Определение нагрузок и воздействий на двускатную балку длиной 18 метров. Расчет железобетонной решетчатой балки. Расчет железобетонной двускатной балки

Определение нагрузок и воздействий на двускатную балку длиной 18 метров. Расчет железобетонной решетчатой балки

2.1. Определение нагрузок и воздействий

Нагрузка принята в соответствии со СНиП 2.01.07. - 85 Нагрузки и воздействия [3]

Согласно [3] г. Новосибирск находится в IV-ом районе по весу снегового покрова, он составляет 150 кг с/м2 или 1,5 Мпа, и в III климатическом районе по ветровому воздействию. Ветровое воздействие составляет 38 кг с/м' или 0,38 Мпа. На балку действует вес кровли и вес плит покрытия. Состав кровли и вес плиты сведены в таблицу 2.1.

Нагрузка действующая на балку

Таблица 2.1.

2.2 Расчет железобетонной решетчатой балки

2.2.1 Исходные данные

Предварительно напряженная двускатная балка длиной 18 м. Расчетный пролет-

-17,7. Уклон балки 1:12.

Бетон тяжелый класса В40 ( R b = 22 Mпа ; R b, ser = 29 Mпа ; R b t = 1,4 Mпа ;

R b t , ser = 2,1 Mпа; Е b = 32500 Mпа;)

Балка нагружена сосредоточенными силами в узлах верхнего пояса, и распределенной нагрузкой от собственного веса.

Нагрузка на 1 м балки при собственной массе 10,4 т . И коэффициенте надежности по назначению γ n = 0,95 и нагрузке γ f = 1.

g nl кН/м. (2.1)

Нагрузка при коэффициенте γ f = 1,1

g l = 5,4 . 1,1= 5,94 кН/м. (2.2)

Расчетная схема решетчатой балки представляет собой свободно опёртую

многократно статически неопределимую замкнутую раму с жёсткими узлами. Для упрощения расчета в дипломном проектировании можно рассматривать решётчатую балку как балку с отверстиями.

Расчетная схема балки

2,85 3,00 3,00 3,00 3,00 2,85

Рис.2.1

Значение сосредоточенной нагрузки

Расчетная нагрузка 4,14 . 3 . 6 = 74,52 кН .

Полная нормативная 3,51. 3 . 6 = 63,18 кН .

Длительно действующая 3,14 . 3 . 6 = 56,62 кН .

Изгибающие моменты в сечениях балки (рис.2.2) определяются по формуле:

М = Qx –g l x2 / 2 - (G + S)i . (x – a i ) , (2. 3)

где х – расстояние от опоры до рассматриваемого сечения ;

a i – расстояние от опоры до рассматриваемого сечения .

Поперечная сила на опоре :

при γ f = 1 от полной нагрузки :

Qmax = gnl 1o/ 2+5. (Gn + Sn) / 2 = 5,4. 17,7 / 2 + 5. 63,18 / 2 = 229,59 кН , (2.4)

где Gn - полная расчетная нагрузка , Gn = 59,94 кН;

Sn - кратковременная расчетная нагрузка , Sn = 12,78 кН.

От длительно действующей нагрузки:

Q l , max = g nl 1o / 2 + 5 Gn / 2 = 5,4 . 17,7 / 2 + 5 . 56,62 /2 = 197,64 кН, (2.5)

при γ f > 1 от полной нагрузки:

Qmax = g l 1o/ 2+5 . (G + S) / 2 = 5,94 . 17,7 / 2 + 5 . 74,52 /2 = 283,87 кН (2.6)

где G - полная расчетная нагрузка;

S - кратковременная расчетная нагрузка.

Значения моментов, кН . м , сведены в таблицу 2.2

Таблица 2.2 Изгибающие моменты в расчетных сечениях , кН . м

Вид нагрузки	1	2	3	4	5	6	7	8
от расчетной нагрузки	853,0	969,88	1100,0	1210,5	1295,2	1332,7	1372,1	1403,4
от полной нормативной	645,87	785,79	893,25	984,44	1056,7	1092,0	1129,1	1158,7
от длительно действующей	589,83	672,62	763,98	841,1	902,01	931,49	961,9	985,76

1 2 3 4 5 6 7 8

vunivere.ru

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ стропильных ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ БАЛОК

Предварительно напряженные балки сейчас применяют в основном при пролетах 12 и 18 м и иногда при 24 м. Они оказываются экономичней ферм по расходу стали и бетона при пролетах 12 и 18 м (6-метровый шаг). Односкатные и плоские кровли образуются балками с параллельными поясами, а двускатные кровли – двускатными балками. Балки бывают сплошные и решетчатые, прямоугольного и двутаврового сечений. Балки двутаврового сечения сплошные экономичнее на 13¸17 % по расходу стали и бетона, чем решетчатые прямоугольного сечения. Изготавливаются балки преимущественно цельными.

