*1,0+2*0,95(0,175+0,175+0,025)/2=1,69 мІ

- то же в плоскости, перпендикулярной действию момента.

При< =>



где м = 0,75 - коэф. трения,

kg = 1,3 - коэф., учитывающий совместную работу фундамента с грунтом.

Условие выполняется

5.4 Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры.

В к.п. для фундамента использую В15. В состав к.п. входит расчет тела фундамента только по первой группе предельных состояний - на прочность. Поэтому для бетона классом В15 имеют значение только две прочностные характеристики: = 0,75МПа, ранее уже использовавшееся в расчетах на продавливание и раскалывание, и =8,5МПа, необходимое для расчетов прочности плитной части и подколонника по нормальным и наклонным сечениям.

По подошве фундамент армируется плоской сварной сеткой С-5 с рабочей арматурой класса A-III (А400) (по заданию) в обоих направлениях. Продольное (вертикальное) армирование подколонника выполняют также арматурой класса A-III(А400) (по заданию), а поперечное армирование - в виде плоских сварных сеток С-5 и С-7 из арматуры класса Вр-I (мм), A-I (мм) или при необходимости A-II (мм). На первом этапе расчета величину принимают минимальной по свариваемости с продольной арматурой подколонника .

Арматура: Вр-I МПа; A-III(А400) МПа.

5.5 Расчет плитной части фундамента на прочность по нормальным и наклонным сечениям

В основе расчета лежит предпосылка, что плитная часть фундамента под давлением грунта работает подобно консолям, заделанным в массиве фундамента. Расчетными в плоскости действия момента являются сечения 1-1, 2-2, из плоскости действия момента - сечения 3-3 и 4-4. При расчете учитываются только усилия от расчетных нагрузок. Вес фундамента и грунта на его уступах не учитывают, т.к. вызванные этими ими усилия уравновешиваются реактивным давлениями и не вызывают усилий изгиба в теле грунта.



Краевые давления на грунт по подошве фундамента:

,

Поперечные силы и изгибающие моменты в сечениях 1-1 и 2-2 определяются по формулам:

Сечение 1-1:

Сечение 2-2:

Из плоскости действия момента расчет ведут как для центрально нагруженного фундамента:

Сечение 3-3:

Сечение 4-4:

Проверку прочности плитной части по наклонным сечениям (на поперечную силу) производят для каждой ступени из условия восприятия поперечной силы только бетоном.

Для случая c_i ? 2,4·h_0i условие расчета:

,

где - средняя ширина в рассматриваемом i-ом сечении;

- рабочая высота сечения;

1-1:= 2,2 м,

= 0,26 м;

2-2:

,

= 0,56 м;

3-3:

= 2,9 м,

= 0,26 м;

4-4:

, = 0,56 м;

При расчете прочности плитной части фундамента по нормальным сечениям используют условия равновесия и . Цель расчета - определить сечение рабочей арматуры сетки С-1.

, R_b·b_i·x·г_b2(h_0i - 0,5·x) = M_i;



где x - высота сжатой зоны бетона;

, R_b·b_i·x·г_b2 = R_s·A_sl;

Определяю высоту сжатой зоны для каждого сечения:

,

,

Где

В плоскости действия момента:

Сечение 1-1:

;

Требуемая площадь рабочей арматуры:

Сечение 2-2:



;

Требуемая площадь рабочей арматуры:

Принимаю наибольшее значение A^тр_sl = 5,35 см2.

Принимаю арматуру AIII, d_s = 10 мм. Число стержней - 7, т.к. максимальный шаг стержней 20 см,то принимаю:с шагом крайних стержней - 17 см и 20 см для остальных.

Число стержней - 12.

A_sl = 9,42 см²;

Процент армирования:

>м_min = 0,05%

Из плоскости действия момента:

Сечение 3-3:



;

Требуемая площадь рабочей арматуры:

Сечение 4-4:

;

Требуемая площадь рабочей арматуры:

- армирование производят по наибольшей площади сечения арматуры в каждом направлении; при м диаметр арматуры принимают 10мм, а при м диаметр арматуры принимают 12мм (12; 14; 16); размер ячеек сетки составляет от 10 до 20 см включительно; при этом должно выполняться условие:

, где

n =16шт- число стержней в направлении стороны (шаг 20 см) или 12 шт - подошвы фундамента (шаг 20 см).

