Несущие конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами среднего режима работы (пояснительная записка №2 к курсовому проекту (необходим AutoCad 2000 или выше))

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общиеданные.......3

2. Компоновкапоперечнойрамы....3

3. Определениенагрузок нараму....10

4. Определениеусилий в колоннахрамы...16

5. Составлениетаблицы расчетныхусилий..20

6. Расчет прочностидвухветвевойколонны крайнегоряда20

7. Расчет фундаментапод крайнююдвухветвевуюколонну35

8. Проектированиестропильнойсегментнойфермы.42

9. Расчет сеченийэлементовфермы....52

ЛИТЕРАТУРА.......57

1. Общие данные

Здание отапливаемое,однопролетное.Пролет здания24 м, шаг колонн12 м, длина температурногоблока 72 м. Мостовойкран среднегорежима работыгрузоподъемностью10 т. Район строительстваЕкатеринбург.Снеговая нагрузкапо IIIгеографическомурайону, ветроваянагрузка дляIIрайона. Местностьпо типу В. Кровлярулонная, плотностьутеплителя400 кг/м³,толщина 10 см.

2. Компоновкапоперечнойрамы.

1. Размерымостовогокрана.

Грузоподъемность,т –Q= 10;

Пролет, м–L_к= 22,5;

Ширина крана,мм –B= 6300;

База крана,мм –K= 4400;

Высота, мм–H_кр= 1900;

Расстояниедо оси головкирельса, мм –B₁= 260;

Давлениеколеса на подкрановыйрельс, kH–F= 145;

Масса тележки,т –m_т= 4;

Масса кранас тележкой, т–m_кр= 27;

Тип подкрановогорельса –КР70.

2. Общие данные.

В качествеосновной несущейконструкциипокрытия принимаемжелезобетоннуюпредварительнонапряженнуюсегментнуюферму пролетом24м. Устройствофонарей непредусматривается.Плиты покрытияпредварительнонапряженныежелезобетонныеребристыеразмером 3Ч12м. Подкрановыебалки железобетонныепредварительнонапряженныевысотой 1 м (пришаге колонн12 м). Наружныестены панельныенавесные, опирающиесяна опорныестолики колоннна отметке 6,6м. Стеновыепанели и остеклениениже отметки6,6 м также навесные,опирающиесяна фундаментнуюбалку. Крайниеколонны проектируютсясквознымиступенчатыми(высота колонны12 м).

Отметкакрановогорельса 13,120 м. Высотакрановогорельса 120 мм.

3. Высота колонны.

2.3.1. Высотуколонны определяемпо формуле:

,

гдеH_t– высота надкрановойчасти колонны;

H_b– высота подкрановойчасти колонны.

2.3.2. Высотанадкрановойчасти колонны:

гдеh_ПБ= 1000мм – высотаподкрановойбалки;

h_r= 120мм – высотакрановогорельса;

H_кр= 1900мм – высотакрана;

Δ = 200мм – зазорот верха кранадо низа стропильнойконструкции.

Тогда:

.

2.3.3. Высотаподкрановойчасти колонны:

гдеH_r= 13,120 м – отметкаголовки крановогорельса;

h_ф= 150мм – заглублениефундамента.

Тогда:

.

2.3.4. Получаемвысоту колонныот обреза фундамента:

.

2.3.5. Отметкаверха колонны:

.

Окончательнопринимаемотметку верхаколонны H₁= 15600мм, что соответствуетмодулю кратности0,6 (см. рис. 1).

2.3.6. Тогда полнаядлина колонныдо обреза фундаментасоставит Н= 15750 мм.

Привязкукрайних колоннк разбивочнымосям при шаге12 м, кране грузоподъемностью10 т принимаем250 мм.

Соединениеколонн с фермамивыполняетсямонтажнойсваркой стальногоопорного листаригеля с закладнойдеталью в торцеколонны и врасчетной схемепоперечнойрамы считаетсяшарнирным.

Т.к. отметканиза ригеляпревышает 10,8м, принимаемсквозную колонну.

4. Компоновкастеновогоограждения.

При шагеколонн 12 м высотустеновых панелейпринимаемравной 1,8м. Ленточноеостекление– кратно 0,6 (см.рис.2).

5. Размерысечений колонны.

2.5.1. Надкрановаячасть колонны:

(при шагеколонн 12 м ипривязке 250 мм)

h_t= 600мм,

b = 500мм.

2.5.2. Нижняя частьколонны

а) из условияжесткости ;

б) ,

гдеh_br= 0,25 – для кранадо 30 т.

в) не менее1 м и кратно 100 мм.

Принимаемh_b= 1,300 м.

2.5.3. Средниераспорки:

h_r= 1,5·h_brи кратно 50 мм.

h_r= 1,5·0,25 = 0,375 (м)

Принимаемh_r= 0,4 м.

2.5.4. Верхняяраспорка:

.

2.5.5. Нижняяраспорка: h_н= 200 мм.

Расстояниемежду осямирядовых распорок:

.

2.5.6. Глубиназаделки в стаканфундамента:

h_з> (0,5 ч 0,33)·h_b= (0,5 ч 0,33)·1,3 = 0,65 ч 0,43 (м);

h_з> 1,5b = 1,5·500 = 750(мм);

h_з

Принимаемh_з = 800 мм.

