Расчет и конструирование колонны среднего ряда

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ярославский Государственный Технический Университет

Кафедра: Строительные конструкции

Курсовой проект защищен

С оценкой _____________

Руководитель:

___________Теренина Г.Ю.

«_____»____________2007г.

Пояснительная записка

К курсовому проекту по дисциплине

«Железобетонные конструкции»

СТК 04 06.27 01.02 02 КП

Нормоконтролер Работу выполнила

Старший преподаватель студентка гр. ЗПГС-65

___________ Теренина Г.Ю. Белякова Ю.В.

«______»___________2007г. «_____»____________2007г.

2007

Оглавление.

Компоновка каркаса одноэтажного промышленного здания........................
Статический расчет поперечной рамы.………..…….……………………....

3. Расчет и конструирование колонны среднего ряда…………………………

3.1. Надкрановая часть колонны…………………………………………….

3.2. Подкрановая часть колонны…………………………………………….

3.3. Расчет крановой консоли………………………………………………..

4. Расчет ребристой плиты покрытия L=12м………………….………...…….

5. Расчет прочности фундамента в сборном варианте………………………...

1. Компоновка каркаса одноэтажного промышленного здания.

Принимаю размещение стропильных конструкций, в частности балки с параллельными поясами l=12м, в направлении поперечных рам, при использовании в качестве покрытия здания плит длиной 12м.

Для повышения пространственной жесткости здания назначается система горизонтальных и вертикальных связей, работающих совместно с основными элементами каркаса. В поперечном направлении пространственная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном – портальными связями, которые устанавливаются в середине каждого температурного блока, в пределах одного шага колонн, на высоту от пола до низа подкрановой балки, верх колонн связывается распорками.

При шаге колонн более 6м разбивочная ось смещается на 250мм от наружной грани колонны внутрь здания, геометрическая ось средних колонн совпадает с продольной осью ряда. Расстояния между осями подкрановых путей и разбивочными осями здания при кранах грузоподъемностью до 500 кН общего назначения принимаются равными 750 мм.

Выбор типов конструктивных элементов, назначение размеров были сделаны в соответствии с каталогом типовых ж/б элементов. При этом были подобраны следующие конструкции:

Колонны

Колонна крайнего ряда Колонна среднего ряда

(КП1-30) (КП1-27)

Н=10800 Н=10800

Н =11800 Н=11800

b=500 b=500

h=600, h=800 h=600, h=800

Масса 11,6т Масса 13т

Стропильная балка покрытия с параллельными поясами

IБП12-1А

L=12м, масса 4,5 т

Подкрановая балка

БКНА12-1с

L=21000, Н=1400, масса 10,7т

Панели ребристые

3*12м, масса 7т

Панели стен отапливаемых зданий

Наименование	Длина, мм	Высота, мм	Толщина, мм	Масса, т
ПС 600.12.25-П-I	12000	1200	250	4,0
ПС 600.18.25-П-I	12000	1800	250	6,0

2. Статический расчет поперечной рамы.

Сбор нагрузок.

Постоянные нагрузки:

Таблица 1. Собственная масса 1м покрытия.

Наименование элементов конструкций	Нормативная нагрузка, q, Н/м	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, q, кН/м
Ж/б ребристая плита покрытия 3*12м с замоноличиванием швов	1944	1,1	2138
Обмазочная пароизоляция	50	1,3	65
Утеплитель из пенобетона (t=0,14000=0,4 Н/м)	400	1,2	480
Асфальтобетонная стяжка (t=0,02м)	350	1,3	455
Рулонный ковер	150	1,2	180
Итого:	2894		3318,89

Расчетная нагрузка, передаваемая ригелем рамы на колонну.

Крайняя колонна:

G=+=+1,1=263,65кН,

где q=3,318 кН/м- расчетная нагрузка,

L=12м-ширина пролета,

В=12м- шаг колонн,

G=4,5т-масса балки,

=1,1-коэффициент надежности по нагрузке.

Средняя колонна:

G=2* G=2*263,65=527,29кН.

Расчетная нагрузка от собственной массы подкрановой балки и массы подкранового пути на колонну.

