Конструирование частей колонны

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Конструирование подкрановой части

Конструктивные требования к внецентренно сжатым элементам отражены в пп. 5.16-5.19, 5.22-5.25 [4].

Принято:

-диаметр продольной арматуры 12 А-III;

-расстояние между осями стержней продольной арматуры должно приниматься в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, не более 400 мм, а в направлении плоскости изгиба не более 500 мм;

-диаметр хомутов в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов не менее 0,25d = 0,25*12 = 3 мм и не менее 5 мм - принято 6 А-III;

-расстояние между хомутами - не более 500 мм и не более 15*d = 15*12 = 180 мм. Принято 150 мм.

-конструкция вязаных хомутов во внецентренно сжатых элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегиба хомутов, а эти перегибы – на расстоянии не более 400 мм по ширине грани элемента. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.

Рисунок 11 – Схема армирования колонны

Конструирование рядовой распорки

Рядовая распорка – изгибаемый момент. Конструирование распорки необходимо выполнять с учетом требования пп.5.16, 5.25,5.27 [4].

Продольная арматура распорок, если обе ветви колонны сжаты, принимается симметричной. Если по расчету одна из ветвей растянута, армирование принимается несимметричным.

Рисунок 12 – Схема армирования рядовой распорки

Конструирование рядовой распорки

Конструирование верхней распорки необходимо производить с учетом требований пп. 5.16,5.25 [4].

Верхняя распорка армируется продольной рабочей арматурой, располагаемой по верхней и нижней граням распорки, горизонтальными и вертикальными хомутами и отгибами.

Шаг вертикальных хомутов должен быть не более 200 мм и не более расчетного шага – принят шаг 150 мм.

Рисунок 13 – Схема армирования верхней распорки

Расчет железобетонной стропильной сегментной фермы

Сбор нагрузок

Постоянная нагрузка

Узловая нагрузка G:

где: – длина панели, м.

Снеговая нагрузка

Узловая нагрузка V:

где: - коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на покрытии [1].

Рисунок 14 – Расчетная схема фермы

Статический расчет фермы

Статический расчет выполнен в программе «Ферма». Результаты расчета приведены в таблице 6. Расчетные усилия приведены в таблице 7.

Таблица 6 – Усилия в элементах фермы

Таблица 7 –Усилия в стержнях фермы

Верхний пояс:

Нижний пояс:

Решетка:

-Сжатие:

-Растяжение:

Используемые материалы:

- бетон тяжелый класса В40 c [4, табл.18], [4, табл.13], [4, табл.12];

- канаты класса К-7 Ø15 c [4, табл.29*], , [4, табл.20];

- стержневая арматура класса А-III диаметром 10-40 мм c [4, табл.29*], [4,табл.22*], [4,табл.22*];

- стержневая арматура класса А-III диаметром 6-8 мм c [4, табл.29*], [4,табл.22*], [4,табл.22*];

Расчет нижнего пояса фермы

Расчет на прочность

По условиям изготовления, сечения и армирование всех элементов предварительно напряженного нижнего пояса должны быть одинаковыми.

Максимальное расчетное усилие в нижнем поясе согласно табл. 7 принимаем по элементу 5-7 N = 66,1 т.

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

где: - коэффициент, учитывающий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести [5].

Принимаем 5 канатов Ø15 класса К-7 .

Напрягаемая арматура окаймлена хомутами, выполненными в виде встречно поставленных П-образных сеток. Продольная арматура сеток из стали ВрI (6 Ø5 ВрI с ).

Рисунок 15 – Эскиз армирования нижнего пояса

Суммарный процент армирования:

где: – ширина сечения нижнего пояса, м;

- высота сечения нижнего пояса, м.

Приведенная площадь поперечного сечения без учета ненапрягаемой арматуры:

где: - отношение модулей упругости арматуры и бетона.

4.3.2 Потери предварительного натяжения арматуры и усилия обжатия

Назначаем величину начального предварительного напряжения арматуры (без учета потерь):

Принимаем .

При натяжении арматуры механическим способом на упоры стенда должны выполняться условия:

Первые потери:

1) От релаксации напряжений арматуры:

2) От разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств:

где: - разность температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств, С⁰.

3) От деформации анкеров:

где: - смещение стержней в инвентарных зажимах, м;

- расстояние между наружными гранями упоров стенда, м.

4) - трение арматуры при ее натяжении отсутствует.

5) - натяжение производится на упоры стенда.

6) От быстронатекающей ползучести бетона.