Крайняясквозная колоннаи размеры сеченийпоказаны нарис. 3.

6. Ферма.

Принимаемцельную сегментнуюферму с верхнимпоясом ломаногоочертания ипрямолинейнымиучастками междуузлами. Ширинусечения верхнегои нижнего поясовфермы из условийудобства изготовленияпринимаемодинаковой.При шаге колонн12 м ширину поясовфермы принимаемравной 300 мм.

2. Определениенагрузок нараму.

   1. Постояннаянагрузка.

      1. Нагрузкаот веса покрытия.

Таблица 1.

Нагрузка	Нормативнаянагрузка, Н/мІ	Коэффициентнадежностипо нагрузке	Расчетнаянагрузка, Н/мІ
Железобетонныеребристыеплиты покрытияразмером вплане 3Ч12 м сучетом заливкишвов	2050	1,1	2255
Обмазочнаяпароизоляция	50	1,3	65
Утеплитель(готовые плиты)	400	1,2	480
Асфальтоваястяжка толщиной2 см	350	1,3	455
Рулонныйковер	150	1,3	195
ИТОГО	3000	-	3450

2. Расчетноеопорное давлениефермы.

От покрытия:

;

От фермы:

,

где - γ_f– коэффициентнадежностипо нагрузке.

3. Расчетнаянагрузка отвеса покрытия.

Расчетнаянагрузка отвеса покрытияс учетом коэффициентапо назначениюздания γ_n=0,95:

;

4. Расчетнаянагрузка отвеса стеновыхпанелей иостекления.

Расчетнаянагрузка отвеса стеновыхпанелей и остекления,передаваемаяна колонну вышеотметки 6,6 м:

,

гдеg₁=2,5кН/мІ - вес 1 мІстеновых панелей;

∑_h– суммарнаявысота полосстеновых панелейвыше отметки6,6 м;

g₂=0,4кН/мІ - вес 1 мІостекления;

h – высотаостекления.

Тогда:

Расчетнаянагрузка отвеса стеновыхпанелей и остекления,передаваемаянепосредственнона фундаментнуюбалку:

5. Расчетнаянагрузка отвеса подкрановыхбалок.

,

где – G_n= 115 kH – весподкрановойбалки.

Тогда:

6. Расчетнаянагрузка отвеса колонн.

Надкрановаячасть:

F =0,5·0,6·3,6·25·1,1·0,95 = 25,7(кН);

Подкрановаячасть:

F = (0,5·1,3·12,95– 0,5·0,8·10,75)·25·1,1·0,95=107,6(кН).

2. Временныенагрузки.

   1. Снеговаянагрузка.

Вес снеговогопокрова на 1 мІплощади горизонтальнойпроекции покрытиядля III снеговогорайона, согласноглаве 5 [2], s_n=1,0kH/мІ. Расчетнаяснеговая нагрузкапри с=1, γ_f=1,4^

F=s_n·c·a·(l/2)·γ_f·γ_n= 1·1·12·24/2·1,4·0.95=191,5 (кН).

2. Крановыенагрузки.

Вес поднимаемогогруза Q= 100 кН. Пролеткрана 24-2·0,75 = 22,5 м.Согласно стандартуна мостовыекраны, ширинакрана М= 630 см,база К=440 см, вестележки G_n=4kH, F_n,max=145kH, F_n,min=60kH.

Расчетноемаксимальноедавление наколесо кранапри γ_f=1,1:

F_max=F_n,max·γ_f·γ_n=145·1,1·0,95=151,5(кН);

F_min=F_n,min·γ_f·γ_n=60·1,1·0,95=62,7(кН).

Расчетнаяпоперечнаясила на одноколесо:

Вертикальнаякрановая нагрузкана колонны отдвух сближенныхкранов с коэффициентомсочетанийγ_i=0,85:

,

где - ∑y=2,95– сумма ординатлинии влияниядавления двухподкрановыхбалок на колонну(рис. 4).

Тогда:

;

.

Горизонтальнаякрановая нагрузкана колонну отдвух крановпри поперечномторможении:

3. Ветроваянагрузка.

Нормативноезначение ветровогодавления дляII ветровогорайона:

w₀=0,3кПа.

Таблица 2.

В соответствиис линейнойинтерполяциейграфическимметодом (см.рис. 5) получаем:

• на высоте12 м - w_m=0,315кПа;

• на высоте18 м - w_m=0,360кПа.

Переменныйпо высоте скоростнойнапор ветразаменяем равномернораспределенным,эквивалентнымпо моменту взаделке консольнойбалки длиной12 м:

Приусловии H/l= 12/24 = 0,5 значениеаэродинамическогокоэффициентадля наружныхстен принимаем:

• с наветреннойстороны - с =+0,8;

• с подветренной- с = - 0,58.

Расчетнаяравномернораспределеннаяветровая нагрузкана колонны доотметки 12,0 м прикоэффициентенадежностипо назначениюγ_f=1,2:

• с наветреннойстороны

• с подветреннойстороны

Расчетнаясосредоточеннаяветровая нагрузкавыше отметки12,0 м:

4. Определениеусилий в колоннахрамы.

