Расчет предварительно напряженной двускатной решетчатой балки покрытия пролетом 18 м

Содержание

Задание на курсовое проектирование……………………..…..……..…………..3

Введение………………………………………………………………..………….5

1 Компоновка поперечной рамы…………………………………………………6

2 Определение нагрузок на раму………………………………………………...6

2.1 Постоянные нагрузки………………………………………………………....7

2.2 Временные нагрузки……………………………………………….…………8

2.2.1 Снеговая нагрузка………………………………………………………..….8

2.2.2 Крановые нагрузки………………………………………………………….8

2.2.3 Ветровая нагрузка…………………………………………………………...9

2.3 Определение усилий в колоннах рамы……………………………………..12

2.3.1 Определение эксцентриситетов…………………………………………..12

2.3.2 Построение единичной эпюры……………………………………………13

2.3.3 Построение грузовых эпюр……………………………………………….13

2.3.4 Формирование матрицы податливости…………………………………..16

3 Составление таблицы расчетных усилий…………………………………….17

4 Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда по оси Б………...18

4.1 Данные для расчета сечений………………………………………………..18

4.2 Сечение 1-0 на уровне верха консоли колонны…………………………...18

4.2.1 Расчет по первой комбинации усилий……………………………………18

4.2.2 Расчет по второй комбинации усилий……………………………………21

4.2.3 Расчет по третьей комбинации усилий…………………………………..24

4.3 Сечение 2-1 в заделке колонны……………………………………………..26

4.3.1 Расчет по первой комбинации усилий……………………………………27

4.3.2 Расчет по второй комбинации усилий……………………………………30

4.3.3 Расчет по третьей комбинации усилий…………………………………..34

4.4 Расчет промежуточной распорки…………………………………………...38

4.5 Расчет крановой консоли……….…………………………………………...39

5 Расчет фундамента под крайнюю двухветвевую колонну………………….40

5.1 Данные для проектирования………………………………………………..40

5.2 Определение геометрических размеров фундаментов……………………41

5.3 Расчет арматуры фундамента……………………………………………….43

6 Расчет двускатной решётчатой балки покрытия пролётом 18м………...…45

6.1 Данные для проектирования..…………….…..….…………….….….…….45

6.2 Расчётный пролёт и нагрузки………………………….…………….……...46

6.3 Определение усилий………………..……………………………….………48

6.4 Предварительный подбор напрягаемой арматуры……………….….….…49

6.5 Определение геометрических характеристик приведенного сечения…..50

6.6 Определение потерь предварительного напряжения арматуры………….53

6.7 Расчет прочности балки по наклонным сечениям……….……………….56

6.8 Расчет прочности нормальных сечений силе……………..………………59

6.8.1 Стадия изготовления и монтажа………………………………………….59

6.8.2 Стадия эксплуатации………………………………………………………63

6.9 Расчёт по образованию нормальных трещин………………………….….64

6.9.1 Стадия изготовления………………………...…………………………….64

6.9.2 Стадия эксплуатации………………………………………………………65

6.10 Расчёт по раскрытию нормальных трещин…...…………………….……66

6.10.1 Стадия изготовления и монтажа…………..…...……………………….66

6.10.2 Стадия эксплуатации…………...…………..…...……………………….68

6.11 Упрощённый расчёт прогиба балки……...…...…………………….……70

Приложение 1…………………………………………………………………….71

Заключение……………………………………………………………………….72

Список литературы. ……………………….…………………………………….73

 

 

 

Задание для проектирования

Количество пролетов— 1

Пролет здания — 18м

Длина здания — 108м

Конструкция покрытия ригеля — решётчатая балка

Класс бетона для ригеля - В30

Класс предварительно напрягаемой арматуры для ригеля - А1000

Отметка верха колонны — 14,4м

Географический район строительства — г. Чита

Параметры крана

Грузоподъемность крана Q, т — 30

Пролет крана м — 16,5

Ширина мм — 6300

База мм — 5000

Габариты крана:

мм — 2750

мм — 300;

Давление колеса крана на подкрановый рельс  кН — 280

Масса тележки, т — 12

Масса крана с тележкой, т — 42,5

Тип подкранового рельса — КР70

Высота рельса, мм — 120

Ширина головки рельса, мм — 70

Ширина подошвы, мм — 120

Площадь сечения, см² — 67,3

Момент инерции, см⁴ —

 

Введение

Цель курсового проекта: закрепить знания, полученные при изучении дисциплины "Железобетонные и каменные конструкции (общий курс)", и получить практический навык проектирования и расчёта элементов каркасного промышленного здания.

