Реферат: Железобетонные конструкции
Название: Железобетонные конструкции Раздел: Рефераты по архитектуре Тип: реферат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Расчёт железобетонной фермы с параллельными поясами Рассчитываем предварительно напряжённую ферму с параллельными поясами для плоской кровли одноэтажного промышленного здания пролётом 24(м) при шаге ферм 6(м). Предварительно напряжённый пояс армируется канатами К-7 диаметром 15(мм) с натяжением на упоры Rs=1080(Мпа), Rs,ser=1295(Мпа), Es=1.8(100000)(Мпа). Остальные элементы фермы армируются ненапрягаемой арматурой класса A-III, Rs=Rsc=365(Мпа), d>10(мм), Es=2(100000)(Мпа); хомуты из арматуры класса A-I, Rsw=175(Мпа). Бетон класса В40, Rb=22(Мпа); Rbt,ser=2.1(Мпа). Прочность бетона к моменту обжатия Rbp=0.7B= =0.7·40=28(Мпа); Rbt=1.4(Мпа); γb2=0.9; Eb=32.5·10і(Мпа). Назначаем геометрические размеры: ширину панели принимаем 3(м) с расчётом опирания рёбер плит покрытия в узлы верхнего пояса. Решётка треугольная, угол наклона раскоса 45°. Высоту фермы принимаем 3(м), что составляет h/l=3/240=1/8. Сечения ВП и НП 240Ч240(мм); сечение раскосов h2Чb2=180Ч180(мм), стоек 120Ч120(мм). Решётка фермы выполняется из готовых элементов с выпусками арматуры, которые заделывают в узлах при бетонировании поясов. Сбор нагрузок на ферму
Узловые расчётные нагрузки по верхнему поясу(ВП) фермы постоянные: P1=g·a·b·γn =3.185·6·3·0.95=54.46(кн) длительные: P2=0.84·6·3·0.95=14.36(кн) кратковременные: P3=1.96·6·3·0.95=33.516(кн) Нормативные узловые нагрузки будут ровны: Постоянные: P1=g·a·b·γn =2.75·6·3·0.95=47(кн) длительные: P2=0.6·6·3·0.95=10.26(кн) кратковременные: P3=1.4·6·3·0.95=23.94(кн) Усилия в элементах фермы получаем из расчёта на компьютере. Фактичекие усилия в элементах фермы получаем умножением единичных усилий на действительные значения узловых нагрузок P.
Расчёт верхнего пояса фермы:
П Что меньше принятого сечения. Свободную длину пояса для учёта продольного изгиба в плоскости фермы принимаем равной ширине одной панели 3(м), так как в узлах ферма раскреплена панелями покрытия. Предварительно вычисляем площадь сечения арматуры, полагая As=As’, ξ=x/h0=1 и η=1
П
У
Здесь As=2.26(смІ) для 2Ш12 А-III принято конструктивно.
С Расчёт нижнего пояса на прочностьМаксимальное расчётное усилие растяжения N=711.6(кн) Определяем площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:
П
П α=200·10і/325·10І=6.15 – для арматуры класса А-III Расчёт нижнего пояса на трещиностойкость Элемент относится к третьей категории трещиностойкости. Максимальное предварительное напряжение арматуры принимаем σsp=0.7Rs,ser=0.7·1295=906(Мпа) Проверяем условия: σsp+p=906+45.3=951.3<Rs,ser=1295(Мпа) σsp-p=906-45.3=855.7>0.3·Rs,ser=387(Мпа), где p=0.05·σsp=0.5·906=45.3(Мпа) Определяем потери предварительного напряжения арматуры. Первые потери:
П В
Расчёт по раскрытию трещин: Вычисляем ширину раскрытия трещин с учётом коэффициента γi=1.15 и суммарного действия постоянной нагрузки и полной снеговой нагрузки. Приращение напряжений в растянутой арматуре от полной нагрузки:
П Контролируемое усилие при натяжении канатов:
Расчёт наиболее сжатого раскоса:
Р Назначаем из конструктивных соображений симметрично по контуру 4Ш12 А-III, As=4.52(смІ); μ=4.52/(15·18)·100%=1.67%>0.25% Расчёт наиболее растянутого раскоса: Расчётное усилие растяжения при γn=0.95 N=345·0.95=327.75(кн). Назначаем сечение hЧb=18Ч18(см). Площадь сечения арматуры из условия прочности: As=N/Rs= =327.75/365·10і=9(смІ); предварительно принимаем 4Ш18 А-III, As=10.18(смІ) Расчёт по раскрытию трещин:
С
С Сбор нагрузок I. Постоянные нагрузки: Нагрузка от веса покрытия:
Расчётная нагрузка от собственного веса подкрановой балки и кранового пути: {(06·012+025·088)·25+070}∙6∙11=528(кн) Расчётная нагрузка от веса колонн