В качестве материалов применяют бетон класса В25¸В40 и проволочную, стержневую или канатную арматуру, натягиваемую на упоры или бетон. Чаще в балках покрытий применяют натяжение на упоры, используя высокопрочную проволоку или горячекатаные стержни периодического профиля. По расходу стали, как правило, более экономичными оказываются балки с высокопрочной проволочной арматурой, затем с канатной и наименее – со стержневой. По объему бетона независимо от применяемой арматуры балки одного типа оказываются примерно одинаковыми.

Предварительные размеры балок назначают, ориентируясь на типовые конструкции.

Расчетная схема балок всех типов – однопролетная шарнирно-опертая (простая) балка. Сосредоточенную нагрузку, если число действующих сил 4 и более, можно «размазать» и заменить равномерно распределенной.

Балки рассчитываются на прочность по нормальным и наклонным сечениям, а также на трещиностойкость и жесткость.

Расчет на прочность по нормальным сечениям балок с параллельными поясами производится по максимальному изгибающему моменту (при равномерно распределенной нагрузке – по середине пролета). Для двускатных балок наиболее опасное сечение находится не в середине пролета, где балка имеет максимальную высоту, а на расстоянии от опоры, определяемом по формуле

, (84)

где i – уклон верхнего пояса;

– полезная высота сечения на опоре;

l – пролет балки.

Как следует из (84), размер х существенно зависит от высоты балки на опоре. Для реальных балок покрытия х = (0,35¸0,40) l. В результате расчета определяется площадь продольной арматуры и уточняются размеры поперечного сечения.

Отдельные проволоки периодического профиля в балках с натяжением арматуры на упоры должны размещаться с зазором 10¸15 мм. Может быть допущено попарное размещение проволок.

В балках с натяжением арматуры на бетон часть арматурных пучков может иметь криволинейное очертание. В этом случае толщина стенки определяется размером арматурных каналов и минимальным защитным слоем (20 мм).

Расчет наклонных сечений на действие поперечных сил производится в соответствии с указаниями пп. 3.30¸3.38 [6]. В результате расчета определяются шаг и диаметр поперечных стержней сварных каркасов, армирующих стенку.

Расчет по образованию и раскрытию трещин выполняется в соответствии с пп. 4.1¸4.13 [6].

Приопорный узел балки усиливают дополнительными сетками в торцах для надежной передачи усилий предварительного обжатия. Они устанавливаются обычно на расстоянии 50¸70 мм в количестве не менее 4 штук из расчета на местное смятие (пп. 5.15, 5.16 [6]).

Диаметр арматуры сеток не менее 5 мм, размер ячейки 45¸100 мм. Для предотвращения образования продольных горизонтальных трещин на опоре устанавливают дополнительные поперечные стержни, надежно приваренные к закладным деталям. Они располагаются на участке длиной не более . Для повышения трещиностойкости опорного узла иногда устанавливают предварительно напряженные поперечные стержни.

Отверстия в стенках решетчатых балок не должны попадать в зону действия максимальных поперечных сил, и они отодвигаются от опор на 1/64¸1/7 пролета. Обычно отверстия имеют форму вытянутого восьмиугольника длиной 900¸1000 мм с перемычками между ними по 500¸600 мм. Расстояния от нижней и верхней поверхностей отверстия до нижней и верхней граней балки назначают порядка 240¸400 мм. Отверстия окаймляются по контуру стержневой арматурой диаметром 10¸12 мм, сваренной с поперечными стержнями.

Коньковое сечение двускатных балок (с полкой в сжатой зоне) должно быть достаточным для восприятия равнодействующей от сил сжатия в верхних полках. При наличии в коньке ребра она может быть воспринята вертикальными стержнями, армирующими это ребро. При отсутствии ребра необходимо предусмотреть в каркасе стенки дополнительные поперечные стержни периодического профиля, расположенные на участке длиной не более 1/3 высоты сечения балки в коньке и приваренные к продольным стержням каркасов. Для усиления конька применяют также специальные закладные детали.

