Сборные железобетонные конструкции промышленного здания, длинна которого равна 120 метрам (район строительства – г. Чита), страница 3

Расчет и конструирование сегментной фермы.

Принимаем геометрические размеры фермы 1-го типоразмера по серии ПК-01-129/78 для пролета 24 м при шаге 6 м (вып.4, лист 39).

Определение усилий в элементах фермы.

При плитах с размерами в плане 3×6 м нагрузка от покрытия приложена к верхнему поясу в узлах в виде сосредоточенных сил, собираемых с грузовой площади А=3×6 м². Собственный вес фермы равен 92 кН. Тогда постоянная нагрузка на узел от веса покрытия и фермы:

Нормативная   N_н=3,12*18+92*3/23,94=67,68 кН,

Расчетная         N_l=3,55*18+1,1*92*3/23,94=76,6 кН

С учетом снега на покрытии

Полная нормативная     N_п=67,68+1,5*18=94,68 кН

Полная расчетная          N=76,6+1.4*1.5*18=114,4 кН

Железобетонная ферма с жесткими узлами является статически неопределимой системой. Опытом проектирования установлено, что величины продольных усилий в поясах и решетке слабо зависят от жесткости узлов. Поэтому продольные усилия в элементах фермы определяют в предположении шарнирного соединения в уздах. Влияние жесткости узлов на прочность сжатых элементов учитывают уменьшением их расчетной длины, а на трещиностойкость и ширину раскрытия трещин растянутых элементов – введением поправочных коэффициентов. Поскольку геометрическая схема ферм всех типоразмеров одинакова, в статическом расчете удобно использовать единичные загружения узлов. Умножая усилия от единичных загружений на соответствующие узловые нагрузки, получаем таблицу проектных усилий в элементах фермы. 

Усилия в элементах фермы                                                                Таблица 3

Расчет элементов фермы

В качестве напрягаемой арматуры нижнего пояса примем канаты ø15 К7 1400 с R_sn=1400 МПа, R_s=1180 МПа и E_s=180000 МПа. Тогда потребуется минимальный класс бетона с характеристиками R_bn=22 МПа, R_btn=1.8 МПа, R_b=17 МПа, R_bt=1.2 МПа и E_b=29000 МПа, по характеру действующих нагрузок γ_b2=0.9. Прочность бетона при отпуске натяжения арматуры примем R_bp=0.7B=21 МПа. Для армирования ненапряженных элементов фермы без предварительного напряжения (верхний пояс и решетка) примем арматуру класса А-III с E_s=200000 МПа, R_s=R_sc=365 МПа при ø10 и более и R_s=R_sc=355 МПа при меньших диаметрах.

Верхний сжатый пояс

Наибольшее усилие от полной расчетной нагрузки действует в панели В4: N= 910,166 кН, в том числе от длительной – N_р=609,43 кН. При расчетной длине l₀=0.9l=0.9*301=270,9, где l=301 см – расстояние между геометрическими узлами для этой панели верхнего пояса, максимальная гибкость в плоскости фермы λ= l₀/h=270,9/22=12,31 см. Т.к. элемент работает на сжатие со случайным эксцентриситетом и λ<20, то расчет ведем из условия

N≤φ(R_bA_b+ R_sc(A_s+A_s’)),

Где A_b=25*22=550 см² – площадь бетонного сечения, φ-коэффициент, учитывающий гибкость колонны и длительность действия нагрузок.

Преобразуя формулу, получим

(A_s+A_s’)≥(N- φ* R_bA_b)/(φ R_sc)

φ = φ₁+2(φ₂- φ₁) R_sc(A_s+A_s’)/( R_bA_b) ≤φ₂