Железобетонные и каменные конструкции

п.с.Rs = Rsс = 350МПа (табл. 6.14)– начальный модуль упругостиEs = 2103МПа–хомуты класса А240, Rsw = 170 МПаОпределение нагрузок на фермуРавномерно распределенную нагрузку от покрытия,прикладываем в виде сосредоточенных сил к узлам верхнего пояса. Вес фермы также учитывается в виде сосредоточенных сил, приложенных к узлам верхнего пояса. Снеговую нагрузку рассматриваем приложенной в 2-х вариантах: 1) вся снеговая нагрузка по всему пролету и по половине пролета является кратковременно действующей; 2) доля длительно действующей снеговой нагрузки, принимаемая равной 0,5 от полной также прикладывается по всему и по половине пролета фермы.Нагрузки на покрытиеНагрузкаНормативная нагрузка,Н/м²Коэффициент надежностипо нагрузке, Расчетная нагрузка,Н/м²Рулонный коверАсфальтовая стяжкатолщиной см Плитный утеплительОбмазочная пароизоляцияЖелезобетонные ребристые плиты покрытия 3х12 м1503504005017001,31,31,21,31,1195455480651870Итого26503065Временная снеговая:кратковременная длительная10000,51,41,41400700Условные расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:– постоянная:– длительная снеговая:– кратковременная (полная) снеговая:кН.Узловые нормативные нагрузки соответственно:Определение усилий в элементах фермыДля вычисления продольных усилий в элементах фермы определяем сначала усилия от единичных нагрузок. Результаты расчетов сведены в табл. 5.Усилия в элементах фермы от единичных загружений.Элементы фермыУсилия в элементах, кН.При загружении всего пролета фермыПри загружении половины пролета фермынижний пояс:Н1+4,67+4,0Н2+10,0+6,67раскосы:Р1-5,83-5,0Р2+4,17+2,5Р3-2,5-0,83Р4-0,89-0,33стойки:С1-1,0-1,0С2-1,0-1,0верхний пояс:В100В2-5,63-4,2В3-5,63-4,2В4-8,0-6,0Далее получим усилия от действующих нагрузок путем умножения единичных нагрузок на значения узловых нагрузок Fi. Результаты расчета сведены в таблУсилия в элементах фермы от заданных загружений.Элементы фермыУсилия в элементах, кН.Усилия от постоянной нагрузкиУсилия от длительного действия снеговой нагрузкиУсилия от кратковременного действия снеговой нагрузкиСуммарное опасное кратковременное воздействиеСуммарное опасное длительное воздействиевсего пролетаполовины пролетаγf=1γf>1γf=1γf>1γf=1γf>1γf=1γf>1γf=1γf>1Fn,1F1Fn,2F2Fn,3F395,4109,82737,85475,6Н1+4,67+4,0445,5512,8126,1176,5252,2353,1697,7865,9571,6689,3Н2+10,0+6,6795410982703785407561494185412241476Р1-5,83-5,0-550,9-640,1-157,4-220,4-314,8-440,7-865,7-1080,8-708,3-860,5Р2+4,17+2,5395,9457,9112,6157,6225,2315,3621,1773,2508,5615,5Р3-2,5-0,83-238,5-274,5-67,5-94,5-135-189-373,5-463,5-306-369Р40,890,3383,936,222,312,544,825,0151,073,7106,248,7С1-1,0-1,0-95,4-109,8-27-37,8-54-75,6-149,4-185,4-122,4-147,6В1000000000000В2-8,0-6,0-763,2-878,4-216-302,4-432-604,8-1195,2-1483,2-979,2-1180,8В3-8,0-6,0-763,2-878,4-216-302,4-432-604,8-1195,2-1483,2-979,2-1180,8Проектирование сечений элементов фермыНижний растянутый пояс.Расчет прочности выполняем на суммарное опасное кратковременное усилие. Принимаем сечение нижнего пояса 240х240 ммОпределяем площадь сечения растянутой продольной напрягаемой арматуры класса К-1400 приs3 = 1,10:Предварительно принимаем арматуру в виде 4 канатов 6мм класса К-1400 с площадьюАs3 = 90,8мм2. Принимаем сечение нижнего пояса bh = 2424см.Расчет нижнего пояса на трещиностойкость.Отношение модулей упругости арматуры и бетона:– для канатов класса К-1400:;Величину предварительного напряжения арматуры примнимаем из условия ,где Rs,ser = 1400МПа.