3.3. Проектирование сечений элементов фермы

Нижний растянутый пояс. Расчет прочности выполняем на суммарное опасное кратковременное усилие для элемента 1: N=838,48 кН. Определяем площадь сечения растянутой продольной напрягаемой арматуры класса А-IV при

Предварительно принимаем арматуру класса A-IV 4Ø22 с площадью ,что совпало с расчётом в программном комплексе ЛИРА.

Принимаем сечение нижнего пояса bхh=28х34cм.

Предусматриваются также каркасы с продольной ненапрягаемой арматурой из 4Ø10 A-III (хомуты Ø5 Вр-I с шагом 200).

Суммарный процент армирования:

Расчет нижнего пояса на трещиностойкость.

Отношение модулей упругости арматуры и бетона:

для стержней класса А-IV

для стержней класса А-III

Площадь приведенного сечения:

Для механического способа натяжения арматуры величину предварительного напряжения принимаем из условия , т.е. при получим ; принимаем .

Первые потери:

1) от релаксации напряжений арматуры

2) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств при

3) от деформации анкеров при

где l – длина натягиваемой арматуры в мм.

4) Для вычисления последнего вида первых потерь – от быстронатекающей ползучести - необходимо найти напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия. Перед спуском натяжения предварительное напряжение в арматуре с учетом вычисленных потерь равно:

Усилие обжатия тогда напряжение в бетоне:

и т.к.

но не более 0,8.

С учетом этого потери от быстронатекающей ползучести:

- для бетона, подвергнутого тепловой обработке.

Итого первые потери составляют:

Вторые потери:

1) от усадки бетона класса В40, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении,

2) от ползучести бетона при

где

при тепловой обработке бетона при атмосферном давлении.

Итого вторые потери составляют

Полные потери

Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры

При механическом способе натяжения . Тогда усилие обжатия при

составит:

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Поскольку , условие трещиностойкости сечения не выполняется и необходим расчет по раскрытию трещин.

Определим ширину раскрытия трещин от суммарного действия постоянной и полной снеговой нагрузки и сравним её с допускаемым значением:

Приращение напряжения в растянутой арматуре от полной нагрузки:

где Р - усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь.

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия всех нагрузок при

здесь - коэффициент, принимаемый равным для растянутых элементов 1,2;

- коэффициент, принимаемый равным для арматуры 1,0;

Приращение напряжения в арматуре от постоянной и длительной нагрузок:

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок при

;

;

Полная ширина раскрытия трещин в элементе нижнего пояса фермы составит:

Верхний сжатый пояс. Верхний пояс испытывает внецентренное сжатие, в связи с чем необходимо учитывать гибкость и длительность действия нагрузки.

Усилие в наиболее напряженном элементе В11, в том числе от расчетных значений длительных нагрузок при :

;

Ширину верхнего пояса принимаем из условия опирания плит покрытия пролетом 12м – 350мм. Ориентировочное значение требуемой площади верхнего пояса:

Несколько в запас принимаем размеры сечения верхнего пояса с площадью ; .

Расчетная длина стержня , где наибольшее фактическое расстояние между узлами верхнего пояса. Наибольшая гибкость элемента верхнего пояса возникает необходимость учитывать влияние прогиба элемента на его несущую способность.

Случайные эксцентриситеты:

; ;

Принимаем наибольшее значение случайного эксцентриситета

Условная критическая сила:

где

для тяжелого бетона;

Так как принимаем

Принимая в первом приближении находим

Коэффициент

Расстояние

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при

где

Далее вычисляем

То есть имеем 2-й случай внецентренного сжатия (случай малых эксцентриситетов). Для симметричного армирования находим:

Конструктивно принимаем 4Ø18А-IV с ,. Хомуты из условия свариваемости с продольной арматурой Ø18 принимаем Ø5Вр-I и устанавливаем их с шагом 300мм, что не превышает и не более 500мм, d – диаметр продольной рабочей арматуры.

Растянутый раскос 6. В данном раскосе возникают усилия : ;

. Для обеспечения прочности раскоса необходимая площадь продольной арматуры класса А-IV составляет:

Предварительно принимаем арматуру класса A-IV 4Ø12 с площадью . Поскольку рассматриваемая ферма бетонируется целиком, ширина всех элементов решётки принята b=15 см. Для растянутого раскоса bхh=15х15cм.

Коэффициент армирования:

_{Ко всем элементам решётки предъявляются требования 3-ей категории по трещиностойкости.}

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Условие трещиностойкости сечения выполняется, расчет по раскрытию трещин не требуется.