Предварительно находим напряжение с учетом первых пяти потерь:

Усилие обжатия:

Напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры:

Передаточная прочность бетона:

где: В=40 – класс бетона, МПа.

Принимаем .

Первые потери:

Усилие обжатия с учетов всех первых потерь:

Вторые потери:

8) От усадки бетона

9) От ползучести бетона.

Так как потери от быстронатекающей ползучести малы, то для определения не производим перерасчет сжимающих напряжений в бетоне от обжатия, оставляем отношение .

Вторые потери:

Полные потери:

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

4.3.3 Расчет по образованию и раскрытию трещин

Для конструкций 3-й категории трещиностойкости расчет ведется на действие нагрузок при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1, что соответствует нормативным нагрузкам N_n = 56,14 т, N_n ^l = 53,37 т.

Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжения:

где: - число стержней напрягаемой арматуры в сечении нижнего пояса.

Принимаем . Коэффициент натяжения:

Усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь:

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

где: - коэффициент, учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы.

Условие трещиностойкости соблюдается, расчет по раскрытию трещин не требуется.

Расчет верхнего пояса фермы

Расчет ведем по наибольшему усилию элемента 1-4 N=-67,2 т и N _l =-63,15 т.

Проверяем достаточность площади сечения верхнего пояса.

Требуемая площадь сечения сжатого пояса:

где: - ширина сечения верхнего пояса, м;

- высота сечения верхнего пояса, м.

Принятая площадь сечения достаточна.

При расчете на действие продольной сжимающей силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет:

где: - расстояние между узлами 1 и 4, м.

Принимаем

При м расчетная длина в обеих плоскостях будет равна:

Радиус инерции сечения:

Гибкость сечения:

Условная критическая сила:

Момент инерции сечения:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

где: - для тяжелого бетона [4];

где: - рабочая высота сечения, м;

а=0,04 – расстояние от грани до центра тяжести арматуры, м.

где: - коэффициент армирования.

Коэффициент продольного изгиба:

Эксцентриситет приложения продольной силы с учетом продольного изгиба:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при :

где: – характеристика сжатой зоны бетона;

– напряжение в арматуре, принимаемое для арматуры класса А-III ;

– предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для тяжелого бетона при

где: =0,85 – для тяжелого бетона.

Принимаем симметричное армирование. Требуемая площадь арматуры:

Принимаем 2 Ø12 А-III с .

Фактический коэффициент армирования:

Фактический коэффициент армирования не отличается от принятого более чем на 0,005.

Рисунок 16 – Эскиз армирования верхнего пояса

Расчет растянутого раскоса

Расчет на прочность

Расчетное усилие растяжения для раскоса 9-12 N= 4,9 т.

Площадь сечения арматуры из условия прочности:

Принимаем 4 Ø10 А-III с

Рисунок 17 – Эскиз армирования растянутого раскоса

4.5.2 Расчет на образование трещин

Расчетное усилие для проверки раскоса 9-12 на образование трещин N_n= 4,13 т.

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

где: - коэффициент, учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы;

- ширина сечения раскоса, м;

- высота сечения раскоса, м;

- отношение модулей упругости арматуры и бетона.

Условие трещиностойкости соблюдается, расчет по раскрытию трещин не требуется.

Расчет сжатого раскоса

Расчет сжатого раскоса ведем по наибольшему усилию элемента 8-9 N = -3,6 т, N _l = -2,9 т.

Проверяем достаточность площади сечения сжатого раскоса.

Требуемая площадь сечения сжатого раскоса:

где: - ширина сечения сжатого раскоса, м;

- высота сечения сжатого раскоса, м.

При расчете на действие продольной сжимающей силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет:

где: - расстояние между узлами 8 и 9, м.

Принимаем

При м расчетная длина в плоскости фермы будет равна (b ₁, b ₂ ¾ ширина сечения соответственно верхнего пояса и стойки (раскоса) фермы):

Радиус инерции сечения:

Гибкость сечения:

Условная критическая сила:

Момент инерции сечения:

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

где: - для тяжелого бетона [4];

где: - рабочая высота сечения, м;

а=0,03 – расстояние от грани до центра тяжести арматуры, м.

где: - коэффициент армирования.

Коэффициент продольного изгиба:

Эксцентриситет приложения продольной силы с учетом продольного изгиба:

Высота сжатой зоны бетона:

Относительная высота сжатой зоны бетона:

Требуемая площадь арматуры:

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 2 Ø10 A-III с .

Рисунок 18 – Эскиз армирования сжатого раскоса

Расчет опорного узла фермы

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров