Расчёт рамы здания. Подбор сечения стержней арки. Проектирование свайных фундаментов

Страницы работы

30 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

3.Расчетно-конструктивный раздел.

3.1.Расчёт рамы здания.

3.1.1. Расчетные схемы и нагрузки.

Подсчет постоянных нагрузок на один квадратный метр рамы приводим с учётом коэффициента надёжности по назначению здания gn=1 /4/ .Расчёт сводим  в таблицу   3.1.1.

Таблица 3.1.1. Нагрузка от эксплуатируемой кровли на 1м2

Наименование

Нормативная нагрузка, кН/м2

Коэффициент надежности,

γf

Расчетная нагрузка, кН/м2

Постоянные:G

1.ЖБ монолитный ригель (∆=600мм, ρ=2500кг/м3).

2.ЖБ плита перекрытия (Δ=220 мм, ρ=2500 кг/м3).

3.Стяжка из цементно-песчаного раствора (∆=30мм, ρ=1800кг/м3).

4.Слой пароизоляции из “Кровлеэласта” (∆=5мм, ρ=600кг/м3).

5.Теплоизоляция из пенополистирольных плит (∆=130мм, ρ=50кг/м3).

6.Керамзитобетон (∆=150мм, ρ=1200кг/м3).

7.Два слоя кровельного материала “Кровлеэласта” (∆=10мм, ρ=600кг/м3).

8.Мастика пропитанная гербицидами (∆=6мм, ρ=1000кг/м3).

9.Дренирующий слой из гравия (∆=30мм, ρ=1800кг/м3).

10.Слой песка (∆=60мм, ρ=1600кг/м3).

11.Мелкоразмерные тротуарные плиты (∆=60мм, ρ=1800кг/м3).

Итого:

15

5,5

0,54

0,03

0,065

1,8

0,06

0,06

0,54

0,96

1,08

g=25,635

1,35

1,15

1,35

1,2

1,2

1,35

1,2

1,3

1,3

1,3

1,2

20,25

6,325

0,729

0,036

0,078

2,43

0,072

0,078

0,702

1,248

1,296

g d=33,244

Линейная распределенная нагрузка на раму составит:

gc= g d·B=33,244·6=199,464кН/м

Таблица 3.1.2 Нагрузка от пола второго этажа на 1м2

Наименование

Нормативная нагрузка, кН/м2

Коэффициент надежности,

γf

Расчетная нагрузка, кН/м2

Постоянные:G

1.ЖБ монолитный ригель (∆=600мм, ρ=2500кг/м3).

2.ЖБ плита перекрытия (Δ=220 мм, ρ=2500 кг/м3).

3.Звукоизоляция из ДВП (∆=16мм, ρ=250кг/м3).

4.Стяжка из цементно-песчаного раствора (∆=44мм, ρ=1800кг/м3).

5.Мастика  (∆=1мм, ρ=1000кг/м3).

6.Гомогенное покрытие (∆=2мм, ρ=1600кг/м3).

Итого:

15

5,5

0,04

0,792

0,01

0,032

g=23,374

1,35

1,15

1,3

1,35

1,3

1,1

20,25

6,325

0,052

1,0296

0,013

0,0352

g d=27,744

Линейная распределенная нагрузка на раму составит:

gc= g d·B=27,744·6=166,4664кН/м

Таблица 3.1.3 Нагрузка от фальшпарапета на 1м2

Наименование

Нормативная нагрузка, кН/м2

Коэффициент надежности,

γf

Расчетная нагрузка, кН/м2

Постоянные:G

1.ЖБ монолитный ригель (∆=600мм, ρ=2500кг/м3).

2.ЖБ плита перекрытия (Δ=220 мм, ρ=2500 кг/м3).

3.Стенка из газосиликатных блоков (∆=3,03м, ρ=1600кг/м3).

4.ЖБ плита перекрытия (Δ=220 мм, ρ=2500 кг/м3).

5.Утеплитель минвата (∆=60мм, ρ=30кг/м3)

6.Деревянный брус  (∆=165мм, ρ=500кг/м3).

7.Обрешетка (∆=50мм, ρ=500кг/м3).

8.Профнастил (∆=1,5мм, ρ=4933кг/м3).

Итого:

15

5,5

30,30

5,5

0,018

0,001375

0,25

0,074

g =56,6434

1,35

1,15

1,3

1,15

1,2

1,3

1,3

1,05

20,25

6,325

39,39

6,325

0,0216

0,0017

0,325

0,0777

g d=72,7161

Линейная распределенная нагрузка на раму составит:

gc= g d·B=72,7161·6=436,2965кН/м

Таблица 3.1.3 Нагрузка от покрытия арки на 1м2

Наименование

Нормативная нагрузка, кН/м2

Коэффициент надежности,

γf

Расчетная нагрузка, кН/м2

Постоянные:G

1.Внутренний профнастил (∆=1,5мм, ρ=4933кг/м3).