Расчет прочности балки на усилия, возникающие при обжатии бетона, транспортировании и монтаже, и расчет прогибов в курсовом проекте разрешается не производить.

Пример конструирования балки приведен на рис. 1.16.

Рис. 16. Пример конструирования предварительно напряженной

балки покрытия

II. Примеры расчета и проектирования

infopedia.su

Балка расчет

Расчет двускатной решетчатой балки покрытия пролетом 18 м

Бетон класса В30: коэффициент условия работы γb2 = 0,9 (Rb = 17∙0,9 = 15,3 МПа; Rbt = 1,2∙0,9 = 1,08 МПа; Rb, ser = 22 МПа; Rbt, ser = 1,8 МПа; Eb = 32,5∙103 МПа).

Предварительно напряженный пояс армируется канатами К7 диаметром 15 мм с напряжением на упоры (Rs = 1800 МПа; Rs, ser = 1295 МПа; Es = 1,8∙105 МПа).

Ненапрягаемая арматура класса А-III (при диаметре d < 10 мм Rs = 355 МПа; при d ≥ 10 мм Rs = 365 МПа; Es = 2∙105 МПа). Хомуты из арматуры класса А-I (Rsw = 175).

Применен механический метод натяжения на упоры формы. Предварительное напряжение σsp = 740 МПа. Обжатие бетона производится при передаточной прочности Rbp = 24 МПа > 11 МПа.

Расчетный пролет и нагрузки

Двускатная решетчатая балка покрытия пролетом 18 м

Расчетный пролет балки по осям опор

Рисунок – Опалубочный чертеж балки

ℓ0 = 18,00 - 2∙0,3 = 17,4 м,

где 0,3 м – расстояние от торца балки до оси опоры.

Нагрузка от собственной массы балки принимаем равномерно распределенной.

Нагрузка на 1 м балки при собственной массе 10,4 т и коэффициентах надежности по назначению γn = 0,95 и по нагрузке γf = 1

Нагрузка при коэффициенте γf = 1,1

gр1=5,41,1=5,94кН/м.

Сбор нагрузок

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка , кН/м²	Коэффициент надёжности по нагрузке, f	Расчётная нагрузка , кН/м²
Постоянная
Ж/б плита покрытия	1,75	1,1	1,925
Изоляционный ковер	2,05	1,3	2,53
Собственный вес балки	5,4	1,1	5,94
Итого	9,2		10,395
Временная
Снеговая	1,68	-	2,4
Длительная	0,504	-	0,72
Кратковременная	1,176	-	1,68
Итого:
Полная	10,88		12,795
Постоянная и длительная	9,704		11,115
Кратковременная	1,176		1,68

- расчетная нагрузка на 1 м длины:

- постоянная;

- полная;

- временная.

- нормативная нагрузка на 1 м длины:

- постоянная;

- полная;

- нормативная постоянная и длительная на 1 м длины:

- нормативная кратковременная на 1 м длины

Определение усилий

Расчетная схема решетчатой балки представляет собой свободно опертую многократно неопределимую замкнутую раму с жесткими узлами.

Рисунок - Расчетная схема балки

Вычислим изгибающие моменты :

- от полной расчетной нагрузки:

- от полной нормативной нагрузки:

Максимальная расчетная поперечная сила (на опорах):

Расчет нижнего пояса балки

Рисунок - Расчетное сечение нижнего пояса балки

Изгибающие моменты в опасном сечении балки определяем по формуле:

где x - расстояние от опоры до рассматриваемого сечения;

Подбор продольной напрягаемой арматуры

Рассматриваем наиболее опасное сечение:

Рабочая высота сечения

По таблице 3.1 [4] находим .

Вычисляем площадь сечения преднапряженной арматуры:

Принимаем 12 канатов К-7 Ø 15 мм, Аsp=16,992 см². Напрягаемая арматура окаймляется хомутами из арматуры класса АI Ø6 с шагом 500 мм.

Рисунок – Армирование нижнего пояса балки

Расчет верхнего пояса балки

Рисунок - Расчетное сечение верхнего пояса балки

Дефицит момента передаем на сжатую арматуру

Принимаем 8 стержней арматуры класса А-III Ø 20 мм, с площадью Аsp = 25,13 см².

