Министерство Образования и Науки Украины
Харьковская Национальная Академия Городского Хозяйства
Пояснительная записка
по предмету: “Железобетонные конструкции”
к курсовому проекту на тему: “Поперечник одноэтажного железобетонного промышленного здания”
2011
Задание
| № | Схема | Пролеты | Шаг колонн | Длина здания | Отметка верха подкрановой балки | Грузоподъемность крана | Сопротивление грунта | Тип кровли | Место строительства | |
| L1
|
L2
|
|||||||||
| 5 | 5 | 18 | 24 | 6 | 132 | 9,6 | 100/30 | 150 | Хол | Луцк |
Расчетная схема
| Грузоподъемность,Q,кН | Пролет крана | Габариты крана,мм | Максимальное давление колеса Р,кН | Вес,кН | Тип рельса | Высота рельса, мм/вес 1 п.м. |
|||
| ширина | База | Высота | тележки | Крана с тележкой | |||||
| 150/30 | 16,5 | 6300 | 4400 | 2300 | 175 | 70 | 265 | КР-70 | 120/ 0,527 |
1. Компоновка поперечной рамы
Выбор типа колонн и их привязка:
hниза
= (9600 - 800 - 120-20) + 150 = 8810 мм
hверх
= 12000 -9600 +1400 + 800 = 3340 мм
hкол
= hниза
+ hверх
= 8810 + 3340 = 12150 мм
Конструкция колонны:
1.1 Расчёт нагрузок
От покрытия:
- постоянная:
σ1
= γf1
· + γf2
· (gстяжки
+ gпар
+ gкровли
) · = 1,1 · + 1,3 · (0,02 · 20 + 0,04 · 3 + 0,04) · = 225,4 кН
- полезная (снег):
S1
= γf
· S0
· B · = 1,04 · 1,04 · 6 · = 70 кН
- Эксцентриситеты сил σ1
и S1
:
е1
= 380/2 – 175 = 15 мм = 0,015 м
Изгибающие моменты:
М1
= σ1
· e1
= 225,4 · 0,015 ≈ 3,4 кН·м
Мснег1
= S1
· е1
= 70 · 0,015 = 1,7 кН·м
- Эксцентриситеты сил σ1
и S1
для подкрановой части:
e1
= 300 - 205 = 95 мм = 0,095 м
Изгибающие моменты:
М2
= σ1
· е2
= -225,4 · 0,095 = - 21,4 кН·м
Мснег2
= S1
· e2
= -70 · 0,095 = -6,7 кН·м
- Собственный вес колонны:
- Надкрановая часть:
σ2
= 1 · 1 · (0,38 · 0,4 · 3,34) · 25 = 14 кН
- Подкрановая часть:
σ3
= 1,1·(0,6·0,4·8,81)·25 = 58 кН
Эксцентриситет силы σ2
относительно подкрановой части:
е3
= 600/2 – 380/2 = 110 мм = 0,11 м
М3
= - σ2
· е3
= - 14 · 0,11 = - 1,5 кН·м
- Вес подкрановой балки и рельса:
е4
= 750 – 300 = 450 мм = 0,45 м
σ4
= 1,1·(42 + 1,05·0,527·6 = 49,5 кН
Изгибающие моменты:
M4
= σ4
· е4
= 49,5 · 0,45 = 22,3 кН·м
- Крановые нагрузки:
Dmax
= γf
· Fn
· Σyi
= 1,1·175·( 1 + 0,638+0,267)=1,1*175*1,905 = 367 кН
Dmin
= Dmax
· , где Fn
min
= 33 кН
Dmin
=367 · = 69 кН
- Изгибающие моменты от давления крана:
Мmax
= Dmax
· e4
= 367 · 0,45= 165 кН·м
Мmin
=- Dmin
· e5
= -69 · 0,75 = -52 кН·м
- Горизонтальная сила торможения тележки крана:
Tmax
= ± γf
· · Σyi
= ± 1,1 · · 1,905 = ± 10,5 кН
- Ветровая нагрузка:
Давление ветра: W = γf
· W0
· к · С · В
- на высоте 5 м:
W1