Одноэтажнаяоднопролетнаярама при шарнирномсопряжениистоек с ригелями представляетсобой единождыстатическинеопределимуюсистему. Нарис. 6 показанадействительнаясистема рамы,а на рис. 7– ее основнаясистема, полученнаяпутем введенияв действительнуюсистему дополнительнойсвязи. Расчетпоперечнойрамы производимметодом перемещений,в результатекоторого раскрываетсяее статическаянеопределимостьи определяетсянеизвестноегоризонтальноесмещение рамы.

Исходныеданные длярасчета на ЭВМсм. табл.3.

Результатырасчета представленыниже.

5. Составлениетаблицы расчетныхусилий.

На основаниивыполненногорасчета строимэпюры моментовдля различныхзагруженийрамы и составляемтаблицу расчетныхусилий М, N,Q в сеченияхколонны (см.рис. 8 и табл.4). При расчетепрочностирассматриваютсятри сеченияколонны: сечение1-0 на уровне верхаконсоли колонны;сечение 1-2 науровне низаконсоли колонны;сечение 2-1 – взаделке. В каждомсечении колонныопределяемтри комбинацииусилий: M_maxи соответствующиеN, Q;M_minи соответствующиеN, Q;N_maxи соответствующиеM и Q.

6. Расчетпрочностидвухветвевойколонны крайнегоряда.

1. Исходныеданные.

Бетон тяжелыйкласса В15, подверженныйтепловой обработкепри атмосферномдавлении:

• расчетноесопротивлениесжатию – R_b=8,5МПа;

• расчетноесопротивлениерастяжению– R_bt=0,75МПа;

• начальныймодуль упругости– E_b=20,5І·10іМПа;

Арматуракласса А-III,d > 10 мм:

• расчетноесопротивлениерастяжению(сжатию)

R_s=R_sc=365МПа;

• модуль упругости– E_s=2·10⁵МПа.

2. Расчет сечения1-0 на уровне верхаконсоли колонны.

Размерысечения:

b = 500мм;h = 600мм; а=a’ = 40мм.

Расчетнаядлина (табл. 17[4]):

l₀= 2·H_t= 2·3,6 = 7,2 (м).

Полезнаявысота сечения:

h₀= h –a = 600 – 40 = 560 (мм).

При расчетесечения навторую комбинациюусилий расчетноесопротивлениеR_bвводим с коэффициентомγ_b2= 1,1, т.к. в комбинациювключена ветроваянагрузка; напервую и третью– с коэффициентомγ_b2=0,9(постояннаяи снеговая).

1. Расчет попервой и третьейкомбинациямусилий.

Эксцентриситет:

Радиус инерциисечения:

Отсюда:

Т.о., необходимоучитыватьвлияние прогибаэлемента наего прочность.

Условнаякритическаясила:

гдеI– момент инерциибетонногосечения,

φ_l– коэффициент,учитывающийвлияние длительногодействия нагрузкина прогиб элементав предельномсостоянии иравный:

но не более1+β, (β = 1, по табл.16 [4]).

M₁,M_1l– моменты внешнихсил относительнооси, параллельнойлинии, ограничивающейсжатую зонуи проходящейчерез центрнаиболее растянутогоили наименеесжатого (прицеликом сжатомсечении) стержняарматуры,соответственноот действияполной нагрузкии от действияпостоянныхи длительныхнагрузок. Т.к.в данной комбинацииусилий ветроваянагрузка неучитывается,то

далее,

Т.к. δ=0,1577 δ_min=0,3035принимаемδ=0,3035.

при μ=0,004 (первоеприближение)

I_s= μ·b·h₀(0,5h-a)І= 0,004·50·56(0,5·60-4)І = 7571,2 (см⁴);

φ_sp=1;

Тогда условнаякритическаясила:

Коэффициентη:

Значениее:

Высота сжатойзоны:

Относительнаявысота сжатойзоны:

Граничноезначениеотносительнойвысоты сжатойзоны бетона:

,

гдеω = 0,85-0,008·γ_b2·R_b=0,85-0,008·0,9·8,5=0,7888;

σ_s1=R_s=365МПа.

Тогда:

Имеем случайξ=0,394 ξ_y=0,627.

Тогда:

Площадьарматуры назначаемпо конструктивнымсоображениям,

A_s=0,002·b·h₀=0,002·50·56=5,6(смІ)

Принимаем3Ш16 с A_s=6,03смІ.

2. Втораякомбинацияусилий.

Эксцентриситет:

Радиус инерциисечения:

Отсюда:

Т.о., необходимоучитыватьвлияние прогибаэлемента наего прочность.

Условнаякритическаясила:

гдеI– момент инерциибетонногосечения,

φ_l– коэффициент,учитывающийвлияние длительногодействия нагрузкина прогиб элементав предельномсостоянии иравный:

но не более1+β, (β = 1, по табл.16 [4]).

M₁,M_1l– моменты внешнихсил относительнооси, параллельнойлинии, ограничивающейсжатую зонуи проходящейчерез центрнаиболее растянутогоили наименеесжатого (прицеликом сжатомсечении) стержняарматуры,соответственноот действияполной нагрузкии от действияпостоянныхи длительныхнагрузок. Т.к.в данной комбинацииусилий ветроваянагрузка неучитывается,то

далее,

Т.к. δ= - 0,1547 δ_min=0,2865принимаемδ=0,2865.

