6 Расчет двускатной балки покрытия

Рассчитать и законструировать предварительно-напряжённую двускатную балку для покрытия промышленного здания. Расстояние между разбивочными осями здания L  20 м; шаг балок В  8 м. Балка изготавливается из бетона С 35/45 с тепловой обработкой; армирование  высокопрочная проволока S800, натягиваемая механическим способом. Поперечная арматура из стали класса S400, конструктивная арматура S240.

Расчетные данные.

Принимаем класс бетона С 35/45:

Принимаем арматуру – S800:

Принимаем арматуру S400:

Рисунок 6.1 - Предварительное назначение размеров балки

В общем случае размеры сечений балок назначаются из следующих соображений: высота сечения по средине балки h  1 / 10…1 / 15 L; уклон верхнего пояса 1 / 12; ширина верхней сжатой полки b_f^'  1 / 50…1 / 60 L (обычно 300500 мм); ширина нижнего пояса 300400 мм с учётом удобства размещения всей напрягаемой арматуры; толщина стенки b  60…120 мм; уклоны скосов полок 3045^о; высота сечения на опоре типовых балок 850 мм. Приняты следующие размеры сечения балки: , , ,

6.1 Определение нагрузок и усилий

Нагрузки на балку сведем в таблицу.

Таблица 6.1 Подсчет нагрузок на балку покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка
Постоянная
От покрытия	2,0·8=16,0		21,6
От собственного веса	5,1	1,35	5,61
От вентиляционных коробов и трубопроводов	0,5·8=4	1,35	5,4
	25,1		32,61
Временная
Длительная	0,4·8=3,2	1,5	5,04
Кратковременная	0,6·8·1,2=6,48	1,5	9,07
Полная
Постоянная и длительная	27,6		33,01
Кратковременная	6,48		9,07
Всего	34,08		42,08

Максимальный момент от полной расчетной нагрузки в середине пролета

Максимальный момент от полной нормативной нагрузки в середине пролета

Момент в наиболее опасном сечении в 1/3 пролета от расчетной нагрузки равен

,

где x = 19,65·0.35 = 7,5м.

Наибольшая поперечная сила от полной расчетной нагрузки

6.2 Предварительный расчет сечения арматуры

Определим сечение напрягаемой арматуры из условия обеспечения прочности.

где

В опасном сечении:

Ориентировочное значение сечения напрягаемой арматуры из условия обеспечения трещиностойкости:

Назначаем 54 10 S800 с площадью сечения 42,39см². Площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой зоне бетона принимаем конструктивно 2 18 S400 c площадью сечения 5.09 м², тоже в растянутой зоне.

Определение геометрических характеристик приведенного сечения.

Отношение модулей упругости

α = E_s / E_cm = 200 / 38 =5.26

Приведенная площадь арматуры

,

Определяем площадь приведенного сечения

Определяем статический момент железобетонной балки относительно нижней грани сечения

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани :

Тоже до верхней грани :

Определение упругого момента сопротивления балки

а) для нижней растянутой грани сечения

б) для верхней сжатой грани сечения

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки:

где

Тоже до нижней ядровой точки

Момент сопротивления сечения для нижней грани балки с учетом неупругих деформаций бетона, приближенно можно принять