Кафедра Строительных Конструкций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Кафедра Строительных Конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: Компоновка конструктивной схемы здания

И расчет поперечной рамы

Выполнил:

студент группы ПГС-42

Пахомов И.Л.

Проверил:

Преподаватель

Стоянов Е.Г

 

 

Харьков 2006

Содержание:

Исходные данные

Расчет нагрузок

Расчет поперечной рамы

· Определение усилий в крайней колонне от нагрузок

· Составление таблицы комбинаций усилий для крайней колонны

· Подбор сечения арматуры для крайней колонны

Расчет фундамента под колонну

Расчет подкрановой балки

Расчет безраскосной фермы покрытия

Исходные данные

- Пролет здания – 2*24м

- Шаг колонн – 6м

- Длинна здания – 60м

- Отметка головки рельса – 8,4м

- Грузоподъемность крана – 150кн

- , грунта – 0,22МПа

- Элемент покрытия – сегментная ферма

- Район строительства – г. Луцк (I снеговой район)

Выбор крана:

- Грузоподъемность крана – 150кн

- Пролет крана – 24м-0,75м-0,75м=22,5м

- Ширина крана – 6300мм

- База крана – 4400мм

- Высота крана – 2300мм

- Давление колеса на подкрановый рельс -

- Давление колеса на подкрановый рельс -

- Вес тележки – 53кн

- Вес крана с тележкой – 310кн

- Тип кранового рельса – Кр 70, h=120мм

- Вес кранового рельса – 52,8кг=0,528кн

Исходя из этого:

- Высота колонны – 8,4+2,3+0,1=10,8м

- Тип колонны – сплошная

- Привязка колонны – нулевая

Расчет нагрузок

Для крайней колонны

А) От покрытия

- постоянная -

- полезная -

Эксцентриситеты этих нагрузок:

 

Изгибающие моменты:

 

Изгибающие моменты:

 

Б) Собственный вес колонны

- надкрановая часть -

- подкрановая часть -

Эксцентриситет силы относительно подкрановой части:

 

Изгибающие моменты:

 

В) Вес подкрановой балки и рельса

Изгибающие моменты:

Г) Крановые нагрузки на колонну

Суммарное вертикальное давление от колес кранов на колонну:

Горизонтальная сила торможения тележки крана:

Изгибающие моменты от давления крана:

Д) Ветровые нагрузки

, где

- - нормативное значение ветрового давления для III района.

- - коэффициент учитывающий изменение ветрвого давления по высоте.

- - коэффициент надежности для ветровой нагрузки.

- - аэродинамический коэффициент соотвецтвенно для активного ветра и для пассивного.

Определим ветровую нагрузку на:

- высоте 5 метров:

- высоте 10,8 метров:

- высоте 13,2 метров:

Давление ветра выше верха колонны принимаем в виде сосредоточенной силы приложенной к верху колонны:

Изгибающий момент в заделке от распределенной ветровой нагрузки на левой колонне:

Эквивалентная распределенная нагрузка составит:

Расчет поперечной рамы

Пространственная работа учитывается коэффициентом:

Геометрические характеристики колонны:

Найдем осевые моменты инерции сечений колон:

Определим дополнительные вспомогательные коэффициенты:

- для крайней колонны

- для средней колонны

 

Для расчета рамы определим предварительные реакции колонн

и рамы в целом на смещение

Общая формула:

Примем в расчетах бетон В20,

Определим усилия в крайней колонне от постоянной нагрузки:

От постоянной нагрузки рама не смещается. Для несмещаемой рамы общие формулы для определения реакций в колонне будут такими:

Эпюры изгибающих моментов

Продольные силы:

Поперечные силы:

Определение усилий в крайней колоне от снеговой нагрузки:

От снеговой нагрузки рама не смещается. Для несмещаемой рамы общие формулы для определения реакций в колонне будут такими:

Эпюры изгибающих моментов

Продольные силы:

Поперечные силы:

Определение усилий в крайней колонне от давления колес кранов:

От крановой нагрузки рама смещается.

Если бы рама не смещалась, то реакции были бы равны:

Но так как рама смещается, то определим величину смещения из канонического уравнения метода Перемещения:

Упругие реакции при смещении:

Эпюра изгибающих моментов

Продольные силы:

Поперечные силы:

Определение усилий в крайней колонне от торможения тележки крана:

От крановой нагрузки рама смещается.