Рисунок – Армирование нижнего пояса балки

Расчет наклонных сечений балки на максимальное действие поперечной силы

Поперечная арматура (хомуты) по расчету не требуются, ставим конструктивно Ø8 А-I с шагом ≤200 мм.

Рисунок – Схема монтажа

Поднимают балку при монтаже при помощи монтажных петель, установленных на расстоянии 2,25 м от торцов.

Масса балки Р ⋲ 5,83 т.

На одну монтажную петлю приходится N=Pf/4=5,831,4/4=2,041 т

Выбираем арматуру класса А-I, Rs=2350 кгс/см2

Asтр=2041/2350=0,87 см2

Принимаем ⌀12 А-I, Аs=1,13 см2.

studfiles.net

Расчет и проектирование железобетонной предварительно-напряженной двускатной балки покрытия двухпролетного здания

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание............................................................................................2 стр.

1. задание..................................................................................................3 стр.

2.компановка элементов здания.............................................4 стр.

3. выбор материалов........................................................................6 стр.

4. предварительное назначение размеров сечения балки…..……………………………………………………………..…..6 стр.

5. статический расчет балки………..………………….……...7 стр.

6. расчет прочности по первой группе предельных состояний…………………………………………………...………..10 стр.

6.1 Расчет прочности по нормальным сечениям...…10 стр.

6.2 Расчет прочности по наклонным сечениям…....11 стр.

7. расчет прочности по второй группе предельных состояний………………………………………………..…………..15 стр.

7.1 расчет по образованию трещин нормальных к оси

балки………………………………………..…………………………...15стр.

7.2 расчет по образованию трещин наклонных к оси

балки……………………………………………………………….…..16 стр.

8.определение прогиба балки………………………….….…17 стр.

9. выбор крана для монтажа балки……………..………..…18 стр.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………..…19 стр.

1. Задание.

Рассчитать и спроектировать железобетонную предварительно-напряженную двускатную балку покрытия двухпролетного здания.

Исходные данные:

Пролет 24 м,

Шаг колонны 6 м

Район строительства по снеговой нагрузке ΙΙΙ

Расчетно-пояснительная записка:

- компоновка элементов здания;

- статический расчет балки;

- расчет двускатной балки по предельным состояниям 1 и 2 групп; расчет прочности по нормальным и наклонным сечениям, расчет по образованию и раскрытию трещин, определение прогиба;

- выбор крана для монтажа;

- компоновочная схема здания;

- общий вид балки , разрезы, узлы;

- схема армирования балки;

- схема установки закладных деталей.

2.Компановка элементов здания.

Насколько это возможно здание проектируется из типовых элементов с соблюдением норм строительного проектирования и единой модульной системы.

Сетка колонн определяется вариантом задания и для данного задания здание с покрытиями по двускатным балкам равна 24×6 м.

Колонны крайнего ряда при шаге 6 м и кранах грузоподъемностью 50 т располагают с нулевой привязкой, совмещая ось ряда с наружной гранью колонны. Колонны торцов здания смещают с поперечной разбивочной оси на 500 мм.

При большой протяженности в поперечном и в продольном направлениях здание делят температурными швами на отдельные блоки. Продольные и поперечные температурные швы выполняют на сварных колоннах со вставкой, при этом колонны у температурного шва имеют привязку к продольным разбивочным осям 250 мм (или нулевую при 6 м).

Компоновочная схема каркаса здания приведена на рисунке 1.

1. колонна крайнего ряда;

2. среднего ряда;

3. двускатная балка покрытия;

4. подкрановая балка;

5. ребристая плита покрытия;

l-пролет здания;

lк-шаг колонн;

H-высота помещения от низа балки до уровня чистого пола.

HB-высота верхней части колонны;

HH- высота нижней части колонны;

При пролетах 24,30 м в качестве ригелей применяют - фермы

При шаге колонн 6 м принимаем колонны прямоугольного профиля со следующими характеристиками:

Крайние колонны КП 1-27 Средние колонны КП 1-30

H=10,8 H=10,8

Hк=11800 мм Hк=11800 мм

Нн=7800 мм Нн=7800 мм

HВ=4200 мм HВ=4200 мм

b=500 мм b=500 мм

Q=100 кН. Q=100 кН.