G=(G+1,5В) =(107+1,5*12)1,1=137,5кН,

где G=107 кН-масса подкрановой балки,

В=12м-шаг колонн,

=1,1-коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетная нагрузка от собственного веса колонн.

Для крайней колонны (КП1-30):

Надкрановая часть:

G=l*b*h**=4,2*0,5*0,6*25*1,1=34,65кН,

где l=4,2м-длина подкрановой части от консоли до верха колонны,

b=0,5м, h=0,6м-размеры надкрановой части колонны,

=25 кН/м- плотность бетона,

=1,1-коэффициент надежности по нагрузке.

Подкрановой части:

G=l*b*h** или

G= G- G=116*1,1-34,65-(0,85*0,5*0,8*25*1,1)=83,6кН,

где G-вес всей колонны,

G- вес надкрановой части колонны.

Для средней колонны (КП1-27):

Надкрановая часть:

G=l*b*h**=4,2*0,5*0,6*25*1,1=34,65кН,

где l=4,2м-длина подкрановой части от консоли до верха колонны,

b=0,5м, h=0,6м-размеры надкрановой части колонны,

=25 кН/м- плотность бетона,

=1,1-коэффициент надежности по нагрузке.

Подкрановой части:

G=l*b*h** или

G= G- G=130*1,1-34,65-(0,85*0,5*0,8*25*1,1)=99кН,

где G-вес всей колонны,

G- вес надкрановой части колонны.

Нагрузка от массы стен передается через фундаментные балки на фундаменты.
Временные (кратковременно действующие) нагрузки.
1. Снеговая нагрузка.

Р=S*=1800*1=18000 Н/м,

где S=18 кН/м-расчетное значение веса снегового покрова на 1м горизонтальной поверхности земли, принимаемое по СНиПу 2.01.07-85*,

=1-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии, принимаемый по СНиПу 2.01.07-85*, прил. 3.

Р= Р*=1,8*12/2*12=129,6кН,

где L=12м- длина пролета,

В=12м- шаг колонн.

Р= 2*Р=129,6*2=259,2кН

Крановые нагрузки.
1. Вертикальная нагрузка от кранов.

Для заданного мостового электрического крана грузоподъемностью Q=20т=200кН получаем пролет крана L=L-2*=12-2*0,75=10,5м.

Q=200кН-грузоподъемность крана,

Р=175кН-нормативное давление колеса на подкрановый рельс,

G=85кН-вес тележки,

G=230кН-общий вес крана (с тележкой),

В=6,3м-ширина крана,

К=4,4м-база крана,

l= В-К=6,3-4,4=1,9м-минимальное расстояние между колесами двух сближенных кранов,

=1,1-коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетное максимальное давление одного колеса крана

Р =Р*=175*1,1=192,5кН

Расчетное минимальное давление одного колеса крана

Р=(- Р)*=(-175)*1,1=46,75кН

где m=2-количество колес на одной стороне крана.

Расчетные максимальное и минимальное давления на колонну от двух сближенных кранов определяем по линии влияния на колонну

Д=0,85* Р*=0,85*192,5*(0,63+1+0,84+0,475)=481,87кН

Д=0,85* Р*=0,85*33*(0,63+1+0,84+0,475)=117,03кН

Горизонтальная нагрузка от поперечного торможения крана с гибким подвесом груза.

Т=0,05(Q+ G)*=0,05(200+85)*1,1=15,68кН

Тормозная нагрузка на одно колесо крана

Т===19,6кН

Горизонтальная ветровая нагрузка.

W=W*К*С,

где W=0,23кПа-нормативное значение скорости напора ветра для I-ого ветрового района(СНиП 2.01.07-85*, п.6.4.)

Се=+0,8-с наветренной стороны,

Се=-0,6- с подветренной стороны.

К-коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности(СНиП 2.01.07-85*, п.6.5., табл. 6). Для местности типа В на высоте до 5м К=0,5; до 10м – К=0,65; до20м – К=0,85; для промежуточных высот К определяют по интерполяции.

