Материалы сайта
Это интересно
Несущие конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами среднего режима работы (пояснительная записка №2 к курсовому проекту (необходим AutoCad 2000 или выше))
8. Проектирование стропильной сегментной фермы. Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 24 м, цельной при шаге ферм 12 м. Геометрическая схема фермы показана на рис. 10. Напрягаемая арматура нижнего пояса из канатов класса К-7 диаметром 15 мм с натяжением на упоры: Rs,set=12900 МПа; Rs=1080 МПа; Es=1,8·105 МПа. Сжатый пояс и элементы решетки фермы армируются арматурой класса А-III: Rs=Rsc=365 МПа (d > 10 мм); Es=2·105 МПа; хомуты класса А-I: Rs=170 МПа. Бетон тяжелый марки В40: Rb=22 МПа; Rbt=1,4 МПа; Rbt,n=2,1 МПа; ?b2=0,9; Eb=32,5·103 МПа. Прочность бетона к моменту обжатия Rbp=28 МПа. 1. Назначение геометрических размеров. Ширину панелей принимаем 3 м с таким расчетом, чтобы ребра плит покрытия опирались в узлы верхнего пояса. Высоту фермы в середине пролета принимаем 2950 мм. Ширину сечения поясов принимаем b=300 мм, высота h=300 мм. Сечение раскосов принимаем bЧh=300Ч200 мм. 2. Определение нагрузок на ферму. Рассматривается загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой в двух вариантах: 1) равномерно распределенная нагрузка по всему пролету фермы; 2) по схеме треугольников. Вес фермы 170 кН учитывается в виде сосредоточенных грузов, прикладываемых к узлам верхнего пояса. Подсчет нагрузок приведен в табл. 5. Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы: а) при действии постоянной и длительной временной равномерно распределенной нагрузок: G1=q·l1+qс.в·lп1, где q=(g+pдл)·L1=(3,45+0,42)·12=55,7 кН/м; qс.в=7,1·1,1=7,8 кН/м; l1=(3242+2984)/2=3113 мм; lп1=2900 мм; Тогда: G1=55,7·3,11+7,8·2,9=195,8 кН; G2=q·l2+qс.в·lп2=55,7·3,0+7,8·2,95=190,1 кН; G3=q·l3+qс.в·lп3=55,7·3,01+7,8·3,0=191,1 кН; Таблица 5 |Нагрузка |Нормативная|Коэффициент|Расчетная | | |нагрузка, |надежности |нагрузка, | | |Н/мІ |по нагрузке|Н/мІ | |Постоянная: | |Ферма, 170/(24·12) |590 |1,3 |767 | |Железобетонные ребристые |2050 |1,1 |2255 | |плиты покрытия размером в| | | | |плане 3Ч12 м с учетом | | | | |заливки швов | | | | |Обмазочная пароизоляция |50 |1,3 |65 | |Утеплитель (готовые |400 |1,2 |480 | |плиты) | | | | |Асфальтовая стяжка |350 |1,3 |455 | |толщиной 2 см | | | | |Рулонный ковер |150 |1,3 |195 | |ИТОГО: |3590 |- |4217 | |Временная снеговая: | |Кратковременная (полная) |1000 |1,4 |1400 | |Длительная (с |300 |1,4 |420 | |коэффициентом 0,3) | | | | |ПОЛНАЯ: |4890 | |6037 | |В том числе: | | | | |Постоянная и длительная |3890 | |4637 | |кратковременная |1000 | |1400 | Тогда: G1=55,7·3,11+7,8·2,9=195,8 кН; G2=q·l2+qс.в·lп2=55,7·3,0+7,8·2,95=190,1 кН; G3=q·l3+qс.в·lп3=55,7·3,01+7,8·3,0=191,1 кН; Учитывая незначительную разницу величин G1, G2, G3, для подсчета усилий в элементах фермы можно принять среднее значение G: [pic] б) при действии кратковременной равномерно распределенной нагрузки: P1=pкр·L1·lп1·с1=1,0·12·2,9·1=34,8 кН; P2=1,0·12·2,95·1=35,4 кН; P3=1,0·12·3,0·1=36,0 кН; Суммарные узловые нагрузки: P1+G1=34,8+195,8=230,6 кН; P2+G2=35,4+190,1=225,5 кН; P3+G3=36,0+191,1=227,1 кН; Для определения усилий можно принять среднее значение узловой нагрузки (P+G)ср?228 кН. в) при действии кратковременной нагрузки по схеме треугольников ординаты эпюры полной снеговой нагрузки на опорах будут равны (см. рис.11): на опоре А: pA=p·c2·L1=1400·1,6·12=26880 Н/м, в том числе длительная нагрузка: pА.дл=26880·0,3=8064 Н/м; на опоре Б: pБ=p·c2·L1=1400·0,8·12=13440 Н/м, в том числе длительная нагрузка: pБ.