приμ=0,004 (первоеприближение)

I_s= μ·b·h₀(0,5h-a)І= 0,004·50·56(0,5·60-4)І = 7571,2 (см⁴);

φ_sp=1;

Тогда условнаякритическаясила:

Коэффициентη:

Значениее:

Высота сжатойзоны:

Относительнаявысота сжатойзоны:

Граничноезначениеотносительнойвысоты сжатойзоны бетона:

,

гдеω = 0,85-0,008·γ_b2·R_b=0,85-0,008·1,1·8,5=0,7752;

σ_s1=R_s=365МПа.

Тогда:

Имеем случайξ=0,25 ξ_y=0,611.

Тогда:

Площадьарматуры назначаемпо конструктивнымсоображениям,

A_s=0,002·b·h₀=0,002·50·56=5,6(смІ)

Принимаем3Ш16 с A_s=6,03смІ.

3. Расчет сечения2-1 в заделкеколонны.

Высота всегосечения двухветвевойколонны:

h_b=1300мм.

Сечение ветви:

b=500мм;h=250 мм; h₀=210мм.

Расстояниемежду осямиветвей:

c=1050мм.

Расстояниемежду осямираспорок причетырех панелях:

s=2910мм.

Высота сеченияраспорки:

h_r=400мм.

Расчетнаядлина подкрановойчасти колонныпри учете нагрузкиот крана (табл.XIII.1 [1]):

l₀=1,5·H_b=1,5·12,150=18,225(м).

Приведенныйрадиус инерциисечения двухветвевойколонны в плоскостиизгиба:

Приведеннаягибкость сечения:

Т.о. необходимоучесть влияниепрогиба элементана его прочность.

Эксцентриситет:

Момент инерциисечения:

Моментывнешних силотносительнооси, параллельнойлинии, ограничивающейсжатую зонуи проходящейчерез центрнаиболее растянутогоили наименеесжатого (прицеликом сжатомсечении) стержняарматуры,соответственноот действияполной нагрузкии от действияпостоянныхи длительныхнагрузок:

гдеМ₁и N₁ –усилия от постоянныхи длительныхнагрузок,

То же с учетомветровых нагрузок:

гдеМ_shи N_sh –усилия от ветровыхнагрузок,

Предварительнозадаемсякоэффициентомармирования(первое приближение):

I_s=2·μ·b·h₀(с/2)І= 2·0,0075·50·25(105/2)І = 51679,7 (см⁴);

Условнаякритическаясила:

Усилия вветвях колонны:

1. Определениеплощади арматурынаружной ветвиколонны.

Эксцентриситетпродольнойсилы относительноцентра тяжестиприведенногосечения:

e_a=e₀=8,2см

Коэффициенты:

гдеω = 0,85-0,008·γ_b2·R_b=0,85-0,008·0,9·8,5=0,7888;

σ_s1=R_s=365МПа.

Тогда:

Имеем случайα_n =0,48≤ξ_y=0,654:

Площадьарматуры назначаемпо конструктивнымсоображениям,

A_s=0,002·b·h₀=0,002·50·21=2,1(смІ)

Принимаем3 Ш12 с A_s=3,39смІ.

2. Определениеплощади арматурывнутреннейветви колонны.

Эксцентриситетпродольнойсилы относительноцентра тяжестиприведенногосечения:

e_a=e₀=4,7см

Коэффициенты:

Имеем случайα_n =0,83 ≥ξ_y=0,654:

Площадьарматуры назначаемпо конструктивнымсоображениям,

A_s=0,002·b·h₀=0,002·50·21=2,1(смІ)

Принимаем3 Ш12 с A_s=3,39смІ.

Фактическийпроцент армирования:

4. Расчетпромежуточнойраспорки.

Изгибающиймомент в распорке:

Сечениераспорки:

b=50 см;h=40 см; h₀=36см.

Т.к. эпюрамоментов двузначная,то

Принимаем3 Ш16 с A_s=6,03смІ.

Поперечнаясила в распорке:

Определяем:

Т.к. Q=223kH > Q_ds=120,9kH, поперечнуюарматуру принимаемконструктивноd_w=6мм класса А-Iс s=150 мм.

6. Расчетфундаментапод крайнююдвухветвевуюколонну.

   1. Данные дляпроектирования.

Грунты основания– пески пылеватыесредней плотности,маловлажные.

Условноерасчетноесопротивлениегрунта:

R₀=0,31МПа;

Бетон тяжелыйкласса В12,5:

R_bt=0,66МПа;

Арматураиз горячекатанойстали классаА-II:

R_s=280МПа;

Вес единицыобъема материалафундаментаи грунта на егообрезах:

γ=29 кН/мІ

Нормативныезначения усилийопределяемделением расчетныхусилий на усредненныйкоэффициентнадежностипо нагрузкеγ_n=1,15,т.е.:

M_n=131,34/1,15=114,2кН·м;

N_n=1055,8/1,15=918кН·м;

Q_n=43,61/1,15=37,92кН·м;

2. Определениегеометрическихразмеровфундамента.

Глубинустакана фундаментапринимаем 90см.

Расстояниеот дна стаканадо подошвыфундаментапринимаем250мм.

Полная высотафундамента:

Н=900+250=1150 мм;

Принимаемкратно 300:

Н=1200 мм;

Глубиназаложенияфундаментапри расстоянииот планировочнойотметки доверха фундамента150 мм:

Н₁=1200+150=1350 мм;

Фундаменттрехступенчатый,высоту ступенейпринимаемодинаковой– 40 см.