Среднее значение увеличения нагрузок на участке от 5 до 10 метров:

К==0,575

Определяем значение К на отметках 10.800 и 13.200 линейной интерполяцией.

На отметке 10.800:

К=0,65+(10,8-10)=0,666

На отметке 13.200:

К=0,65+(13,2-10)=0,714

Среднее значение увеличения нагрузок на участке от 10 до 10.8 метров:

К==0,658

Среднее значение увеличения нагрузок на участке от 10.8 до 13 метров:

К==0,69

Равномерно-распределенная нагрузка на каждую из колонн крайнего ряда определяется по формуле:

W= W*К*Се*В*,

где =1,4-коэффициент надежности по нагрузке.

До 5 м W=230*0,5*0,8*12*1,4=1545,6Н/м,

До 10 м W=230*0,575*0,8*12*1,4=1777,4Н/м,

До 10,8 м W=230*0,658*0,8*12*1,4=2034,01Н/м.

Эту ступенчатую по высоте нагрузку заменяем эквивалентной равномерно-распределенной нагрузкой от 0.000 до 10.800. Из условия равенства моментов в уровне заделки колонны в фундаменте от данной и эквивалентной нагрузки.

W=W()+W+W(1-())=1545,6()2+1777,4()+

+2034,01(1-())=1017,36Н/м

Сосредоточенную ветровую нагрузку W’, действующую на стену выше верха колонны на участке от10,8 до 13,2 м определяем по формуле:

W’=W*К*Се*В*(Н-Не)*=230*0,69*0,8*1,4*12*(13,2-10,8)=5119Н

С заветренной стороны равномерно-распределенная нагрузка в пределах высоты колонны:

W= W=1017,36=763,02Н/м

Суммарная сосредеточенная ветровая нагрузка на уровне верха колонны:

W”=W’=5119,02=3839,26 Н/м

Учитывая, что ригель в продольном направлении принимается абсолютно жестким, действие сосредоточенных сил с наветренной стороны и заветренной стороны здания принимаем как действие суммы этих сил, приложенных с наветренной стороны.

W=W”+W’=5119,02+3839,26=8958,28кН

3. Расчет и конструирование колонны

Колонна среднего ряда.

Размеры сечения надкрановой части колонны:

Ширина b=0,5м; Высота h=0,6 м.

Размеры сечения подкрановой части колонны:

Ширина b=0,5м; Высота h=0,8 м

Бетон тяжелый класса В20, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении,

Rb=11,5 МПа,

Eb=24000 МПа.

Продольная арматура класса А 400

Rsc=Rs=355 МПа

Es=200000 МПа

3.1. Надкрановая часть колонны

В плоскости рамы

Размеры прямоугольного сечения надкрановой части b=0,5м; h=0,6м; а=а’=0,04 м, следовательно h0=0,60-0,04=0,56 м

Сечение арматуры подбираем по усилиям в сечении II-II для комбинации:

М=170,08 кН N=795,22 кН

При расчете М и N следует домножить на понижающий коэффицент n=0,95

М=170,08*0,95=161,57 кН N=795,22*0,95=755,46 кН

Усилия от продолжительного действия нагрузки:

Мl=0,

Nl=561,94*0,95=533,84 кН

При расчете Rb следует вводить с коэффицентом b=0,9, т.к. в комбинации включена постоянная нагрузка.

Расчетная длина надкрановой части:

l0=2H2=2*4,200=8,4 м =840см (с учетом крановых нагрузок)

Находим значение условной критической силы Ncr и коэффициента .

е0=М/N=161,57/755,46=0,214м=21,4см > еа=2,00см

(см. гл. IV Байкова: еаh/30=60/30=2см;

еа= l0/600=1,4см;

еа1см);

==17,32см;

= 48,5014- необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

=5278,23 кН, где

==900 000 см4

l — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

, здесь =1 — коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона по табл. 30(СНиП 2.03.01-84);

М1=M+N()=161,57+755,46(0,60/2 – 0,04)=357,989 кНм момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

М1,l =Ml+Nl()=0+533,843(0,60/2 – 0,04)=138,799 кНм— то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

=1,388;

e — коэффициент, принимаемый равным e0/h, но не менее e,min

e =e0/h=0,214/0,60=0,357 > e,min=0,2335

здесь Rb=11,5МПа, b2=0,9 0,2565

Принимаем e=0,357

В первом приближении принимаем µs=0,005.