= 1,035 · 0,48 · 0,4 · 0,8 · 0,9· 6 = 0,86кН/м (W1
’ = 0,86 · = 0,65 кН/м)
- на высоте 12,0 м:
W2
= 1,035 · 0,48 · 0,8· 0,9 · 0,64 · 6 = 1,37 кН/м (W2
’ = 1,37 · = 1,03 кН/м)
- на высоте 14,4 м:
W3
= 1,035 · 0,48 · 0,71 · 0,9· 0,8 · 6 = 1,52 кН/м (W3
’ = 1,5 · = 1,14 кН/м)
W = = = 3,5 кН
W’ = = = 2,6 кН
- Изгибающий момент в заделке от распределённой ветровой нагрузки на крайней колонне по оси А:
M = 0,86 · 12 · ( + 0,15) + [ · (12 – 5)] · [ · (12 – 5) + 5,15] = 81 кН·м
- Эквивалентная равномерно-распределённая нагрузка будет равна:
M = → qW
= = = 1,1 кН/м
- На правой колонне (по оси В): qW
’ = 1,1 · = 0,83 кН/м
Нагрузки действующие на колонну по оси А:
2. Расчёт поперечной рамы
2.1 Геометрические характеристики колонны
I1
= = = 1,8 · 105
см4
; I3
= I2
=7,2 · 105
см4
I2
= = 7,2 · 105
см4
; I4
= = 17,1 · 105
см4
- Коэффициенты:
α = а / L = 3,34 / 12,15 = 0,275
к = α3
· ; к1
= 0
Для крайней колонны:
ккр
= 0,2753
· = 0,06; к1
= 0
Для средней колонны:
ккр
= 0,2753
· = 0,03; к1
= 0
2.2 Реакции колонн и рамы в целом на смещение Δ=1
Бетон – В20 (Eb
= 2700 кН/см2
); RΔ
=
RАΔ
= RгΔ
= = 3,4 кН
RБΔ
= RВΔ
= = 8,3 кН
r11
= RАΔ
+ RБΔ
+ RВΔ
+ RГΔ
= 23,4+2*8,3 = 23,4 кН
2.3 Определение усилий в колонне от постоянных нагрузок
От постоянных нагрузок рама не смещается (т.к. нагрузки симметричны)
R = + = = 0,48-0,06 = 0,41 кН
Определение усилий в стойке от собственного веса.
М1
= 3,4 кН·м; М2
= -21,4 кН·м; М3
= -1,5 кН·м; М4
= 22,3 кН·м
а) Изгибающие моменты:
М1-1
= 3,4 кН·м
М2-2
= 3,4 – 0,4 · 3,34 = 2,03 кН·м
М3-3
= 2,03-21,4-1,5+22,3 = -0,6 кН·м
М4-4
= 3,4 -21,4-1,5+22,3– 0,41 · 12,15 = -2,2 кН·м
б) Продольные силы:
N1-1
= G1
= 225,4 кН
N2-2
= G1
+ G2
= 225,4+ 14 = 239,4 кН
N3-3
= G1
+ G2
+ G4
= 239,4 + 49,5 = 288,9 кН
N4-4
= N3-3
+ G3
= 288,9 + 58 = 346,9 кН
в) Поперечная сила:
Q4-4
= R = 0,41 кН
Определение усилий в стойке от снеговой нагрузки.
R = + = + = = -0,6 кН
а) Изгибающие моменты:
М1-1
= 1,1 кН·м
М2-2
= 1,1 + 0,6 · 3,34 = 3,1 кН·м
М3-3
= 3,1-6,7 = -3,4 кН·м
М4-4
= 1,1 -6,7 + 0,6 · 12,15 = 1,69 кН·м
б) Продольные силы:
N1-1
= N2-2
= N3-3
= N4-4
= S1
= 70 кН
в) Поперечная сила:
Q4-4
= R = -0,6 кН
Определение усилий в стойке от давления кранов.
Рама смещается под действием внешних сил. Если бы смещения не происходило, то возникли бы следующие реакции:
RA
= = = 17,8кН
RБ
= = = - 5,8 кН
Так как количество пролетов равняется трем, то смещение верха колонны не учитываем.
Рассмотрим нагружение на крайнюю колонну по оси А силой Дмах
,а на среднюю колонну по оси Б силой Дmin
.Такое нагружение несимметричное.