Предварительнаяплощадь подошвыфундамента:

Назначаясоотношениесторон b/a=0,8,получаем:

b=0,8·2,06=1,65м;

Исходя изразмеров сеченияколонны, конструктивнопринимаем:

aЧb=3,6Ч3,0м;

Площадьподошвы фундамента:

А=3,6·3,0=10,8 мІ;

Моментсопротивления:

Т.к. заглублениефундаментаменьше, чем 2 ми ширина подошвыболее 1 м, уточняемнормативноедавление нагрунт основания:

гдеk=0,125для песчаныхгрунтов;

в=3 м, в₁=1м, h=H₁=1,35м, h₁=3 м;

Пересчетплощади фундаментане производимвследствиенезначительногоизменениянормативногодавления Rна грунт основания.

Рабочая высотафундаментаиз условияпрочности:

гдеh=1,3м – высота сеченияколонны;

b_col=0,5м – ширина сеченияколонны;

R_bt=γ_bt·R_bt=1,1·0,66=0,726МПа;

Тогда:

Полная высотафундамента:

Н=0,12+0,05=0,17 м м,

следовательно,принятая высотафундаментадостаточна.

Определяемкраевое давлениена основание.

Изгибающиймомент в уровнеподошвы:

M_nf=M_n+Q_n·H=114,2+37,9·1,2=159,7кН·м;

Нормативнаянагрузка отвеса фундаментаи грунта на егообрезах:

G=a·b·H_f·γ·γ_n=3,6·3,0·1,35·20·0,95=277kH;

e₀=0,134a/b=3,6/6=0,6м;

p_n,max=135,3R=1кН/мІ;

3. Расчет арматурыфундамента.

Определяемнапряжениев грунте подподошвой фундаментав направлениидлинной стороныа без учетавеса фундаментаи грунта на егоуступах отрасчетныхнагрузок:

где M_f=M+Q·H=131,4+43,61·1,2=183,7кН·м.

Расчетныеизгибающиемоменты:

в сеченииI-I:

гдеa_i=a₁=3м;

Тогда:

в сеченииII-II:

в сеченииIII-III:

Требуемоесечение арматуры:

Принимаем8 Ш12 A-IIс A_s=9,05смІ.

Процентармирования:

Арматура,укладываемаяпараллельноменьшей сторонефундамента,определяетсяпо изгибающемумоменту в сеченииIV-IV:

Принимаем10 Ш12 с A_s=11,31смІ.

Процентармирования:

Принимаем14 Ш12 с A_s=15,83смІ.

Схема армированияфундаментапоказана нарис. 9.

8. Проектированиестропильнойсегментнойфермы.

Ферма проектируетсяпредварительнонапряженнойна пролет 24 м,цельной пришаге ферм 12 м.Геометрическаясхема фермыпоказана нарис. 10. Напрягаемаяарматура нижнегопояса из канатовкласса К-7 диаметром15 мм с натяжениемна упоры: R_s,set=12900МПа; R_s=1080МПа; E_s=1,8·10⁵МПа. Сжатыйпояс и элементырешетки фермыармируютсяарматуройкласса А-III:R_s=R_sc=365МПа (d > 10мм); E_s=2·10⁵МПа; хомутыкласса А-I:R_s=170МПа. Бетон тяжелыймарки В40: R_b=22МПа; R_bt=1,4МПа; R_bt,n=2,1МПа; γ_b2=0,9;E_b=32,5·10³МПа. Прочностьбетона к моментуобжатия R_bp=28МПа.

1. Назначениегеометрическихразмеров.

Ширину панелейпринимаем 3 мс таким расчетом,чтобы ребраплит покрытияопирались вузлы верхнегопояса. Высотуфермы в серединепролета принимаем2950 мм. Ширинусечения поясовпринимаем b=300мм, высота h=300мм. Сечениераскосов принимаемbЧh=300Ч200мм.

2. Определениенагрузок наферму.

Рассматриваетсязагружениефермы постояннойнагрузкой иснеговой в двухвариантах: 1)равномернораспределеннаянагрузка повсему пролетуфермы; 2) по схеметреугольников.

Вес фермы170 кН учитываетсяв виде сосредоточенныхгрузов, прикладываемыхк узлам верхнегопояса.

Подсчетнагрузок приведенв табл. 5.

Узловыерасчетныенагрузки поверхнему поясуфермы:

а) при действиипостояннойи длительнойвременнойравномернораспределеннойнагрузок:

G₁=q·l₁+q_с.в·l_п1,

гдеq=(g+p_дл)·L1=(3,45+0,42)·12=55,7кН/м;

q_с.в=7,1·1,1=7,8кН/м;

l₁=(3242+2984)/2=3113мм; l_п1=2900мм;

Тогда:

G₁=55,7·3,11+7,8·2,9=195,8кН;

G₂=q·l₂+q_с.в·l_п2=55,7·3,0+7,8·2,95=190,1кН;

G₃=q·l₃+q_с.в·l_п3=55,7·3,01+7,8·3,0=191,1кН;