Конструктивной основой промышленного здания является несущая поперечная рама, состоящая из стержневых и плоских железобетонных элементов. В курсовом проекте рассматривается компоновка конструктивной схемы для сборных конструкций, выполняется расчёт и конструирование ригеля (решётчатой балки), двухветвевой колонны, фундамента под колонну.

 

1 Компоновка поперечной рамы здания

Колонны крайних рядов имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой консоли при шаге 12 м:

м.

От верха подкрановой консоли до низа стропильной:

м.

При этом полная длина:

м.

Размеры сечений колонны. В надкрановой части из условия опирания балки , В подкрановой части высота сечения колонн  Ширина сечения подкрановой части

Рисунок 1 — Определение сечений крайней колонны

2 Определение нагрузок на раму

Сбор нагрузок от веса покрытия приведён в таблице 1.

Таблица 1— Сбор нагрузок

Нагрузка	Нормативная нагрузка, Н/м2		Расчетная нагрузка, Н/м2
Ж/б ребристые плиты покрытия размером в плане 3×12 м с учетом заливки швов	2050	1,1	2255
Обмазочная пароизоляция	50	1,3	65
Утеплитель(готовые плиты)	400	1,2	480
Асфальтовая стяжка толщиной 20 мм	350	1,3	455
Рулонный ковер	150	1,3	195
Итого:	3000	–	3450

 

2.1 Постоянная нагрузка

Расчетное опорное давление балки:

от покрытия:

от балки: .

Расчетная нагрузка от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания

на крайнюю колонну

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления:

Отметка последней панели: 16,2 м. Принимаем 9 панелей высотой1,2 м и 1 панель высотой 1,8м.

Нагрузка, передаваемая выше отметки 9,6м:

;

то же, передаваемая непосредственно на фундаментную балку:

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок:

, где

 — вес подкрановой балки высотой 1,4м.

Расчетная нагрузка от веса колонн.

надкрановая часть ;

подкрановая часть

.

Рисунок 2 — Крайняя колонна

2.2 Временные нагрузки

2.2.1 Снеговая нагрузка

Вес снегового покрова для I снегового района расчетное значение нагрузки 0,8кН.

На крайнюю колонну

2.2.2 Крановые нагрузки

Вес поднимаемого груза .

Пролет крана 18-2·0,75=16,5м.

Согласно стандарту на мостовые краны, база крана , расстояние между колесами , вес тележки ,

.

Расчетное максимальное давление на колесо крана при

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний

;

;

где  — сумма ординат линии влияния давления двух подкрановых балок на колонну.

Рисунок 3 — Линия влияния давления на колонну

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении:

2.2.3 Ветровая нагрузка

    Распределённая расчётная ветровая нагрузка, приложенная к стойке рамы

где  - коэффициент надёжности по ветровой нагрузке    равен 1,4;

w₀ – нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района: ;

к – коэффициент, учитывающий изменения ветрового давления по высоте, определяется в зависимости от типа местности.

при z=5 м, то к=к₅=0,5:

при z=10 м, то к=к₁₀=0,65:

при z=20 м, то к=к₂₀=0,85:

при z=H₀=14,55м, то к=к_Н0=0,738:

при z=H_0+2,3=16,85м, то к=к_Н=0,784;

с – аэродинамический коэффициент, равный 0,8 - с наветренной стороны и 0,5 – с подветренной стороны.

Определяем ветровую нагрузку с наветренной стороны:

1) на высоте 5 м ;

2) на высоте 10 м ;

3) на высотеНо м ;

4) на высотеНо+2,3м ;

Определяем ветровую нагрузку с подветренной стороны:

1) на высоте 5 м ;

2) на высоте 10 м ;

3) на высоте Но м ;

4) на высоте Но+2,3м ;

Различная интенсивность нагрузки учитывается эквивалентной равномерно-распределенной нагрузкой на уровне высоты балки и от уровня земли до низа балки.

где w₅ – расчётная ветровая нагрузка на высоте 5 м;

 - коэффициент=1,1.