Усилия в колонне:
а) Изгибающие моменты:
М1-1
= 0
М2-2
= - 17,8 · 3,34 = - 59,5 кН·м
М3-3
= - 59,5 + 165 = 105,5 кН·м
М4-4
= - 17,8 · 12,15 + 165 = -51,3 кН·м
б) Продольные силы:
N1-1
= N2-2
= 0
N3-3
= N4-4
= Dmax
= 165 кН
в) Поперечная сила:
Q4-4
= R = 17,8 кН
Загрузим крайнюю колонну по оси А силой Дmin
,а среднюю колонну по оси Б силой Дмах.
МА
= Dmin
· eкр
= 69 · 0,45= 31,1 кН·м
МБ
=- Dmax
· eкр
= -367 · 0,75 = -275,3 кН·м
RA
= = = 3.4кН
RБ
= = = - 30.5 кН
а) Изгибающие моменты:
М1-1
= 0
М2-2
= - 3.4 · 3,34 = - 11.4 кН·м
М3-3
= - 11.4 + 31.1 = 19.7 кН·м
М4-4
= - 3.4 · 12,15 + 31.1 = -10.2 кН·м
б) Продольные силы:
N1-1
= N2-2
= 0
N3-3
= N4-4
= Dmax
= 69 кН
в) Поперечная сила:
Q4-4
= R = 3.4 кН
Определение усилий в стойке от торможения тележек кранов
Если бы рама не смещалась от действия внешних сил, то реакция стойки была бы следующей:
R = = = 7,2 кН
Усилия в стойке:
а) Изгибающие моменты:
М1-1
= 0
М2-2
= 7.2 · 3,34 – 10.5 · 1,0 = 13.6 кН·м
М3-3
= М2-2
= 13.6 кН·м
М4-4
= 7.2·12,15-10.5·(12.15-2.4)= -14.9кН·м
б) Продольные силы:
N1-1
= N2-2
= N3-3
= N4-4
= 0
в) Поперечная сила:
Q4-4
= ± (7.2– 10.5) = ± 3.3 кН
Определение усилий в стойке от ветра.
Ветровое нагружение
- нагружение от действия ветра по направлению слева направо
Значения нагрузок wa
кт
=1.1кН/м,wпасс
=0.83кН/м,W=3.5кН.
Реактивное усилие в верхнем узле от действия активного ветра на колонну по оси А:
Реактивное усилие от действия пассивного ветра по оси Г:
Rip
=ВА
+ВГ
+W=4.8+3.6+3.5=11.9кН
Δ1
=-
ВупрА
=
ВупрГ
=
-строим эпюры М,N и Q от нагружения ветром слева направо
М1-1
=0 М2-2
= М3-3
=
М4-4
=
При нагружении колонны по оси В реакцией ВпрВ
=0.63кН и равномерно распределенной нагрузкой wпасс
=0.83кН/м.
М1-1
=0 М2-2
= М3-3
=
М4-4
=
Ось А: Q1-1
=-1.83кН Q2-2
=Q3-3
=1.1∙3.34-1.83=1.84кН
Q4-4
=1.1∙12.15-1.83=11.55кН
Ось Г: Q1-1
=-0.63кН Q2-2
=Q3-3
=0.83∙3.34-0.63=2.14кН
Q4-4
=0.83∙12.15-0.63=9.46кН
нагружение ветром справа налево
Значения усилий будут такие:
Ось А: М1-1
=0 М2-2
= М3-3
=-2.5 кН∙м
М4-4
=-53.6кН∙м
Q1-1
=0.63кНQ2-2
=Q3-3
=-2.14кН Q4-4
=-9.46кН
N1-1
=N2-2
=N3-3
=N4-4
=0
Ось Г: М1-1
=0 М2-2
= М3-3
=-0.02кН∙м
М4-4
=-59.0кН∙м
Q1-1
=1.83кН Q2-2
=Q3-3
=-1.84кН
Q4-4
=-11.55кН
3. Расчёт внецентренносжатой колонны
Бетон В25, Арматура класса А400с, армирование – симметричное.