Таблица 5

Нагрузка	Нормативнаянагрузка, Н/мІ	Коэффициентнадежностипо нагрузке	Расчетнаянагрузка, Н/мІ
Постоянная:
Ферма,170/(24·12)	590	1,3	767
Железобетонныеребристыеплиты покрытияразмером вплане 3Ч12 м сучетом заливкишвов	2050	1,1	2255
Обмазочнаяпароизоляция	50	1,3	65
Утеплитель(готовые плиты)	400	1,2	480
Асфальтоваястяжка толщиной2 см	350	1,3	455
Рулонныйковер	150	1,3	195
ИТОГО:	3590	-	4217
Временнаяснеговая:
Кратковременная(полная)	1000	1,4	1400
Длительная(с коэффициентом0,3)	300	1,4	420
ПОЛНАЯ:	4890		6037
Втом числе: Постояннаяи длительная кратковременная	3890 1000		4637 1400

Тогда:

G₁=55,7·3,11+7,8·2,9=195,8кН;

G₂=q·l₂+q_с.в·l_п2=55,7·3,0+7,8·2,95=190,1кН;

G₃=q·l₃+q_с.в·l_п3=55,7·3,01+7,8·3,0=191,1кН;

Учитываянезначительнуюразницу величинG₁, G₂,G₃, дляподсчета усилийв элементахфермы можнопринять среднеезначение G:

б) при действиикратковременнойравномернораспределеннойнагрузки:

P₁=p_кр·L₁·l_п1·с₁=1,0·12·2,9·1=34,8кН;

P₂=1,0·12·2,95·1=35,4кН;

P₃=1,0·12·3,0·1=36,0кН;

Суммарныеузловые нагрузки:

P₁+G₁=34,8+195,8=230,6кН;

P₂+G₂=35,4+190,1=225,5кН;

P₃+G₃=36,0+191,1=227,1кН;

Для определенияусилий можнопринять среднеезначение узловойнагрузки (P+G)_ср≈228кН.

в) при действиикратковременнойнагрузки посхеме треугольниковординаты эпюрыполной снеговойнагрузки наопорах будутравны (см.рис.11):

на опоре А:

p_A=p·c₂·L₁=1400·1,6·12=26880Н/м,

в том числедлительнаянагрузка:

p_А.дл=26880·0,3=8064Н/м;

на опоре Б:

p_Б=p·c₂·L₁=1400·0,8·12=13440Н/м,

в том числедлительнаянагрузка:

p_Б.дл=13440·0,3=4032Н/м;

Для вычисленияузловых нагрузокна ферму отдействия снеговойнагрузки порис. 11сначала находимпромежуточныезначения ординатэпюр нагружения(графически):

р₁=23,5 кН;

р₂=16,9 кН;

р₃=10,2 кН;

р₄=3,4 кН;

Находимузловые временныенагрузки поплощади трапеции,приходящейсяна узел:

·l_п1=P_1дл=58,6·0,3=17,6кН;

P_2дл=40,0·0,3=12,0кН;

P_3дл=20,4·0,3=6,12кН;

P_4дл=3,8·0,3=1,15кН;

P₅=0,5·P₃=0,5·20,4=10,2кН; P_5дл=10,2·0,3=5,1кН;

P₆=0,5·P₂=0,5·40,0=20,0кН; P_5дл=20,0·0,3=6,0кН;

P₇=0,5·P₁=0,5·58,6=29,3кН; P_5дл=29,3·0,3=8,8кН;

Узловыепостоянныенагрузки:

G₁=g·l₁·L₁+q_с.в·l_п1=3,45·3,11·12+7,8·2,9=151,4кН;

G₂=g·l₂·L₁+q_с.в·l_п2=3,45·3,0·12+7,8·2,95=147,2кН;

G₃=g·l₃·L₁+q_с.в·l_п3=3,45·3,01·12+7,8·3,0=148,0кН;

Среднеезначение:

Полные узловыенагрузки (в томчисле постоянныеи длительныевременные):

P₁+G₁=58,6+151,4=210кН; (P_1дл+G₁)=17,6+151,4=167кН;

P₂+G₂=40,0+147,2=187,2кН; (P_2дл+G₂)=12,0+147,2=159,2кН;

P₃+G₃=20,4+148=168,4кН; (P_3дл+G₃)=6,12+148=154,1кН;

P₄+G₃=3,8+148=151,8кН; (P_4дл+G₃)=1,15+148=149,15кН;

P₅+G₃=10,2+148=158,2кН; (P_5дл+G₃)=5,1+148=153,1кН;

P₆+G₂=20,0+147,2=167,2кН; (P_6дл+G₂)=6,0+147,2=153,2кН;

P₇+G₁=29,3+151,4=180,7кН; (P_7дл+G₁)=8,8+151,4=160,2кН;

3. Определениеусилий в элементахфермы.

См. рис12.

