Проектирование стропильной фермы

Железобетонные фермы применяются при пролетах 18, 24 и 30 м при шаге 6 м и 12м.

В курсовом проекте может быть принят любой тип стропильных ферм (сегментные с верхним поясом ломаного очертания, арочные раскосные, арочные безраскосные, полигональные с параллельными поясами или малым уклоном верхнего пояса).

Студенты должны выполнить расчет и конструирование верхнего и предварительно напряженного нижнего поясов фермы, элементов решетки, опорного узла и одного ¸ двух промежуточных узлов. Допускается выполнять только расчет прочности (т.е. расчет элементов фермы по предельным состояниям второй группы в учебном проекте можно не производить).

Статический расчет фермы студент может выполнять любым методом строительной механики, предполагая шарнирное соединение элементов в узлах (графоаналитический метод Максвелла – Кремоны, метод сечений и др.), либо используя результаты расчета фермы на единичные нагрузки (см. табл. І.1 и табл. І.2 приложения І методуказаний).

Следует рассмотреть три схемы загружения фермы:

а) распределенной по всему пролету нагрузкой от собственного веса покрытия (с учетом собственного веса фермы);

б) распределенной по всему пролету снеговой нагрузкой;

в) распределенной по половине пролета снеговой нагрузкой.

В курсовом проекте допускается во всех схемах загружения принимать равномерное распределение нагрузки (без учета снеговых «мешков» в ендовах покрытия).

Составить таблицу сочетаний расчетных усилий в стержнях фермы: к усилию от постоянной нагрузки прибавить усилие от одного из вариантов загружения снегом, чтобы получить невыгоднейшее (максимальное усилие) (см. табл. І.3 приложения І настоящих методуказаний). Если в вариантах схем (а+б) и (а+в) получаются усилия различных знаков (сжатие-растяжение), следует оба эти усилия принять для расчета сечения соответствующего стержня.

Ниже приведены алгоритмы расчета сечений элементов фермы (табл. 7.1, 7.2).

Расчет узлов стропильной фермы приведен в [3, с. 420-422], примеры расчета – в [8].

Для сжатых раскосов в целях упрощения расчетов допускается выполнять проверку прочности сечения, как для условно центрально сжатых со случайными эксцентриситетами элементов [3, гл. IV]. При этом сечением арматуры следует задаться из условия конструктивного минимума: , где - см. [1, табл. 38]. После этого проверить условие прочности.

 

Таблица 7.1 - Расчет армирования предварительно напряженного растянутого нижнего пояса фермы

№ п/п	Алгоритм	Пояснения, справки
1	2	3
	Для расчета требуемой площади напряга-емой арматуры принять невыгоднейшее усилие в наиболее нагруженной панели нижнего пояса .
	Вычислить требуемую площадь напрягае-мой арматуры, как для центрально растянутого элемента: .	= h - принимать по [1, п. 3.13]; - расчетное сопротивление напряга­емой арматуры фермы.
	По сортаменту принять количество стержней (либо проволок, канатов), достаточных для обеспечения площади .	b, h – размеры сечения нижнего пояса; принимать типовые для соответствую-щих марок унифицированных ферм [6].

 

 

Окончание табл. 7.1.

1	2	3
	Проверить процент армирования .	- см. [1, табл. 38].

 

Таблица 7.2 - Расчет армирования верхнего сжатого пояса фермы и сжатых элементов решетки

№ п/п	Алгоритм	Пояснения, справки
1	2	3
	Для расчета принять невыгоднейшее усилие (по результатам статического расчета) N для наиболее нагруженной панели верхнего пояса.
	Определить ориентировочно требуемую площадь сечения верхнего пояса: , и принять размеры сечения пояса .	Ширину b сечения поясов из условия опирания плит покрытия принимать не менее 220 мм при пролете 18 м и шаге рам 6 м; во всех остальных случаях – 280 мм; высоту сечения принимать крат­­­ной 50 мм. - принимать по [1, п. 2.27]; - принимать по [1, табл. 13]; при этом класс бетона для фермы назначать не ниже, чем указано в [1, табл. 8].
	Назначить величину случайного эксцентри-ситета в соответствии с [1, п. 1.21]:	=300 см – длина верхнего пояса между точками закрепления.
	Уточнить расчетную длину верхнего пояса в плоскости фермы: при принять ; при принять . Для принятой расчетной длины вычислить гибкость .	См. [1, табл. 33]. При l > 4 учитывать влияние прогиба на несущую способность элемента путем умножения на коэффициент h, определяемый по [1, ф. (19) ]. При l £ 4 в расчете принимать h = 1, т.е. .

 

 

Продолжение табл. 7.2.