дл=13440·0,3=4032 Н/м; Для вычисления узловых нагрузок на ферму от действия снеговой нагрузки по рис. 11 сначала находим промежуточные значения ординат эпюр нагружения (графически): р1=23,5 кН; р2=16,9 кН; р3=10,2 кН; р4=3,4 кН; Находим узловые временные нагрузки по площади трапеции, приходящейся на узел: [pic]·lп1=[pic] P1дл=58,6·0,3=17,6 кН; [pic] P2дл=40,0·0,3=12,0 кН; [pic] P3дл=20,4·0,3=6,12 кН; [pic] P4дл=3,8·0,3=1,15 кН; P5=0,5·P3=0,5·20,4=10,2 кН; P5дл=10,2·0,3=5,1 кН; P6=0,5·P2=0,5·40,0=20,0 кН; P5дл=20,0·0,3=6,0 кН; P7=0,5·P1=0,5·58,6=29,3 кН; P5дл=29,3·0,3=8,8 кН; Узловые постоянные нагрузки: G1=g·l1·L1+qс.в·lп1=3,45·3,11·12+7,8·2,9=151,4 кН; G2=g·l2·L1+qс.в·lп2=3,45·3,0·12+7,8·2,95=147,2 кН; G3=g·l3·L1+qс.в·lп3=3,45·3,01·12+7,8·3,0=148,0 кН; Среднее значение: [pic] Полные узловые нагрузки (в том числе постоянные и длительные временные): P1+G1=58,6+151,4=210 кН; (P1дл+G1)=17,6+151,4=167 кН; P2+G2=40,0+147,2=187,2 кН; (P2дл+G2)=12,0+147,2=159,2 кН; P3+G3=20,4+148=168,4 кН; (P3дл+G3)=6,12+148=154,1 кН; P4+G3=3,8+148=151,8 кН; (P4дл+G3)=1,15+148=149,15 кН; P5+G3=10,2+148=158,2 кН; (P5дл+G3)=5,1+148=153,1 кН; P6+G2=20,0+147,2=167,2 кН; (P6дл+G2)=6,0+147,2=153,2 кН; P7+G1=29,3+151,4=180,7 кН; (P7дл+G1)=8,8+151,4=160,2 кН; 3. Определение усилий в элементах фермы. См. рис 12. Камский С А П Р политехнический институт г.Наб.Челны 12-01-2004 22:50:39 +---------------------+ | О Б Ъ Е К Т | Промышленное здание +---------------------+ +---------------------+ | Марка рассчитываемой| | конструкции | Ферма сегментная раскосная +---------------------+ З а г p у ж е н и е №1 (равномерно распределенная нагрузка по всему пролету) <<<<<<< И с х о д н ы е д а н н ы е >>>>>>> +-- номер ------- координаты узла ------- нагрузки ---+ | узла --------- Х ------- Y -------- Pх Pу | +--------------------------------------------------------+ 1 0.00 0.00 0.00 0.00 2 2.90 1.45 0.00 228.00 3 5.80 0.00 0.00 0.00 4 5.80 2.15 0.00 228.00 5 8.80 2.40 0.00 228.00 6 11.80 0.00 0.00 0.00 7 11.80 2.65 0.00 228.00 8 14.80 2.40 0.00 228.00 9 17.80 0.00 0.00 0.00 10 17.80 2.15 0.00 228.00 11 20.70 1.45 0.00 228.00 12 23.60 0.00 0.00 0.00 <<<<<<< P е з у л ь т а т ы p а с ч е т а >>>>>>> +- Наименование ---------- Д л и н а ------------ У с и л и е ----+ | стержня ---------- с т е p ж н я -------- в с т е p ж н е | +-----------------------------------------------------------------+ 1 - 2 3.24 -1784.39 2 - 4 2.98 -1898.21 4 - 5 3.01 -1851.62 Верхний 5 - 7 3.01 -2020.27 пояс 7 - 8 3.01 -2020.27 8 - 10 3.01 -1851.62 10 - 11 2.98 -1898.22 11 - 12 3.24 -1784.40 _______________________________________________________________ 1 - 3 5.80 +1596.02 Нижний 3 - 6 6.00 +2080.52 пояс 6 - 9 6.00 +2080.52 9 - 12 5.80 +1596.01 _______________________________________________________________ 2 - 3 3.24 +278.63 3 - 5 3.84 -301.31 Раскосы 5 - 6 3.84 -86.08 6 - 8 3.84 -86.08 8 - 9 3.84 -301.32 9 - 11 3.24 +278.63 _______________________________________________________________ 3 - 4 2.15 +63.63 Стойки 6 - 7 2.65 +107.55 9 - 10 2.15 +63.62 продолжительность расчета -> 0 мин. .21875 сек Камский С А П Р политехнический институт г.Наб.Челны 12-01-2004 22:53:08 +---------------------+ | О Б Ъ Е К Т | Промышленное здание +---------------------+ +---------------------+ | Марка рассчитываемой| | конструкции | Ферма сегментная раскосная +---------------------+ З а г p у ж е н и е №2 (нагрузка по схеме треугольников) <<<<<<< И с х о д н ы е д а н н ы е >>>>>>> +-- номер ------- координаты узла ------- нагрузки ---+ | узла --------- Х ------- Y -------- Pх Pу | +--------------------------------------------------------+ 1 0.00 0.00 0.00 0.00 2 2.90 1.45 0.00 210.00 3 5.80 0.00 0.00 0.00 4 5.80 2.15 0.00 187.00 5 8.80 2.40 0.00 168.00 6 11.80 0.00 0.00 0.00 7 11.80 2.65 0.00 152.00 8 14.80 2.40 0.00 158.00 9 17.80 0.00 0.00 0.00 10 17.80 2.15 0.00 167.00 11 20.70 1.45 0.00 181.00 12 23.60 0.00 0.00 0.00 ............................................................. Начало расчета >>>>> 22:53:08 <<<<<<< P е з у л ь т а т ы p а с ч е т а >>>>>>> +- Наименование ---------- Д л и н а ------------ У с и л и е ----+ | стержня ---------- с т е p ж н я -------- в с т е p ж н е | +-----------------------------------------------------------------+ 1 - 2 3.24 -1406.03 2 - 4 2.98 -1453.61 4 - 5 3.01 -1417.93 Верхний 5 - 7 3.01 -1486.18 пояс 7 - 8 3.01 -1486.18 8 - 10 3.01 -1363.56 10 - 11 2.98 -1397.88 11 - 12 3.24 -1328.70 _______________________________________________________________ 1 - 3 5.80 +1257.60 Нижний 3 - 6 6.00 +1555.59 пояс 6 - 9 6.00 +1525.06 9 - 12 5.80 +1188.43 _______________________________________________________________ 2 - 3 3.24 +173.79 3 - 5 3.84 -182.55 Раскосы 5 - 6 3.84 -95.45 6 - 8 3.84 -56.37 8 - 9 3.84 -212.85 9 - 11 3.24 +190.54 _______________________________________________________________ 3 - 4 2.15 +36.32 Стойки 6 - 7 2.65 +94.84 9 - 10 2.15 +47.75 продолжительность расчета -> 0 мин. .21875 сек время завершения расчета -> 22:53:08 Из результатов расчета видно, что усилия в элементах фермы имеют большее значение при загружении по схеме №1, поэтому они принимаются для расчета арматуры. 9. Расчет сечений элементов фермы. 1. Верхний сжатый пояс. Расчет верхнего пояса ведем по наибольшему усилию (стержень 5-7) N=2020,27 кН, в том числе Nl=1486,16 кН. Ширина верхнего пояса – 300 мм. Момент инерции бетонного сечения: [pic] Ориентировочная требуемая площадь сечения верхнего сжатого пояса: [pic] Назначаем размеры сечения верхнего пояса bЧh=30Ч30 см с А=900 смІ. Случайный начальный эксцентриситет: eа ? l/600=300/600=0,5 см, где l=300 см – расстояние между узлами фермы; eа ? h/30=30/30=1 см. Принимаем е0=еа=1 см. Расчетная длина стержня: l0=0,9·l=0,9·300=270 см; [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] Предварительно задаемся коэффициентом армирования (первое приближение): [pic] Is = ?·b·h0(0,5h-a)І = 0,03·30·30·(0,5·30-4)І = 3267 (см4); [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона: [pic], где ? = 0,85-0,008·?b2·Rb =0,85-0,008·0,9·22=0,6916; ?s1=Rs=365 МПа. Тогда: [pic] [pic][pic] [pic] [pic] [pic] [pic] Имеем случай ? =0,25 < ?y=0,544: [pic] [pic] Коэффициент армирования: [pic] Принимаем 4 Ш25 с As=19,64 смІ. 2. Нижний растянутый пояс. Расчет прочности выполняем на расчетное усилие для стержня 3-6. Расчетное усилие от постоянной и полной снеговой нагрузок: N=2080,5 kH; Нормативное усилие: Nn=1809 kH; Усилие от постоянной и 30%-ой снеговой нагрузки: N=1555,6 kH; Определяем площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры при ?s6=?=1,15 (для арматуры класса К-7): [pic] Принимаем 12 канатов Ш15 класса К-7, As=16,99 смІ. Принимаем сечение нижнего пояса 300Ч300 см. Напрягаемая арматура окаймлена хомутами. Продольная арматура каркасов из стали класса A-III (4 Ш10 A-III с As=3,14 смІ). Суммарный процент армирования: [pic] Коэффициенты ?: [pic] [pic] Приведенная площадь сечения: [pic] 3. Расчет растянутого раскоса 2-3. Растягивающее усилие в раскосе: Nn=242,3 кН – нормативное от постоянной и полной снеговой нагрузок; Nnl=151,1 кН – нормативное от постоянной и длительной нагрузок; N=278,6 кН – расчетное от постоянной и полной снеговой нагрузок. Напрягаемая арматура раскоса 4 Ш15 класса К-7 с As=5,66 смІ. Натяжение на упоры. Необходимая площадь сечения арматуры из условия прочности сечения: [pic] Принятой площади сечения арматуры достаточно. ЛИТЕРАТУРА. 1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. – 4-е изд. Перераб. – М.: Стройиздат, 1985. – 728 с., ил. 2. СНиП 2.01.07-85*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. 3. СНиП 2.03.01-84*. Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции. 4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). 5. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01- 83).