Камский ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ С А П Р ▒▒▒▒▒▒▒▒▒

политехнический▒ ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒

институт ▒

г.Наб.Челны ▒ 12-01-2004 22:50:39

▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒

┌─────────────────────┐

│ ОБ Ъ Е К Т │ Промышленноездание

└─────────────────────┘

┌─────────────────────┐

│ Маркарассчитываемой│

│ конструкции │ Ферма сегментнаяраскосная

└─────────────────────┘

За г p у ж е н и е №1

(равномернораспределеннаянагрузка повсему пролету)

И с х о д н ы е д а н н ы е >>>>>>>

╔══номер═══════ координатыузла ═══════ нагрузки ═══╗

║ узла═════════ Х─────── Y ════════ Pх Pу ║

╚════════════════════════════════════════════════════════╝

1 0.00 0.00 0.00 0.00

2 2.90 1.45 0.00 228.00

3 5.80 0.00 0.00 0.00

4 5.80 2.15 0.00 228.00

5 8.80 2.40 0.00 228.00

6 11.80 0.00 0.00 0.00

7 11.80 2.65 0.00 228.00

8 14.80 2.40 0.00 228.00

9 17.80 0.00 0.00 0.00

10 17.80 2.15 0.00 228.00

11 20.70 1.45 0.00 228.00

12 23.60 0.00 0.00 0.00

P е з у л ь т а ты p а с ч е т а >>>>>>>

╔═Наименование══════════Д л и н а ════════════У с и л и е ════╗

║ стержня ══════════с т е p ж н я ════════в с т е p ж н е ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════╝

1- 2 3.24 -1784.39

2- 4 2.98 -1898.21

4- 5 3.01 -1851.62

Верхний 5 - 7 3.01 -2020.27

пояс 7 - 8 3.01 -2020.27

8- 10 3.01 -1851.62

10- 11 2.98 -1898.22

11- 12 3.24 -1784.40

_______________________________________________________________

1- 3 5.80 +1596.02

Нижний 3 - 6 6.00 +2080.52

пояс 6 - 9 6.00 +2080.52

9- 12 5.80 +1596.01

_______________________________________________________________

2- 3 3.24 +278.63

3- 5 3.84 -301.31

Раскосы 5 - 6 3.84 -86.08

6- 8 3.84 -86.08

8- 9 3.84 -301.32

9- 11 3.24 +278.63

_______________________________________________________________

3- 4 2.15 +63.63

Стойки 6 - 7 2.65 +107.55

9- 10 2.15 +63.62

продолжительностьрасчета -> 0 мин..21875 сек

Камский ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ С А П Р ▒▒▒▒▒▒▒▒▒

политехнический▒ ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒

институт ▒

г.Наб.Челны ▒ 12-01-2004 22:53:08

▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒

┌─────────────────────┐

│ ОБ Ъ Е К Т │ Промышленноездание

└─────────────────────┘

┌─────────────────────┐

│ Маркарассчитываемой│

│ конструкции │ Ферма сегментнаяраскосная

└─────────────────────┘

За г p у ж е н и е №2

(нагрузкапо схеме треугольников)

И с х о д н ы е д а н н ы е >>>>>>>

╔══номер═══════ координатыузла ═══════ нагрузки ═══╗

║ узла═════════ Х─────── Y ════════ Pх Pу ║

╚════════════════════════════════════════════════════════╝

1 0.00 0.00 0.00 0.00

2 2.90 1.45 0.00 210.00

3 5.80 0.00 0.00 0.00

4 5.80 2.15 0.00 187.00

5 8.80 2.40 0.00 168.00

6 11.80 0.00 0.00 0.00

7 11.80 2.65 0.00 152.00

8 14.80 2.40 0.00 158.00

9 17.80 0.00 0.00 0.00

10 17.80 2.15 0.00 167.00

11 20.70 1.45 0.00 181.00

12 23.60 0.00 0.00 0.00

.............................................................

Начало расчета >>>>> 22:53:08

P е з у л ь т а ты p а с ч е т а >>>>>>>

╔═Наименование══════════Д л и н а ════════════У с и л и е ════╗

║ стержня ══════════с т е p ж н я ════════в с т е p ж н е ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════╝

1- 2 3.24 -1406.03

2- 4 2.98 -1453.61

4- 5 3.01 -1417.93

Верхний 5 - 7 3.01 -1486.18

пояс 7 - 8 3.01 -1486.18

8- 10 3.01 -1363.56

10- 11 2.98 -1397.88

11- 12 3.24 -1328.70

_______________________________________________________________

1- 3 5.80 +1257.60

Нижний 3 - 6 6.00 +1555.59

пояс 6 - 9 6.00 +1525.06

9- 12 5.80 +1188.43

_______________________________________________________________

2- 3 3.24 +173.79

3- 5 3.84 -182.55

Раскосы 5 - 6 3.84 -95.45

6- 8 3.84 -56.37

8- 9 3.84 -212.85

9- 11 3.24 +190.54

_______________________________________________________________

3- 4 2.15 +36.32

Стойки 6 - 7 2.65 +94.84

9- 10 2.15 +47.75

продолжительностьрасчета -> 0 мин..21875 сек

времязавершениярасчета -> 22:53:08

Из результатоврасчета видно,что усилия вэлементах фермыимеют большеезначение призагружениипо схеме №1, поэтомуони принимаютсядля расчетаарматуры.

9. Расчет сеченийэлементовфермы.

   1. Верхнийсжатый пояс.

Расчет верхнегопояса ведемпо наибольшемуусилию (стержень5-7) N=2020,27 кН,в том числеN_l=1486,16кН.

Ширина верхнегопояса – 300 мм.

Момент инерциибетонногосечения:

Ориентировочнаятребуемаяплощадь сеченияверхнего сжатогопояса:

Назначаемразмеры сеченияверхнего поясаbЧh=30Ч30см с А=900 смІ.

Случайныйначальныйэксцентриситет:

e_а≥ l/600=300/600=0,5 см,

где l=300см – расстояниемежду узламифермы;

e_а≥ h/30=30/30=1 см.

