Расчет и конструирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания

 

Проектирование сечений  элементов фермы

 

Нижний растянутый пояс.

Расчет прочности выполняем  на суммарное опасное кратковременное  усилие.

Определяем площадь  сечения растянутой продольной напрягаемой  арматуры класса К-1500 при g_s3 = 1,10:

см².

Предварительно принимаем арматуру в виде 7 канатов Æ9 мм класса К-1500 с площадью

А_s3 = 3,57 см². Принимаем сечение нижнего пояса b´h = 25´22 см.

 

Расчет нижнего пояса на трещиностойкость.

Отношение модулей упругости арматуры и бетона:

– для канатов класса К-1400:

;

Величину предварительного напряжения арматуры примнимаем из условия

,

где R_s,ser = 1500 МПа. МПа

принимаем

 МПа.

 

Первые потери.

1)  От релаксации напряженной  арматуры:

 МПа.

2)  От разности температур напрягаемой арматуры и нижних натяжных устройств при Dt = 65^о С:

 МПа.

3)Потери от деформаций стальной  формы  т.к. всю арматуру натягиваем одновременно.

4)  От деформации анкеров Dl = 2 мм:

 МПа,

где l – длина натягиваемого каната в мм.

Первые потери составят:

 МПа.

 

Вторые потери.

1)  От усадки бетона класса В40

 МПа.

 

 

 

 

 

 

2)  От ползучести бетона при:

 

=2,3-коэф.ползучести.Для бетона класса В30 и относительной влажности воздуха окружающей среды 40-75

=P₍₁₎/A_red

кН

A_red=A+ A_sp= кН

МПа

Коэф.армирования 

При симметричном обжатии элемента напрягаемой арматурой

 

МПа

Полные потери:

 МПа>100МПа

 

Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры g_sp =0,9

Тогда

 

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Поскольку N_crc =337,44 кН <N_n = 349,0 кН, условие трещиностойкости сечения не выполняется.

 

Определим ширину раскрытия трещин от суммарного действия постоянной и  полной снеговой нагрузки и сравним ее с допустимым значением:

.

Приращение напряжения в растянутой арматуре от полной нагрузки:

 Н/см²

 Н/см²

 

 

Принимаем мм

 

Для центрально-растянутых преднапряжерных  элементов

 Н/см² = 277,79 МПа>

Где

мм мм

мм

При вычислении : мм

мм

Полная ширина раскрытия трещин в элементе Н2 нижнего пояса фермы  составит:

 

Поскольку условия по допустимой ширине раскрытия трещин выполнены, принятое количество напрягаемой арметуры-7канатов диаметра 9класса К-1500 с см²

оставляем без изменения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Верхний сжатый пояс.

Усилия в элементах верхнего пояса В1 … В4 близки по величине, поэтому все элементы верхнего пояса будем армировать одинаково из расчета на усилие в наиболее напряженном элементе В1, для которого N =450,1кН, в том числе от расчетных значений длительных нагрузок

N_l = 356,2 кН.

Ориентировочное значение требуемой площади верхнего пояса:

 см².

Несколько в запас принимаем  размеры сечения верхнего пояса b´h = 25´22 см с площадью

А = 550см² > 216,8 см².

Случайный эксцентриситет:

 см,

где l = 320 см – наибольшее фактическое расстояние между узлами верхнего пояса (в осях);

 см.

Принимаем е₀ = е_а = 1,0 см.

Расчетная длина в обеих плоскостях l₀ = 0,9×320 = 288 см. Наибольшая гибкость элемента верхнего пояса

,

то есть необходимо учесть влияние  прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

кН,

 

см⁴; ;

для тяжелого бетона

кНм

кНм

<

Принимаем

Поскольку количество арматуры не известно,принимеам в первом приближении

см⁴

Коэффициент

Расстояние 

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

Далее вычисляем: -второй случай внецентренного сжатия, случай ”малых” эксцентриситетов.

