Узел

Постоянная

Снег-1

Снег-2

М-1

М-2

1

-361,3

-216

-151,8

0

0

13

-361,3

-216

-64,2

0

0

4.3. Расчет элементов фермы.

Расчет нижнего пояса фермы.

Расчет по предельным состояниям первой группы на прочность.

По условиям изготовления, сечения и армирование всех элементов предварительно напряженного нижнего пояса должны быть одинаковыми. Максимальное расчетное усилие в нижнем поясе согласно таблице усилий принимаем по элементу 5 – 7 N = 1093,6кН

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

,

где - коэффициент учитывающий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести, принимаемый равный ( для каната К – 7 )

Принимаем 8 канатов Æ 15 класса К – 7 с . Напрягаемая арматура окаймлена хомутами, выполненными в виде П – образных сеток ( встречно поставленных ). Продольная арматура сеток из стали Вр – I ( 6 Æ 5 Вр – I с )

Сечение нижнего пояса принимаем равное

Суммарный процент армирования:

Приведенная площадь поперечного сечения без учета ненапрягаемой арматуры:

,

где - отношение модулей упругости арматуры и бетона:

Потери предварительного натяжения арматуры и усилия обжатия.

Назначаем величину начального предварительного напряжения арматуры ( без учета потерь ):

Принимаем

При натяжении арматуры механическим способом на упоры стенда должны выполняться условия п. 1.23 [1]:

Первые потери:

От релаксации напряжений арматуры:

От разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств ( при Dt = 65ºС ):

3.  От деформации анкеров:

где - смещение стержней в инвентарных зажимах.

4.  - трение арматуры при её натяжении отсутствует.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

5.  - натяжение производится на упоры стенда.

6.  От быстронатекающей ползучести бетона

Предварительно находим напряжение и усилие обжатия с учетом первых пяти потерь:

;

Напряжение в бетоне при обжатии на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры:

Передаточная прочность бетона согласно п. 2.3 [2]

, принимаем

Т. к. , то

Первые потери:

Усилие обжатия с учетом первых потерь:

Вторые потери:

От усадки бетона От ползучести бетона

Т. к. потери от быстронатекающей ползучести малы, то для определения не производим перерасчет сжимающих напряжений в бетоне от обжатия, оставляем отношение: , то

Вторые потери:

Полные потери:

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

Расчет по образованию и раскрытию трещин.

Для конструкций третьей категории трещиностойкости расчет ведется на действие нагрузок при коэффициенте по нагрузке , что соответствует норматиным нагрузкам:

Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжений согласно п. 1.27 [1]

принимаем

Усилие обжатия вводится с коэффициентом натяжения:

Усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь:

Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Т. к. - условие трещиностойкости сечения соблюдается, т. е. не требуется расчет по раскрытию трещин.

Расчет верхнего пояса фермы.

Расчет ведем по наибольшему усилию элемента 1 – 4:

Проверяем достаточность площади сечения верхнего пояса

Требуемая площадь сечения сжатого пояса:

Площадь сечения верхнего пояса ; >, т. е. принятая площадь сечения достаточна.

При расчете на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет . Согласно п. 1.21 [1]: ; . Принимаем . При

Расчетная длина в обоих плоскостях l0 = 332,5 * 0,9 = 299,25 см

Наибольшая гибкость сечения , т. е. согласно п. 3.54 [3] необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила (58) [1]:

,

где J – момент инерции сечения,

- коэффициент учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии.

-момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

-то же от действия постоянных и длительных нагрузок.

;

При

Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия .

Коэффициент .

Расстояние

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при

характеристика сжатой зоны бетона.

-напряжение в арматуре класса АIIi

-предельное напряжение в арматуре сжатой зоны

В соответствии с п. 3.61 [3] последовательность расчета для элементов из бетона класса выше В30 следующая:

;

;

т. к. принимаем симметричное армирование.

Площадь арматуры :

Принимаем конструктивно Æ AIII As= см2

, что незначительно отличается от принятого ранее значения коэффициента армирования.

Расчет растянутого раскоса фермы.

Расчетное усилие растяжения для раскоса 4 – 5

Бетонное сечение

Площадь сечения арматуры из условия прочности:

Принимаем 4 Æ 10 А – III c As =3,14 см2

Расчет по образованию трещин.

Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Þ условие трещиностойкости сечения не соблюдается, т. е. требуется расчет по раскрытию трещин.

Ширина раскрытия трещин от кратковременного действия полной нагрузки:

где - для арматуры класса А – III.

;

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

,

где

Ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

,

где

Непродолжительная ширина раскрытия трещин:

Продолжительная ширина раскрытия трещин:

Расчет сжатого раскоса фермы.

