Ибраева Дайана пояснительная ЖБК2. Расчёт и конструирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания
 Скачать 4.74 Mb.
|
|
3.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНФИГУРАЦИИ ФУНДАМЕНТА И ПРОВЕРКА НИЖНЕЙ СТУПЕНИ Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью. Размер подколонника в плане: где и соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон l и b. Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания от граней подколонника по формуле: Принимая По расчету можно принять плитную часть в виде одной ступени высотой но при этом консольный вынос ступени получается больше оптимального, равного Поэтому принимаем плитную часть из двух ступеней высотой Размеры в плане второй ступени назначаеем кратно 300 мм, т.е. Тогда консольные выносы ступеней составят: Первой (нижней) – Второй - Глубина стакана под колонну размеры дна стакана: Проверка высоты нижней ступени. Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия: где продавливающая сила; размер средней линии грани пирамиды продавливания. При площадь тогда продавливающая сила продавливание нижней ступени не произойдет. Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения, начинающегося от грани второй степени. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения поперечная сила, создаваемая реактивным давлением грунта, в конце наклонного сечения: Рис 3.2. Геометрические размеры фундамента по оси А Минимальное поперечное усилие, воспринимаемое одним бетоном: Т.к. прочность нижней ступени по поперечной силе достаточна. Проверку второй ступени на продавливание можно не производить, так как принятая рабочая высота плитной части: значительно превышает требуемую из расчета на продавливание. 3.2.4. ПОДБОР АРМАТУРЫ ПОДОШВЫ Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по граням уступов и по грани колонны (рис. 3.3.). Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле: где и момент и рабочая высота в i-ом сечении. Рис. 3.3. К подбору арматуры подошвы фундамента Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы. Сечение I – I ( ). Сечение II– II ( ). Сечение III– III ( ). Принимаем в направлении длиной стороны А-III ( ) с шагом 200 мм. Подбор арматуры в направлении короткой стороны. Расчет ведем по среднему давлению по подошве Учитываем, что стержни этого направления будут во втором верхнем ряду, поэтому рабочая высота Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны будет не более 12 мм. По грани второй ступени: Сечение I’ – I’ ( ). Сечение II’ – II’ ( ). Сечение III’ – III’ ( ). В соответствии с конструктивными требованиями наименьший допустимый диаметр стержней должен быть не менее 10 мм (при длине стороны до 3 м), а наибольший шаг стержней не должен превышать 200 мм. Принимаем в направлении короткой стороны А-III ( ) с шагом 200 мм. 3.2.5. РАСЧЕТ ПОДКОЛОННИКА И ЕГО СТАКАННОЙ ЧАСТИ При толщине стенок стакана поверху и эксцентриситете стенки стакана необходимо армировать продольной и поперечной арматурой по расчету. Подбор продольной арматуры. Продольная арматура подбирается на внецентренное сжатие в сечениях IV - IV и V –V (рис. 3.4). Сечение IV - IV приводим к эквивалентному двутавровому: Армирование подколонника принимаем симметричным: Усилия в сечении IV - IV: Проверяем положение нулевой линии: нейтральная линия проходит в полке, поэтому арматура подбирается как для прямоугольного сечения шириной и рабочей высотой Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры: Рис. 3.4. К расчету подколонника Вспомогательные коэффициенты: Требуемая площадь сечения симметричной арматуры: т.е. по расчету продольная арматура не требуется, но по конструктивным требованиям ее количество должно быть не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника: Принимаем по у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней, параллельных плоскости изгиба, принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т.е. по В сечении V -V усилия незначительно больше, чем в сечении IV - IV, поэтому арматуру оставляем без изменений. Подбор поперечной арматуры стакана. Стенки стакана армируются также горизонтальными плоскими сетками. Стержни сеток располагаются у наружных и внутренних граней стакана (рис. 3.4); шаг сеток 100…200 мм. Обычно задаются расположением сеток по высоте стакана, а диаметр стержней определяют расчетом. Расчет производится в зависимости от величины эксцентриситета продольной силы, причем усилия М и N принимаются в уровне нижнего торца колонны. Комбинация Комбинация т.е. расчетной является комбинация Принимаем сетки из арматуры класса А-I (Rs = 225 МПа) с шагом 150 мм; верхняя сетка устанавливается на расстоянии 50 мм от верха стакана. При рассматривается наклонное сечение, проходящее через т. поворота колонны, т.е. момент от всех усилий относительно т. должен быть воспринят поперечной арматурой стакана. Требуемая площадь сечения арматуры одного уровня для этого случая: где расстояние от отм. до торца колонны; усилие от колонны на уровне верха стакана; сумма расстояний от каждого ряда сеток до нижнего торца колонны (рис.3.4). При четырех рабочих стержнях в сетке требуемая площадь сечения одного стержня Принимаем стержни При сетки в стакане ставится конструктивно. При расчет ведется для сечения, проходящего через точку поворота К (рис. 3.4). Тогда площадь сечения арматуры одного ряда сеток определяется по формуле: Армирование фундамента и его арматурные изделия приведены на рис. 3.5 и 3.6. Рис. 3.5. Армирование фундамента по оси А Рис. 3.6. Сечения и арматурные изделия для фундамента по оси А 4. СТРОПИЛЬНЫЕ И ПОДСТРОПИЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ 4.1 РАСЧЕТ ФЕРМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПОЯСАМИ Требуется рассчитать и запроектировать предварительно-напряженную ферму с параллельными поясами для плоской кровли одноэтажного промышленного здания пролетом 18 м при шаге ферм 6 м. Схема фермы и основные геометрические размеры приведениы на рис. 4.1. Предварительно-напряженный нижний пояс армируется канатами К-7 диаметром 15 мм с натяжением на упоры. Остальные элементы фермы армируются ненапрягаемой арматурой класса A-III, Бетон тяжелый класса В40, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении: Обжатие бетона производится при его передаточной прочности Решение: 1. Назначение геометрических размеров: ширину панели принимаем 3 м с расчетом опирания ребер плит покрытия в узлы верхнего пояса. Решетка треугольная, угол наклона раскоса . Высоту фермы принимаем 3 м, что составляет Сечение верхнего и нижнего поясов 240×240мм (рекомендуется 200-250 мм при шаге 6 м и 300-350мм при шаге 12м); сечение раскосов 180×180мм, стоек 120×140мм. Решетка фермы изготавливается из готовых элементов с выпусками арматуры, которые заделывают в узлах при бетонировании поясов. Бетоннные торцы элементов решетки втапливают в узлы на 30-50мм. Рис. 4.1 К расчету фермы с параллельными поясами. а – расчетная схема; б – диаграмма Максвелла-Кремоны при загружении силами G=1 на всем пролете; в – то же, на половине пролета при P=1. 2. Подсчет нагрузок в Н/м2 приведен в табл.4.1. Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы, кН: а) постоянные и длительные: б) кратковременные: Таблица 4.1. Подсчет нагрузок на ферму, Н/м2
Нормативные узловые нагрузки, кН, будут равны: а) постоянные и длительные: б) кратковременные: 3. Усилия в элементах фермы определяем построением диаграмм Максвелла-Кремоны (рис. 4.1, б, в). Подсчет ведем раздельно от действия нормативных и расчетных узловых сил. Итоговые данные от единичных усилий сведены в табл. 4.2, а полных - в табл. 4.3. Диаграмм построено две: одна от действия постоянных и длительных нагрузок во всех узлах фермы по верхнему поясу при G= 1 и вторая от временных нагрузок в узлах на половине пролете фермы при Р = 1 (рис. 4.1, в) из данных табл. 4.2 видно, что худшим является полное загружение фермы. Это учтено при составлении табл. 4,3, раскоса 5 – 6, для которого временная нагрузка принята на 0,5 пролета. Таблица 4.2. Таблица усилий в стержнях фермы от G = 1 на всем пролете от P= 1 на половине пролета («+» - растяжение, «-» - сжатие)
Фактически усилия в элементах фермы получены умножением усилий от Р = G = 1, взятых по табл. 4.2, на максимальное действительное значение узловых нагрузок Р иG для двух вариантов загружений нормативными и расчетными нагрузками. В табл. 4.3 приведены усилия для элементов левой половины фермы, для правой половины значения усилий те же, обозначения стержней указаны цифрами со штрихом (рис. 4.9, а). Таблица 4.2. Усилия в элементах фермы при полном ее загружении («+» - растяжение, «-» - сжатие)
4. Расчет верхнего пояса. Предварительно принято сечение верхнего пояса 24×24 см, F = 576 см2. Свободную длину пояса для учета продольного изгиба в плоскости и из плоскости фермы принимаем равной ширине одной панели 3 м, так как в узлах ферма раскреплена панелями покрытия. Случайный начальный эксцентриситет: и не менее 1 см. Принимаем Так как то расчетную длину принимаем: Радиус инерции сечения Гибкость следовательно, необходимо учесть влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы. Предварительно вычисляем площадь сечения арматуры, полагая: Принимаем из конструктивных соображений процент армирования Так как и расчетная длина элемента то расчет арматуры верхнего пояса можно также выполнять по формуле: где 𝜑=0,85 принято предварительно; m=1 при h>20 см; следовательно, и по этому расчету армирование назначается конструктивно. Сечение верхнего пояса можно было бы уменьшить, но из условий унификации сечений оставляем его 24×24 см, как и для нижнего пояса. Расчет сечения пояса из плоскости фермы не выполняем, так как сечение квадратное и все узлы фермы раскреплены. 