Если бы рама не смещалась, то реакция была бы равна:

Но так как рама смещается, то определим величину смещения из канонического уравнения метода Перемещения:

Упругая реакция при смещении:

Эпюры изгибающих моментов

Продольные силы:

Поперечные силы:

Определение усилий в крайней колонне от ветровой нагрузки:

Если бы рама не смещалась, то реакции в стойках были бы:

Но так как рама смещается, то определим величину смещения из канонического уравнения метода Перемещения:

Упругая реакция при смещении:

Бетон класса – В20

Арматура класса – А400с

Армирование симметричное

1) Надкрановая часть колонны

а) Комбинация усилий:

, ,

б) Расчетная длинна:

Расчетная длинна стержня принимается согласно СНиП 2.03.01-84 – Железобетонные конструкции, по таблица 32, для колонн одноэтажных зданий с шарнирным опиранием несущих конструкций покрытий, жестких в своей плоскости (способных передавать горизонтальные усилия).

в) Эксцентриситет:

г) Коэффициент влияния длительности действия нагрузки:

- коэффициент принимаемый для тяжелого бетона.

д) Определим коэффициент :

, но не менее

Примем

е) Определим отношение модулей упругости бетона и арматуры :

ж) Определим критическую силу:

Примем коэффициент армирования

з) Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия , следует определять по формуле:

и) Расчетный эксцентриситет:

к) Определим случай внецентренного сжатия:

, для симметр. армирования

примем защитный слой бетона

, где

- граничная относительная высота сжатой зоны

, где

при - случай больших эксцентриситетов.

л) Определим расстояние от точки приложения силы (при расчетном эксцентриситете ), до растянутой арматуры (высота растянутой зоны):

м) Подбор сечения арматуры:

(принимаем симметричное армирование)

Это значит, что арматура по расчету не требуется и мы принимаем арматуру по конструктивному минимуму:

Принимаем минимальный процент армирования -

По минимальным требованиям для промышленных зданий примем продольную рабочую арматуру , ; хомуты примем по условию сварки , с шагом стержней ().

2) Подкрановая часть колонны

а) Комбинация усилий:

, ,

б) Расчетная длинна:

Расчетная длинна стержня принимается согласно СНиП 2.03.01-84 – Железобетонные конструкции, по таблица 32, для колонн одноэтажных зданий с шарнирным опиранием несущих конструкций покрытий, жестких в своей плоскости (способных передавать горизонтальные усилия).

в) Эксцентриситет:

г) Коэффициент влияния длительности действия нагрузки:

- коэффициент принимаемый для тяжелого бетона.

д) Определим коэффициент :

, но не менее

Примем

е) Определим отношение модулей упругости бетона и арматуры :

ж) Определим критическую силу:

Примем коэффициент армирования

з) Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия , следует определять по формуле:

и) Расчетный эксцентриситет:

к) Определим случай внецентренного сжатия:

, для симметр. армирования

, где

- граничная относительная высота сжатой зоны

, где

при - случай больших эксцентриситетов.

л) Определим расстояние от точки приложения силы (при расчетном эксцентриситете ), до растянутой арматуры (высота растянутой зоны):

м) Подбор сечения арматуры:

(принимаем симметричное армирование)

Это значит, что арматура по расчету не требуется и мы принимаем арматуру по конструктивному минимуму:

Принимаем минимальный процент армирования -

По минимальным требованиям для промышленных зданий примем продольную рабочую арматуру , ; хомуты примем по условию сварки , с шагом стержней ().

 

Проекция площадки среза

Прочность бетона на скалывание:

Продавливающая сила:

Ось проходит в полке

Определим коэффициент :

,

Найдем количество арматуры:

Увеличим фактическое количество арматуры на (чтобы в дальнейшем обеспечить трещиностойкость):

Примем ,

Также примем конструктивно напрягаемую арматуру в полке:

Примем ,

Геометрические характеристики сечения:

- Площадь бетона:

- Площадь всей арматуры:

- Проверка:

Из этого условия следует, что

- 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

Уровень натяжения арматуры в бетоне при механическом способе натяжения:

, ,

Первые потери предварительного напряжения:

- От релаксации арматуры

- От разности температур

- От деформации анкеров

- От трения в стенках каналов

- От деформации формы

Усилие обжатие бетона с учетом потерь:

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:

 

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

Т.е. трещины образуются

Выполним проверку на образование трещин при и

,

Условие выполняется

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Кафедра Строительных Конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