Нагрузка с наветренной стороны:

Нагрузка с подветренной стороны:

Ветровая нагрузка, действующая на участки от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой приложенной в уровне низа ригеля рамы.

,

С наветренной стороны:

С подветренной стороны:

2.3 Определение усилий в колоннах рамы

Расчет выполняется на ЭВМ программой RM2 (Приложение 1). Для этого надо подготовить данные для ввода в программу.

2.3.1 Определение эксцентриситетов

Рисунок 4 — К определению эксцентриситетов

Эксцентриситет нагрузки от покрытия:

;

Эксцентриситет нагрузки в подкрановой части:

Эксцентриситет нагрузки от стеновых панелей:

Эксцентриситет нагрузки от веса подкрановых балок:

2.3.2 Построение единичной эпюры

Рисунок 5 — Эпюра изгибающих моментов от единичных сил

2.3.3 Построение грузовых эпюр

Изгибающий момент в надкрановой части:

Изгибающий момент в подкрановой части:

Рисунок 6 — Эпюра изгибающих моментов от постоянной нагрузки

От снеговой нагрузки:

в верхней части сечения

в нижней части сечения:

Рисунок 7 — Эпюра изгибающих моментов от снеговой нагрузки

Крановая от двух кранов (вертикальная составляющая):

Рассматриваем видзагружения:

М_махна крайней колонне и М_минна средней колонне

Вна крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом е=0,35м,

;

;

Рисунок 8 — Эпюра изгибающих моментов от вертикальной крановой нагрузкой

Горизонтальная крановая нагрузка:

Рисунок9— Эпюра изгибающих моментов от Н на левой колонне

От ветровой нагрузки:

Рисунок 10 — Эпюра изгибающих моментов от ветровой нагрузки

2.3.4 Формирование матрицы податливости

Момент инерции для нижней части колонны

;

Матрицы податливости отдельных участков:

Главная диагональ матрицы податливости представляет собой вектор:

|(12,5; 50; 12,5; 0,8; 3,2; 0,8; 0,8; 3,2; 0,8; 12,5; 50; 12,5)|

 

 

3 Составление таблицы расчетных усилий

Нагрузка	Номера загруже−ний	Коэффи−циент сочетаний	Сечение средней колонны
			1−0		1−2		2−1		Q
			M	N	M	N	M	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Постоянная	1	1	-164,945	705,19	132,585	831,69	-90,965	1140,47	-22,93
Снеговая	2	1	-19,571	86,4	10,669	86,4	-7,148	86,4	-1,83
	3	0,9	-17,614	77,76	9,6	77,76	-6,433	77,76	-1,65
Крановая (от двух кранов) Mmax на левой колонне	4	1	76,951	0	-184,2	746,13	-27,89	746,13	16,03
	5	0,9	69,256	0	-165,78	671,52	-25,1	671,52	14,43
Крановая (от двух кранов) Mmax на правой колонне	6	1	-76,951	0	-0,011	746,13	156,317	746,13	16,03
	7	0,9	-69,256	0	-0,01	671,52	140,69	671,52	14,43
Крановая Н на левой колонне	8	1	±36,26	0	±36,26	0	±162,888	0	20,42
	9	0,9	±32,63	0	±32,63	0	±146,6	0	18,38
Крановая Н на правой колонне	10	1	±36,26	0	±36,26	0	±109,91	0	14,99
	11	0,9	±32,63	0	±32,63	0	±98,9	0	13,49
Ветровая слева	12	1	-53,133	0	-53,133	0	-360,008	0	-31,47
	13	0,9	-47,82	0	-47,82	0	-324	0	-28,57
Основное сочетание нагрузок с учетом крановых и ветровых	Mmax		1+4+8		1+3+7+11		1+6+8		5,48
			-51,734	705,19	174,8	1580,97	228,24	1886,6
	Mmin		1+3+7+11+13		1+5+9+13		1+3+5+9+13		-49,17
			-332,265	782,95	-113,645	1503,21	-593,1	1811,99
	Nmax		1+2		1+3+7+11		1+3+5+9		-45,5
			-184,525	791,59	174,805	1580,97	-269,1	1889,75
То же, без учета крановых и ветровой			1+2		1+2		1+2		-4,63
			-184,516	791,56	143,254	918,09	98,113	1226,84

Таблица 3 — Комбинации нагрузок и расчетные усилия в сечении колонн

4 Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда по оси Б

4.1 Данные для расчета сечений

Бетон тяжелый класса В20, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении

Арматура класса А 400, ,

4.2 Сечение 1-0 на уровне верха консоли колонны

Сечение колонны b×h=50×60 см при а=а'=4 см; полезная высота сечения h₀=56 см.