Расчётное опорное давление фермы на стойку (включая постоянную нагрузку от покрытия): (112/2·11+261·6·24/2)∙095=23712(кн) Расчётное опорное давление балки на стойку (включая постоянную нагрузку от покрытия): (91/2+261∙6∙18/2)∙095=1772(кн) II.Временные нагрузки: Для расчёта стоек распределение снеговой нагрузки по покрытию во всех пролётах здания принимается равномерным. г.Пермь – V снеговой район вес снегового покрова земли 2(кн/мІ) Расчётная нагрузка на стойку будет: =2∙6·24/2·14·095=19152(кн) III.Крановые нагрузки:
IV.Ветровая нагрузка: 1.Участок - от 0.00(м) до низа стропильных конструкций: 2.Участок - высота стропильной конструкции: Находим средний коэффициент : = +(/2)·==05 =+(5/2)·003=0575 =+(08/2)·003=0587 =(05∙5+0575∙5+0587∙08)/108=0541 =+(33/2)∙003=0636 Расчётное значение ветровой нагрузки на первом участке: Расчётное значение ветровой нагрузки на втором участке: Ветровая нагрузка, действующая на шатёр, приводится к узловой нагрузке, приложенной на уровне низа ригеля рамы. Интенсивность нагрузки: Грузовая площадь шатра: Статический расчёт рамыОпределение геометрических характеристик стойки по оси А: Моменты инерции сечений колонн составляют:
Отношение высоты надкрановой части колонны к её полной высоте:
Смещение осей надкрановой и подкрановой частей стойки: Определение усилий в стойках от отдельных видов загружений:
Загружение 1(снеговая нагрузка): Снеговая нагрузка на покрытии пролёта АБ. Для по интерполяции находим . Коэффициент не определяем, тк эксцентриситет e=0. Находим величину горизонтальной реакции по формуле: Определяем усилия в сечениях стойки. изгибающие моменты: продольные силы: поперечная сила: При действии силы со стороны пролёта БВ усилия и изменяют только знак, усилия остаются без изменения. Загружение 2(постоянная нагрузка): Благодаря симметрии точек приложения сил относительно оси стойки, усилия и возникают только от разности сил и . Усилия и от -=1772-23712=-60(кн) получаем умножением усилий от на коэффициент .Определяем усилия в сечениях стойки. изгибающие моменты: ; продольные силы: ; ; поперечная сила: Загружение 3(крановая нагрузка действует со стороны пролёта АБ): Для по интерполяции находим . Находим величину горизонтальной реакции по формуле: Определяем усилия в сечениях стойки. изгибающие моменты: ; ; продольные силы: ; поперечная сила: При действии крановой нагрузки со стороны пролёта БВ усилия и изменяют только знак, усилия остаются без изменения. Загружение 4(крановая нагрузка Т действует слева на право): Для по интерполяции находим . Находим величину горизонтальной реакции по формуле: Определяем усилия в сечениях стойки. изгибающие моменты: ; ; изгибающий момент в точке приложения силы H: продольные силы: поперечная сила: При действии силы справа на лево усилия и изменяют только знак, усилия остаются без изменения. Загружение 5(ветровая нагрузка действует слева на право): Определяем горизонтальные реакции в загруженных (крайних) стойках. Для по интерполяции находим . Горизонтальная реакция в стойке по оси : . Горизонтальная реакция в стойке по оси : . Усилие в дополнительной связи: . Распределяем усилие в дополнительной связи между стойками поперечника. Для по интерполяции находим (стойки по осям и ). Горизонтальные силы, приходящиеся на стойки по осям и :
Определяем усилия в сечениях стойки. изгибающие моменты: ; ; продольные силы: поперечная сила: При направлении ветра справа на лево усилия в стойках не изменяются. Составляем таблицу расчётных усилий.
Усилия в элементах фермы
Расчёт колонны. Бетон тяжёлый: , подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении; ; ; ; ; арматура . I.Надкрановая часть стойки. Размеры сечения: ; ; ; . Расчётная длина надкрановой части: . Комбинации расчётных усилий:
Для первой комбинации: ; ; . Принимаем случайный эксцентриситет . Расчётный - . ; ; ; >.