Минимальный защитный слой для торца арматуры сетки С-5 составляет 10мм.

Процент армирования в каждом расчетном сечении (2-2, 4-4) плитной части фундамента должен быть не ниже минимально допустимого процента армирования, равного 0,05%:

Процент армирования:

>мmin = 0,05%

5.6 Расчет подколонника на прочность по нормальным и наклонным сечениям

Подколонник является внецентренно сжатым ж/б элементом. В общем случае расчет прочности по нормальным сечениям производится для двух его сечений по высоте:

3-3 -коробчатого, которое в расчете заменяют эквивалентным по площади двутавровым, на усилия

, где

=1,1, =0,95, 25кН/м3

с расчетным эксцентриситетом

;

4-4 прямоугольного (в уровне плитной части фундамента) на усилия

, где

=1,1, =0,95, 25кН/м3

и

с расчетным эксцентриситетом

, где

;



В к.п. производим расчет только сечения 4-4. На первом этапе расчета задаются конструктивным армированием продольной арматурой: 12 мм с расстоянием между стержнями в плоскости действия момента <=400мм; толщина защитного слоя бетона принимается не менее 2* и не менее 50мм. В результате принимают 6,0см.

При симметричном армировании () высоту сжатой зоны определяют из выражения:

,

а при .

где

Проверку прочности сечения 4-4 производят из условия относительно оси растянутой арматуры:

, где

.

При

В том случае, если проверка не выполняется, следует увеличить диаметр продольной арматуры подколонника кратно 2мм.

Поперечное армирование стаканной части подколонника осуществляется плоскими сварными сетками С-6 с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок стакана. Продольная вертикальная арматура должна размещаться внутри горизонтальных сеток. Диаметр поперечной арматуры принимается по свариваемости с продольной арматурой (), но не менее 8 мм. В случае действия продольной силы в пределах ядра сечения колонны () поперечное армирование подколонника назначается конструктивно в соответствии с вышеприведенным чертежом (5 сеток С-6).

, поперечная арматура устанавливается по расчету.

Поперечное армирование подколонника определяют расчетом по наклонному сечению 4-4 (т.к. ). Это сечение проходит через верхнее ребро подколонника и точки условного поворота колонны



Определяю условно изгибающие моменты:

Площадь поперечной арматуры сеток С-6 (суммарная площадь стержней в одном направлении) определяю из уравнения равновесия ():

, где

n=4

R_sw=290 МПа - расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры,

- сумма расстояний от каждого ряда поперечной арматуры до торца колонны (при сетки с шагом 200 мм устанавливают до дна стакана).

Принимаю d_sw = 10 мм. 6 сеток С - 6.



5.7 Расчет подколонника на местное смятие

Выполняется под торцом колонны на усилие N_c = 720 кН.

- коэффициент, учитывающий характер распределения местной нагрузки

При

, .

кН/м²;

= 1,1; = 0,9; = 8,5 МПа;

; где

- площадь смятия, м²

м²

- расчетная площадь смятия.

- расчетная продольная сила в уровне торца колонны.

- условие выполняется, установка сеток С-7 не требуется.



6. Расчёт стропильной фермы

6.1 Определение нагрузок на ферму

Геометрические размеры:

- ширина панели - 3м;

- высота фермы Нф=(1/7-1/9)*L = 2,4м;

- высота фермы в осях Нф*=2,1м;

Таблица.6.1

Нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэфф. надёжности по нагрузке, гf >1	Расчётная нагрузка, кН/м2
1. Постоянная: а)трёхслойный рубероидный ковер б) асфальтовая стяжка 2см в) утеплитель готовые плиты 10см г)обмазочная пароизоляция д) ребристая плита покрытия 3Ч6 м с учетом заделки швов е) ж.б. ферма(L=18м, l=6м)	0,15 0,35 0,4 0,05 1,5 0,82	1,3 1,3 1,2 1,3 1,1 1,1	0,195 0,455 0,48 0,065 1,65 0,902
Итого	gН=3,27	--	g=3,75
Временная (снеговая): полная кратковременная длительная	2,8 1,4 1,4		4,0 2,0 2,0
полная постоянная и врем. длительная кратковременная	6,07 4,67 1,4		7,75 5,75 2,0

Принимаем ширину панели - 6м, высоту панели - 3м с расчетом опирания ребер плит покрытия в узлы верхнего пояса. Решетка фермы треугольная.