В сечении действуют три комбинации расчетных усилий. Расчет выполняется на все три комбинации, и расчетное сечение симметричной арматуры  принимается наибольшее.

Таблица 4 — Комбинации расчетных усилий в сечении 1-0

Усилия	Первая	Вторая	Третья
М, кНм	-51,734	-332,265	-184,525
N, кН	705,19	782,95	791,59

 

Усилия от продолжительного действия нагрузки:

4.2.1 Расчет сечения по первой комбинации усилий

(в комбинации расчетных усилий учитывается крановая нагрузка).

; — необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

где

где для тяжелого бетона;

0,12<0,2135, принимаем =0,2135.

;

при μ=0,002 (первое приближение);

;

Коэффициент

расстояние

При условии, что А_s=А_s' высота сжатой зоны равна:

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

где

Имеем случай

Площадь арматуры  назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 3 Ø16 А 400 с А_s=6,03 см²;

Поперечные стержни подбираем из условия сварки стержней Ø6 А240.

Расчет сечения колонны 1–0 в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, не производим, так как

где

4.2.2 Расчет сечения по второй комбинации усилий

(в комбинации расчетных усилий учитывается крановая нагрузка).

; — необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

где

где для тяжелого бетона;

0,71>0,2135, принимаем =0,71.

;

при μ=0,002 (первое приближение);

;

Коэффициент

расстояние

При условии, что А_s=А_s' высота сжатой зоны равна:

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

где

Имеем случай

Назначаем площадь арматуры .

Принимаем 3 Ø22 А 400 с А_s=11,4 см²;

Поперечные стержни подбираем из условия сварки стержней Ø6 А240.

Расчет сечения колонны 1–0 в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, не производим, так как

где

4.2.3 Расчет сечения по третьей комбинации усилий

(в комбинации расчетных усилий учитывается крановая нагрузка).

; — необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

где

где для тяжелого бетона;

0,39<0,2135, принимаем =0,39.

;

при μ=0,002 (первое приближение);

;

Коэффициент

расстояние

При условии, что А_s=А_s' высота сжатой зоны равна:

Относительная высота сжатой зоны

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

где

Имеем случай

Площадь арматуры  назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 3 Ø16 А 400 с А_s=6,03 см²;

Поперечные стержни подбираем из условия сварки стержней Ø6 А240.

Расчет сечения колонны 1–0 в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, не производим, так как

где

4.3 Сечение 2–1 в заделке колонны

Высота всего сечения двухветвевой колонны 130 см; сечение ветви b×h=50×25 см; h₀=25-4=21см; расстояние между осями ветвей с=105 см; расстояние между осями распорок s=1,4+0,4=1,8 м; высота сечения распорки 40 см.

В сечении действуют три комбинации расчетных усилий.

Таблица 5 — Комбинации расчетных усилий в сечении 2-1

Усилия	Первая	Вторая	Третья
М, кНм	228,24	-593,1	-269,1
N, кН	1886,6	1811,99	1889,75
Q, кН	5,48	-49,17	-45,5

 

Усилия от продолжительного действия нагрузки:

4.3.1 Расчет сечения по первой комбинации усилий

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузки от крана во всех комбинациях

Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле:

Приведенная гибкость сечения

52,23>14 -необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Вычисляем:

– для тяжелого бетона

принимаем δ=0,261

Предварительно задаемся коэффициентом армирования  (первое приближение);

Коэффициент  

Определяем усилия в ветвях колонны, по формуле:

Вычисляем:

Расстояние е₀=4,02·(100)/1186,76=0,34 см<е_а=1,2 см;

(е_а≥1/30·h=30/25=1,2 см; е_а≥1/600·l=244/600=0,41 см; е_а≥1 см);

Поскольку оказалось, что е₀<е_а, в расчет принимаем е₀=1,2 см,

тогда е=е₀+h/2-а=1,2+25/2-4=9,7 см;

Определяем:

где

где

Так как α<0 площадь арматуры  назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 2 Ø16 А400 с =4,02 см²;

Поперечные стержни подбираем из условия сварки стержней Ø6 А240.