3.1 Надкрановая часть
- Комбинация усилий:
M = -71.07 кН·м; Me
= 2.03+(-59.5-13.6)/2=-34.57 кН·м; N = 239.4 кН
- Расчётная длина: L0
= 2 · Ннадкр
= 2 · 3,34 = 6.68 м
- Эксцентриситет: e0
= M / N = 71.07 / 239.4 = 0,3 м = 30 см
- Определяю коэффициент влияния длительного действия нагрузки:
φL
= 1 + β · , где β принимается равной 1 (для тяжёлого бетона)
φL
= 1 + 1 · = 1.49
- Определение коэффициента δ:
δ1
= е0
/ h = 30 / 38 = 0,789
δ2
= 0,5 – 0,01 · - 0,01 · Rb
= 0,5 – 0,01 · - 0,01 · 14,5 = 0,178
Принимаю: δ = δmax
= 0,789
- ν = ES
/ Eb
= 20000 / 3000 = 6,67
Ncr
= · ,
где μ – коэффициент армирования (предварительно принимается = 0,005)
Ncr
= · = 1673 кН
- Коэффициент влияния прогиба при продольном изгибе:
η = = = 1,17 (должен находится в пределах 1 ÷1,4)
- Расчётная величина эксцентриситета: η · e0
= 1,17 · 30 = 35 см
- Определение случая внецентренного сжатия для симметричного армирования
x=N/Rb
·b=239.4/1,45·40=4.1 см; ξy
·h0
=0,594·34=20.2 см, что > х=4.1 см
(если х > 20.2 – случай больших эксцентриситетов
x < 20.2 – случай малых эксцентриситетов)
Т.к. используется симметричное армирование, вследствие чего х < 20.2→ мы имеем дело со случаем малых эксцентриситетов )
- е = η · е0
+ - а = 1,17 · 30 + - 4 = 50 см
- AS
= AS
’ = = = 3.4 см2
Армирование принимаем конструктивно: 6Ø16А400с(AS
=12,06см2
)
Хомуты и шпильки: Ø5Вр-IПримем Sw=40 см.
3.2 Подкрановая часть
- Комбинация усилий:
M = 118,5 кН·м
Me
= -0,6+(105,5+13,6)/2=58,95 кН·м
N = 453,9 кН
- Расчётная длина: L0
= 1,5 · Нподкр
= 1,5 · 8,81 = 13,215 м
- Эксцентриситет: e0
= M / N = 118,5 / 453,9 = 0,26 м = 26 см
- Определяю коэффициент влияния длительного действия нагрузки:
φL
= 1 + β · , где β принимается равной 1 (для тяжёлого бетона)
φL
= 1 + 1 · = 1,5
- Определение коэффициента δ:
δ1
= е0
/ h = 26 / 60 = 0,433
δ2
= 0,5 – 0,01 · - 0,01 · Rb
= 0,5 – 0,01 · - 0,01 · 14,5 = 0,13
Принимаю: δ = δmax
= 0,433
- ν = ES
/ Eb
= 20000 / 3000 = 6,67
Ncr
= · ,
где μ – коэффициент армирования (предварительно принимается = 0,005)
Ncr
= · = 2212 кН
- Коэффициент влияния прогиба при продольном изгибе:
η = = = 1,26 (должен находится в пределах 1 ÷1,4)
- Расчётная величина эксцентриситета: η · e0
= 1,26 · 26 = 32,7 см
- Определение случая внецентренного сжатия для симметричного армирования
x=N/Rb
·b=453,9/1,45·40=7,8 см; ξy
·h0
=0,594·56=33,3 см, что > х=7,8 см
(если х > 33,3 – случай больших эксцентриситетов
x < 33,3 – случай малых эксцентриситетов)
Т.к. используется симметричное армирование, вследствие чего х < 33,3 → мы имеем дело со случаем малых эксцентриситетов )
- е = η · е0
+ - а = 1,26 · 26 + - 4 = 58,7 см
- AS
= AS
’ = = = 1,54
Армирование принимается конструктивно исходя из:
(AS
+ AS
’)min
= 0,004 · b · h = 0,004 · 40 · 60 = 9,6 см2
6Ø16А400с(AS
=12,06см2
)
Хомуты и шпильки: Ø5Вр-IПримем Sw=35 см.