МПапринимаемМПа.Первые потери.От релаксации напряженной арматуры:2) От разности температур напрягаемой арматуры и нижних натяжных устройств при t = 65оС:МПа.3)Потери от деформаций стальной формы т.к. всю арматуру натягиваем одновременно.4) От деформации анкеров l = 2 мм:МПа,где l – длина натягиваемого каната в мм.Первые потери составят:Вторые потери.1)От усадки бетона класса В30МПа.2) От ползучести бетона при:=2,3-коэф.ползучести.Для бетона класса В30 и относительной влажности воздуха окружающей среды 40-75 =P(1)/AredAred=A+Asp=кН=83,5·10/581,4=1,44 МПаКоэф.армирования При симметричном обжатии элемента напрягаемой арматурой МПаПолные потери:>100МПаЗначение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры sp =0,9ТогдаУсилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:Поскольку Ncrc =146,6кНГде ммммммПри вычислении :ммммПолная ширина раскрытия трещин в элементе Н2 нижнего пояса фермы составит:Поскольку условия по допустимой ширине раскрытия трещин выполнены, принятое количество напрягаемой арматуры-4 каната диаметра 6 класса К-1400 с см2оставляем без измененияВерхний сжатый пояс.Усилия в элементах верхнего пояса В1 … В3 близки по величине, поэтому все элементы верхнего пояса будем армировать одинаково из расчета на усилие в наиболее напряженном элементе В1, для которого N =1483,2 кН, в том числе от расчетных значений длительных нагрузокNl = 1080,8кН.Ориентировочное значение требуемой площади верхнего пояса:Несколько в запас принимаем размеры сечения верхнего пояса bh = 2522 см с площадьюА = 576см2 > 386,3см2.Случайный эксцентриситет:ea=1 смПринимаем е0 = еа = 1,0 см.Расчетная длина в обеих плоскостях l0 = 0,9300 = 270см. Наибольшая гибкость элемента верхнего пояса,то есть необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.Условная критическая сила:кН,см4;для тяжелого бетона<Принимаем Поскольку количество арматуры не известно,принимаем в первом приближении см4Коэффициент Расстояние Граничное значение относительной высоты сжатойзоны бетона:Далее вычисляем:-второй случай внецентренного сжатия, случай ”малых” эксцентриситетов.Принимаем 4 Ø10 с As=10,18см².Растянутый раскос Р1. В данном раскосе возникают усилия N=1080,8 кН; Nn=865,7 кН; Nnl=708,3 кНДля обеспечения прочности раскоса необходимая площадь продольной арматуры класса А400 составляет: см2Предварительно принимаем 410 А400 с см2.Поскольку рассматриваемая ферма бетонируется целиком, ширина всех элементов решетки принята b=150см. Для растянутого раскоса фермы пролетом 18м bxh=18x15 см. Коэффициент армирования (для центрально растянутых элементов).Ко всем элементам решетки предъявляются требования 3–й категории по трещиностойкости.Усилие, воспринимаемое сечением, при образовании трещин: где Т.к. Ncrc>Nn, расчет по раскрытию трещин не требуется.Принимаем армирование раскоса в виде 410А400. Диаметр поперечной арматуры (из условия сварки с продольной) - 5B500 c шагом S=500мм, что не превышает Smax=2.b=2.150=300мм и менее 600мм.Литература1. СП 20.13330.2020. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-852. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-101-2003 с изменением 3СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции: утв. приказом № ЛБ-473/9 от 24.05.2014. М., 2004. 38 с.4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 520101-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005. 214 с.5. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 520101-2003). М.: ФГУП ЦПП, 2005.