Узловые нагрузки по верхнему поясу фермы:

- постоянные и временно длительные:

G^H₁=(3,27+0,5*2,8)*6*1,5*0,95=39,9 кН;

G^H₂=(3,27+0,5*2,8)*6*3*0,95=79,8 кН;

G₁=(3,75+0,5*4,0)*6*1,5*0,95=49,2 кН;

G₂=(3,75+0,5*4,0)*6*3*0,95=98,3 кН;

- кратковременные:

Р^H₁=0,5*2,8*6*1,5*0,95=11,97 кН;

Р^H₂=0,5*2,8*6*3*0,95=23,94 кН;

Р₁=0,5*4*6*1,5*0,95=17,1 кН;

Р₂=0,5*4*6*3*0,95=34,2 кН;

6.2 Статический расчет фермы

Расчет производим графо-аналитическим методом путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны, что справедливо для ферм с шарнирными узлами. В предельном по прочности состоянии в узлах ж/б ферм образуются трещины и их жесткость снижается. При этом в фермах с раскосной решеткой в элементах фермы возникают в основном продольные сжимающие и растягивающие силы. Влиянием изгибных деформаций пренебрегают.



Определяем опорные реакции:

R_a+R_b=0,74+2,26=0,5+1+1+0,5

3=3 - проверка выполнена

Построение диаграмм Максвелла-Кремоны:

Элемент	Обозначение стержня по расчётной схеме	Усилия от нагрузок, кН
		кратковременная Р = 1	кратковременная Р = 1	постоянная и временная длительная
		на Ѕ слева	на Ѕ справа	G = 1
Верхний пояс:
В1	II-а	0,000	0,000	0
В2	III-в	-3,47	-2,07	-5,54
В3	IV-г	-3,47	-2,07	-5,54
В4	V-е	-2,07	-3,47	-5,54
В5	V-ж	-2,07	-3,47	-5,54
В6	V-и	0	0	0
Нижний пояс:
Н1	б- VI	+2,39	+1,02	3,41
Н2	д- VI	+3,13	+3,13	6,26
Н3	з- VI	+1,02	+2,39	3,41
Раскосы:
Р1	а-б	-2,97	-1,26	-4,23
Р2	в-б	+1,33	+1,29	2,62
Р3	г-д	+0,42	-1,29	-0,87
Р4	е-д	-1,29	+0,42	-0,87
Р5	ж-з	+1,29	+1,33	2,62
Р6	з-и	-1,26	-2,97	-4,23
Стойки:
С1	а-I	-0,5	0	-0,5
С2	г-в	-1	0	-1
С3	ж-е	0	-1	-1
С4	V-и	0	-0,5	-0,5

Усилия в элементах фермы от нормативных и расчетных нагрузок

Элемент фермы	Обозначение стержня в расчётной схеме	Усилия от нормативных нагрузок, кН	Усилия от расчетных нагрузок, кН
		Постоянных и вр. длительных Nдлн	Кратковременных Nкрн	Полных Nн	Nдл	Nк	N
Верхний пояс	В-1	0	0	0	0	0	0
	В-2	- 442,09	- 132,63	-574,72	- 544,58	- 189,47	- 734,05
	В-3	- 442,09	- 132,63	-574,72	- 544,58	- 189,47	- 734,05
	В-4	- 442,09	- 132,63	-574,72	- 544,58	- 189,47	- 734,05
	В-5	- 442,09	- 132,63	-574,72	- 544,58	- 189,47	- 734,05
	В-6	0	0	0	0	0	0
Нижний пояс	Н-1	272,12	81,64	353,76	335,2	116,62	451,82
	Н-2	499,55	149,86	649,41	615,36	214,09	829,45
	Н-3	272,12	81,64	353,76	335,2	116,62	451,82
Раскосы	Р-1	- 337,55	-101,27	- 298,04	- 315,73	- 43,4	- 359,13
	Р-2	209,08	62,72	184,6	195,56	26,88	222,44
	Р-3	- 69,43	- 20,83	- 64,31	- 64,94	- 13,24	- 78,18
	Р-4	- 69,43	-20,83	- 64,31	- 64,94	- 13,24	- 78,18
	Р-5	209,8	62,72	184,6	195,56	26,88	222,44
	Р-6	-337,55	-101,27	- 298,04	- 315,73	- 43,4	- 359,13
Стойки	С-1	- 39,9	- 11,97	- 35,23	- 37,32	- 5,13	- 42,45
	С-2	- 79,8	- 23,94	- 70,46	- 74,64	- 10,26	- 84,9
	С-3	- 79,8	- 23,94	- 70,46	- 74,64	- 10,26	- 84,9
	С-4	- 39,9	- 11,97	- 35,23	- 37,32	- 5,13	- 42,45