Проверим необходимость расчета подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчетная длина:  

Радиус инерции    

 — расчет необходим.

Так как  — необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Значение случайного эксцентриситета:

Принимаем

Тогда е=1,63+0,5(46-4)=22,63 см;

где — для тяжелого бетона;

принимаем δ=0,22

при =7,6 — 2 Ø22 А400

Определяем:

Принимаем конструктивно, следовательно, принятого количества площади арматуры достаточно.

Принимаем 2Ø22 А-400 с .

 

4.3.2 Расчет сечения по второй комбинации усилий

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузки от крана во всех комбинациях

Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле:

Приведенная гибкость сечения

52,23>14 -необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Вычисляем:

– для тяжелого бетона

принимаем δ=0,261

Предварительно задаемся коэффициентом армирования ;

Коэффициент  

Определяем усилия в ветвях колонны, по формуле:

Вычисляем:

Расстояние е₀=27,04·(100)/1533=1,76 см>е_а=1,2 см;

(е_а≥1/30·h=30/25=1,2 см; е_а≥1/600·l=244/600=0,41 см; е_а≥1 см);

Поскольку оказалось, что е₀>е_а, в расчет принимаем е₀=1,76 см,

тогда е=е₀+h/2-а=1,76+25/2-4=10,26 см;

Определяем:

где

где

Так как α>0 площадь арматуры принимает симметричным:

Имеем случай

Коэффициент армирования , что незначительно отличается от принятого ранее значения , поэтому второго приближения делать не требуется.

Принимаем 2 Ø16 А400 с =4,02 см²;

Поперечные стержни подбираем из условия сварки стержней Ø6 А240.

Проверим необходимость расчета подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчетная длина:  

Радиус инерции    

 — расчет необходим.

Так как  — необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Значение случайного эксцентриситета:

Принимаем

Тогда е=1,63+0,5(46-4)=22,63 см;

где — для тяжелого бетона;

принимаем δ=0,22

при =7,6 — 2 Ø22 А400

Определяем:

Принимаем конструктивно, следовательно, принятого количества площади арматуры достаточно.

Принимаем 2Ø22 А-400 с .

 

4.3.3 Расчет сечения по третьей комбинации усилий

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузки от крана во всех комбинациях

Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле:

Приведенная гибкость сечения

52,23>14 -необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Вычисляем:

 

– для тяжелого бетона

принимаем δ=0,261

Предварительно задаемся коэффициентом армирования  (первое приближение);

Коэффициент  

Определяем усилия в ветвях колонны, по формуле:

Вычисляем:

Расстояние е₀=25,03·(100)/1234,47=2,03 см>е_а=1,2 см;

(е_а≥1/30·h=30/25=1,2 см; е_а≥1/600·l=244/600=0,41 см; е_а≥1 см);

Поскольку оказалось, что е₀>е_а, в расчет принимаем е₀=2,03 см,

тогда е=е₀+h/2-а=2,03+25/2-4=10,53 см;

Определяем:

где

где

Так как α<0 площадь арматуры  назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 2 Ø16 А400 с =4,02 см²;

Поперечные стержни подбираем из условия сварки стержней Ø6 А240.

Проверим необходимость расчета подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

Расчетная длина:  

Радиус инерции    

 — расчет необходим.

Так как  — необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Значение случайного эксцентриситета:

Принимаем

Тогда е=1,63+0,5(46-4)=22,63 см;

где — для тяжелого бетона;

принимаем δ=0,22

при =7,6 — 2 Ø22 А400

Определяем:

Принимаем конструктивно, следовательно, принятого количества площади арматуры достаточно.

Принимаем 2Ø22 А-400 с .

4.4 Расчет промежуточной распорки

Изгибающий момент в распорке:

Сечение распорки прямоугольное:

b=50 см; h=40 см; h₀=36 см;

Так как эпюра изгибающих моментов двузначная:

Принимаем 3Ø14 А400 с А_s=4,62 см²;

Поперечная сила в распорке: 

Определяем

где

Так как поперечную арматуру принимаем конструктивно d_w=6 мм класса А240 с S=150 мм.