Тогда Is=µs*b*h()2=0,005*50*56(0,5*60 – 4)2=9464 см4

< =795,22кН <5278,23кН – сечение увеличивать не требуется.

Коэффициент ; 1,167.

Рассматриваемое сечение расположено в средней третьей высоты колонны, а сама колонна имеет несмещаемые опоры, поэтому

е=е0+0,5h – а=21,4*1,167 +0,5*60 –4=50,97 см

При условии, что As=A’s , высота сжатой зоны

0,146 м = 14,6см

Относительная высота сжатой зоны=14,6/56=0,26

Граничное значение R относительной высоты сжатой зоны бетона

=0,531

В случае =0,260=0,531

= <0.

Арматура в сжатой и растянутой зонах не нужна, поэтому ее сечение назначаем в соответствии с конструктивными требованиями.

As=A`s=0,002 *b*h=0,002*50*60=6,0 см2.

Зная площадь, по сортаменту определяем арматуры:

получаем рабочую арматуру3 16 А400 с Аs=6,03 см2,

площадь всей арматуры 23 16 А400 с Аs=12,06 см2.

Коэффициент армирования сечения

µs= (As +A’s)/ (b*h)=0,001206/0,6*0,5=0,00402, что незначительно отличается от предварительно принятого µs=0,005. Следовательно, расчет можно не уточнять.

Из плоскости рамы

За высоту сечения принимаем его размер из плоскости изгиба, т.е. b=0,5м. Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба l0=1,5H1=1,5*4,200=6,3 м. Так как гибкость из плоскости изгиба =630/14.4=43,75 , где ==14,4см меньше, чем в плоскости , расчет из плоскости можно не выполнять.

3.2. Подкрановая часть колонны

В плоскости рамы

Размеры прямоугольного сечения подкрановой части b=0,5м; h=0,8м; а=а’=0,04 м, следовательно h0=0,80-0,04=0,76 м

Сечение арматуры подбираем по усилиям в сечении IV-IV для комбинации:

М=175,17 кН N=1883,52 кН Q=72,35кН

M=175,17*0,95=166,41 кНм

N=1883,52*0,95=1789,34 кН

Q=72,35*0,95=68,73 кН

Ml=0 кНм

Nl=935,94*0,95=889,14 кН

Ql=0 кН

Расчетная длина надкрановой части:

l0=1,5H2=1,5*6,75=10,125 м=1012,5см (с учетом крановых нагрузок)

При расчете Rb следует вводить с коэффицентом b=0,9, т.к. в комбинации включена постоянная нагрузка.

Находим значение условной критической силы Ncr и коэффициента .

е0=М/N=166,41/1789,34=0,093м=9,3см > еа=2,67см

(см. гл. IV Байкова: еаh/30=80/30=2,67см;

еа= l0/600=1,69см;

еа1см);

==23,09см;

= 43,8514- необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

=6975,32 кН, где

==2133333,3 см4=21,3*105 см4;

, здесь =1 — коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона по табл. 30(СНиП 2.03.01-84);

М1=M+N()=166,41+1789,34(0,8/2 – 0,04)=810,57 кНм момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

М1,l =Ml+Nl()=0+889,14(0,80/2 – 0,04)=320,09 кНм— то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

=1,395;

e — коэффициент, принимаемый равным e0/h, но не менее e,min

e =e0/h=0,093/0,80=0,116e,min=0,2699

здесь Rb=11,5МПа, b2=1,1 0,2699

Принимаем e=0,2699

В первом приближении принимаем µs=0,005.

Тогда Is=µs*b*h()2=0,005*50*76(0,5*80 – 4)2=24624 см4

< =1883,52кН <6975,32кН – сечение увеличивать не требуется.

