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.