4.5 Расчет крановой консоли

Опорное давление подкрановой балки:

.

Размеры консоли: h = 1,05 м, b = 0,5 м, а = 0,15 м, h₀ = 1,01 м.

   Балка кранового пути шириной 0,34 м опирается поперек консоли, l_sup=0,34 м; l₁=0,32 м.

Так как на консоль действуют нагрузки малой суммарной продолжительности , R_b=11,5МПа, R_bt=0,9 МПа.

Поскольку:

, прочность бетонного сечения обеспечена. Поперечное армирование консоли назначают по конструктивным требованиям.

Так как: h = 1,05 м >2,5 а = 2,5∙0,35 = 0,875 м, предусматривают горизонтальное поперечное армирование из стержней класса А400.

Для проверки бетона консоли на местное смятие определяют:

A_loc.1 = b l_sup                                                        

A_loc.1 = 0,5∙0,34=0,17м²

-5A_loc.2 = b (2 b+l_sup)                                           

A_loc.2 = 0,5∙(2∙0,5+0,34)=0,67м²

                                         

α=1, для бетона класса В20.

                                            

 МПа

При ψ=0,75 (неравномерное распределение нагрузки по площади смятия) проверяют условие:

N = Q_c= 0,406 МН < 16,35∙0,17 = 2,78 МН,

смятия бетона консоли не происходит.

Необходимую площадь сечения продольной арматуры консоли определяют из условия, при Q = Q_c:

A_s= Ql₁/(h₀R_s)                                           

A_s= 0,406∙0,32/(1,01∙355) = 3,48 см²

    Принимаем арматуру 3Ø14 А400, A_s= 4,62 см².

5 Расчет фундамента под двухветвевую колонну

5.1 Данные для проектирования

Грунты основания — пески пылеватые средней плотности, насыщенные водой. Условное расчетное сопротивление грунта R₀=100кПа=0,1 МПа, бетон тяжелый класса В 12,5, R_bt=0,66 МПа.

Арматура из горячекатаной стали класса А400, R_s=350 МПа, вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах кН/м³;

Расчет выполняем на наиболее опасную комбинацию расчетных усилий в сечении 2-1:

M= -593,1 кН м, N=1811,99 кН, Q=-49,17кН.

Нормативное значение усилий определено делением расчетных усилий на усредненный коэффициент надежности по нагрузке =1,15, тогда

M_n=–533,8 кН м; N_n=1643,26 кН; Q_n=44,25 кН;

 

5.2 Определение геометрических размеров фундамента

Глубину стакана фундамента принимаем равной 95 см, что не менее значений

Н_an≥0,5+0,33·h=0,5+0,33·1,3=0,929 м;

H_an≥1,5·b_col=1,5·0,5=0,75 м;

H_an≥30·d=30·1,6=48см,

где d=1,6см – диаметр продольной арматуры колонны.

Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента должно быть не менее 250 мм.

Полная высота фундамента Н=950+250=1200 мм, принимаем 1200 мм(кратно 300 мм).

Глубина заложения фундамента при расстоянии от планировочной отметки до верха фундамента 150 мм.

Н₁=1200+150=1350 мм=1,35 м;

Фундамент трехступенчатый, высота ступеней принята 450 мм, 450 мм и300 мм.

Предварительно площадь подошвы фундамента определим по формуле:

где 1,05-коэффициент, учитывающий наличие момента;

Назначая отношение сторон b/a=0,8, получаем:

;

Принимаем

Площадь подошвы фундамента:

А=5,7×4,5=25,65 м²,

Момент сопротивления:

W=(4,5·5,7²)/6=24,37 м³;

Так как заглубление фундамента менее 2 м, ширина подошвы более 1 м, необходимо уточнить нормативное давление на грунт основания по формуле:

где к=0,125 -для песчаных грунтов;

  b₁=1 м; h₁=2 м; h=Н₁=1,35 м; b=4,5 м;

Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание по формуле:

где  м—высота сечения колонны;

м — ширина сечения колонны;

Полная высота фундамента:

Н=0,317+0,05=0,367 м<1,2 м. — следовательно, принятая высота фундамента достаточна.

Определяем краевое давление на основание:

Изгибающий момент в уровне подошвы:

;

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

При условии, что

;

;

Рисунок 11 — К расчету фундамента

5.3 Расчет арматуры фундамента

Определяем напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны а, без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок:

где ;

;

 ;

.