Коэффициент ; 1,344

е=е0+0,5h – а=9,3*1,344 +0,5*80 –4=48,5 см

При условии, что As=A’s , высота сжатой зоны

0,346 м = 34,6см

Относительная высота сжатой зоны=34,6/76=0,455

Граничное значение R относительной высоты сжатой зоны бетона

=0,531, где

В случае =0,455=0,531

= <0.

As=A`s=0,002 *b*h=0,002*50*80=8,0 см2.

Зная площадь, по сортаменту определяем арматуры:

получаем рабочую арматуру4 16 А400 с Аs=8,04 см2,

площадь всей арматуры 24 16 А400 с Аs=16,08 см2.

Коэффициент армирования сечения

µs= (As +A’s)/ (b*h)=0,001608/0,8*0,5=0,00402, что незначительно отличается от предварительно принятого µs=0,005. Следовательно, расчет можно не уточнять.

Из плоскости рамы

За высоту сечения принимаем его размер из плоскости изгиба, т.е. b=0,5м. Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба l0=0,8H2=0,8*6,75=5,4м. Так как гибкость из плоскости изгиба =540/14.4=37,5 , где ==14,4см меньше, чем в плоскости , расчет из плоскости можно не выполнять.

3.3. Расчет крановой консоли.

На крановую консоль колонны по оси Б действует сосредоточенная сила от веса балки кранового пути и вертикальной крановой нагрузки: F=(481,87+137,5)*0,95=588,4 кН.

Размеры консоли: h=1,60м, l=0,55м, b=0,5м, а=0,04м, а1=0,35м, h=h-а=1,56м. Балка кранового пути шириной 0,34м опирается поперек консоли, l=0,34м, l=0,7м. Так как на консоль действует продолжительная нагрузка, то расчет ведем при b=0,9.

Rb=11,5МПа, Rbt=0,9МПа.

Проверяем консоль на смятие;

F/ l*bc Rb*b

588,4/ 0,34*0,5 11,5*103*0,9 – условие выполняется, смятие бетона консоли не произойдет.

Поскольку 2,5R* b*h=2,5*0,9*0,9*0,5*1,56=1579,5кНF=588,4кН, h>3,5а1 = 1,6>1,225 прочность бетонного сечения консоли обеспечена. Поперечное армирование назначают по конструктивным требованиям. Горизонтальное поперечное армирование из стержней класса А400.

Необходимую площадь сечения продольной арматуры определяют:

As=0,002 *b*h0=0,002*50*156=15,6 см2.

Принимаем 3 25 А400 с Аs=14,73 см2,

5. Расчет прочности фундамента в сборном варианте.

Колонна прямоугольного сечения 80х50см, усилие колонны у заделки в фундамент

N=1883,52*0,95=1789,34 кН,

М=175,17*0,95=166,41кНм,

Q=72,35*0,95=68,73кН.

Коэффициент надежности по нагрузке .

Нормативное усилие

кН, кНм, кН.

Расчетное сопротивление грунта R0=0,39 МПа;

Бетона фундамента класса В15, с Rbt=0,75 МПа

Арматура класса А400 с Rs=355 МПа.

Вес единицы объема бетона фундамента в грунте на его обрезах кН/м3.

Определение геометрических размеров фундамента.

Глубину стакана фундамента принимаем 85 см, что не менее значений (Бондаренко гл.13): Н0,5+0,33=0,5+0,33*0,8=0,764м,

Н1,5=1,5*0,5=0,75м,

Н=37,5*1,6=0,6м,

где d=1,6 см – диаметр продольной арматуры колонны, =37,5 для бетона класса В15. Глубина заложения фундамента H=1800мм=1,8м. Фундамент трехступенчатый, высота ступеней принята одинаковой – 30см.

=144,7+59,77*1,65=243,32кНм

==1555,95кН

=166,41 кНм

==1789,34кН

Определяем площадь подошвы фундамента:

м2,

Назначая соотношение сторон подошвы bf/af=0,8, получаем м, bf=0,8*2,37=1,9м. Принимаем размер подошвы фундамента 2,4х2,1м (кратно 300 мм) А=5,04 м2 .