Для тяжёлого бетона . Предварительно принимаем , тогда при : ; . . . Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям: . Принимаем 3Ш14 c . Для второй комбинации: Так как значения внутренних усилий и для второй комбинации нагрузок, почти совпадают со значениями внутренних усилий для первой комбинации, то конструктивно принимаем 3Ш14 с . Для третьей комбинации: ; случайный эксцентриситет . Расчётный эксцентриситет - . принимаем
Для тяжёлого бетона . Предварительно принимаем , тогда при : ; . . . Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям: . Принимаем 3Ш14 с . Окончательно принимаем 3Ш14 с . Горизонтальная арматура устанавливается конструктивно: шаг 300, Ш6 . II.Подкрановая часть стойки. Размеры сечения: ; ; ; . Расчётная длина подкрановой части: . Комбинации расчётных усилий:
Для первой комбинации: ; ; . Принимаем случайный эксцентриситет . Расчётный - . ; ; ; . принимаем
Для тяжёлого бетона . Предварительно принимаем , тогда при : ; . . . Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям: . Принимаем 3Ш16 c . Для второй комбинации: Так как значения внутренних усилий и для второй комбинации нагрузок, почти совпадают со значениями внутренних усилий для первой комбинации, то конструктивно принимаем 3Ш16 с . Для третьей комбинации: ; случайный эксцентриситет . Расчётный эксцентриситет - . принимаем
Для тяжёлого бетона . Предварительно принимаем , тогда при : ; . . . Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям: . Принимаем 3Ш16 c . Окончательно принимаем 3Ш16 с . Проверим необходимость расчёта подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба. ; . . В расчёте нет необходимости. Сбор нагрузок I.Постоянные нагрузки: Нагрузка от веса покрытия:
Расчётная нагрузка от веса подкрановой балки: (06·012+02·088)·595·25·11=40579кн Расчётная нагрузка от веса колонн - надкрановая часть: (038·04·38)·25·11=15884кн - подкрановая часть: (04·08·59+04·09·105)·25·11=62315кн Расчётное опорное давление фермы - от покрытия: 3185·6·24/2=22932кн - от фермы: (120/2)·11=66кн Расчётная нагрузка от веса покрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению здания <095 на колонну F=(22932+66)·095=2895кн II.Временные нагрузки: г.Пермь – V снеговой район вес снегового покрова земли 2кн/мІ Расчётная нагрузка на стойку будет: Рсн=26·24/2·14·095=19152кн III.Крановые нагрузки: 1 Dmax=Pmax·f·i·yi=220·11·085·(027+1+068)=401115кн Dmin=58·11·085·(027+1+068)=10575кн 2) Горизонтальные нагрузки от кранов: Hmax=(Q+Gn)·05·f·n/20=(200+52)·05·11·095/20=658кн H=Hmax·i·yi=658·085·195=1091кн IV.Ветровая нагрузка: 1.Участок - от 0.00м до низа стропильных конструкций 9.60м: Н1=9600м 2.Участок - высота стропильной конструкции: H2=2950м Находим средний коэффициент Kсрij: Kср11=Кн11+(Н11/2)·tg1=K5=05 Kср12=K5+(46/2)·003=0569 Kср21=064+(295/2)·002=067 Kср1=(05·5+0569·46)/96=053 Kср2=067 Расчётное значение ветровой нагрузки на первом участке: Wнав1=f·ce·Kср1·W0=14·08·053·03=018кн/мІ Wпод1=f·ce·Kср1·W0=14·06·053·03=013кн/мІ Расчётное значение ветровой нагрузки на втором участке: Wнав2=f·ce·Kср2·W0=14·08·067·03=022кн/мІ Wпод2=f·ce·Kср2·W0=14·06·067·03=017кн/мІ Ветровая нагрузка, действующая на шатёр, приводится к узловой нагрузке, приложенной на уровне низа ригеля рамы. Интенсивность нагрузки: Wнав=Wнав1·Bk=018·6=108кн/мп Wпод=Wпод1·Bk=013·6=078кн/мп Грузовая площадь шатра: A1=Bk·h2=6·295=177мІ Pнав=Wнав2·A1=022·177=39кн Pпод=Wпод2·A1=017·177=30кн Статический расчёт рамыОпределение геометрических характеристик стойки по оси А: Моменты инерции сечений колонн составляют:
Отношение высоты надкрановой части колонны к её полной высоте: =Нв/Н=38/106=036 Определение усилий в стойках от отдельных видов загружений: 1)Постоянная нагрузка. Продольная сила F1=2805кн действует на колонну с эксцентриситетом e0=0015м В подкрановой части колонны действуют: расчётная нагрузка от подкрановых балок F=40579кн c e=035м; расчётная нагрузка от надкрановой части колонны F=15884кн e0=021м.