Расчетные изгибающие моменты:

– в сечении I-I:

где ;

 ;

;

– в сечении II-II:

;

;

– в сечении III-III:

;

;

Требуемое сечение арматуры:

;

;

;

Принимаем 20Ø14 А400 с А_s=30,76 см²;

Процент армирования: ;

Арматура, укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента определяется по изгибающему моменту в сечении IV-IV:

;

;

Принимаем 23Ø12 А400 с А_s=26см²;

Процент армирования .

 

 

Расчет предварительно напряженной двускатной решетчатой балки покрытия пролетом 18 м

Данные для проектирования

Тяжелый бетон класса В30: коэффициент условия работы γ_b2 = 0,9 (R_b = 17∙0,9 = 15,3 МПа; R_bt = 1,2∙0,9 = 1,08 МПа; R_{b, ser}= 22 МПа; R_{bt, ser}= 1,8 МПа; E_b = 32,5∙10^-3 МПа).

Предварительно напрягаемая арматура класса А1000 (R_s = 870 МПа; R_{s, ser}= 980 МПа; E_s = 2∙10⁵ МПа).

Ненапрягаемая арматура класса А400 (R_s = 355 МПа; E_s = 2∙10⁵ МПа) и из арматурной проволоки периодического профиля класса В500 диаметром 5 мм (R_s = 360 МПа; R_sw = 290 МПа; E_s = 1,7∙10⁵ МПа).

Применен механический метод натяжения на упоры формы. Предварительное напряжение σ_sp = 740 МПа. Обжатие бетона производится при передаточной прочности R_bp = 24 МПа > 11 МПа.

Расчетный пролет и нагрузки

Рисунок 12 – Двускатная решетчатая балка покрытия пролетом 18 м

Расчетный пролет балки по осям опор

ℓ₀ = 17,69 - 2∙0,13 = 17,7 м,

где 0,13 м – расстояние от торца балки до оси опоры.

Нагрузка от собственной массы балки принимаем равномерно распределенной.

Нагрузка на 1 м балки при собственной массе 10,4 т и коэффициентах надежности по назначению γ_n = 0,95 и по нагрузке γ_f = 1

Нагрузка при коэффициенте γ_f = 1,1

Сбор нагрузок от панелей покрытия в виде сосредоточенных сил с учетом коэффициента γ_n = 0,95

 

 

Таблица 6 – Сбор нагрузок действующих на балку

Вид нагрузки	Нагрузка при γf=1, кН/м2	γf>1	Нагрузка при γf>1, кН/м2
Постоянная
Ж/б ребристые плиты покрытия размером в плане 3х12 м с учётом заливки швов (табл.1)	2,05∙3∙12=73,8	1,1	81,18
Изоляционный ковер (табл.1)	0,95∙3∙12=34,2	1,3	44,46
Итого	Gn = 108		G = 125,64
Временная (кратковременная)
Снеговая	Sn = 0,8∙3∙12=28,8	1,4	S = 40,32

Определение усилий

Расчетная схема решетчатой балки представляет собой свободно опертую многократно неопределимую замкнутую раму с жесткими узлами. Для упрощения расчета в курсовом проекте можно рассматривать решетчатую балку как балку с отверстиями. Расчетная схема такой балки представлена на рисунке 13. Усилия в поясах балки при принятой расчетной схеме близки к действительным.

Рисунок 13 – Расчетная схема балки

 

Поперечная сила на опоре (реакция опоры):

- при коэффициенте γ_f = 1 от полной нагрузки

- от длительно действующей нагрузки

- при γ_f>1 от полной нагрузки

Рисунок 14 – Схема балки с расчетными сечениями

Рисунок 15 – Расчетные сечения балки

Изгибающие моменты определяем в сечениях балки (рисунок 14) по формуле

,

где x - расстояние от опоры до рассматриваемого сечения;

 

Таблица 7 –подсчёт моментов действующих в сечениях

Сечения	Х, м	Моменты, кН·м, при коэффициенте надежности
		γf=1 Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1589; Мы поможем в написании вашей работы! Поделиться с друзьями: 12345Следующая ⇒ Мы поможем в написании ваших работ! . . © 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.676)