Отметка головки рельса 8,15 м Отметка головки рельса 8,15 м

Следующим выбираем двускатную балку решетчатую прямоугольного сечения, армированную напрягаемой стержневой арматурой. Для колонн применяют бетоны проектных марок 200-500.

Пролет – 24 м ;

Шаг колонн – 6 м Масса- 12,1 т

Подкрановая балка

Тип сечения двутавр.

Длина 24000 мм

Грузоподъемность крана 500 кН

Высота балки 2400 мм

Ширина полок

Верхняя 960 мм

Нижняя 300 мм

Высота полок

vunivere.ru

Курсовой проект Расчёт двускатной предварительно напряженной железобетонной балки покрытия

Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет

Кафедра железобетонных и каменных конструкций

Преподаватель Макаров А.Д.

Студент гр.143 Елисеева Н.О.

Нижний Новгород – 2012

Содержание

стр.

1 Исходные данные 3

2 Нагрузки и расчетный пролет 4

3 Расчёт по предельным состояниям первой группы 5

3.1 Расчёт на прочность по изгибающему моменту 5

3.2 Расчёт на прочность по поперечной силе 7

4 Расчёт по предельным состояниям второй группы 10

4.1 Общие указания к расчёту 10

4.2 Геометрические характеристики 10

4.3 Определение потерь предварительного напряжения арматуры 10

4.4 Проверка расчётного сечения на образование трещин 11

4.5 Расчёт балки по раскрытию трещин 13

4.6 Определение прогиба балки 13

Библиографический список 15

1 Исходные данные

Район строительства – г. Нижний Тагил, тип местности по ветровой нагрузке – В.

Ширина здания 12 м.

Предварительно напряженная двускатная балка пролетом 12 м и массой 41 кН, используется в качестве ригеля поперечной рамы, армируется арматурой класса А600 (Rs = 520 МПа, Rs,ser = 600 МПа, Es = 2,0·105 МПа) с механическим натяжением на упоры стенда. В качестве поперечной используется арматура класса А240 (Rsw = 170 МПа) и

А400 (Rsw = 285 МПа).

Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В25 (Rb,n= 18,5 МПа,Rb= 14,5 МПа,Rbt,n= 1,55 МПа,Rbt=1,05 МПа), коэффициент условия работы бетона γb1= 0,9, начальный модуль упругости бетона Еb=30000 МПа.

Значение предельной ширины раскрытия трещин при А600 аcrc = 0,4 мм.

Предельный относительный прогиб fu=l/250

2 Нагрузки и расчетный пролет

Таблица 1. Нагрузки от 1 м2покрытия

Нагрузки	Нормативная, Н/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке γf	Расчётная, Н/м2
А. Постоянные Гидроизоляция – 2 слоя ИзоПласт (К+П) Сборная стяжка – 2 слоя плоских асбоцементных листов, 20 мм Теплоизоляция – минераловатные маты, 100 мм (ρm= 200 кг/м3) Пароизоляция – 1 слой ИзоПласт ПП Железобетонная ребристая плита 1,5х6 м с заливкой швов раствором	98,1 235,4 196,2 29,4 1850	1,3 1,2 1,2 1,2 1,1	127,5 282,5 235,4 35,3 2035
Итого:	2409,1		2715,7
Б. Временная Снеговая нагрузка	1680	1,4	2400
Полная нагрузка:	4089,1		5115,7

Нагрузка от веса балки: нормативная qбn= 41000/12 = 3417 Н/пм

расчетная qб=γf ·qбn= 1,1·3417 = 3758,7 Н/пм

Нагрузка на 1 пм балки с грузовой площади шириной равной расстоянию между балками с учетом коэффициента надежности по ответственности γn= 1,0:

нормативная:

qn= 1,0(4089,1·6 + 3417) = 27951,6 Н/пм

расчетная по первой группе предельных состояний:

q= 1,0(5115,7·6+3758,7) = 34452,9 Н/пм

расчетная по второй группе предельных состояний:

qII=qn= 27951,6 Н/пм

Расчетный пролет балки равен номинальному пролету, уменьшенному на 300 мм.

L=12000-300=11700мм

studfiles.net

1. РАСЧЕТ ДВУСКАТНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БАЛКИ ПОКРЫТИЯ. Расчёт железобетонных конструкций одноэтажного производственного здания в сборном железобетоне

Определение нагрузок и воздействий на двускатную балку длиной 18 метров. Расчет железобетонной решетчатой балки. Расчет железобетонной двускатной балки