1	2	3
	Вычислить условную критическую силу , где ; ; ; здесь принимать равным , но не менее ; ; ; , где принять в пределах (0.5 ¸ 3)%, т.е. .	Поперечное сечение верхнего пояса:     - продольная сила в расчетном сечении от действия постоянных и длительных нагрузок; . Если то размеры сечения следует увеличить.
	Вычислить коэффициент .
	.
	Принимая , определить . Сравнить и . а) Если > , то требуемую площадь арматуры находить по пп. 9¸11 алгоритма. б) Если £ , то требуемую площадь арматуры находить по пп. 12¸13 алгоритма.	Для поясов фермы целесообразно принимать - случай симмет­ричного армирования, т.к. учитывается лишь случайный эксцентриситет.   Величину вычислить по ф. (25) [1].
	Вычислить величину , где . Если > , то площадь находить по п. 10 алгоритма.	. При a < 0 продольная арматура по расчету не требуется, и площадь следует принимать по конструктивному минимуму как , где см. [1, табл. 38 ], но не менее 2Æ12.

 

 

Окончание таблицы 7.2.

1	2	3
	При симметричном армировании .	принять по[1, табл. 22]) для соответ­ствующего класса арматуры с учетом рекомендаций [1, п. 2.19].
	Проверить процент армирования .	Если отличается от принятого (п.5) не более, чем на 0.005, расчет считается оконченным. При большей разнице принимать новое значение процента арми­рования и повторить расчет, начиная с п. 5. Если окажется >0.035, то увеличить размеры сечения либо класс бетона или арматуры, и повторить расчет заново.
	Требуемая площадь арматуры в сечении элемента: .	Принимать арматуру не менее, чем по 2Æ12 у верхней и нижней граней элемента.
	То же, что и в п. 11 алгоритма.

 

УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 

В курсовом проекте студент должен выполнить рабочие чертежи всех рассчитанных несущих конструкций промздания.

Рабочий чертеж каждого железобетонного элемента должен включать: опалубочный чертеж с размещением и маркировкой закладных деталей и обозначением всех размеров элемента; схем армирования с указанием марок всех арматурных изделий (каркасов, сеток); рабочие чертежи всех арматурных каркасов, сеток и закладных деталей; спецификации; ведомость расхода стали и примечания в виде указаний по изготовлению конструкций. Следует иметь ввиду, что для стандартных рулонных или плоских арматурных сеток (используемых, например, для армирования полки плиты покрытия) рабочий чертеж не разрабатывается, а на схемах армирования плиты лишь указывают стандартную марку сетки по ГОСТу.

Сборочный чертеж (в составе опалубочного чертежа и схем армирования) железобетонной конструкции вычерчивается на отдельном листе, а на втором листе – рабочие чертежи арматурных изделий и закладных деталей. При этом ведомость расхода стали располагается на сборочном чертеже.

Примеры оформления рабочих чертежей железобетонных конструкций приведены на стендах кафедры.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАЩИТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА №2

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ»

