Курсовая работа: Поперечник одноэтажного железобетонного промышленного здания

- 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-I Примем 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-I Примем 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= Pmax0,152.1=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 · L12 ·  = 2,1 · 1,052 ·  = 171,17 кН·м

M2-2 = b · L22 ·  = 2,1 · 0,752 ·  = 88,9 кН·м

M3-3 = b · L32 ·  = 2,1 · 0,452 ·  = 32,77 кН·м

в) AS1-1 =  =  = 3,93 см2

AS2-2 =  =  = 6,66 см2

AS3-3 =  =  = 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) AS4-4 =  =  = 2,11 см2

AS5-5 =  =  = 3,71 см2

AS6-6 =  =  = 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:

ASmin = 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:

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=112кН\см2

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.