2. РАСЧЁТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЁННОГО ЭЛЕМЕНТА
2.1 Исходные данные. Нагрузки.
Проектирование несущего элемента предопределяется небольшим числом исходных данных: местными условиями, технологическими параметрами и видом (назначением) элемента. Согласно заданию на курсовой проект необходимо запроектировать предварительно напряжённую стропильную балку двутаврового сечения, с параллельными поясами пролётом 18м.
Нагрузки, действующие на покрытие, берутся с учётом таблицы 1.1 (нагрузка от собственного веса стропильной балки учитывается приблизительно).
Таблица 2.1 – Нагрузки, действующие на покрытие, кН/м2
|
Нагрузки |
Вычисления |
Нормативная |
γf |
Расчётная |
|
Постоянные |
||||
|
Рубероид 3 слоя |
0,1 |
1,35 |
0,135 |
|
|
Цементная стяжка (δ=20мм, γ=2т/м3) |
20·103·20 |
0,4 |
1,35 |
0,54 |
|
Утеплитель из пенобетона (δ=120мм, γ=0,5 т/м3) |
120·103·5 |
0,6 |
1,35 |
0,81 |
|
Плита ребристая 6х3м (масса 2,4т) |
2,4·10/(3·6) |
1,33 |
1,15 |
1,53 |
|
Ригель (стропильная балка с параллельными поясами массой 11т) |
11·10/(18·6) |
1,02 |
1,15 |
1,17 |
|
Итого |
3,45 |
4,185 |
||
|
Переменная |
||||
|
Снег, p |
0,7 |
1,4 |
0,98 |
|
|
В том числе длительно действующие, pi |
0,00 |
0,00 |
||
|
Суммарные |
||||
|
Полные, q |
4,15 |
5,165 |
||
|
Длительно действующие, qi |
3,45 |
4,185 |
Нагрузка на стропильную балку собирается с грузовой полосы, шириной, равной шагу поперечных рам промышленного здания (т.е. ширина грузовой полосы равна 6м). Нагрузки, действующие на стропильную балку, приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Нагрузки, действующие на стропильную балку, кН/м
|
Нагрузки |
Нормативная |
γf |
Расчётная |
|
Постоянные |
|||
|
Рубероид 3 слоя |
0,6 |
1,35 |
0,81 |
|
Цементная стяжка (δ=20мм, γ=2т/м3) |
2,4 |
1,35 |
3,24 |
|
Утеплитель из пенобетона (δ=120мм, γ=0,5 т/м3) |
3,6 |
1,35 |
4,86 |
|
Плита ребристая 6х3м (масса 2,4т) |
7,98 |
1,15 |
9,18 |
|
Ригель (стропильная балка с параллельными поясами массой 11т) |
6,12 |
1,15 |
7,04 |
|
Итого |
20,7 |
25,13 |
|
|
Переменная |
|||
|
Снег, p |
4,2 |
1,4 |
5,88 |
|
В том числе длительно действующие, pi |
0,00 |
0,00 |
|
|
Суммарные |
|||
|
Полные, q |
24,9 |
31,01 |
|
|
Длительно действующие, qi |
20,7 |
25,13 |
При подсчёте нагрузок на стропильную балку необходимо учесть так же и нагрузку от подвесного крона (кран-балки, грузоподъёмностью 2т). Внутренние усилия в стропильной балке от действия нагрузки от подвесного крана будем определять по схеме изображённой на рисунке 2.1. На рисунке 2.2 изображены эпюры внутренних усилий от действия равномерно распределённой нагрузки (полной q таблица 2.2).
|
Рисунок 2.1 – Расчетная схема стропильной балки и эпюры внутренних усилий от действия распределённой нагрузки, передаваемой на балку от покрытия |
Рисунок 2.2 – Расчетная схема стропильной балки и эпюры внутренних усилий от действия нагрузки, от подвесного крана |
Вычислим усилия, необходимые для расчёта стропильной балки.
Для расчёта продольной арматуры, расчётным будет являться поперечное сечение, нормальное к продольной оси элемента, проходящее посередине балки. Изгибающие моменты в этом сечении определим по построенным эпюрам (рисунки 2.1 и 2.2), получим:
кН·м
|
Для расчёта стропильной балки на поперечную силу необходимо определить её максимальное значение (из эпюр видно, что максимальное значение поперечной силы будет в приопорном сечении):
Размеры сечения (нормального к продольной оси балки, т.е. расчётного сечения) стропильной балки приняты по аналогичной конструкции. |
Рисунок 2.3 – Расчётное сечение стропильной балки |
2.2 Подбор продольной арматуры и расчёт несущей способности балки
Расчёты по побору продольной арматуры и расчёт несущей способности балки выполняются согласно требованиям СНБ 5.03.01-02. При выполнении расчётов необходимо проверить расположение границы сжатой зоны бетона, если граница сжатой зоны бетона расположена в пределах полки то расчёт производится как для прямоугольного сечения, если же граница сжатой зоны бетона выходит за пределы полки то расчёт производится как для таврового сечения.
Значение предварительного напряжения σ0,max следует назначать с учётом допустимых значений отклонений значения предварительного напряжения p, таким образом, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия:
Значение величины p зависит от способа напряжения арматуры.
Принимаем механический способ напряжения арматуры поэтому величина 
. С учётом значения величины p получим:
Получим что значение предварительного напряжения будет
находится в промежутке 
, принимаем значение
предварительного напряжения 
МПа.
Таблица 2.3 – Подбор арматуры в стропильной балке и расчёт её несущей способности
Исходные данные: геометрические размеры сечения приведены на рисунке 2.3; класс бетона C30/37, fcd=20 МПа, арматура класса S800, fpd=665Н/мм2.
|
Формулы, обозначения и вычисления |
Результат |
|
|
MSd, кН м |
1261,59 |
|
|
d, м |
|
1,35 |
|
|
|
0,1072 |
|
|
|
0,1137 |
|
|
|
0,153 |
|
|
|
1689 > 1261,59 |
|
Так как предыдущее условие выполняется и |
||
|
|
|
14,86 см2 |
|
Сечение: состав |
6Ø18; |
|
|
площадь, см 2 |
15,26 см2 |
|
|
|
||
|
Проверка несущей способности сечения |
||
|
|
0,13 |
|
|
|
|
1,37 |
|
|
|
0,1147 |
|
|
|
0,69 |
|
|
|
552 |
|
|
|
0,4888 |
|
|
1,15 |
|
|
|
|
Принимаем 1,15 |
|
|
|
0,132 |
|
|
|
0,181 |
|
|
|
0,165 |
|
|
|
2000 |
|
|
Условие выполняется |
1261,59 < 2000 |
Геометрические характеристики сечения определим по рисунку
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
кН
,м
(т.е. граница сжатой зоны бетона
проходит в полке), поэтому расчёт ведётся как для прямоугольного сечения
, м