Wf= bf *af2/6=2.1*2.42=2.02

Так как заглубление фундамента меньше 2м, ширина подошвы более 1м, необходимо уточнить расчетное сопротивление грунта основания по формуле 0,39[1+0,05(1,8-1)/1](1,8+2)/2*2=

=0,385МПа,

где k=0,05 для пылеватых песков, супесей, суглинков и глин

nf= bf*af*H* =2,4*2,1*1,65*20=166,32.

f= nf*1,1=182,95

е0=, тогда

===452,78кН/м 1,2R=1,2*385=462 кН/м;

===230,6600,8308кН/м

Условия выполняются, следовательно, размеры подошвы достаточны.

Проверка на продавливание.

Если пирамида продавливания образуется при высоте фундамента от подошвы до дна стакана, то должны выполняться следующие условия:

800600+0,5(1500-800) и 800600+0,5(1200-500)

800950 и 800950

Следовательно, принятая высота фундамента достаточна.

=40,07*103кН >N=1789,34кН,

bm= h0b+bc+bhн=1,86м

Af0=0,5bf(af-hh-2h0b)-0,25(bf-bhн-2h0b)2=0,5*2,1(2,4-0,85-2*0,76)-0,25(2,1-0,6-2*0,76)2=0,05

h0b=hb-a=0,8-0,04=0,76м

Проверка на раскалывание.

Аfa=2,4*0,3+1,8*0,3+1,5*1,05-0,5(0,95+0,9)0,85=2,05м2

Аfb=2,1*0,3+1,5*0,3+1,2*1,05-0,5(0,65+0,6)0,85=1,81 м2

Аfb/Аfa =1,81/2,05=0,88

bc/hc=0,5/0,8=0,625

bc/hc< Аfb/Аfa,

N 0,975(1+ bc/hc) Аfa

1789,34кН 0,975(1+ 0,625) *2,05=2192,4кН

Расчет арматуры фундамента

Армирование подошвы.

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

=1789,34/5,04+166,41/2,02=437,43 кН/м,

=416,81кН/м,

=406,52 кН/м,

=382,49 кН/м,

Расчетные изгибающие моменты:

в сечении I-I

=(1/24)(2,4-2,1)(416,81+2*437,43)=4,84кНм

в сечении II-II

=(1/24)(2,4-1,5)(406,52+2*437,43)=43,25кНм =43,25*10 Н*см,

в сечении III-III

=(1/24)(2,4-0,8)(382,49+2*437,43)=124,12

кНм =124,12*10 Н*см,

Требуемое сечение арматуры:

==0,5см; h01=h1-a=0,3-0,035=0,265м

==2,4 см; h02=(h1+h2)-a=0,6-0,035=0,565м

==2,4 см; h03=h-a=1,65-0,035=1,615м

Принимаем 10 10 А400 (шаг 200) с Аs=7,85 см2.

Арматура, укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента, определяется:

==355,03 кН/м;

*рср=0,125(2,1-1,5)*355,03 =15,98кНм

*рср= 0,125(2,1-1,2)*355,03=35,95кНм

*рср= 0,125(2,1-0,5)*355,03=113,6кНм

Требуемое сечение арматуры:

==1,9см; h01=h1-a=0,3-0,035=0,265м

==2,0 см; h02=(h1+h2)-a=0,6-0,035=0,565м

==2,2см; h03=h-a=1,65-0,035=1,615м

Принимаем 10 10 А400 (шаг 200) с Аs=7,85 см2.

Армирование подколонника.

==166,41+68,73*0,8=221,39 кНм

==1789,34+2,26=1791,6 кН

f=a1*b1*hz*25*1,1*0,95=1,8*1,5*0,8*25*1,1*0,95=2,26

e0=М/N=0,09м=9см

eа=а1/30=2,1/30=0,07м=7см

e= e0+0,5a1-a=0,09+0,5*2,1-0,04=1,1м

Определяем положение границы сжатой зоны.

Т.к. , =(1,5-0,8)/2=0,35м

11,5*103*0,9*1,2*0,351791,6 кН

4350 кН1791,6 кН , граница сжатой зоны находится в полке.

