Проектирование сборных железобетонных элементов каркаса одноэтажного промышленного здания

A_sp = N/(г_s6•R_s) = (632.1)/(1,15•1080*100) = 4.9 cм²,

где г_s6 ? з = 1,15.

Принимаем 10Ш9 K-7 (А_sp = 5.1 cм²). В нижнем поясе конструктивно предусматриваем 4Ш10 А-III (А_s = 3.14 cм²).

Таблица 10

Расчетные усилия в элементах фермы

Коэффициент армирования нижнего пояса:

µ = (A_sp + A_s)/b•h = (4.9+3.14)/28*20 = 0,014 или 1,4%.

Проверка трещеностойкости

Для оценки трещеностойкости предварительно напряженного нижнего пояса фермы необходимо вначале определить потери предварительного напряжения.

При механическом способе натяжение допустимое отклонение р величины предварительного напряжения у_sp принимаем p = 0,05?у_sp, тогда у_sp + p =у_sp + 0,05?у_sp ? R_s,ser и у_sp = 1295/1,05 = 1233 МПа< R_s,ser=1295 МПа. Принимаем у_sp = 1200 МПа.

Коэффициент точности натяжения арматуры

г_sp = 1 - Дг_sp = 1 - 0,1 = 0,9.

Площадь приведенного нижнего пояса:

A_red = A + б₁•A_sp + б₂•A_s = 28•20 + 5,1•5.54 + 3,14•6.15 = 607.6 cм²,

где б₁ = E_sp/E_b = 180000/32500 = 5,5;

б₂ = E_s/E_b = 200000/32500 = 6,15,

Первые потери

1. От релаксаций напряжений в арматуре

у₁ = (0,22?у_sp/R_s,ser - 0,1)?у_sp = (0,22•1200/1295 - 0,1)•1200 = 124.6 МПа.

2. От разности температур (Дt = 65єС): у₂ = 1,25?Дt = 1,25•65 = 81,25 МПа.

3. От деформации анкеров у натяжных устройств

у₃ = Дl•E_sp/l = 0.26•180000/1900 = 18,7 МПа,

где Дl = 1,25 + 0,15•d = 1,25 + 0,15•9 = 2.6 мм - смещение арматуры в инвентарных зажимах; l = 19000 мм - длина натягиваемой арматуры d =9 мм - диаметр арматуры.

4. От быстро натекающей ползучести. Усилия обжатия с учетом потерь по позициям 1,2,3.

P₀ = A_sp•(у_sp - у₁ - у₂ - у₃) = 510•(1200 - 124.6 - 81,25 - 18,7) = 497.5 кН.

Сжимающее усилие в бетоне от действия этого усилия

у_bp = P₀/A_red = 497482/607.6 = 8,19 МПа < R_bp = 28 МПа.

Коэффициент б = 0,25 + 0,025•R_bp = 0,25 + 0,025•28 = 0,95 > 0,85,

принимаем б = 0,75.

При у_bp/R_bp = 8,18/28 = 0,296 < 0,75 потери от быстро натекающей ползучести по формуле:

у₆ = 40у_bp/R_bp = 40*0.85*0.296=10.0 МПа.

Итого первые потери:

у_los1 = у₁ + у₂ + у₃ + у₆ = 124.6+81.25+18.72+10=234.6 МПа.

Вторые потери

1. Осадка бетона класса В40 - у₈ = 40 МПа.

2. От ползучести. Усилие обжатия с учетом первых потерь

Р₁ = 510•(1200 - 234.6) = 492.354 MН;

сжимающие усилие в бетоне

у_bp = 492.4*100/607.6 = 8,1 МПа.

При уровне напряжения:

у_bp/R_bp = 8,1/28 = 0,29 < б = 0,75 потери от ползучести

у₉ = 0,85•150?у_bp/R_bp = 0,85•150•0,29 = 36,9 МПа.

Итого вторые потери:

у_los2 = 40 + 36,5 = 76,9 МПа.

Полные потери:

у_los = у_los1 + у_los1 = 234.6 + 76,9 = 290 МПа, что больше 100 МПа.

Усилие обжатия с учетом полных потерь и наличия ненапрягаемой арматуры:

при г_sp = 0.9

Р₂ = г_sp(у_sp - у_los)•A_sp - (у₆ + у₈ + у₉)•A_s = 0.9•(1200 - 311.5)•5.1 - (10 + 40 + 36.9)•3.14 = 380.5 кН;

Усилие трещенообразования определяем при г_sp = 0,9 и вводим коэффициент 0,85, учитывающий снижение трещеностойкости нижнего пояса в следствие влияния изгибающих моментов, возникающих в узлах фермы:

N_crc = 0,85[R_bt,ser•(A + 2б₂•A_s) + P₂] = 0,85•[0.21•(56 + 2•5,1•5.54) +380.5]=

= 381.5 кН.

Так как N_crc = 381.5 кН < N = 454.6 кН, в нижнем поясе образуются трещины и необходимо выполнить расчет по раскрытию трещин.