З Загружение 2(постоянная нагрузка):
Загружение 3(ветровая нагрузка):
Загружение 4(вертикальная нагрузка от мостовых кранов):
Загружение 5(горизонтальная крановая нагрузка):
Расчёт колонны Бетон тяжёлый: B15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении Rb=85(Мпа); Rbt=075(Мпа); Eb=205·10і(Мпа); арматура А-,d>10(мм) Rs=Rsc=365(Мпа); Es=200·10і(Мпа) I.Надкрановая часть: B·h=40·38(см) (а=а=4см) h0=h-a=38-4=34(см) расчётная длина над крановой части: l0=2·Hверх=2·38=76(м) Комбинации расчётных усилий:
Д Так как 0>14, то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность. еа – случайный эксцентриситет. Принимаем еа=13(см) Р Принимаем е=032(см) Для тяжёлого бетона =1 Предварительно принимаем =0005, тогда при =Es/Eb=200·10і/205·10і=98
Площадь арматуры As=As назначаем по сортаменту: Принимаем 2Ш14 A- c As=308(смІ) Для второй комбинации:
П Принимаем 2Ш8 A- c As=101(смІ) Для третьей комбинации:
Площадь арматуры As=As назначаем по конструктивным соображениям: As=0002·b·h0=0002·40·34=272(смІ) Принимаем 2Ш14 A- c As=308(смІ) Окончательно принимаем 2Ш14 A- c As=308(смІ) Горизонтальная арматура устанавливается конструктивно: шаг 300, Ш6 А-I II Подкрановая часть: bЧh=40Ч80(см) (a=a’=4см) h0=80-4=76(см) Расчётная длина подкрановой части колонны: l0=15·H1=15·6=9(м) Комбинации расчётных усилий:
Д Так как 0>14, то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность. еа – случайный эксцентриситет. Принимаем еа=267(см) Р Принимаем е=0294(см) Для тяжёлого бетона =1 Предварительно принимаем =0005, тогда при =Es/Eb=200·10і/205·10і=98
Площадь арматуры As=As назначаем по конструктивным соображениям: A Принимаем 2Ш20 A- c As=628(смІ)
Для второй комбинации:
Площадь арматуры As=As назначаем по конструктивным соображениям: As=0002·b·h0=0002·40·76=61(смІ) Принимаем 2Ш20 A- c As=628(смІ) Для третьей комбинации:
П As=0002·b·h0=0002·40·76=61(смІ) Принимаем 2Ш20 A- c As=628(смІ) Проверим необходимость расчёта подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба: Р
Следовательно принятого количества арматуры достаточно Окончательно принимаем 2Ш20 A- c As=628(смІ) Расчёт колонны на транспортные нагрузки.
Расчёт арматуры верхней части колонны:
Р Расчёт трещиностойкости:
Принятого количества арматуры достаточно.