4. Расчёт внецентренно нагруженного фундамента
М=-101,02кН∙м
N=495,4кН
Q=10,9кН
N6
=38,6кН – вес фундаментной балки и стенового ограждения.
Переводим все нагрузки в нормативные:
На уровне подошвы фундамента:
4.1 Определение размеров подошвы фундамента
R0
– расчетное сопротивление грунта (из задания R0
=0,15МПа=150кН/м2
)
Определяем ширину фундамента:
Принимаю: b=2,1м; а=2,7м.
Определяем момент сопротивления:
Проверка давления под подошвой фундамента
R=150кН/м2
– расчетное сопротивление грунта
Аф
=5,67м2
; Wф
=2,55м3
; Nser
=465,9кН; Мser
=-91,76кН∙м; d=1,95
Рсредн
= = = 121,2 кПа < R0
= 150 кПа
4.2 Расчет фундамента на продавливание
Проекция площади среза на продавливание:
Апрод
=0,15*2,1+=1,057м2
=10570см2
Прочность на скалывание:
Rbt
Апрод
=0.0910570=952 kH
Продавливающая сила:
F= Pmax
0,152.1=157,20.152.1=49,5кН<952кН
Прочности на продавливание достаточно!
4.3 Принятие формы и размеров фундамента
4.4 Расчёт арматуры подошвы фундамента в направлении А
а) Давление на грунт в расчётных сечениях:
P1
= + Pmin
=+ 85,2 = 129,2 кПа
P2
= + Pmin
= + 85,2 = 137,2 кПа
P3
= + Pmin
= + 85,2 = 147,9 кПа
б) Изгибающие моменты в расчётных сечениях:
M1-1
= b · L1
2
· = 2,1 · 1,052
· = 171,17 кН·м
M2-2
= b · L2
2
· = 2,1 · 0
· = 88,9 кН·м
M3-3
= b · L3
2
· = 2,1 · 0,452
· = 32,77 кН·м
в) AS
1-1
= = = 3,93 см2
AS
2-2
= = = 6,66 см2
AS
3-3
= = = 3,94 см2
Минимальный процент армирования для изгибаемых элементов равен 0,05%.
Коэффициент армирования
Сечение 1-1:
Сечение 2-2:
Сечение 3-3:
Сечение 1-1 является наиболее опасным.
Принимаю армирование: 14 Ø 14 А300с (AS
= 21,55 см2
), шаг 150 мм
4.5 Расчёт арматуры подошвы фундамента в направлении Б
а) Изгибающие моменты в расчётных сечениях:
М4-4
= 0,125 · РСР
· а · (b – bкол
)2
= 0,125 · 121,2 · 2,7 · (2,1 – 0,6)2
= 92,03 кН·м
М5-5
= 0,125 · РСР
· а · (b – b1
)2
= 0,125 · 121,2 · 2,7 · (2,1 – 1)2
= 49,5 кН·м
М6-6
= 0,125 · РСР
· а · (b – b2
)2
= 0,125 · 121,2 · 2,7 · (2,1 – 1,6)2
= 10,2 кН·м
в) AS
4-4
= = = 2,11 см2
AS
5-5
= = = 3,71 см2
AS
6-6
= = = 1,76 см2
Принимаю: 18 Ø 10 А300с (AS
= 14,13 см2
), шаг 150 мм
4.6 Расчёт продольной вертикальной арматуры
M7-7
= M + Q · hст
+ = 101,02 – 10,9 · 0,65+38,6*0,6 = 117,1 кН·м
N7-7
= N + γf
· Vст
· ρж.б.
= 495,4+38,6 + 1,1 · (1,2 · 1,0 · 0,65) · 25 = 555,45 кН
е0
= M7-7
/ N7-7
= 117,1 / 555,45 = 0,21 м = 21 см
е = е0
+ - а = 21 + - 5 = 76 см
- Определяем положение нейтральной оси:
Rb
· bf
’ · hf
’ = 1,15 · 100 · 25 = 2875 кН > N = 555,45 кН → нейтральная ось проходит в полке;
х = N / Rb
· b = 555,45 / 1,15 · 100 = 4,83 см → имеет место первый случай внецентренного сжатия.
