Расчет железобетонной стропильной

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет строительства и архитектуры

Кафедра строительных конструкций

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФЕРМ

Методические указания к курсовому проекту №2

Дисц. «Железобетонные и каменные конструкции»

Для специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство»

Киров 2010

УДК 624.012.4

Составитель: к.т.н., доц. Рожин Д.Н.

Рецензент: к.т.н., доц. Исупов С.А.

Методические указания предназначены студентам специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения при выполнении курсового проекта №2 по курсу «Железобетонные и каменные конструкции и содержат общие рекомендации по проектированию фер с примером расчета сегментной раскосной фермы покрытия.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.................................................................................………………......4

2. РАCЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ СТРОПИЛЬНОЙ СЕГМЕНТНОЙ ФЕРМЫ.......……........8

2.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ...............................................................................………..............8

2.2. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ............................……….................8

2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК И УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ФЕРМЫ............................10

2.4. РАСЧЕТ НИЖНЕГО ПОЯСА ФЕРМЫ............ .....................................…….....................16

2.4.1. РАСЧЕТ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ НА

ПРОЧНОСТЬ………………............................................................................................16

2.4.2. ПОТЕРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯАРМАТУРЫ И УСИЛИЯ

ОБЖАТИЯ………………………………………………………………………………17

2.4.3. РАСЧЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН.....................................19

2.5. РАСЧЕТ ВЕРХНЕГО ПОЯСА ФЕРМЫ.............................................................................21

2.6. РАСЧЕТ РАСТЯНУТОГО РАСКОСА................................................................................24

2.7. РАСЧЕТ СЖАТОГО РАСКОСА.........................................................................................26

2.7. РАСЧЕТ ОПОРНОГО УЗЛА ФЕРМЫ................................................................................28

2.7.1. Расчет из условия обеспечения заанкеривания

арматуры (отрыв по линии АВ).....................................................................28

2.7.2. Расчет из условия обеспечения прочности на изгиб по

наклонному сечению........................................................................................30

2.8. РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО УЗЛА.............................................................................31

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................34

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В одноэтажных промышленных зданиях железобетонные стропильные фермы применяются для перекрытия пролетов 18-24м, а отдельные типы ферм (сегментные, арочные) и для пролетов 30-36м. Шаг стропильных ферм 6 или 12м.

Фермы с параллельными поясами применяются для устройства плоских кровель, что обеспечивает возможность механизированной укладки кровли, приводит к снижению расчетной снеговой нагрузки. Недостатком таких ферм является повышенный расход материалов, применяются при пролетах до 24 м.

Трапециевидные фермы представляют собой модернизацию ферм с парал­лельными поясами, придавая верхнему поясу небольшой уклон (до 5%), уда­ется уменьшить расход бетона на 4-5%. Образуемая малоуклонная кровля со­храняет перечисленные выше достоинства плоских кровель. Однако трапециевидные фермы остаются относительно тяжелыми, поэтому применять их целе­сообразно при пролетах до 24м.

Сегментные фермы имеют очертание верхнего пояса близкое к параболическому с прямолинейными участками между узлами. Благоприятная форма ферм по условию статической работы приводит к тому, что решетка этих ферм испытывает незначительные усилия, а сумма длин элементов решетки также сокращается. В результате, по расходу материалов и стоимости, сегментные фермы более экономичны, например, по расходу бетона они экономичнее ферм с параллельными поясами в среднем на 20%. Благодаря более эффективной статической работе сегментные фермы могут применяться при пролетах до 30 и даже 36м. Недостатком сегментных ферм является создание скатной кровли со значительными изломами, что в значительной степени снижает выигрыш в бетоне и стоимости собственно ферм.

Арочные фермы с разреженной решеткой имеют мощный криволинейный верхний пояс кругового (близкого к параболическому) очертания для восприятия изгибающих моментов от внеузлового загружения. По экономическим показателям эти фермы становятся эффективнее сегментных при больших про­летах в 36-42м.

Арочные безраскосные фермы со стойками через 3м обладают большей материалоемкостью из-за возникновения в поясах и стойках довольно больших изгибающих моментов. Так по расходу стали сегментные раскосные фермы экономичнее безраскосных на 10%, но по расходу бетона на 12%. Однако эти фермы более технологичны, могут применяться для зданий с малоуклонной или плоской кровлей при устройстве дополнительных стоечек над верхним поясом. Отсутствие раскосов позволяет пропускать сквозь фермы различные коммуникации.

В зависимости от возможностей изготовления и транспортировки фермы делают цельными или составными. Составные фермы следует применять как исключение, когда условия транспортировки не позволяют перевозить цельные фермы (например фермы 30м и более).