===0,069

h0=h-0,04=1,46м

===0,076

=0,7*10-3 >0

=а1/h0=0,04/1,46=0,027

Т.к >0, то арматуру в продольном направлении выбираем 5 стержней не менее 12.

=0,05*1,2*1,46=0,09м2=9см2

Принимаем 5 16 А400 с Аs=10,05 см2.

Т.к e0hc/6 0,090,133 м, то поперечное армирование подбирают конструктивно.

Принимаем 4 6 А240(шаг 150) с Аs=1,13 см2.

4.Расчет ребристой плиты L=12м.

Класс арматуры А1000 (по заданию).

Rs,ser=1000МПа=1000*103кН/м2

Rs=830МПа=830*103кН/м2

Способ натяжения арматуры – электротермический на упоры.

Твердение бетона в конструкции – при тепловой обработке (пропаривание).

sp=0,9 Rs,ser=900МПа=900*103 кН/м2

Коэффициент точности натяжения арматуры принимаем:

sp=1, при расчете потерь и при расчете по деформациям;

sp=0,9, при эксплуатации конструкции (расчет прочности, расчет по образованию трещин);

sp=1,1, при монтаже (расчет по образованию трещин при обжатии).

Расчет прочности нормальных сечений продольных ребер и подбор напряженной арматуры.

Сбор нагрузок:Собственная масса 1м покрытия. Таблица 1.

Наименование элементов конструкций	Нормативная нагрузка, q, Н/м	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, q, Н/м
Постоянные нагрузки
Ж/б ребристая плита покрытия 3*12м с замоноличиванием швов	1944	1,1	2138
Обмазочная пароизоляция	50	1,3	65
Утеплитель из пенобетона (t=0,14000=0,4 Н/м)	400	1,2	480
Асфальтобетонная стяжка (t=0,02м)	350	1,3	455
Рулонный ковер	150	1,2	180
Итого: g	2894		3318,89
Временные нагрузки (снеговая)
Длительная Pl	630	0,7	900
Кратковременная Psh	630	0,7	900
Итого: P	1260		1800
Полная нагрузка q=P+g	4154		5118,89
в т. ч. длительная ql	3524		4218,89
кратковременная Psh	630		900

l0=11,84м – расчетный пролет плиты

q=5118,89*bн=5,119*3*0,95=14,59 кНм

bн=3м

qn=4,15*3*0,95=11,84 кНм

qln=3,52*3*0,95=10,03 кНм

Psh=0,63*3*0,95=1,78 кНм

==255.66 кНм

=207.47 кНм

=175.75 кНм

=31.19 кНм

bf1b+2/ l0

2.954.19

Q==86.37кН

Q0.3Rb*b*b*h0, где Rb=22МПа, h0=h-а=0,45-0,05=0,4

86,36570,24 кН

Определяем положение границы сжатой зоны.

Т.к. , 255,664380,75 кНм, граница сжатой зоны находится в полке.

m===0,01

=0,01; =0,995

s,bl===0,0013

R===0.58

=0.0035

R; 0,010,58

===0,0007м2=7см2,

т.к. /R0,6 =1,1

Принимаем 4 16 А1000 с Аs=8,04 см2.

Прочность наклонных сечений продольных ребер.

Sw max===0,56 м

Sw Sw max

qsw===117 кН

Asw=0.39см2=0,39*10-4м2 (2 5 В500)

qsw0,25

1170,25*1,4*103*0,9*0,24

11775,6

Принимаем 2 5 В500 с Аs=0,39 см2.

с===0,78

с2h0; 0,782*0,4; 0,780,8 м

Qb===90,72 кН

0,5 Qb2,5

0,5*1,4*103*0,9*0,24*0,4 90,722,5*1,4*103*0,9*0,24*0,4

60,48 90,72302,4 кН

Qsw=0,75*0,39*80=23,4 кН

Q Qb+Qsw

86,37 90,72+23,4

86,37 114,12 кН – прочность обеспечена.

Расчет полки.