Расчёт ребристой плиты покрытия Нормативные и расчётные нагрузки на 1мІ перекрытия
Расчёт плиты по прочности.Расчёт полки: Плиту рассматриваем как многопролётную неразрезную балку. Изгибающий момент в сечении:
где а общая нагрузка на плиту: +=(120+520+360+120+687)+2800=4.61(кн/мІ) Полезная толщина плиты Определяем коэффициент при =1(м): Принимаем сварную сетку С-2 с продольной арматурой Ш3 класса Вр-I, шаг 100(мм), As=0.71(смІ) и поперечной Ш3 класса Вр-I, шаг 200(мм), As=0.35(смІ). Процент армирования Расчёт поперечных рёбер по прочности: Поперечные рёбра запроектированы с шагом . Поперечное ребро рассчитываем как балку таврового сечения с защемлённой опорой. Постоянная расчётная нагрузка с учетом собственного веса ребра: Временная(снеговая) нагрузка: Общая нагрузка: Принимаем полезную высоту сечения ребра . Расчётное сечение ребра в пролёте является тавровым с полкой в сжатой зоне:
Находим коэффициент по пролётному моменту: Находим коэффициент по опорному моменту: Учитывая на опоре работу поперечных стержней сетки плиты, у которой на 1(м) имеется 5Ш3 , на продольный стержень плоского каркаса требуется . Из конструктивных соображений принимаем верхний стержень таким же, как нижний, т.е. Проверим необходимость постановки хомутов: Следовательно требуется расчёт поперечной арматуры. Зададимся шагом хомутов и диаметром стержней: ; Ш5 Вр-I. где ; Принимаем . Условие прочности обеспечивается. Расчёт продольных рёбер по прочности 1. Предельные состояния первой группы Плиту рассматриваем как свободно лежащую на двух опорах балку П-образного поперечного сечения, которое приводится к тавровому сечению с полкой в сжатой зоне. Находим расчётный пролёт плиты, принимая ширину опоры 10см:
Максимальный изгибающий момент: где - номинальная ширина панели(расстояние в осях) 3(м), (сбор нагрузок). Ширина свеса полки в каждую сторону от ребра не должна превышать половины расстояния в свету между соседними рёбрами и 1/6 пролёта рассчитываемого элемента. При расчётная ширина полки в сжатой зоне: . Рабочая высота ребра: . Для установления расчётного случая таврового сечения проверим условие, считая Условие соблюдается, следовательно, нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки т.е. . Определим положение границы сжатой зоны: Предварительные напряжения следует назначать с учётом допустимых отклонений значения предварительного напряжения таким образом, чтобы выполнялось условие: , где (т.к. механический способ натяжения арматуры). Т.к. то должно быть умножено на коэффициент ► Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры: Принимаем Расчёт по наклонному сечению Расчёт на действие поперечной силы: Проверим необходимость постановки хомутов: Определим длину проекции наиболее опасного наклонного сечения: Условие выполняется. Расчёт на действие изгибающего момента: Т.к. у продольной арматуры отсутствует анкеровка, то принимают сниженным. Условие выполняется. Прочность по наклонной трещине обеспечена. 2. Предельные состояния второй группы Определение геометрических характеристик приведённого сечения. Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней грани: Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведённого сечения: , то же до верхней , где . Момент инерции приведённого сечения: . Момент сопротивления приведённого сечения относительно нижней грани: , то же по верхней зоне . ; , где - для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне. Расстояния от верхней и нижней ядровой точек до центра тяжести приведённого сечения, где . Определим потери предварительного напряжения арматуры. Первые потери:
,где - длина натягиваемого стержня. Потери от быстронатекающей ползучести бетона, подвергнутого тепловой обработке, при , где
Первые потери напряжений: . Вторые потери:
тепловой обработке при атмосферном давлении , где . Вторые потери напряжений: . Общие потери предварительного напряжения арматуры: . Равнодействующая сил обжатия с учётом всех потерь и точности натяжения , где . Расчёт по деформациям (определение прогибов). Вычисляем момент, воспринимаемый сечением нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин: Следовательно трещины в растянутой зоне образуются. Необходим расчёт по раскрытию трещин. Расчёт по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента.Предельная ширина раскрытия трещин:
Изгибающий момент от нормативных нагрузок: постоянной и длительной ; суммарной . Приращения напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок: , где т.к. усилие обжатия Р приложено в центре тяжести площади нижней напрягаемой арматуры; ; . Приращения напряжений в растянутой арматуре от действия полной нагрузки: . Ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки: , где Ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузки: Ширину раскрытия трещин от действия постоянной и длительной нагрузок: Непродолжительная ширина раскрытия трещин: Продолжительная ширина раскрытия трещин: Расчёт прогиба плиты: Прогиб определяем от нормативного значения постоянной и длительных нагрузок; предельный прогиб составляет = 587/200 = 2.94(см). Вычисляем параметры, необходимые для определения прогиба плиты с учётом трещин в растянутой зоне. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузок ; суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия с учётом всех потерь и при ; ; эксцентриситет ; коэффициент - при длительном действии нагрузки. Вычислим кривизну оси при изгибе: Вычислим прогиб плиты: 3. Расчёт плиты в стадии изготовления.
Проверка прочности:, где Нагрузка от собственного веса плиты шириной 3(м): . , где взято для В21. , принято конструктивно.Проверка трещиностойкости:Следовательно трещины образуются. Т а б л и ц а р а с ч ё т н ы х у с и л и й .
Исходные данные для проектирования.
Т а б л и ц а р а с ч ё т н ы х у с и л и й .
|