AS
= AS
’ = = = < 0
Армирование принимается конструктивно из условия:
AS
min
= 0,0005 · bf
’ · h = 0,0005 · 120 · 100 = 6 см2
Принимаю: 5 Ø 16 А300с (AS
= 10.05 см2
)
4.7 Расчёт поперечной арматуры стакана фундамента
ASW
= , где
ΣZSW
– сумма расстояний от дна стакана до каждой ниже лежащей сетки;
M + Q · hст
+ *е= 101,02 – 10,9 · 0.65+38,6*0,6 = 117.1 кН·м
ΣZSW
= 15 + 35 + 55 + 75 = 180 см
ASW
= = 2.9 см2
Принимаю: 4 Ø 10 А300с (AS
= 3.14 см2
)
Прочности на продавливание достаточно!
5. Расчет предварительно напряженной подкрановой балки
Мостовой кран грузоподъёмностью 150/30 кН, L=16.5.Группа режима работы 5 к.База крана 4400 мм,ширина 6300 мм.
Расчётная схема подкрановой балки.
при ширине сечения колонн 400 мм и ширине опорной закладной детали балки 200 мм определяем расчётный пролёт:
ns
=0,85 – коэффициент сочетания усилий, зависит от количества кранов;
kf
– коэффициент, определяющий положение сечения (для середины пролета kf
=1)
k1
– определяется по таблице (прилож. 5 Барашиков)
кН/п.м.
кН/п.м.
k1
=0,35
k0
=1,68 – из таблицы.
Расчёт прочности по нормальным сечениям
исходные данные:
Бетон В 40
Арматура ø 15 К-7
Рабочая высота h0
=1000-120=880 мм,
Исходя из условий трещиностойкости и деформативности, полученную площадь арматуры увеличивают на 30%.
1 ø15 К-7 – Аsp
=1,416см2
;
4 ø15 К-7 – Аsp
=5,66см2
;
Asp
’
=0,2∙ Аsp
=0,2∙5,66=1,13 см2
;
Принимаем: 2 ø15 К-7 – Аsp
’
=2,83см2
;
Геометрические характеристики сечения:
- Площадь бетона:
- Площадь всей арматуры
:
- Статический момент инерции относительно нижней грани:
- Координаты центра тяжести сечения
:
- Осевой момент инерции приведенного сечения:
-
Моменты сопротивления приведенного сечения:
- Относительно нижней грани
- Относительно верхней грани
- Расстояние до ядровых точек:
,
Определение потерь предварительного напряжения
Потери могут быть первые и вторые. Первые потери учитывают кратковременное их проявление, а вторые учитывают длительное проявление.
К первым потерям относятся:
· Потери от релаксации арматуры (σ1
);
· Потери от температурного перепада (σ2
);
· Потери от обжатия шайбы (σ3
);
· Потери от трения арматуры в каналах (σ4
);
· Потери от деформации форм (σ5
).
σ6
– потери от быстро натекающей ползучести.
Для вычисления потерь от быстро натекающей ползучести необходимо определить усилие предварительного обжатия, а затем вычислить значение напряжений в бетоне в уровне верхней и нижней грани.
Р01
– первые потери;
Р02
– с учетом всех первых потерь;
Р03
– с учетом всех потерь;
при
при
σbp
– напряжение на уровне арматуры;
Rbp
– «отпускная» прочность бетона (прочность, при которой отпускается арматура) Rbp
=(0,7…0,9)R. Класс бетона В40 Rbp
=0,9∙40=36МПа.
Суммарные напряжения в арматуре после учета первых пяти потерь.