Сбор нагрузок на полку:

Наименование элементов конструкций	Расчетная нагрузка, q, кН/м
Постоянные нагрузки
Собственный вес полки qсв=0,03251,1	0,825
Обмазочная пароизоляция	0,065
Утеплитель из пенобетона (t=0,14000=0,4 Н/м)	0,480
Асфальтобетонная стяжка (t=0,02м)	0,455
Рулонный ковер	0,180
Временные нагрузки (снеговая) P	1,800
Итого: q	3,805

q=3,805*0,95=3,61 кНм

l1=1030-80-265/2=817,5=0,8175м

l2=2980-280=2700=2,7м

lc1=990-160=830=0,83 м

l2/ l1>2,

3,3>2

М1=q*l12/11=3,61*0,81752/11=0,22 кНм Мmax

М2= q* lc12/16=3,61*0,832/16=0,16 кНм

h0=0,5*hf1=0,5*0,03=0,015 м

m===0,049

=0,05; =0,975

R===0,5, =415МПа

R; 0,050,5

===0,000036м2=0,36см2,

Зная площадь и 5 В500, выбираем n – количество стержней по сортаменту.

Принимаем 2 5 В500 с Аs=0,39 см2.

S=1000/n

Определение геометрических характеристик поперечного сечения.

=8,04см2

==1,57см2 (2 10 В500)

Ared=Ab+

Ab=0,03*2,95+(0,45-0,03)0,24=0,19м

=5,56; ==2*105МПа, =36*103МПа

=5,56

Ared=0,19+5,56*8,04*10-4+5,56*1,57*10-4+5,56*1,57*10-4=0,20 м2

Sred=bf1* hf1(h-0.5 hf1)+b(h- hf1)/2+=0,07м

у=Sred/Ared=0,07/0,2=0,35м

уsp=у-asp=0,35-0,05=0,3м

уs=у-as=0,35-0,025=0,325м

уs1=h-у-аs1=0,45-0,35-0,025=0,075м

Ired= bf1* hf1/12+ bf1* hf1(h-у-0.5 hf1)2+b(h- hf1)3/12+ b(h- hf1)((h- hf1)/2-у)2+=0,086

Wred= Ired/у=0,086/0,35=0,248

W1red=Ired/(h-у)=0,086/(0,45-0,35)=0,86

r=W1red/Ared=0,86/0,2=4,3

r1=Wred/Ared=0,248/0,2=1,24

Потери предварительно напряженной арматуры.

1 потери:

sp1=0,03*sp*sp=0,03*900*1=27 МПа

sp2=1,25*t=1,25*65=81,25 МПа

sp3=0 – oт деформации упоров

sp4=0 – от анкеров

sp(1)= sp1+sp2+sp3+sp4=108,25 МПа

2 потери:

sp5=*=0,00025*2*105=50 МПа; =0,00025

sp6=

=1,9 – коэффициент ползучести

=/ Ab=8,04*10-4/0,19=0,0042

bp=P(1)/Ared+ P(1)* уsp2/ Ired-M* уsp/ Ired=636,57/0,2+636,57*0,32/0,086-97,09*0,3/0,086=3510,34=3,51 МПа

M=(gnсв*m*bн*l02)/8=(1,944*0,95*3*11,842)/8=97,09 кНм

P(1)=( sp*sp -sp(1))Аsp=(900*1-108,25)*103*8,04*10-4=636,57 кНм

sp6==27699,9=27,7МПа

sp(2)= sp5+sp6=50+27,7=77,7 МПа

sp=sp(1)+sp(2)=108,25+77,7=186 МПа 100 МПа

P2=( sp*sp -sp )Аsp=(900*1-186)*103*8.04*10-4=574,06 кНм

Расчет по образованию трещин при эксплуатации.

Мcrc=Rbt,ser*Wpl+ P2*b*eяр

Rbt,ser=2,1МПа (для бетона В40)

eяр= уsp+r1=0,3+1,24=1,54

Wpl=*Wred=1,3*0,248=0,3224, =1,3

Мcrc=2,1*103*0,3224+ 574,06*0,9*1,54=677,04+795,65=1472,69кНм

МnМcrc

207,471472,69 кНм, трещины не образуются.

Расчет и конструирование колонны среднего ряда