 

 

 

 

Т.к. арматура по расчету не требуется и в верхний пояс армируем конструктивно,исходя из минимального процнета армирования .Тогда ,но не менее Принимаем с см² хомуты принимаем и устанавливаем их с шагом 150мм,что не превышает и не более 500мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Растянутый раскос Р1. В данном раскосе возникают усилия

кН, кН, кН,

Для обеспечения прочности раскоса  необходимая площадь продольной арматуры класса А400 составляет: см²

Предварительно принимаем 4Æ10 А400 с см².Поскольку рассматриваемая ферма бетонируется целиком, ширина всех элементов решетки принята b=28см.

Для растянутого раскоса фермы  пролетом 18м bxh=25x16 см. Коэффициент армирования (для центрально растянутых элементов).

Ко всем элементам решетки предъявляются требования 3–й категории по трещиностойкости.

Усилие, воспринимаемое сечением, при  образовании трещин:

где

Т.к. N_crc>N_n, расчет по раскрытию трещин не требуется.

Принимаем армирование раскоса в виде 4Æ10А400. Диаметр поперечной арматуры (из условия сварки с продольной) - Æ5B500 c шагом S=500мм, что не превышает S_max=2^.b=2^.280=560мм и менее 600мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сжатый раскос Р2. Усилия в элементе: кН, кН,

Ориентировочное значение площади сечения равно:

 см²

  С учетом технологии  изготовления фермы (бетонируется  в горизонтальном положении целиком) примем размеры сечения раскоса   bxh=25x20 см с площадью см²

Фактическая длина элемента равна 387 см. Расчетная длина при расчете в плоскости фермы (плоскость наибольшей гибкости для принятых размеров сечения раскоса) равна см.

Случайный начальный  эксцентриситет см; 

 см; e_a =1см;

принимаем см.

Значение  , то есть необходим учет влияния прогиба элемента на его прочность. Условная критическая сила:

кН

где D – жесткость железобетонного элемента в предельной стадии

 

; ;

 

 для тяжелого бетона;

;

;

Так как  принимаем .

 

Поскольку площадь сечения  раскоса принята с большим  запасом, площадь арматуры назначим минимально возможной. В сжатых элементах  продольную арматуру следует устанавливать  в количестве не менее конструктивного  минимума, а в элементах решетки стропильных ферм, кроме того, не менее 4Æ10 A400. Примем именно эту арматуру 4Æ10 A400 с ; коэффициент армирования 

Тогда

Коэффициент

Расстояние см. Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона (см. расчет верхнего пояса). Далее вычисляем

, т.е. имеем 1–й случай внецентренного сжатия (случай больших эксцентриситетов).

Поскольку <0 и при определении N_cr задавались процентом армирования, исходя из минимально допустимого диаметра, перерасчет не производим.

Оставляем ранее принятую площадь арматуры , что соответствует

4Æ10 A400. Хомуты Æ5 В500 устанавливаем с шагом 200 мм., что не превышает

 и не более 500 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 2.01.07-85^*. Нагрузки и воздействия. М.: ГУП ЦПП, 2003
2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные понятия. М.: ФГУП ЦПП, 2004.
3. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
4. СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры.                              (К СП 52-101-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005.
6. Пособие по проектированию предварительно напряженного железобетонных конструкций из тяжелого бетона (К СП 52-102-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005.
7. СНиП 2.02.01-83^*. Основания зданий и сооружений. Госстрой России, ГУП ЦПП, 1995.
8. СНиП 2.01.01-82. Строительная, климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1983.
9. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. «Железобетонные конструкции. Общий курс».           М.: Стройиздат, 1991.
10. Программный комплекс ЛИРА – WINDOWS для расчета конструкции по прочности. Киев 1996.
11. Георгиевский О.В. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей.  

 

¹ Нагрузка от снега умножается на коэффициент 0,5 для всех снеговых районов