6.3 Геометрическая и расчетная длина элементов фермы

Элемент	Обозначение стержня по расчётной схеме	Геометрическая длина l мм (м/у узлами)	Расчетная длина lo, мм
			в плоскости фермы	из плоскости фермы
Верхний пояс:
В1	II-а	2850	2565	2565
В2	III-в	3000	2700	2700
В3	IV-г	3000	2700	2700
В4	V-е	3000	2700	2700
В5	V-ж	3000	2700	2700
В6	V-и	2850	2565	2565
Нижний пояс:
Н1	б- VI	5850	-	-
Н2	д- VI	6000	-	-
Н3	з- VI	5850	-	-
Раскосы:
Р1	а-б	3540	2832	2832
Р2	в-б	3662	-	-
Р3	г-д	3662	2930	2930
Р4	е-д	3662	2930	2930
Р5	ж-з	3662	-	-
Р6	и-з	3540	2832	2832
Стойки:
С1	а-I	2100	1680	1680
С2	г-в	2100	1680	1680
С3	ж-е	2100	1680	1680
С4	V-и	2100	1680	1680



6.4 Расчёт верхнего пояса фермы

Элемент В4

N = N_max = - 1286,5 кН

Ориентировочная требуемая площадь сечения верхнего сжатого пояса:

Принимаю размеры сечения верхнего пояса bЧh = 0,3Ч0,3м => А = 0,09м² > 0,06м²;

Случайный начальный эксцентриситет:

При e_a < 1/8h = 300/8 =37,5мм l₀ = 0.9l = 0.9 ·3000 = 2700мм.

Условная гибкость сечения:

.

В этом случае расчет прочности внецентренно сжатого элемента разрешается производить как центрально сжатого по формуле:

, где

N = N_max = -1286,5кН;

= 0,9 - коэффициент условия работы бетона, учитывающий длительность действия нагрузки;

= 30*30= 900 см² - площадь поперечного сечения ВП;

- расчетное сопротивления продольной арматуры сжатию (A-III: R_SC = R_S = 365МПа);

- суммарная площадь всей продольной арматуры в поперечном сечении ВП, см²;

<6 6 10 15 20

1 0,92 0,9 0,83 0,7

= 0,915 - коэффициент продольного изгиба, принимаемый при длительном действии нагрузки по таблице в зависимости от условий гибкости.

Требуемая площадь продольной сжатой арматуры может быть вычислена по формуле:

Продольное армирование ВП может быть назначено четырьмя стержнями (n = 4), диаметром 12мм. принимаю: 4,52 при 4 Ч d12 А-III.

Расчет сечения пояса из плоскости фермы не требуется т.к. л_из.пл.=л_впл (сечение квадратное и расчетная длина одинакова).



Шаг поперечной арматуры S?20d принимаю 15 см (d8). ?50см

6.5 Расчёт сжатых раскосов

Раскос Р1

Усилия в раскосе:

Расчетное значение N=982,29кН

Принимаю: b = 25см, h = 25см, А = 625 см²

Проверка из плоскости фермы

Принимаем е₀ = e_a = 1см.

При =>

Если л=l₀/hp=3186/250=12,7<20, то расчет прочности элемента разрешается производить как центрально сжатого.

принимаем: 4,52см² при 4 Ч d12.

Расчет сечения пояса из плоскости фермы не требуется т.к. л_из.пл.=л_впл (сечение квадратное и расчетная длина одинакова).

Шаг поперечной арматуры: S ? 20d_s ? 50 см,

Принимаю арматуру Вр-I d_sw = 5 мм с шагом S =150см.

Раскос Р3

Усилие в раскосе:

Расчетное значение N=-215,59кН

Принимаю: b = 14см, h = 14см, А = 196см²

Проверка из плоскости фермы

Принимаем е₀ = e_a = 1см.

