Размещено на http://www.allbest.ru/

38

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и конструирование колонны

Содержание

1. Расчет поперечной рамы

1.1 Данные для проектирования

1.2 Компоновка поперечной рамы

1.3 Сбор нагрузки на раму

1.3.1 Постоянные нагрузки

1.3.2 Временные нагрузки

1.4 Подготовка исходных данных

1.5 Результаты расчета

2. Расчет и конструирование колонны

2.1 Надкрановая часть колонны

2.1.1 Расчет надкрановой части колонны в плоскости изгиба

2.1.2 Расчет надкрановой части колонны из плоскости изгиба

2.2 Подкрановая часть колонны

2.2.1 Расчет подкрановой части колонны в плоскости изгиба

3. Предварительно напряженная двускатная балка покрытия

3.1 Данные для проектирования

3.2 Определение нагрузок

3.3 Определение усилий в сечениях балки

3.4 Предварительный подбор арматуры

3.5 Геометрические характеристики поперечных сечений балки

3.6 Предварительное напряжение арматуры и его потери

3.7 Расчет прочности балки в стадии эксплуатации

3.8 Расчет балки по образованию трещин

3.9 Определение прогиба балки

Список литературы

1. Расчет поперечной рамы

1.1 Данные для проектирования

Проектируемое здание двухпролётное одноэтажное, отапливаемое. Класс ответственности здания II (). Место строительства - район г. Вологда (местность открытая). Длина температурных блоков здания 60 и 48 м. Пролёты здания по 18 м, шаг колонн - 12 м. Снеговой район строительства IV. Ветровой район I.

Конструкция покрытия здания определяется по данным таблицы №1:

Таблица 1 Сбор постоянной нагрузки на 1 м² покрытия

Нагрузка	Нормативная нагрузка, H/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка, H/м2
1) Рулонный ковёр	150	1.3	195
2) Асфальтовая стяжка ;	0.02x17500=350	1.3	455
3) Утеплитель (плиты) ;	0.1x4000=400	1.2	480
4) Обмазочная пароизоляция	50	1.3	65
5) Железобетонные плиты покрытия 3x12 м	2050	1.1	2255
Итого:	-	-	3450

Стропильные конструкции - железобетонные двускатные балки 3БДР18-4 пролётом 18 м (вес балки 12.1 т). Светоаэрационные фонари в покрытии отсутствуют.

Здание в каждом пролёте оборудовано двумя мостовыми кранами общего назначения среднего режима работы грузоподъёмностью Q = 20 т. Отметка головки рельса ; отметка верха крайних и средних колонн . Подкрановые балки высотой . Вес подкрановой балки 2.8 т; вес одного погонного метра кранового рельса () вместе с креплением 90 кг/м.

Наружное ограждение - навесные стеновые панели толщиной 200 мм. Верхняя отметка стенового ограждения +16,200. Остекление отдельными оконными рамами. Нагрузка от веса нижнего участка стенового ограждения (вместе с остеклением) до отметки +10,200 передаётся непосредственно на фундамент; нагрузка от участка стенового ограждения (вместе с остеклением) выше отметки +10,200 передаётся на колонну на отметке +10,200.

1.2 Компоновка поперечной рамы

"Привязка" крайних колонн к продольным разбивочным осям принимается равной 250 мм.

При шаге колонн 12 м, грузоподъёмности мостовых кранов Q = 20 т и отметке верха колонн +14,400 крайние и средние колонны проектируем двухветвенными с четырьмя промежуточными распорками (число панелей ).

Длина надкрановой части крайних и средних колонн:

.

Длина подкрановой части крайних и средних колонн (включая расстояние от уровня чистого пола до верха стакана фундамента):

Полная длина колонн (от верха стакана фундамента):

.

Рисунок 1 Размеры сечений надкрановой и подкрановой частей крайних (а) и средних (б) колонн

Моменты инерции сечений колонн (КДП-49 и КДП-53):

Крайняя колонна:

· надкрановая часть ;

· подкрановая часть

,

где A - площадь поперечного сечения одной ветви;

С - расстояние между осями ветвей;

· момент инерции ветви .