Усилие предварительного обжатия P01
:
Эксцентриситет этой силы относительно центра тяжести:
Напряжение обжатия в бетоне на уровне арматуры :
Напряжение обжатия в бетоне на уровне арматуры :
- Потери от быстронатекающей ползучести
Предварительно определим коэффициент :
, примем
- передаточная прочность бетона
- кубиковая прочность бетона
Так как ,
- коэффициент учитывающий тепловую обработку бетона
Первые потери с учетом быстронатекающей ползучести:
- Внизу
- Вверху
Напряжение в арматуре с учетом первых потерь:
Напряжение в ненапрягаемой арматуре:
Ненапрягаемая арматура первоначально испытывает напряжение только от ползучести:
Усилие обжатия бетона с учетом первых потерь:
Считаем, что эксцентриситет этой силы не изменился и остался равным
Напряжение обжатия в бетоне на уровне арматуры :
Напряжение обжатия в бетоне на уровне арматуры :
Вторые потери предварительного напряжения:
- От усадки бетона
(при натяжении на упоры и бетоне класса В40)
- От ползучести бетона
При
- коэффициент учитывающий тепловую обработку бетона
Окончательно вторые потери:
- Внизу
- Вверху
Полные потери:
Напряжение в ненапрягаемой арматуре:
Усилие обжатия бетона с учетом всех потерь:
Усилие обжатия бетона с учетом коэффициента ,
учитывающий неточность натяжения арматуры:
Расчет прочности балки от тормозных сил:
Примем что на изгиб от силы торможения работает только верхняя полка подкрановой балки.
Максимальный момент при торможении:
Тser
=
T=1.1*5.5=6.05кН
Определим относительную высоту сжатой зоны бетона:
Определим максимальный момент, который может воспринять полка от действия горизонтальных сил:
(Прочность обеспечена)
Расчет прочности наклонного сечения подкрановой балки
поперечный рама колонна нагрузка
Опорная реакция:
Определим поперечную силу для двух сечений:
В сечении 1-1
Расчет элементов на действие поперечной силы по наклонной
трещине производится по следующей формуле:
Определим поперечное усилие воспринимаемое бетоном в сечении I-I:
(значит, прочности бетона недостаточно для восприятия поперечного усилия и поперечная арматура требуется по расчету)
Определим коэффициент , учитывающий влияние сжатых полок в тавровых сечениях:
Определим коэффициент , учитывающий влияние продольных сил
(сил предварительного напряжения):
Сумма
Примем хомуты , с шагом стержней
Определим погонную несущую способность хомутов:
Для хомутов установленных по расчету должно выполнятся условие:
Определим проекцию наклонной трещины:
Примем
Определим поперечное усилие воспринимаемое хомутами в сечении I-I:
В сечении 2-2
Определим поперечное усилие воспринимаемое бетоном в сечении II-II:
(значит, прочности бетона достаточно для восприятия поперечного усилия и поперечная арматура принимается конструктивно)
Т.е. конструктивно устанавливаем хомуты с принятым шагом
Расчет подкрановой балки на трещиностойкость
,где
- - момент внешних сил
- - момент воспринимаемый сечение при образовании трещины
-- расчетное сопротивление бетона растяжению погруппе
-- момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна
-- момент от усилия (усилие предварительного обжатия с учетом всех потерь предварительного напряжения) относительно нейтральной оси и проходящей через ядровую точку наиболее удаленную от растянутой зоны.
Т.е. трещины не образуются
Расчет подкрановой балки по деформациям
Расчет подкрановой балки на прогиб производится при и
Деформации (прогибы) элементов железобетонных конструкций следует вычислять по формулам строительной механики, определяя входящие в них значения кривизны.
Определим изгибающий момент от постоянной нагрузки:
Определим изгибающий момент от крановой нагрузки:
Определим кривизну от кратковременной нагрузки:
- коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона и принимаемый для тяжелого бетона.
Определим кривизну от длительной нагрузки:
- коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона при влажности воздуха окружающей среды .
Определим кривизну от предварительного напряжения:
Определим прогиб для случая кратковременного раскрытия трещин от полной расчетной нагрузки, увеличив значения кривизн на:
При соотношении , учитывается влияние поперечных сил
Относительный прогиб составит:
Расчет подкрановой балки на выносливость
Расчет ведем от одного крана при
Момент от собственного веса балки и рельса:
Момент от одного крана в середине пролета:
Суммарный момент:
Усилит обжатия бетона при
,
Напряжение обжатия в бетоне в крайнем нижнем волокне:
Напряжение обжатия в бетоне в крайнем верхнем волокне:
Напряжение в бетоне от внешней нагрузки с учетом предварительного напряжения:
- при наличии крана внизу:
- при наличии крана вверху:
- при отсутствии крана внизу:
- при отсутствии крана вверху:
Определим коэффициент ассиметрии циклов напряжений:
Согласно СНиП табл.16 коэффициент условий работы при многократно повторяющейся нагрузки: , для тяжелого бетона при естественной влажности.