При см

Если, л=l0/hp=2930/140=20,93?20, то расчет прочности элемента разрешается производить как центрально сжатого по формуле:

=> принимаем: 4,52 при 4 Ч d12.

Расчет сечения пояса из плоскости фермы не требуется т.к. л_из.пл.=л_впл (сечение квадратное и расчетная длина одинакова).

Шаг поперечной арматуры S?20d принимаю 15 см (d8).

6.6 Расчет нижнего пояса

Панель Н2

N =1449,05кН;

N ⁿ = 1155,86 кН;

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры канатов:

Предварительно принимаем с учетом симметричного расположения

9d15 К-7 с А_sp = 12,74см².

Напрягаемая арматура канатов окаймлена хомутами. Продольная арматура каркасов из стали класса А-III (4Чd10 с А_s = 3,14см²)

Суммарный процент армирования:

Приведенная площадь бетона:

6.6.1 Расчёт нижнего пояса на трещиностойкость

Элемент НП фермы относится к третьей категории трещиностойкости.

Величина предварительного напряжения арматуры назначается в пределах:

, (1100*0,3)+60?1100?1400-55,

где p - допустимое отклонение значения :

390??1345 => принимаем 1100мПа.

¦ Первые потери

- предварительного натяжения происходят от релаксации напряжений в арматуре:

- от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств:

- от деформации анкеров:



- от быстронатекающей ползучести бетона при

:

где

¦ Первые потери составят:

Усилие предварительного обжатия

:

¦ Вторые потери

- от усадки бетона класса В30, подвергнутого тепловой обработке = 35МПа;

- от длительной ползучести бетона:

тогда:

¦ Полные потери составят:

- коэффициент точности натяжения.

- при механическом способе натяжения.

6.6.2 Расчет по образованию трещин

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

г- учитывающий влияние жесткости узлов от суммарного действия постоянной нагрузки и кратковременного действия полной снеговой нагрузки.

1155,86 > 838,37 = 0,85*[1800*(0,09+2*6,21*0,00141)+954,8]

- трещины образуются.

6.6.3 Расчет на раскрытие трещин

a_crc2=г_i2дц_l з(у_spдл/Е_sp)20(3,5-100м) ³v(d_sp)

- ширина продолжительного раскрытия трещин.

г_i2=1,15

д=1,2 - коэффициент, учитывающий вид напряженного состояния

з=1,2 - коэффициент, учитывающий профиль арматуры

м=(Asp+As)/(bh)=0,012 ? 0,02. Принимаю м=0,02

ц_l=1,6-1,5м=1,6-1,5*0,02=1,57

- коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки.

у_spдл= (N_nдл - P_о2)/A_sp = (1155,86-954,8)/0,00141=142,59МПа.

a_crc2=1,15*1,2*1,2*1,57*(142,59/(18*10⁴))*20(3,5-100*0,02)* ³v15 =

0,152<0,3мм - условие выполняется

Дa_crc = г_i2дц_l з(у_spкр/Е_sp)20(3,5-100м) ³v(d_sp)

- ширина непродолжительного раскрытия трещин.

г_i2=1,15

д=1,2

з=1,2

ц_l=1

у_spкр= (N_nкр )/A_sp = 141,43/0,00141= 100,3

Дa_crc =1,15*1,2*1,2*1*(100,3/(18*10⁴))*20(3,5-100*0,02)* ³v15=0,068

a_crc1 = a_crc2+ Дa_crc = 0,152 + 0,0686 = 0,220 < 0,3 - условие выполняется.

Поперечная арматура принимается АI диаметр 6мм с шагом 500мм. Продольная ненапрягаемая арматура - АIII диаметр 10 мм.



6.7 Расчёт растянутого раскоса

Раскос Р2

Усилие в раcкосе:

Расчетное усилие N=608,42кН

Нормативное усилие Nн = 483,76кН

=>

принимаем А=15,2 смІ 4 d22 A-III.

Принимаю: b = 25см, h = 25см, А = 625см²

Процент армирования:

Расчет на образование трещин

Следовательно, трещины образуются и требуется проверка по ширине их раскрытия.

Расчёт по раскрытию трещин

a_crc2=г_i2дц_l з(у_sдл/Е_s)20(3,5-100м) ³v(d_s)

- ширина продолжительного раскрытия трещин.

