Курсовая работа: Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания
Несущая способность сечения (Нсм)
прочность сечения обеспечена.
5. Расчет прочности наклонного сечения балки покрытия
Задаемся Ø 10 АIII, S1=150 мм; n=2;
- учитывает влияние сжатых полок
- учитывает влияние продольных сил
, кроме этого (1+φf + φn) ≤ 1,5
С=bпл-0,15=3-0,15=2,85 м
; ; ;
;
Проверка прочности наклонной полосы
Где
, β=0,01; Rв в МПа
; ;
Расчет балок покрытия по II группе предельных состояний
1. Назначение величины предварительного напряжения арматуры
Исходные данные: способ натяжения; длина натягиваемого стержня (l=12,25м) в метрах нормативное сопротивление арматуры Rsp,ser=785 МПа.
Назначаемая величина предварительного напряжения арматуры σsp=550 МПа должна удовлетворять двум условиям (см. п. 1.23 СНиПа)
2. Вычисление геометрических характеристик сечения
Исходные данные: размеры поперечного сечения балки в наиболее напряженном месте в (см);
As=2,26 см2 ,
Asp=7,64 см2 , A’s=4,52см2, a=3см, asp=8 см , a’=3см, Es=200000 МПа ,
Esp=190000 МПа ,
E’s=200000 МПа ,
Eв=27000 МПа ;
Коэффициенты приведения арматуры к бетону:
Приведенная к бетону площадь сечения:
Статический момент приведенного сечения относительно оси проходящей по нижней грани:
Расстояние от нижней грани сечения до его центра тяжести:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления сечения на уровне сжатой грани:
Момент сопротивления сечения на уровне сжатой арматуры:
Момент сопротивления сечения на уровне растянутой напряженной арматуры:
Момент сопротивления сечения на уровне растянутой грани:
Упругопластический момент сопротивления по нижней грани сечения:
Упругопластический момент сопротивления по верхней грани сечения:
здесь γ=1,5 коэффициент упругопластичности для двутаврового сечения.
3. Определение потерь предварительного напряжения арматуры.
Исходные данные: тип арматуры (стержневая); способ натяжения (механический); σsp=550 МПа, Rsp,ser785 МПа, передаточная прочность бетона Rвр=к·В=0,8*25=20 МПа, где В – класс бетона, к коэффициент предаточной прочности (например, при 80% предаточной прочностик=0,8); Asp=7,64 см2; Ared=1673см2; Ws=54494,6 см3; yн=70 см; asp=8 см; Mсв н5360000 Нсм – нормативный изгибающий момент в расчетном сечении от собственного веса балки.
При механическом способе натяжения дополнительно
Ø (мм)=18мм - диаметр преднапряженной арматуры;
L (мм)=13000мм - длина натягиваемого стержня;
Esp190000 МПа.
А. Первые потери
σ1=0,1* σsp-20=0,1*550-20=35 МПа – потери от релаксации напряжений арматуры (см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
σ2=1,25*Δt=1,25*65=81,25 МПа – потери от температурного перепада (см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
σ3= МПа –
потери деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств;
(см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
σ4=0 – потери от трения арматуры, принимаются равным 0;
σ5=30 МПа – потери от деформации стальной формы
(см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
Определяем усилие обжатия в бетоне при обжатии в уровне центра тяжести преднапряженной арматуры:
– потери от быстронатекающей ползучести бетона (см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
Б. Вторые потери
σ7=0 – потери от релаксации напряжений арматуры, принимаются равным
σ8=35 МПа – потери от усадки бетона
(см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
Определяем усилие обжатия с учетом первых потерь:
Определяем напряженияв бетоне от усилия обжатия:
– потери от ползучести бетона (см. п. 1.26, табл. 5 СНиПа );
Определяем сумму всех потерь и усилие обжатия:
Σσi – σ1+ σ2+ σ3+ σ4+ σ5+ σ6+ σ7+ σ8+ σ9=35+81,25+66,76+0+30+8,16+0+
+35+25,31=236,37 ≥ 100 (МПа);
,
4. Оценка трещиностойкости верхней зоны балки при отпуске арматуры
Исходные данные:
P1=285690,2 (H); Мснв=5360000 (Нсм);
W’red =60333,3 (см3); W’pl =90500 (см3); yн=70 (см);
H=126 (см); asp=8 (см); k=0,8; Rвр,ser=k Rв,ser =14,8 (МПа);
Rвtр,ser=k Rвt,ser =1,28 (МПа);
Ared =1673 (см2); Ired=3378662,2 (см4).