Приращение напряжений в растянутой арматуре:

у_s = (N_n - P₂)/A_sp = (454.6 - 380.5)/5.1 = 145 МПа.

Ширина раскрытия трещин:

a_crc1 = 1,15•д•ц_l•з•у_s/E_sp•20•(3,5 - 100µ)•³vd = 1,15•1,2•1,0•1,2•97/180000•20х

х(3,5 - 100•0,01)•³v9 = 0,09 мм.

Непродолжительная ширина раскрытия трещин от действия полной нагрузки

a_crc = a_crc1 = 0,09 < [a_crc1] = 0,15.

Тогда a_crc = a_crc1- a_crc1^/ + a_crc2=0,09<0.15

Расчет верхнего пояса

Наибольшее сжимающие усилие, действующее в четвертой панели верхнего пояса. равно N = 632.1 кН.

Так как расчетный эксцентриситет продольной силы е₀ = 0, верхний пояс рассчитываем с учетом только случайного эксцентриситета е_а, равного наибольшему из следующих значений:

е_а = l/600 = 3010/600 = 5 мм,

где l = 3010 - расстояние между узлами верхнего пояса;

е_а = h/30 = 20/30 = 0,66 см,

е_а?1см

окончательно принимаем е₀ = е_а = 10 мм.

Расчетные длины верхнего пояса при е₀ = 10 мм < 0,125h = 0,125•200 = 25 мм:

- в плоскости фермы

l₀ = 0,9•l = 0,9•301 = 270 см; l₀/h = 270/20 = 13,5>4;

Условная критическая сила

I=bh³/12=28*20²/12=18666.7см⁴

ц_l = 1+в(M_iL/M)=1+1*53,2/38=1.87

M_L=53,2

M_iL=M_L+N_L(h₀-a)/2=0+632,1*0.12/2=38

д_е = е₀/h = 0,01/0,2 = 0,05 > д_e,min = 0,5 - 0,01l₀/h - 0,01R_b = 0,167

Принимаем д_е =0,16

Задаемся в первом приближении коэффициентом армирования м = 0,024.

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета

з = 1/(1 - 632,1/2137,9) = 1.42.

Расчетный эксцентриситет продольной силы

е = з·е₀ + 0,5·h - а = 1,42*1 + 0,5·20 - 4 = 7,42cм.

Определим требуемую площадь сечения симметричной арматуры по формулам:

1. о_R = щ/(1 + (R_s/у_sc,u)·(1 - щ/1,1)) = 0,6916/(1+(365/400)(1- 0,6916/1,1) = 0,485,

где щ = 0,85 - 0,008R_b = 0, 85 - 0,008•0,9•22 = 0,6916;

у_sc,u = 400 МПа при г_b2 > 1.

2. б_n = N/(R_bbh₀) = 632,1•10³/0,9*22*100*28*16 = 0,7.

3. б_s = б_n (e/h₀-1+ б_n /2)/(1-д) = 0.7(7,42/16-1+0.7/2)/(1-0.25)<0

4. д = а/h₀ = 4/16 = 0,25.

При б_s <0 требуемая площадь сечения симметричной арматуры принимается конструктивно

Окончательно принимаем в подкрановой части колонны у граней, перпендикулярных плоскости изгиба по 4Ш16 АIII (A_s = A_s` = 8,04 см²).

Расчет элементов решетки

Растянутый раскос .

Поперечное сечение раскоса 140х140 мм. Расчетное усилие N = 62,8 кН.

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры

A_s = N/R_s = 62,8•10³/0,95*1080*100 = 1,2 см²

Принимаем 4Ш9 К-7 (A_s = 2,04см²).

Проверяем продолжительную ширину раскрытия трещин при действии N с учетом влияния жесткости узлов.

N_crc = 0,85[R_bt,ser•(A + 2б₂•A_s) + P₂] = 0,85•[0.21•(56 + 2•2,04•5.54) +132,7]= 125,9 кН.

Р₂ = г_sp(у_sp - у_los)•A_sp - (у₆ + у₈ + у₉)•A_s = 0.9•(1200 - 311.5)•2,04 - (10 + 40 +36.9)•0 = 132,7 кН;

Так как N_crc = 125,9 кН > N = 62.8 кН, в нижнем поясе трещины не образуются, и поэтому выполнять расчет по раскрытию трещин не требуется.

Вследствии того, что значения усилий в стержнях (раскосах и стойках) различаются незначительно принимаем их одного размера и с одинаковой арматурой. Арматура для стоек - конструктивных соображений принимается 4Ш12 А - III.

Список литературы

1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1989.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.,1985.

3. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий. (Примеры расчета). М., 2002.

4. Байков В.Н. Железобетонные конструкции. М., 1991.

5. Улицкий И.И. Железобетонные конструкции. Киев, 1959.

6. Линович Л.Е. Расчет и конструирование частей гражданских зданий. Киев, 1972.