1.	Какой вид имеет статическая расчетная схема поперечной рамы проектируемого здания?
2.	Какие усилия возникают в расчетных сечениях колонны поперечной рамы?
3.	Как определить расчетные усилия в ветвях двухветвевой колонны после статического расчета рамы?
4.	По каким усилиям производится расчет арматуры в сечениях колонны поперечной рамы?
5.	Какие усилия возникают в промежуточной распорке двухветвевой колонны поперечной рамы?
6.	Какая арматура и по каким усилиям рассчитывается в распорке двухветвевой колонны?
7.	Какие усилия передаются на фундамент от колонны поперечной рамы?
8.	От чего зависят размеры подошвы фундамента под колонну, определяемые расчетом?
9.	Как определяется требуемая площадь арматуры для сеток, укладываемых у подошвы фундамента?
10.	По каким усилиям выполняется расчет армирования подколонника фундамента?
11.	Как располагается рабочая продольная арматура в сечениях подколонника фундамента?
12.	Как располагается рабочая поперечная арматура в сечениях подколонника фундамента?
13.	Из какого условия выполняется расчет рабочей высоты плитной части фундамента под колонну?
14.	Что такое «пирамида продавливания» в фундаменте под колонну? Как необходимо располагать контур (очертание) фундамента по отношению к «пирамиде продавлива­ния» и почему?
15.	Какова статическая расчетная схема принимается при расчете продольных ребер плиты покрытия и почему?
16.	Какова расчетная схема поперечного сечения принимается при расчете прочности нормальных и наклонных сечений плиты покрытия?
17.	Для каких целей применяется предварительное напряжение в плите покрытия?
18.	В каких местах по высоте сечения располагается напрягаемая арматура в плите покры­тия и почему?
19.	Чем воспринимается поперечная сила в сечениях?
20.	Как располагается поперечная арматура в сечениях ребристой плиты покрытия?
21.	Какова статическая расчетная схема принимается для поперечного ребра плиты покрытия?
22.	Какая арматура и по каким усилиям рассчитывается в поперечном ребре плиты покрытия?
23.	Какова статическая расчетная схема принимается при расчете полки ребристой плиты покрытия на местный изгиб?
24.	Как располагается рабочая продольная арматура в сетке, которой армируется полка плиты покрытия, и почему?
25.	Какие расчеты по второй группе предельных состояний выполнялись для ребристой плиты покрытия? В чем их суть (кратко)?
26.	Какова статическая расчетная схема плиты покрытия принимается при расчете ее на монтажные усилия?
27.	На действие каких воздействий (нагрузок) выполняется расчет плиты покрытия на монтажные усилия?
28.	Как определить требуемую площадь сечения монтажной петли для железобетонной конструкции заводского изготовления?
29.	Что такое контролируемое напряжение в напрягаемой арматуре scon, как определять его значение в соответствии с Нормами?
30.	Что такое передаточная прочность бетона Rbp? Каковы требования СНиП к величине Rbp?
31.	Какие схемы загружения приняты при статическом расчете стропильной конструкции?
32.	Какие усилия возникают в элементах стропильной фермы (верхнем поясе, нижнем поясе, раскосах, стойках)?
33.	Как рассчитывать прочность верхнего пояса стропильной фермы (назвать вид напря­жен­ного состояния, привести условие прочности)?
34.	Как рассчитывать прочность нижнего пояса стропильной фермы (назвать вид напря­жен­ного состояния, привести условие прочности)?
35.	Какие усилия возникают в опорном узле стропильной фермы?
36.	По какому усилию следует выполнять расчет поперечного армирования в опорном узле стропильной фермы?

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

 

 

Таблица І.1

ПРИМЕЧАНИЯ к расчетной схеме фермы: 1. В кружочках указаны номера узлов фермы. 2. На сечении фермы без скобок указаны размеры сечений поясов для шага рам 6 м; в скобках - для шага рам 12 м.	Элементы фермы	№ стержня	Усилия в стержнях фермы:
для схемы загружения 1	для схемы загруже­ния 2
1	2	3	4
Верхний пояс	1-2	-7,4325	-5.3269
2-3	-7,4376	-4.9794
3-4	-7,1266	-4.7712
4-5	-7,9596	-3.9798
5-6	-7,9596	-3.9798
6-7	-7,1266	-2.4582
7-8	-7,4376	-2.3554
8-9	-7,4325	-2.1055
Нижний пояс	1-10	6,5568	4.6993
10-11	8,1111	4,8794
11-12	8,1111	3.2316
12-9	6,5568	1.8575
Раскосы	2-10	0,6179	0,0628
4-10	-1,3575	-0,6179
4-11	-0,2406	-1,2288
6-11	-0,2406	0,9881
6-12	-1,3575	-1,1897
8-12	0,6179	0,5551
Стой­ки	3-10	0.6171	0,0826
5-11	0.3220	0,1610
7-12	0.6171	0,5344

 

Таблица І.2

ПРИМЕЧАНИЯ к расчетной схеме фермы: 1. В кружочках указаны номера узлов фермы. 2. На сечении фермы без скобок указаны размеры сечений поясов для шага рам 6 м; в скобках - для шага рам 12 м.	Элементы фермы	№ стержня	Усилия в стержнях фермы:
для схемы загружения 1	для схемы загруже­ния 2
1	2	3	4
Верхний пояс	1-2	-5,4898	-3.8591
2-3	-5,4207	-3.4027
3-4	-5,2772	-3.3127
4-5	-5,2772	-1.9645
5-6	-5,4207	-2.0179
6-7	-5,4898	-1.6307
Ниж­ний­­ пояс	1-10	4,8875	3.4357
10-11	5,3346	2,6673
11-12	4,8875	1.4518
Раскосы	2-10	0,4155	-0,1504
4-10	-0,0976	0,8184
4-11	-0,0976	-0,9160
6-11	0,4155	0,5659
Стой­ки	3-9	-0.1243	0,4503
5-8	-0.1243	0,3259

 