Для возможной корректировки жесткости конструкции и прогибов необходимо выполнить оценку трещиностойкости верхней зоны балки при отпуске арматуры. Условие возникновения верхних трещин оценивается по условию:
Где
,
- при неблагоприятном влиянии преднапряжения
При механическом способе натяжения
,
(см)
r’ – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны:
, (см)
где
;
-верхних трещин нет, l1=0
5. Оценка трещинообразования нижней зоны балки в стадии эксплуатации
Исходные данные:
P2=239613,3 (H); h=126 (см); yн =70 (см);
asp =8 (см); Ared 1673 (см2);
Ired =3378662,2 (см4); Wred =48266,6 (см3); Wpl =72400 (см3); As =2,26 (см2); Asp= 7,64 (см2); A’s =4,52 (см2);
Rв,ser =18,5 (МПа); Rвt,ser 1,6 (МПа); М н=41350000 (Нсм);
К трещиностойкости балки предъявляют требования 3-ей категории (п. 1.16 СНиПа). Расчет по образованию трещин производят на действие полных нормативных нагрузок. Расчет заключается в проверке условия:
- при благоприятном влиянии преднапряжения
- см. п. 4
еор - см. п. 4
41350000<31175984,2 – нижние трещины.
6. Определение раскрытия трещин в нижней зоне
Исходные данные:
b=8 (см); вf=20 (см); в’f =35 (см);
h0 =118 (см); hf =13 (см);
h’f =15 (см);
а=3 (см); аsp =8 (см); а’ =3 (см);
Esp =190000 (МПа);
Es =200000 (МПа);
E’s =200000 (МПа);
Asp =7,64 (см); As =2,26 (см);
A’s =4,52 (см);
Rв,ser =18,5 (МПа); P2 =239613,3 (H);
γsp1 = 0,9;
Выполняют расчеты по непродолжительному раскрытию трещин на действие полных нормативных нагрузок и по продолжительному раскрытию на действие постоянных и временных нормативных нагрузок (п. 4.14 СНиПа).
Расчет сводится к проверке условий трещиностойкости:
Здесь - приращение ширины раскрытия от действия кратковременных нагрузок;
- ширина продолжительного раскрытия трещин.
Предельно допустимые значения , , указаны в табл. 2 СНиПа.
Параметры , , и , рассчитывают по следующему алгоритму:
При определении принимают М=М н ; φе=1; ν=0,45.
При определении принимают М=Мдлн ; φе=1; ν=0,45.
При определении принимают М=Мдлн ; φе=1,6-15; ν=0,15.
;
;
;
;
;
;
;
Плечо внутренней пары сил ф-ла (166,)[1]
Напряжения в растянутой арматуре ф-ла (147), [1]
Вычисляем ширину раскрытия трещин: [1, п.4.14]
(ф. 144)
;
;
;
;
;
;
;
Плечо внутренней пары сил ф-ла (166,)[1]
Напряжения в растянутой арматуре ф-ла (147), [1]
Вычисляем ширину раскрытия трещин: [1, п.4.14]
(ф. 144)
;
;
;
;
;
;
;
Плечо внутренней пары сил ф-ла (166,)[1]
Напряжения в растянутой арматуре ф-ла (147), [1]
Вычисляем ширину раскрытия трещин: [1, п.4.14]
(ф. 144)
7. Мероприятия по обеспечению прочности и трещиностойкости опорного участка
Согласно п. 5.58 СНиПа у торцов балки предусматривают дополнительную ненапрягаемую арматуру, т. к. напрягаемая продольная арматура сосредоточена у нижней грани. Площадь сечения одного стержня поперечной арматуры класса А-III равна:
,
где n – число стержней (4 или 6), надежно закрепленных приваркой к опорным деталям.
Принимаем стержень Ø10мм, Аs=0,785см2.
У концов балки устанавливают дополнительную косвенную арматуру (сетки или хомуты с шагом 5 – 10 см, охватывающие все напрягаемые продольные стержни) на длине участка не менее 0,6 lp=21,6см и 20 см (п. 5.61).
0,6*lp =0,6*25,4=15,2<20 см, то Принимаем длину участка равной 20см.
8. Армирование балки
Ребро балки армируют двумя вертикальными каркасами из расчетных поперечных стержней (п. 5.27), объединенных продольными стержнями .
Верхнюю полку армируют горизонтальным каркасом, состоящим из двух продольных стержней Ø12 А-III и гнутых поперечных стержней Ø5 Вр-I, расположенных с шагом 20 см.
Нижнюю полку армируют замкнутыми хомутами Ø5 Вр-I, с шагом не менее 2 hf Хомуты связаны в пространственные каркасы продольной арматурой Ø5 Вр-I.
Балка имеет закладные детали для крепления плит покрытия. Подъем балки осуществляют с помощью специальных захватов, для чего в ней предусмотрены монтажные отверстия.
Литература
1. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции. М, 1989г.
2. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.; М, 1986.
3. Улицкий И,И, Железобетонные конструкции. Киев, 1973г.
4. Методические указания по применению ЭВМ в курсовом проекте.