2. .Утеплитель минвата (∆=60мм, ρ=30кг/м3)

3.Ветрозащитные плиты (∆=30мм, ρ=90кг/м3).

5.Доска настила (Δ=25мм, ρ=500 кг/м3).

8.Наружный профнастил (∆=1,5мм, ρ=4933кг/м3).

9.Собственный вес арки

 Временная длительная нагрузка:Q

1.Нагрузка от светильников и воздуховодов

Итого:

0,074

0,036

0,027

0,125

0,074

0,2

0,08

g=0,616

1,05

1,2

1,2

1,2

1,05

1,05

1,2

0,0777

0,0432

0,0324

0,375

0,0777

0,21

0,096

gd=0,6745

Узловая нагрузка:

¾  прогон деревянный (60х100х6000, ρ=500 кг/м3) – 0,18кН,

¾  контробрешетка (25х100х18826, ρ=500 кг/м3) с шагом 1м – 0,01384кН,

¾  обрешетка (50х50х6000, ρ=500 кг/м3 ) с шагом 0,28м – 0,0375кН.  

Узловые силы:

F=gd·B·d=0,6745·6·1,107=4,48кН

F1-F18=F+0,18+0,01384+0,375=5,0488кН

Рисунок 2 Расчетная схема рамы с приложением постоянной нагрузки

Снеговая нагрузка. По СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” для II района РБ вес снегового покрова S0= 1,2кН/м2, коэффициент надежности по нагрузке .

Линейная распределенная нагрузка от снега на раму определяется по формуле:

S=S0·μ··B

где S0 - нормативное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимается в соответствии с п. 5.2 СНиП 2.01.07-85;

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемые в соответствии с пп. 5.3 - 5.6 СНиП 2.01.07-85;

 - коэффициент надежности по нагрузке, п. 5.7 СНиП 2.01.07-85;

B – шаг рам.

Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель рамы:

S=1,2·1·1,5·6=10,8 кН/м

Линейная распределенная нагрузка от снега на арку рамы.

1-й вариант снеговой нагрузки:

S1=1,2·0,4·1,5·6=4,32 кН/м

2-й вариант снеговой нагрузки:

S2=1,2·2,2·1,5·6=23,76 кН/м

S3=1,2·1,1·1,5·6=11,88 кН/м

Рисунок 3 Расчетная схема рамы с приложением снеговой нагрузки

Ветровая нагрузка. По СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” для I района РБ нормативное значение ветрового давления w0= 0,23кН/м2, коэффициент надежности по нагрузке .

Линейная распределенная нагрузка от снега на раму определяется по формуле:

wm= w0·k·c··B где w0 – нормативное значение ветрового давления (п.6.4 СНиП 2.01.07-85);

kкоэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (п.6.5 СНиП 2.01.07-85);

c – аэродинамический коэффициент (п.6.6 СНиП 2.01.07-85);

 - коэффициент надежности по нагрузке (п. 6.11 СНиП 2.01.07-85);

B – шаг рам.

Линейная распределенная нагрузка от ветрового давления на раму:

w1 =0,23·0,75·0,8·1,4·6=1,1592кН/м

w2 =0,23·0,75·(-0,654)·1,4·6=-0,94746кН/м

w3 =0,23·0,75·(-0,454)·1,4·6=-0,65784кН/м

Линейная распределенная нагрузка от ветрового давления на арку рамы:

w4 =0,23·1·0,5638·1,4·6=1,08924кН/м

w5 =0,23·1.0305·(-1,14)·1,4·6=-2,3298кН/м

w6 =0,23·1·(-0,4)·1,4·6=-0,7728кН/м

Рисунок 4 Расчетная схема рамы с приложением ветрового давления

Статический расчет рамы выполнен на ЭВМ в программе “Скад”.

3.2 Подбор сечения стержней арки

Прочностные характеристики стали С245 расчетное сопротивление Ry=24,5кН/см2 согласно таблице 51 /5/, модуль упругости E=2,1·104кН/см2. Коэффициент условия работы γс=0,9.

Требуется подобрать сечение верхнего пояса арки по расчетному усилию N=225,8кН.

Расчетные длины стержня l0x=1,112 м;  l0y=1,112м.

Принимаем гнутый профиль прямоугольного сечения. Задаемся гибкостью λ=60 и, следовательно, φ=0,805 согласно таблица 72 /5/.