Определим максимально допустимое напряжение в бетоне:
Выносливость по бетону достаточна.
Напряжения в растянутой арматуре после окончания обжатия бетона:
- коэффициент приведения напряжений в бетоне к напряжениям в арматуре с учетом неупругих деформаций бетона.
Определим напряжение в арматуре от внешней нагрузки учетом предварительного напряжения:
- при наличии крана:
-при отсутствии крана:
Определим коэффициент ассиметрии цикла:
Согласно СНиП табл.25 коэффициент условий работы арматуры при многократно повторяющейся нагрузки: , для арматуры К-7.
Определим максимально допустимое напряжение в арматуре:
Выносливость по арматуре обеспечена
6. Расчёт балки покрытия
Балка изготавливается из бетона М500 с тепловой обработкой. Армирование выполняется из канатов . Поперечная арматура А300. Сварные сетки из стали Вр-1. Конструктивная арматура А 400с.
-
Расчетный пролет балки
Где - расстояние от оси здания до торца балки, -расстояние от торца балки до середины опоры.
Сбор нагрузки на плиту покрытия:
№ п/п |
Вид нагрузки: |
Норм-ая, кН/м2
|
γf
|
Расчётная, кН |
1 2 3 |
А. Постоянная: покрытия: 2,6х6 собственный вес балки: 91:18 Вентиляционные короба и трубопроводы (масса 50 кг/м2) 0,5х6 Итого: |
15,6 5,06 3 gn
|
- 1,1 1,2 |
15,6 5,56 3,6 g=24,76 |
Б. Временная: Снеговая Длительная 1,04х6 |
6,24 |
1,04 |
6,50 |
|
В. Полная нагрузка: Постоянная и длительная |
29,9 |
- | 31,26 |
Всего: gn
=29,9 g=31,26
Максимальный момент в середине пролета от полной расчетной нагрузки:
Максимальный момент в середине пролета от полной нормативной нагрузки:
Наибольшая поперечная сила от полной расчетной нагрузки:
Определяем изгибающий момент в расчетном сечении балки на расстоянии 0.37l от опоры
Предварительный расчет сечения арматуры. Из условия обеспечения прочности, сечение напрягаемой арматуры должно быть:
В сечении на расстоянии 0.37l пролета:
где
где -расстояние от торца балки до сечения хр=0.37l
Ориентировочное сечение напрягаемой арматуры из условия обеспечения трещеностойкости:
- предварительно контролируемое напряжение назначается 0,7х1600=1120мПа=112кНсм2
Применяем канаты класса 15 К-7.
Количество канатов:
Армирование балки:
Верхнюю полку армируют сварными каркасами К-3 и К-4, состоящими из 2-х продольных стержней и поперечных с шагом 200мм. Стенку армируют каркасами К-1 и К-2, в два ряда, перепуск сеток в местах стыков равен 300мм.
Для обеспечения трещеностойкости и прочности опорного узла поставлены сетки К-5 из проволоки . Сетки К-5 приняты длиной 50 см.
Закладные детали М-1 и М-2 выполняют из листовой стали класса с38/23, марки В ст3 со штырями из арматуры класса А240.
Литература
1. Нешумова К.А. «Электронные вычислительные машины системы». Учебник для техникумов спец. ЭВТ - 2е издание дополненное и переработанное. М.: высшая школа, 1989-366 стр.
2. «Программирование микропроцессорных систем». Учебник П78 пособие для вузов. В.Ф. Шальгин, А.Е Костин, В.М. Илюшенко, П.А Гимодеев. Под редакцией В.Ф. Шальгина – М.: Высшая школа, 1990-303 стр.
3. В.П. Горбунов, Д.И. Панфилов, Д.Л. Преснухин «Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ». М: Высшая школа 1988-271 стр.
4. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Справочник: 2 том/Н.М. Аверьянов, А.И. Березенко и д.р. Под редакцией В.А. Шахнова 1988-Т.2-368 стр. 64-70.
5. «Микропроцессорные средства и системы» Журнал: 1988 г., стр. 76-78.