г_i2=1,15

д=1,2 - коэффициент, учитывающий вид напряженного состояния

з=1,2 - коэффициент, учитывающий профиль арматуры

м=(As)/(bh)=0,02?0,02 . Принимаю м=0,02

ц_l=1,6-1,5м=1,6-1,5*0,02=1,57

- коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки.

у_spдл= (N_nдл)/A_sp = (424,57)/0,00152=279,3МПа.

a_crc2=1,15*1,2*1,2*1,57*(279,3/(20*10⁴))*20(3,5-100*0,02)* ³v22 =

0,32<0,3мм

- условие не выполняется. Следовательно, используем арматуру большего поперечного сечения. Принимаю к расчету арматуру с А=19,63 смІ (4 Ч d25 A-III)

м=(As)/(bh)=0,03?0,02. Принимаю м=0,02

ц_l=1,6-1,5м=1,6-1,5*0,02=1,57

- коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки.

у_sдл= (N_nдл)/A_s = (424,57)/0,001963=216,3МПа.

a_crc2=1,15*1,2*1,2*1,57*(216,3/(20*10⁴))*20(3,5-100*0,02)* ³v25 =

0,25<0,3мм

- условие выполняется.

Дa_crc = г_i2дц_l з(у_spкр/Е_sp)20(3,5-100м) ³v(d_sp)

- ширина непродолжительного раскрытия трещин.

г_i2=1,15

д=1,2

з=1,2

ц_l=1

у_sкр= (N_nкр )/A_s = 59,19/0,001963= 30,2МПа

Дa_crc =1,15*1,2*1,2*1*(30,2/(20*10⁴))*20(3,5-100*0,02)* ³v25=0,04мм

a_crc1 = a_crc2+ Дa_crc = 0,25+ 0,04 = 0,29 < 0,3 - условие выполняется.

Поперечная арматура принимается АI диаметр 6мм с шагом 150мм.

6.8 Расчёт стоек

Стойка С1

Усилие в стойке:

Расчетное значение N = -116,12 кН

Принимаю: b = 14см, h = 14см, А = 196см²

При см .

Если, л=l₀/h_с=1680/140=12?20, то расчет прочности элемента разрешается производить как центрально сжатого.

Проверка из плоскости фермы

Принимаем е₀ = e_a = 1см.

При см

=> принимаем: 4,52 при 4 Ч d12.

Проверка в плоскости фермы - аналогично проверке из плоскости.

Шаг поперечной арматуры: S ? 20d_s ? 50 см,

Принимаю арматуру Вр-I d_sw = 5 мм с шагом S = 150 см.

Стойка С2

Усилие в стойке:

Расчетное значение N = -232,22 кН

Принимаю: b = 14см, h = 14см, А = 196см²

При см

Если, л=l₀/h_с=1680/140=12?20, то расчет прочности элемента разрешается производить как центрально сжатого.

Проверка из плоскости фермы

Принимаем е₀ = e_a = 1см.

При см

=> принимаем: 4,52 при 4 Ч d12.

Проверка в плоскости фермы - аналогично проверке из плоскости.

=> принимаем: 4,52 при 4 Ч d12.

Шаг поперечной арматуры S?20d принимаю 15 см (d8).

?50см

6.9 Длина анкеровки

Длина анкеровки определяется по следующей зависимости:

l_an = (w_an · R_s / R_b · г_b2 + ?л_an ) ·d ? [ l_an ]

Растянутая арматура в растянутом бетоне:

w_an = 0,7; ?л_an = 11;[ l_an ] = 250мм;

Раскос Р2:

l_an = (0,7* 365/17*0,9 + 11)*25 = 692мм;

Сжатая или растянутая арматура в сжатом бетоне:

w_an = 0,5; ?л_an = 8;[ l_an ] = 200мм;

Верхний пояс, стойки, сжатые раскосы:

l_an = (0,5 · 365 / 17,0*0,9 + 8) · 12 = 239(240)мм;

Вуты армируются окаймляющими, цельногнутыми стержнями d10 A-III, а также вертикальными поперечными стержнями d8 A-III с шагом 100мм.

В опорном узле кроме этого устанавливаются сетки d5 Вр-I, схватывающие каркас нижнего пояса с шагом 5-10мм (кратно 1см); на длине не менее 0,6 ·l_p(длина анкеровки нижнего пояса 1000)_.

Размещено на Allbest.ru