Средняя колонна:

· надкрановая часть ;

· подкрановая часть

· момент инерции ветви

1.3 Сбор нагрузки на раму

1.3.1 Постоянные нагрузки

а) сбор постоянной нагрузки на 1 м² покрытия выполнен в таблице 1. Вес стропильной балки . Расчётное давление стропильной балки на колонну

.

Расчётная нагрузка от веса покрытия:

· на крайнюю колонну ;

· на среднюю колонну .

б) нагрузки от собственного веса колонн определяются по геометрии сечений.

Крайние колонны:

· надкрановая часть

;

· подкрановая часть ,

где 147kH - общий вес колонны.

Средние колонны:

· надкрановая часть ;

· подкрановая часть ;

в) нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, расположенных выше отметки +10,200:

где = 2.15 kH/м² - вес 1 м² стеновых панелей;

= 4.2 м - суммарная высота полос стеновых панелей выше отметки +10,200;

= 0.4 kH/м² - вес 1 м² остекления;

= 1.8 м - суммарная высота полос остекления выше отметки +10,200.

Нагрузка от веса подкрановых балок (на крайние и средние колонны одного пролёта):

Суммарная величина нагрузки на отметке +10,200 от веса стен, остекления и подкрановых балок составляет:

· для крайних колонн

· ;

· для средних колонн

г) продольные усилия в крайней колонне приложены с эксцентриситетами (см. рисунок 2), величина которых определяется с учётом следующих допущений:

· давление стропильной конструкции на крайнюю колонну приложено на расстоянии 175 мм (внутрь здания) от продольной разбивочной оси;

· давление стеновых панелей и остекления приложено на расстоянии, равном половине толщины панели от наружной грани колонны.

Изгибающие моменты (положительными считаются моменты, направленные по ходу часовой стрелки):

· в верхней части колонны

;

· в уровне уступа колонны

Рисунок 2 К расчёту крайней колонны

1.3.2 Временные нагрузки

Снеговые нагрузки:

В соответствии с картой 1 [1] г. Вологда находится в IV снеговом районе, .

.

Расчётная нагрузка на колонны:

· крайние

;

· средние

Изгибающие моменты в крайней колонне:

· в верхней части

;

· в уровне уступа колонны

.

Крановые нагрузки:

Для крана грузоподъёмностью Q = 20 т и здания пролётом 18 м подбираем кран:

пролёт крана ;

база крана ;

расстояние между колёсами ;

расстояние между головкой рельса и высшей точкой грузовой тележки ;

расстояние между осью рельса и крайней точкой концевой балки ;

нормативная максимальная нагрузка на колесо ;

масса грузовой тележки ;

масса крана (общая)

Вертикальная крановая нагрузка на колонны:

a) от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :

;

;

где - сумма ординат (под силами F) линии влияния давления двух смежных подкрановых балок на колонну;

b) от четырёх сближенных кранов на среднюю колонну с :

Рисунок 3 Схема к расчёту колонны на крановую нагрузку

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов с :

Изгибающие моменты:

· на крайней колонне

;

;

· на крайней колонне

;

;

При действии четырёх сближенных кранов:

.

Ветровые нагрузки:

В соответствии с картой 3 [1] г. Вологда находится в I районе по скоростному напору ветра. По таблице 5 [1] . Коэффициент k для местности типа A составляет:

· для отметки 10 м ;

· для отметки 20 м .

Значение для промежуточных отметок H определяется интерполированием по формуле:

Для отметки +14,400:

Для отметки +16,200:

.

Аэродинамический коэффициент при

равен:

· для наветренной стороны ;

· для заветренной стороны .

Величина расчётной нагрузки составляет:

;

;

;

;

;

.

Сосредоточенная сила в уровне верха колонны от давления ветра на элементы здания, расположенные выше отметки +14,400:

Переменная по высоте ветровая нагрузка (до отметки +14,400) заменяется равномерно распределённой, эквивалентной по величине момента в заделке колонны.