Определяем требуемую площадь сечения:

An= N/φ∙Ry∙ γс

где N - продольная сила;

φ – коэффициент продольного изгиба (СНиП II-23-81* табл. 72);

Ry – расчетное сопротивление стали (СНиП II-23-81* табл. 51).

An=225,8/0,805∙24,5∙0,9=11,433 см2

Требуемые радиусы инерции ix= l0x/ λ=1,112/60=1,85 см; iy= l0y/ λ=1,112/60=1,85 см.

По требуемой площади и радиусу инерции ближе всего подходит сечение Гн 71х50х6: А=12,96 см,  ix=1,892 см.

Определяем наибольшую гибкость стержня относительно оси х-х: λx= λmax= 111,2/1,89260 и по наибольшей гибкости находим φ=0,805.

Напряжение σ=N/ φ∙A=225,8/0,805∙12,96=21,5 кН/см2< Ry∙ γс=24,5∙0,9=22,09 кН/см2.

Оставляем принятое сечение Гн 70х50х6.

Общая устойчивость арок из плоскости обеспечивается поперечными связями и системой прогонов, определяющих расчетную длину элементов арки. 

Для сварки узлов арки применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08А, d=1,4…2мм, kω= 4мм. Раскосы привариваются по периметру к поясам арки.

Таблица 3.2.1 Подбор и проверка сечений стержней арки

Элемент

№ стержня

Расчетное усилие, кН

Сечение

Площадь А, см2

,

см

,

см

[ λ]

φmin

γс

Проверка сечения

растяжение

сжатие

прочность

N/A<

< Ry∙ γс

кН/см2

устойчивость

N/ φ∙A<

< Ry∙ γс

кН/см2

Верхний пояс

24

97,1

Гн

70х50х6

12,96

110,7/110,7

1,892/2,5

59/44,3

127

0,8097

0,9

-

9,25<22,1

25

78,3

7,5<22,1

26

63

6<22,1

27

48,8

4,6<22,1

28

35,8

3,4<22,1

29

25,4

2,4<22,1

30

20,83

2<22,1

31

28,1

2,7<22,1

32

50,47

4,8<22,1

33

113,4

1<2,21

34

225,8

0,805

-

21,5<

<22,1

Нижний пояс

35

26,3

Гн

70х50х5

11

103,6/207,2

1,928/2,54

-

400

0,6712

0,95

2,4<23

36

101,5

54/82

127

0,9

-

13,7<22,1

37

154,8

-

20,9<22,1

38

154,1

-

20,8<22,1

39

107,6

-

14,6<22,1

40

60,1

-

8,1<22,1

41

21,5

-

3<22,1

42

13,7

-

400

0,95

1,2<23

-

43

17,34

1,6<23

-

44

17,4

1,6<23

-

45

10,5

1<23

-

Раскосы

78

1,7

Гн

50х30х4

5,76

1,143/1,75

127

0,8191

0,9

0,3<22,1

79

12,2

-

400

0,95

2,1<23

-

80

14,7

127

0,9

-

3,1<22,1

81

9,9

-

400

0,95

1,7<23

-

82

16,34

127

0,9

-

3,5<22,1

83

8,1

-

400

0,95

1,4<23

-

84

19,3

127

0,9

-

4,1<22,1

85

7,2

-

400

0,95

1,25<23

-

86

22,2

127

0,9

-

4,7<22,1

87

5,9

-

400

0,95

1<23

-

88

23,6

127

0,9

5<22,1

89

3,3

-

400

0,95

6<23

-

90

21,7

127

0,9

-

4,6<22,1

91

3,3

-

0,7<22,1

92

14

-

3<22,1

93

10

-

2,1<22,1

94

15,6

-

400

0,95

2,7<23

-

95

32,6

127

0,9

6,9<22,1

96

49,3

-

400

0,95

10,4<23

-

97

55

127

0,9

-

11,6<22,1

98

94

-

400

0,95

16,3<23

-

99

90

127

0,9

19,1<22,1

Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или сжатие раскосов арки:

где N – продольная сила;

t– наименьшая толщина соединяемых элементов;

lωрасчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2t, или полной его длине в случае выхода конца шва за пределы стыка;

 - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести.

= 0,85·Ry

где  Ry – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести.

Ry= 0,85·240=204МПа

, следовательно, принятая длина шва удовлетворяет условию.

Расчет анкерных болтов. Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения σф, определяемые по формуле:

Рисунок 5 К расчету анкерных болтов

Исходя из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести сжатой зоны бетона

–N·a-Fa ·y=0, усилие в анкерных болтах (с одной стороны базы)

Fa = -N·a/y=-225,8·12,67/24,67=115,96кН

Определим требуемую площадь сечения одного анкерного болта:

Похожие материалы

Информация о работе