5. Расчет нижнего пояса на прочность. Максимальное расчетное усилие растяжения нормативное Требуемое по прочности сечение арматуры: Предварительно принимаем шесть канатов (для варианта с проволочной арматурой класса Вр-II можно принять с некоторым запасом до 10%, Вр-II, ). Напрягаемая арматура окаймляется хомутами. Из конструктивных соображений по углам перегиба хомутов ставим А-III, . Процент армирования: Приведенная площадь бетона: где для напрягаемой арматуры класса К-7 и для арматуры класса А-III. Расчет нижнего пояса на трещиносткойкость. Элемент относится ко второй категории трещиностойкости. Максимальное предварительное напряжение арматуры принимаем: Проверяем условия: где Определяем потери предварительного напряжения арматуры. Первые потери: а) от релаксации напряжений в арматуре: б) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при ): в) от деформации анкеров (при ): где – для канатов К-7. г) от деформации бетона вследствие быстро натекающей ползучести при: Первые потери составляют: Вторые потери: а) от усадки бетона марки В40, подвернутого тепловой обработке, ; б) от ползучести бетона при Суммарная величина вторых потерь: Полные потери: Значение предварительного напряжения в арматуре с учетом всех потерь: Проверяем условие трещинообразования: Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин: т.е. трещиностойкость сечения обеспечена, где здесь множитель введен для пересчета размерности в полагая Проверяем прочность нижнего пояса в процессе натяжения по условию: условие удовлетворяется, где (см. п. 4 табл. 15, СНиП [9] для проволочной арматуры). Контролируемое усилие при натяжении канатов: 6. Расчет первого раскоса (1-2). Расчетное сжимающее усилие по табл. 4.3 от постоянной и длительной нагрузок 400 кН, от кратковременной 83 кН. Бетон марки В40, Назначаем сечение раскоса Случайный эксцентриситет: Принимаем Так как то расчетная длина раскоса будет При расчет ведем как внецентренно-сжатого элемента. Радиус инерции сечения Отношение , необходимо учесть влияние прогиба элемента на значение эксцентриситета продольной силы; минимальное значение процента армирования . При симметричном армировании, когда площадь сечения арматуры можно вычислить по формуле: Назначаем из конструктивных соображений симметрично по контуру 7. Расчет второго раскоса (2-3). Расчетное усилие растяжения Назначаем сечение Площадь сечения арматуры из условия прочности: принимаем предварительно Расчет по раскрытию трещин. Вычисляем усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин: следовательно, трещины образуются, требуется проверка условий расчета по их ширине раскрытия. Определяем ширину раскрытия трещин при действии постоянной и длительной нагрузок по формуле: где Ширина раскрытия трещин при действии кратковременной нагрузки: приращение напряжений при увеличении нагрузки до ее полной величины: приращение ширины раскрытия трещин при Полная ширина раскрытия трещин: сечение подобрано удовлетворительно. Аналогично вышеизложенному рассчитывают и другие элементы фермы на внецентренное сжатие или центральное растяжение. Малонагруженные элементы, например стойки II-I, 3-4, 6-6’, запроектированы конструктивно; их сечение принято минимальным с армированием Изготовление элементов решетки выполняют отдельно, а при бетонировании фермы они соединяются выпусками арматуры с узлами поясов; стыки арматуры сваривают и затем тщательно бетонируют (рис. 4.2). 8. Конструктивные указания. По верхнему поясу в узлах устанавливают металлические пластины к которым затем приваривают ребристые плиты перекрытия. Заделка выпусков стержневой арматуры растянутых элементов в узлах с растянутым бетоном должна быть не менее чем на 20d или 250 мм, а в сжатом бетоне не менее чем на 12-15d или 200 мм (здесь d – больший диаметр продольной арматуры). Полная длина заделки арматуры согласно Руководству [22] должна составлять 35d. При меньшей длине заделки растянутых стрежней в узлах ставят поперечные стержни по расчету. Крепление закладных деталей должно быть надежным, исключающим возможность их смещения или отрыва. При применении сварных соединений стержневой арматуры следует руководствоваться требованиями приложения СНиП II-21-75. В торцовых участках нижнего пояса поставлены сетки С-1 из проволочной арматуры класса В-1. Поперечные стержни и хомуты во всех стержнях и промежуточных узлах назначены по конструктивным требованиям из проволочной арматуры диаметром 6-8 мм класса A-I. Рис. 4.2. Армирование фермы с параллельными поясами пролетом L=18 м ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1 Расчетные сопротивления и начальный модуль упругости тяжелого бетона, МПа Таблица 2 Расчетные сопротивления и модули упругости стержневой арматуры, МПа Таблица 3 Расчетные сопротивления и модули упругости проволочной арматуры, МПа Таблица 4 Расчетная площадь поперечного сечения, масса и сортамент стержневой и проволочной арматуры Таблица 5 Сортамент арматурных канатов Таблица 6 Площади поперечных сечений, арматуры для железобетонных конструкций ЛИТЕРАТУРА 1. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкции. Стройиздат, 1979. 2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М., Стройиздат, 1976. 3. Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий. Магнитогорск. 4. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1989. 5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., 1985. 6. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М., 1985. 33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||