Для активного давления:

Для пассивного давления:

Погонная ветровая нагрузка на колонны:

· активная

;

· пассивная

1.4 Подготовка исходных данных

Для колонн был принят бетон класса B20, модуль упругости для такого бетона равен . Число панелей крайней и средней колонн . В двухпролётной раме число крайних колонн равно двум, а число средних - одна. Остальные исходные данные для статического расчёта принимаются согласно компоновке и сбору нагрузок.

1.5 Результаты расчета



2. Расчет и конструирование колонны

Расчётные усилия в сечениях [1-0], [1-2] и [2-1] представлены в таблицах 2-4.

Таблица 2 Расчётные сочетания усилий в сечении [1-0]

	1, 2, 5, 6, 8
	1, 3, 6, 9
	1, 2. 5, 6, 8

Таблица 3 Расчётные сочетания усилий в сечении [1-2]

	1, 3, 6, 8
	1, 2, 4, 6, 9
	1, 2. 3, 6, 8

Таблица 4 Расчётные сочетания усилий в сечении [2-1]

	1, 3, 6, 8
	1, 2, 4, 6, 9
	1, 2. 3, 6, 8

2.1 Надкрановая часть колонны

Размеры прямоугольного сечения надкрановой части: ; . Для продольной арматуры принимается , следовательно рабочая высота сечения ; .

2.1.1 Расчет надкрановой части колонны в плоскости изгиба

Сечение арматуры подбирают по усилиям в сечении расположенном ниже уровня подкрановых конструкций. Расчётная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба:

· при учёте крановых нагрузок

;

· без их учёта

.

Так как , то необходимо учитывать влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.

Расчётные усилия в сечении колонны:

· от всех нагрузок (с учётом ветровой нагрузки малой суммарной продолжительности)

; ;

· от постоянной и снеговой нагрузки

; ;

· от постоянной нагрузки

; .

Поскольку в этой комбинации действуют усилия от нагрузок малой суммарной продолжительности, то для определения коэффициента условий работы бетона находят моменты внешних сил относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры с учётом и без учёта ветровой и крановых нагрузок:

;

.

Так как условие не выполняется, то расчётные сопротивления бетона и (при ) следует умножить на коэффициент :

.

Таким образом расчёт выполняется на действие всех нагрузок при ;

Эксцентриситет продольной силы , . Следовательно, случайный эксцентриситет не учитывают, так как колонна поперечной рамы - элемент статически неопределимой конструкции.

Найдём значение условной критической силы:

,

Где

,

принимая и вычисляя:

Следовательно,

.

В первом приближении принимают . Тогда:

При вычисляем:

Рассматриваемое сечение расположено в средней трети высоты колонны, а сама колона имеет несмещаемые опоры, поэтому

Подбор продольной и поперечной арматуры:

,



Следовательно количество поперечной арматуры назначают в соответствии с конструктивными требованиями:

Принимаем 5ш12A-II

Коэффициент армирования сечения:

,

что незначительно отличается от предварительно принятого, следовательно, расчет можно не уточнять.

2.1.2 Расчет надкрановой части колонны из плоскости изгиба

За высоту сечения принимают размер из плоскости изгиба, . Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба:

.

Так как отношение не превышает ту же величину в плоскости изгиба , то расчет колонны из плоскости изгиба можно не выполнять.

2.2 Подкрановая часть колонны

Сечение колонны в подкрановой части состоит из двух ветвей. Высота всего сечения . Сечение ветви ; . Для продольной арматуры принимают , тогда:

,

Расстояние между осями ветвей . Расстояние между осями распорок

.

Сечение продольной арматуры подбирают по усилиям, действующим в сечении 2-1, которые больше усилий в сечении 1-2. так как колонна жестко заделана в фундаменте, при расчете принимаем (в опорном сечении эксцентриситет продольной силы не зависит от прогиба колонны).

2.2.1 Расчет подкрановой части колонны в плоскости изгиба

Действующие усилия от всех нагрузок, включая ветровую (нагрузка малой суммарной продолжительности), ; ; ; от всех нагрузок, но без учета ветровой и крановой: ; .

Моменты внешних сил относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры (соответственно с учетом и без учета ветровой нагрузки):



Условие не выполняется, поэтому расчетные сопротивления бетона и (при ) следует умножить на коэффициент :

.