Принимаеме₀=е_а=1см.

Расчетнаядлина стержня:

l₀=0,9·l=0,9·300=270см;

Предварительнозадаемсякоэффициентомармирования(первое приближение):

I_s= μ·b·h₀(0,5h-a)І= 0,03·30·30·(0,5·30-4)І = 3267(см⁴);

Граничноезначениеотносительнойвысоты сжатойзоны бетона:

,

гдеω = 0,85-0,008·γ_b2·R_b=0,85-0,008·0,9·22=0,6916;

σ_s1=R_s=365МПа.

Тогда:

Имеем случайξ =0,25 ξ_y=0,544:

Коэффициентармирования:

Принимаем4 Ш25 с A_s=19,64смІ.

2. Нижнийрастянутыйпояс.

Расчет прочностивыполняем нарасчетноеусилие длястержня 3-6.

Расчетноеусилие от постояннойи полной снеговойнагрузок:

N=2080,5kH;

Нормативноеусилие:

N_n=1809kH;

Усилие отпостояннойи 30%-ой снеговойнагрузки:

N=1555,6 kH;

Определяемплощадь сечениярастянутойнапрягаемойарматуры приγ_s6=η=1,15(для арматурыкласса К-7):

Принимаем12 канатов Ш15класса К-7, A_s=16,99смІ.

Принимаемсечение нижнегопояса 300Ч300 см.Напрягаемаяарматура окаймленахомутами. Продольнаяарматура каркасовиз стали классаA-III (4 Ш10A-III сA_s=3,14смІ).

Суммарныйпроцент армирования:

Коэффициентыν:

Приведеннаяплощадь сечения:

3. Расчетрастянутогораскоса 2-3.

Растягивающееусилие в раскосе:

N_n=242,3кН – нормативноеот постояннойи полной снеговойнагрузок;

N_nl=151,1кН – нормативноеот постояннойи длительнойнагрузок;

N=278,6 кН– расчетноеот постояннойи полной снеговойнагрузок.

Напрягаемаяарматура раскоса4 Ш15 класса К-7 сA_s=5,66смІ.

Натяжениена упоры.

Необходимаяплощадь сеченияарматуры изусловия прочностисечения:

Принятойплощади сеченияарматуры достаточно.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Байков В.Н.,Сигалов Э.Е.Железобетонныеконструкции:Общий курс.Учебник длявузов. – 4-е изд.Перераб. – М.:Стройиздат,1985. – 728 с., ил.

2. СНиП 2.01.07-85*.Строительныенормы и правила.Нагрузки ивоздействия.

3. СНиП 2.03.01-84*.Строительныенормы и правила.Бетонные ижелезобетонныеконструкции.

4. Пособие попроектированиюбетонных ижелезобетонныхконструкцийиз тяжелых илегких бетоновбез предварительногонапряженияарматуры (кСНиП 2.03.01-84).

5. Пособиепо проектированиюфундаментовна естественномосновании подколонны зданийи сооружений(к СНиП2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83).

Результатырасчета рамына ЭВМ.

КамПИ

КафедраСтроительныхКонструкций 3.1.2004 18.56.17

шифр число ветвейкр.и ср. n Hкр. Нср.

340672 0 115.75 0

числопан в кр. и ср. bкр. bср. Н2 Сdin

4 0 0.50 0.00 3.603.50

Нсеч.надкр иподкр.част.кр.колТо же для ср.Нветви для кр.иср.стоек

0.601.30 0.00 0.00 0.25 0.00

Эксцентриситеты

0.130.800.450.350.35 0.00

Веспокрытия Вескр.стойки Весср.стойки

длякр.cт для ср.ст надкран подкран надкран подкран

508.10 0.00 25.70107.60 0.00 0.00

Весподкр Веснавесных панелей Снег для

балкии пути в сеч1-1 в сеч2-2 в сеч4-4 крайней средней

120.20118.00118.00294.20191.50 0.00

Dmax Dmin T Ветер актВетер отсосСоср ветр

379.90157.209.173.313.4036.00

РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЕТА

СЕЧЕНИЯкрайней стойки

СЕЧЕНИЕ0-1 СЕЧЕНИЕ 1-0 СЕЧЕНИЕ 1-2 СЕЧЕНИЕ 2-1

M N M N M N Q M N Q

Постоянная

10.41626.10 46.23 651.80 -129.42 772.00 9.95 -8.52 1055.80 9.95

Снеговая

23.94191.50 33.53 191.50 -9.55 191.50 2.67 22.83 191.50 2.67

Ветерслева

0.00 0.00 -42.28 0.00 -42.28 0.00 -5.79 131.74 0.00 34.43

Ветерсправа

0.00 0.00 -85.76 0.00 -85.76 0.00 -5.46 -700.51 0.00 35.85

МаксимумD на левой стойке

0.00 0.00 -27.13 0.00 105.83 379.90 -7.54 14.26 379.90 -7.54

МинимумD на левой стойке

0.00 0.00 -14.73 0.00 40.29 157.20 -4.09 -9.44 157.20 -4.09

Тна крайнейстойке

0.00 0.00 -5.72 0.00 -5.72 0.00 2.97 23.66 0.00 2.97

Тна второй стойке

0.00 0.00 -1.12 0.00 -1.12 0.00 -1.03 -16.28 0.00 -1.03