Расчетное кратковременное усилие в наиболее нагруженной сжатой стойке 8-9 N = - 105,6 кН, в том числе длительное N = - 66,95 кН.

Проверим достаточность предварительно назначенного бетонного сечения

Фактическая длина элемента 407,6 см.

Случайный эксцентриситет не менее

Принимаем

Расчетная длина

Т. к. гибкость , необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

где момент инерции сечения

;

;

;

При

Коэффициент .

Расстояние до арматуры

Определим случай внецентренного сжатия для симметричного армирования:

;

т. е. имеем случай 1 внецентренного сжатия с относительно большими эксцентриситетами продольной силы:

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 2 Æ 10 А – III с Аs = 1,57 см2 ;

Расчет опорного узла фермы.

Характер работы узла и его основные размеры показаны на рисунке. При конструировании узлов фермы необходимо уделять особое внимание надежной анкеровке элементов решетки. Длину анкеровки напрягаемой арматуры по табл. 7, ненапрягаемой арматуры в соответствии с п. 5.14 [1], но не менее 35d с учетом отрицательного влияния моментов. Если арматура запущена за расчетное сечение на расстояние , то в расчет она вводится с коэффициентом . Расчет выполняют графоаналитическим способом ( см. рис. ). Для напрягаемой арматуры , где L1 = 53см – фактическое значение анкеровки напрягаемой арматуры. Требуется площадь поперечного сечения продольных ненапрягаемых стержней в нижнем поясе в пределах опорного узла:

.

Принимаем 6 Ø12 А – III с .

Величина заделки ненапрягаемой арматуры, обеспечивающая полное использование ее расчетного сопротивления:

,

где , , см. табл.37[1].. Принимаем .

.

Площадь поперечного сечения одного поперечного стержня:

,

где ,

,

, угол наклона линии АВ, .

n – число поперечных стержней в узле, пересекаемых линией АВ (без учета стержней, расположенных в зоне 10 см от точки А); при двух каркасах и шаге поперечных стержней минимум 10 см .

Принимаем Ø 8 АIII с .

Расчет из условия обеспечения прочности на изгиб по наклонному сечению.

Усилия в приопорной панели верхнего пояса ,длина узла . Расстояние от торца фермы до точки пересечения осей верхнего и нижнего поясов . Расстояние от верхней грани узла до центра тяжести напрягаемой и ненапрягаемой арматуры

.

Прочность наклонного сечения проверяют по линии АС.

Высота сжатой зоны:

.

Требуемая прочность поперечного сечения:

где, угол наклона приопорной панели, .

- плечо внутреннего усилия от равнодействующей в хомутах.

Принимаем Ø 10 А – III с .

Окончательно принимаем в опорном узле два каркаса с диаметром поперечных стержней 10 мм и шагом 100 мм.

Расчет промежуточных узлов.

Промежуточные узлы ферм рассчитываются на надежность заанкерования арматуры поясов и элементов решетки. Рекомендуется запускать сжатую арматуру за грань узла не менее для раскосов и – для верхнего пояса. Растянутая арматура должна запускаться за расчетное сечение 1-1 (рис.8) на длину ,

гдедля узлов верхнего пояса и 1,1 – для промежуточных узлов нижнего пояса.

Полученную длину анкеровки можно уменьшать на , если предусмотрены дополнительные анкерные устройства на концах запускаемых в узел стержней:

при приварке 1 коротыша, =3d;

при приварке 2 коротышей, =5d;

при загибе конца стержня длиной 5d на угол 90° =10d;

при высаженной головке =2d.

Если обеспечить соблюдение условия анкеровки не удается, растянутая арматура решетки должна привариваться к арматуре поясов.

Для растянутого раскоса 4 – 5, армированного 4 Ø10 А – III с .

<,

где - напряжение в арматуре от расчетной нагрузки.

Условие анкеровки выполняется.

Рассчитаем необходимость постановки поперечной арматуры в узле, устанавливаемой с целью компенсации снижения расчетного сопротивления в рабочей арматуре раскоса на длине заделки.

Линия возможного отрыва АВС показана на рис. В узле поставлено два каркаса, с числом поперечных стержней, включаемых в расчет . Фактическая длина заделки стержней за линию АВС .

Необходимое сечение поперечных стержней каркасов:

где - угол между поперечными стержнями и направлением растянутого раскоса,

Принимаем Ø8 АIII с .

Площадь сечения окаймляющего стержня:

где =2 – число каркасов.

=90 МПа (во всех случаях).

здесь - наибольшее усилие в растянутых раскосах, сходящихся в узле;

*- усилие в другом растянутом раскосе этого узла;

Принимаем Ø 10 А – III с .

Аналогично выполняются расчеты в других промежуточных узлах, при этом поперечные стержни устанавливаются из конструктивных соображений не менее Ø 8 А – III с шагом 100 мм, а окаймляющие стержни – Ø 10 А – III.