Таким образом расчет выполняется на действие всех нагрузок при

; .

Продольные усилия в ветвях колонны находят по формуле:

,

в подкрановой ветви:

в наружной ветви:

Изгибающие моменты в ветвях колонны находят по формуле:

Ветви колонны испытывают действие разных по знаку, но одинаковых по величине изгибающих моментов, поэтому подбирают симметричное армирование ветвей.

Рассмотрим подкрановую ветвь:

Эксцентриситет продольной силы:

Следовательно,

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

,

Где

,

Так как , площадь сечения арматуры определяют по формуле:

,

Где

Следовательно, количество поперечной арматуры назначают в соответствии с конструктивными требованиями:

Принимаем с каждой стороны 3ш12A-III

Рассмотрим наружную ветвь:

Эксцентриситет продольной силы:

Следовательно,

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Так как , площадь сечения арматуры определяют по формуле:

,

Где

Следовательно, количество поперечной арматуры назначают в соответствии с конструктивными требованиями:

Принимаем с каждой стороны 3ш12A-III .

Определим армирование промежуточной распорки

Размеры прямоугольного сечения распорки: ; ; ; . Наибольшая поперечная сила

Усилия в распорке:

;

Так как эпюра моментов двузначная, принимаем двойное симметричное армирование распорок. Следовательно:

Принимаем 6ш12A-III .

Проверяем прочность бетона по сжатой полосе между наклонными трещинами при

; ; ; .

Тогда:

Так как условие выполняется, размеры сечения достаточны.

Затем проверим необходимость поперечного армирования. Принимаем пролет распорки равным расстоянию в свету между распорками . При , и

,

Так как условие выполняется, поперечное армирование по расчету не требуется. Верхнюю (подкрановую) распорку армируют в соответствии с конструктивными требованиями.

3. Предварительно напряженная двускатная балка покрытия

3.1 Данные для проектирования

Пролет балки 18 м, расстояние между балками вдоль здания 12 м. Место строительства - г. Вологда. По степени ответственности здание относится к классу II.

Изготовление балки предусмотрено в рабочем положении. Бетон тяжелый класса B40, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение арматуры - механическим способом на упоры стенда. Обжатие бетона происходит при передаточной прочности, составляющей 0.7B. В качестве напрягаемой арматуры применены арматурные канаты класса K-19. Для сварных сеток принята арматура классов A-I и A-III, а также арматурная проволока класса Вр-I.

Расчетные характеристики материалов:

для бетона класса B40: ; ; ; ; ;

для арматуры класса A-I: ; ; ;

для арматуры класса A-III диаметром 6..8 мм: ; ; ;

для арматуры класса A-III диаметром 10..40 мм: ; ; ;

для проволоки класса Вр-I диаметром 5 мм: ; ; ;

для канатов класса K-19 диаметром 14 мм: ; ; .

К трещиностойкости балки предъявляют требования второй категории.

3.2 Определение нагрузок

Таблица 5

Вид нагрузки	Нагрузка, КПа	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка при , КПа
	нормативная	расчетная при
Постоянная: Рулонный ковер Асфальтовая стяжка ; Утеплитель ; Обмазочная пароизоляция ЖБ плиты покрытия 3Ч12 Итого: Временная (снеговая) в том числе длительная кратковременная Полная: в том числе продолжительно действующая кратковременная	0.15 0.35 0.4 0.05 2.05 3.00 1.5 0.45 1.05 3.45 1.05	0.1425 0.315 0.38 0.0475 1.9475 2.8325 1.425 0.4275 0.9975 3.26 0.9975	1.3 1.3 1.2 1.3 1.1 - 1.4 1.4 1.4 - -	0.195 0.455 0.48 0.065 2.255 3.45 2.1 0.63 1.47 4.08 1.47

На балку действуют постоянные и временные нагрузки. Постоянные включают вес водоизоляционного ковра, железобетонных плит покрытия и балки. Временную нагрузку создаёт вес снегового покрова. Все расчётные нагрузки определены с учетом коэффициента надежности по назначению конструкций . Так как здание бесфонарное, а уклон кровли 1:12, то по СНиП принимают коэффициент перехода от снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие .

Нагрузка на балку от плит покрытия в местах опирания их продольных ребер передаётся в виде сосредоточенных грузов. Так как в пролете балки действует пять одинаковых сосредоточенных грузов, нагрузку можно условно считать равномерно распределённой.

Вес балки покрытия 121 kH, длина балки 17.95 м. нагрузка от веса балки на 1 м её длины составляет:

нормативная ;

расчетная при ;

расчетная при .

Распределенную по длине балки нагрузку собирают с грузовой площади и суммируют с нагрузкой от веса конструкции. С учетом изложенного расчетная нагрузка при :

постоянная ;

временная длительная ;

кратковременная ;

продолжительно действующая

полная (продолжительно действующая и кратковременная)

При полная расчетная нагрузка: .



Рисунок 4 К расчету двускатной балки: а - расчетная схема; б - действительное поперечное сечение; в - эквивалентное поперечное сечение

3.3 Определение усилий в сечениях балки

Расчетный пролет принят равным расстоянию между анкерными болтами .

Схема балки показана на рисунке 4. В качестве расчетных принимают следующие сечения: I-I (на грани опоры), II-II (в середине пролета).

Изгибающие моменты в сечениях балки

. Значения изгибающих моментов в расчетных сечениях балки приведены в таблице 6.

Таблица 6 Изгибающие моменты в сечениях балки

Сечение балки			Значения моментов kH·м, при нагрузках
			расчетных при	полных расчетных при
			продолжительно действующих	полных
I-I	0.0085	0.15	60.024	75.779	97.533
II-II	0.5	8.85	1785.831	2254.591	2901.81

Поперечные силы на опоре:

от продолжительно действующих

расчетных нагрузок при ;

от полной нагрузки при , ;

от полной нагрузки при , .

3.4 Предварительный подбор арматуры

Продольную арматуру подбираем по усилиям, действующим в середине пролета. Действительное сечение балки преобразуем в эквивалентное (см. рисунок 4). Размеры поперечного сечения балки: ; ; ; ; . В рассматриваемом сечении высота балки .

Геометрические характеристики бетонного сечения:

;



;

;

;

;

;

.

Напрягаемую арматуру располагаем только в растянутой зоне. Принимаем , поэтому . Площадь напрягаемой арматуры из условия надежного закрытия трещин при

;

.

Количество арматуры из условия ее упругой работы:

;

Принимаем 10Ш14К-19 (). В верхней (сжатой) полке на расстоянии 0.03 м от верхней грани устанавливаем продольную ненапрягаемую арматуру в количестве 4Ш10A-III ().

3.5 Геометрические характеристики поперечных сечений балки

Отношение модулей упругости арматуры и бетона:

;

.

Площади поперечных сечений продольной арматуры, приведённые к бетону:

.

Высота балки в середине пролета (в коньке) . Площадь приведенного сечения балки:

Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани, принимая всю арматуру растянутой зоны сосредоточенной в точке на расстоянии 0.1 м от нижней грани:

Положение центра тяжести приведенного сечения:

;

;

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до центров тяжести нижней и верхней арматуры:

;

;

Момент инерции приведенного сечения:

Моменты сопротивления приведенного сечения для нижней и верхней граней:

;

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней и нижней ядровых точек:

; .

Моменты сопротивления приведенного сечения для крайних волокон с учетом неупругих деформаций растянутого бетона:

· для нижних растянутых волокон

имеем , поэтому

· для верхних растянутых волокон

имеем , поэтому .

Таблица 7 Геометрические характеристики сечений балки

Вычисляемые величины	Единицы измерения	Значение величин в сечениях
		I-I	II-II
		0.257	8.975
		0.815	1.54
		0.27	0.08
		0.4	0.4
		0.17	0.185
		-	0.27
		-	0.21
		0.2501	0.2317
		0.10792	0.18826
		0.432	0.813
		0.383	0.727
		0.332	0.713
		0.353	0.697
		0.0347	0.104
		0.0679	0.1279
		0.0691	0.1431
		0.257	0.552
		0.294	0.618
		0.09186	0.19185
		0.09371	0.178875

3.6 Предварительное напряжение арматуры и его потери

Назначаем величину первоначального (без учета потерь) предварительного напряжения арматуры . Допустимое отклонение предварительного напряжения при механическом способе натяжения . Следовательно:

;

.