В курсовом проекте предлагается запроектировать сегментную раскосную ферму.

При назначении габаритных размеров и размеров сечений отдельных элементов учитывают следующие рекомендации. Высоту ферм в середине пролета обычно назначают равной 1/7-1/9 от пролета. По условиям перевозки не до­пускается делать фермы высотой более 3,8м.

Ширину сечения поясов ферм из условий удобства изготовления прини­мают одинаковой. Из условия опирания плит покрытия на верхний пояс ширина должна назначаться не менее 20см при плитах длиной 6м, и не менее 28см при плитах длиной 12м. При транспортировании ферм должна обеспечиваться устойчивость верхнего пояса, которая выполняется если ширина сечения более (1/80-1/70)l, где l - пролет фермы.

Панели верхнего пояса ферм проектируют размером 3м, чтобы нагрузка от плит покрытия передавалась в узлы ферм и не возникал местный изгиб.

Нижний растянутый пояс ферм проектируют предварительно напряженным с натяжением арматуры, как правило, на упоры.

Изготовление ферм предусматривается из бетона класса В30-В50. Напря­гаемая арматура нижнего пояса: стержневая класса А-IV; канаты класса К-7, К-19; высокопрочная проволока Вр-II. Ненапрягаемая арматура выполняется в виде сварных каркасов и сеток из стержней А-III, A-I и проволоки Вр-I. Натяже­ние канатов осуществляется только механическим способом.

В железобетонных фермах сопряжения отдельных элементов выполняются как жесткие. Установлено, что влияние жесткости узлов на величину продольных сил и на величину прогибов фермы несущественно и может не учиты­ваться, т.е. вычисление продольных сил и прогибов может вестись по шарнирной схеме.

В стадии эксплуатации следует учитывать влияние изгибающих моментов в элементах фермы, где они приводят к заметному увеличению ширины раскрытия трещин в растянутых элементах решетки и несколько снижают трещиностойкость.

В курсовом проекте допускается рассчитывать трещиностойкость нижнего пояса как центрально растянутого элемента, но величину усилия образования трещин, вычисленную по рекомендациям [1], дополнительно умножать на коэффициент = 0,85. При определении ширины раскрытия трещин в нижнем поясе расчет ведется по рекомендациям [1], как для растянутого элемента с по­следующим увеличением ширины раскрытия трещин на 15%.

В составных фермах требуется проектирование стыка нижнего пояса. При армировании нижнего пояса стержневой арматурой или канатами на упоры достаточное обжатие бетона наступает на участках, удаленных от торцов элементов на расстояние

где - большая из величин и с учетом первых потерь; пере­даточная прочность бетона; = 0,25 для стержней и 1,0 для канатов с

d = 15 мм; = 10 для стержней и 25 для канатов (для канатов других диаметров и для проволочной арматуры см. в [5]).

Закладная деталь решается в виде двух секций, одна из которых имеет длину не менее , а другая - не менее 0,25 ,чем обеспечивается надежное закрепле­ние детали в обжатом бетоне (рис. 1). Внутри секций закладных деталей устанавливаются сетки косвенного армирования с объемным коэффициентом армирования 8-10%.

Расчету подлежат соединительные накладки и сварные швы. Площадь соединительных пластин (с учетом действия изгибающих моментов определяется :

,

где = 230 МПа - расчетное сопротив­ле­ние стали пластин марки ВСТ3пс, = 0,8 для ферм длиной 30 м и более и 0,85 для ферм 24 м.

Суммарная длина сварных швов определяется ,

где = 0,7, - катет сварного шва, = 180 МПа - расчетное сопротивление металла швов для электродов Э42.

Дальнейшие указания по расчету ферм приведены в примере расчета.

При составлении данных методических указаний использовались материалы типовой серии ПК-01-129/78.

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ СТРОПИЛЬНОЙ

СЕГМЕНТНОЙ ФЕРМЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Требуется запроектировать стропильную сегментную ферму для покрытия однопролетного здания с сеткой колонн 24 12 м. Ферма эксплуатируется в закрытом помещении, в неагрессивной среде при влажности воздуха 60%, т.е. к трещиностойкости ферм предъявляются требования 3 категории. По степени ответственности здание относится к классу II.

Ферма изготавливается из тяжелого бетона класса В40, подвергнутого тепловлажностной обработке при атмосферном давлении, разность темпе­ратуры напрягаемой арматуры и упоров Dt = . Натяжение арматуры производится механическим способом на упоры стенда. Ненапрягаемая арматура классов А-III, A-I, Bp-I.

Схематический разрез покрытия показан на рис. 2.

Геометрические размеры фермы (рис. 3) принимаются по рекомендациям [6] и в соответствии с заданием.

Район строительства - г. Советск Кировской обл.