5. Расчет фундаментов под колонну.

Исходные данные.

Расчетные значения усилий для сечения 1-1.

1 комбинация усилий M=236,36кНм, Nmax= -1102кН, Q= -26.98кН

Нагрузка от стенового ограждения F=58,02кН с эксцентриситетом е=0,8м.

Нормативное значение усилий получаем делением расчетных усилий на коффициент надёжности

Колонна, заделываемая в фундаменте размером и рабочей арматурой Ø12 АIII.

Глубина заложения фундамента – 1,9 м, полная высота фундамента – 1,75 м, расчётное сопротивление грунта (условное) R0 = 3,8кг/см2 = 0,38 МПа.

Бетон тяжелый класса В12,5 Þ Rbt = 0,66 МПа, Rb = 7,5 МПа коэффициент условий работы бетона при учете ветровой и крановой нагрузок .Рабочая арматура сеток из стали класса АIII

Предварительное определение размеров подошвы фундамента.

Усилия, действующие по подошве фундамента относительно оси симметрии, без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах :

Размеры подошвы фундамента определим из расчета основания по деформациям на нормативные значения усилий методом последовательных приближений из условия, что среднее давление на основание не превышает расчетного сопротивления грунта, и выполняются проверки по краевым давлениям.

Предварительную площадь фундамента определяем по формуле:

усредненная нагрузка 1 м3 фундамента и грунта на его уступах

При соотношении сторон фундамента b/l=0.8 ,

Расчетное сопротивление грунта при d>2м

b. d-ширина и глубина проектируемого фундамента

-нагрузка от веса 1м3 грунта выше подошвы фундамента

k1=0.125, k2=0.25-коэффициент для песчаных грунтов.

площадь подошвы

-момент сопротивления подошвы фундамента в плоскости изгиба

Определение краевого давление на основание:

Назначение геометрических размеров фундамента.

Для двухветвевых колонн при

принимаем 0,95м-глубина заделки колонны.

Глубина стакана

Плитная часть фундамента.

Давление в грунте под подошвой фундамента без учета собственного веса грунта и фундамента на его уступах:

Рабочую высоту плиты проверим расчетом на продавливание. Пирамида продавливания начинается от граней подколонника:

Дополнительно выполним расчет на продавливание по наиболее нагруженной грани пирамиды , защитный слой бетона 35мм. Сила продавливания:

Размер нижней стороны грани пирамиды на уровне рабочей арматуры подошвы:

Средний размер грани пирамиды:

Условие прочности на продавливание:

-прочность грани достаточна.

Расчетный изгибающий момент в сечении 1-1 по грани подколонника:

-площадь сечения рабочей арматуры сетки плитной части фундамента в направлении длинной части.

При шаге 200мм b=2,1м укладываем 11 стержней, принимаем 11 Æ 12 А – III с Аs = 12,623см2

Процент армирования

Площадь сечения рабочей арматуры сетки плитной части фундамента в направлении короткой части всечении2-2 по среднему давлению в грунте

При шаге 200мм b=2,4м укладываем 13 стержней, принимаем 13 Æ 12 А – III с Аs = 14,7см2

Процент армирования

Расчет подколонника фундамента.

Изгибающий момент, действующий на уровне низа стакана:

Продольная сила

Условная продольная сила, учитывающая передачу части усилий через торец колонны на нижнюю часть фундамента:

принимаем

При толщине защитного слоя 50мм расстояние от грани стакана до центра тяжести сечения арматуры .

Эксцентриситет продольной силы относительно арматуры :

Положение нейтральной оси в двутавровом сечении в предположении симметричного армирования :

т. е. граница сжатой зоны проходит в полке и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной .

Минимальная площадь сечения продольной арматуры:

Принимаем 5 Æ 12 А – III с Аs = 5,65см2

Поперечное армирование стакана выполняется в виде горизонтальных сеток из арматуры класса АIII.

Т. к. расчетный изгибающий момент определяется относительно т. В на расстоянии от центра тяжести колонны в сечении 4-4

Расположение сеток принято как для случая малых эксцентриситетов и их число равно 5.

В сетке принято … Æ ….. А – I с Аs = ……см2

Список используемой литературы.

1.  СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции». Госстрой СССР. М. ЦНТП, 1985 – 79с.

2.  Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры: ЦНИИ промзданий НИИЖБ – М. ЦНТП. 1986 –192с.

3.  СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Госстроя СССР.– М: ЦИТП. 1988 – 36с.

4.  , Сигалов конструкции. Общий курс. – М: Стройиздат. 1985 – 728с.

5.  Железобетонные и каменные конструкции под ред. , М., «Высшая школа», 2002 г. – 875 с.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4