Определим потери проявляющиеся до обжатия бетона. Потери от релаксаций напряжений в арматуре: .

Потери от температурного перепада между упорами стенда и бетоном при : .

Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, при и : .

Трения арматуры об огибающие устройства нет из-за отсутствия последних: поэтому . Арматура натягивается на упоры стенда и потери из-за деформации стальной формы отсутствуют, т.е. .

Суммарные потери до обжатия бетона:

Предварительное напряжение арматуры:

Усилие предварительного обжатия:

Изгибающий момент в середине пролета от веса балки с учетом коэффициента надежности по нагрузке :

Напряжения в бетоне при обжатии на уровне напрягаемой (нижней) и ненапрягаемой (верхней) арматуры:

Передаточная прочность бетона

.

Так как

потери от быстронатекающей ползучести бетона с учетом коэффициента 0.85 (пропаренный бетон)

Так как , то величины предварительных сжимающих напряжений в ненапрягаемой арматуре можно считать равными нулю, т.е. .

Первые потери .

Предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь (при ) . Усилие предварительного обжатия с учетом этих потерь: .

Потери в напрягаемой арматуре, вызванные усадкой бетона:

Потери от ползучести бетона:

Ненапрягаемая арматура расположена в растянутой зоне, поэтому .

Общие потери:

.

Предварительное напряжение арматуры после проявления всех потерь (при ):

Таблица 8 Потери предварительного напряжения арматуры от усадки и ползучести бетона

Вычисляемые величины	Единицы измерения	Значения величин в сечениях
		I-I	II-II
		0.275	8.975
	-	0.308	1
		450.519	1462.725
		87.412	253.608
		3.91	11.724
		0.974	1.023
		4.7	13.974
		329	1069.526
		455.3	1443.860
		13.1	42.5
		17.8	52.5
		252.1	325.5
		298.1	974.5

3.7 Расчет прочности балки в стадии эксплуатации

Проверка размеров бетонного сечения. Величину внешней поперечной силы принимаем равной опорной реакции, т.е. .

При отсутствии нагрузок малой суммарной продолжительности принимаем поэтому ; .

По формуле .

Для сечения I-I ; , следовательно:

Для сечения II-II ; , следовательно:

Так как для обоих сечений выполняется условие , принятые размеры поперечного сечения достаточны.

Прочность нормальных сечений. Установившееся предварительное напряжение арматуры определяем с учетом коэффициента точности натяжения:

;

Следовательно

;

принимаем: .

По формуле .

Определяем граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона.

Принимая , проверяем условие:

Так как оно соблюдается, граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет выполняется как для элемента прямоугольного сечения шириной .

Высота сжатой зоны при :

Поскольку

,

прочность проверяем при

.

Несущая способность рассматриваемого сечения:

т.е. прочность сечения обеспечена.

Прочность наклонных сечений. Двускатная балка представляет собой элемент, сжатая грань которого наклонена к продольной оси под углом . Используя данные таблицы 8 определим усилия обжатия в сечении I-I при

. Тогда:

Принимаем и при



находим:

Следовательно, необходим расчет поперечной арматуры при

Принимаем , учитывая, что ,

Требуемую интенсивность поперечного армирования определяют по формуле:

МН;

МН·м;

С учетом этого:

откуда с_о = 1,958 м > 2·h_o·(1+2·tgв) = 2·0,742·(1+2/12) = 1,731 м.

Принимаем с = 1,731 и уточняем

Наибольший шаг поперечных стержней определяется по формуле:

м;

По конструктивным требованиям при h>450 мм

м

Принимаем s_w = 0,15 м. Площадь сечения поперечной арматуры класса A-III (диаметром 6...8 мм) определим по формуле:

м² = 0,624 см².

Принимаем 3Ш6 A-III (A_w=0,85 см²) с шагом 150 мм.

Выясним, на каком расстоянии от опоры шаг поперечных стержней может быть увеличен от s_w1 = 0,15 м до s_w2 = 0,3 м. При этом интенсивность поперечного армирования:

МН/м;

МН/м > 0,5·R_bt·b = 0,0486 МН/м.

При с = 1,731 м:

МН;

МН;

м;

м;

Принимаем l₁ = 3 м, т. е. на всю ширину крайней плиты покрытия, установленную на балку. Определим поперечную силу в конце участка l₁:

МН.

Поперечное армирование в средней части пролета балки назначают 3Ш6 A-III с шагом 500 мм, тогда:

МН/м < 0,5·R_bt·b = 0,0486 МН/м.

Рабочая высота в сечении балки, отстоящем от опоры на расстоянии

м:

 м;

МН<0,6·(1+0,5)·1,215·0,08·1,06=0,0927 МН.

Так как интенсивность не удовлетворяет условию , длину участка l₂ определяем по формуле:

м;

Следовательно, окончательно принимаем: на приопорном участке длиной l₁ = 3 м шаг поперечных стержней s_w1 = 0,15 м; на следующем участке длиной l₂ = 3 м / s_w2 = 0,3 м, после чего увеличиваем шаг до s_w3 = 0,5 м.

3.8 Расчет балки по образованию трещин

Расчет нормальных сечений. Усилия предварительного обжатия с учетом только первых потерь и с учетом всех потерь: Р₀₁ = 0,966 (1300 / 231) · 0,00135 = 1,394 МН; Р₀₂ = = 0,966 · (1300 / 325,5) · 0,00135 = 1,271 МН.

Так как , усилия обжатия совпадают с центром тяжести напрягаемой арматуры, т. е. е_ор = у_sp = 0,619 м.

Напряжения в крайнем волокне бетона при образовании трещин в растянутой зоне:

МПа.

Так как

,

принимаем ц = 1. Следовательно, м.

Поскольку в сжатой зоне имеются начальные трещины, учитываем снижение величины M_crc в растянутой зоне.

;

;

.

Момент образования трещин:

МН·м;

МН·м > М=2,254591 МН·м.

Следовательно, расчет по раскрытию трещин не нужен.

Расчет наклонных сечений. Поперечная сила в середине пролета

Q = 404 кН = 0,404 МН.

Сечение I - I, нормальные напряжения в центре тяжести:

МПа;

, ;

МПа.

Статический момент приведенной площади части сечения, расположенной выше его центра тяжести, относительно нулевой линии:

МПа.

Главные растягивающие и главные сжимающие напряжения:

МПа;

МПа; МПа.

Проверяем наклонные сечения по образованию трещин.

Для сечений МПа, т.е. трещиностойкость обеспечена.

3.9 Определение прогиба балки

В сечении II - II момент от продолжительно действующей части нагрузки M_l = 2,255 МН·м, а от непродолжительно действующей

M_sh = M - M_l = 2,255 - 1,786 = 0,469 МН·м.

Кривизна при выгибе от усилий предварительного обжатия с учетом всех потерь:

Полная кривизна:

м^-1.

Полный прогиб балки определяют с учетом образования верхних трещин при обжатии:

м;

Предельно допустимый прогиб для элементов покрытий при l > 10 м, f_lim = l/250 =

= 17,7/250 = 0,0708 м.

Расчеты свидетельствуют о том, что проектируемая балка покрытия удовлетворяет требованиям расчета по несущей способности и по пригодности к нормальной эксплуатации.

Список литературы

рама колонна балка арматура

1. СНиП 2.01.07-85. "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования"

2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. ЖБК. Общий курс. / М. Стройиздат, 1985

3. ГОСТ 25711-83. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т. / М. Изд-во стандартов, 1983

4. Яковлев С.К. Методическое пособие. «Расчет на ЭВМ поперечной рамы одноэтажного промышленного здания».

5. Кувалдин А.Н., Клевцов Г.С. Примеры расчета ЖБК зданий. / М. Стройиздат, 1976

6. Голышев А.Б. Проектирование ЖБК. / К. Будiвельник, 1985

7. Трепененков Р.И. Альбом чертежей конструкций и деталей промышленных зданий. / М. Стройиздат, 1980

Размещено на Allbest