Таблица І.3 - Расчетные сочетания усилий в стержнях стропильной фермы

Элементы фермы	№ стержня	Усилия в стержнях от нагрузок:
От постоян­ной нагруз­ки на покры­тии при F^пост= …(кН)	От снеговой нагруз­ки на покры­тии по схеме 1 при F^сн= …(кН)	От снеговой нагруз­ки на покры­тии по схеме 2 при F^сн= …(кН)	Невыгоднейшие (расчетные) усилия в стержнях фермы (кН)
1	2	3	4	5	6
Верхний пояс		Усилия рас­сч­иты­вать пу­тем умноже­ния уси­лий в графе 3табл. І.1 (либо І.2) прило­же­ния Іна ве­ли­­­чи­ну узл­о­вой нагруз­ки F^пост.	Усилия рас­счи­ты­вать пу­тем умноже­ния уси­лий в графе 3 та­­бл. І.1 (либо І.2) приложения І на величину узл­­­о­вой нагрузки F^сн.	Усилия рас­считы­вать пу­тем умноже­ния усилий в графе 4 табл. І.1 (либо І.2)приложения І на величину узл­о­вой нагрузки F^сн.	Усилия рас­счи­ты­­вать пу­тем сложе­ния усилий в графе 1 данной таблицы с ус­и­ли­­­­ем графы 4или 5, чтобы полу­чить невы­год­нейшее расчет­ное усилие. При этом если два эти вариан­та дают усилия противополож­ных знаков, то они оба записы­ваются в строке для стержня, и оба используют­ся при расчете сечения элемен­та.
Ниж­ний­­ пояс		То же.	То же.	То же.	То же.
Раскосы		То же.	То же.	То же.	То же.
Стой­ки		То же.	То же.	То же.	То же.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. /Госстрой СССР: Введ. 01.0186.- М., 1985. – 79 с.

2. Залізобетонні конструкції: Підручник/ А.Я. Барашиков, Л.М. Буднікова, Л.В. Кузнєцов та ін. – К., Вища школа, 1995. – 591 с.

3. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. – М., Стройиздат, 1991. – 767 с.

4. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие /Под ред. А.Б.Голышева. – К., Будівельник, 1990. – 544 с.

5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (без предварительного натяжения арматуры). – М., ЦНТП Госстроя СССР, 1989. – 192 с.

6. Справочник проектировщика: Типовые сборные железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства / Под ред. Г.И.Бердичевского. – М., Стройиздат, 1981. – 382 с.

7. Дрозд Я.И., Пастушков Г.П. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. – Минск, Вышэйшая шк., 1985. – 286 с.

8. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учебн. Пособие для техникумов. – М., Стройиздат, 1989 – 506 с.

9. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. / Госстрой СССР: Введ. 01.01.89. – М., Стройиздат, 1988. – 57 с.

10. СНиП 2.02.01-81. Основания зданий и сооружений /Госстрой СССР: Введ. 01.01.85. – М., 1983. – 83 с.

11. Бондаренко В.М., Судницын А.И., Назаренко В.Г. Расчет железобетонных и каменных конструкций: Учебн. пособие для строит. вузов / Под. ред. В.М. Бондаренко. – М., Высш. школа, 1988. – 304 с.

12. Железобетонные конструкции. Улицкий И.И., Ривкин С.А., Самолетов М.В. и др. – Киев, Будівельник, 1973. – 992 с.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. СОСТАВ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА..................................... 3

2.1. Компоновка поперечной рамы промздания............................................................................. 4

2.2. Технико-экономическое сравнение вариантов........................................................................ 6

3. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ................................................................. 6

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛОННЫ ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЗДАНИЯ............................ 12

4.1. Общие рекомендации к расчету............................................................................................... 12

4.2. Расчет продольной арматуры колонны................................................................................... 12

4.3. Расчет распорки двухветвевой колонны................................................................................ 15

4.4. Расчет колонны из плоскости поперечной рамы................................................................... 16

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ 18

5.1. Определение размеров фундамента и армирования его плитной части............................. 18

5.2. Проектирование подколонника фундамента......................................................................... 22

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ........................................................................ 24

6.1. Расчетпрочности продольных ребер плиты покрытия по нормальным сечениям............ 24

6.2. Расчет прочности наклонных сечений продольных ребер плиты....................................... 26

6.3. Расчет полки плиты на местный изгиб................................................................................... 29

6.4. Расчет плиты по образованию трещин, нормальных к продольной оси............................. 31

6.5. Расчет трещиностойкости плиты в стадии изготовления и транспортирования............... 32

6.6. Расчет прочности плиты в стадии изготовления и монтажа................................................ 33

6.7. Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси плиты....................... 33

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.................................................................. 37

8. УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА....................... 40

9. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАЩИТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.............41

ПРИЛОЖЕНИЕ 1................................................................................................................................43

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................... 49

СОДЕРЖАНИЕ..................................................................................................................................... 50