2 Проектирование стропильной конструкции

2.1 Расчетный пролет, нагрузки, усилия

Требуется рассчитать и законструировать двускатную балку пролетом 18 м. Расстояние между двускатными балками вдоль здания 12 м. Балка изготавливается из легкого бетона В35. Способ натяжения арматуры – механический.

Нормативные расчетные характеристики для тяжелого бетона В35, твердеющего в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении, (для влажности).

;

;

;

;

; .

Расчетные характеристики ненапрягаемой арматуры:

- продольной, класса А-III: ;;

- поперечной, класса Вр-I диаметром 5 мм: ;.

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры класса A-IV: ;;.

Назначаем в первом приближении величину предварительного напряжения арматуры .

Проверяем условия (1) /1/, (для механического способа натяжения ).

;

.

Следовательно, окончательно принимаем .

Масса балки по проектным данным 9,1 т, а погонная нагрузка от собственного веса балки:

- при ;

- при .

Расчетный пролет принимаем равный расстоянию между анкерными болтами:

.

Расчетная нагрузка равна:

;

Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 /3/ составит:

.

Расчетные усилия определяются в расчетном сечении, которое находится на расстоянии .

Изгибающий момент:

.

Поперечная сила:

.

2.2 Предварительный подбор продольной напрягаемой арматуры

Поскольку потери предварительного напряжения пока неизвестны, требуемую площадь сечения напрягаемой арматуры определим приближенно, а после вычисления потерь проверим несущую способность.

Рассматриваем сечение на расстояние как наиболее опасное.

;

при симметричном расположении напрягаемой арматуры по высоте нижнего пояса.

В верхнем поясе балки предусматриваем конструктивную арматуру в количестве 4Ø12 А-III ().

.

В нижнем поясе предусматриваем арматуру 4Ø5 Вр-I () в виде сетки, охватывающей напрягаемую арматуру.

Рабочая высота сечения:

.

Граничная относительная высота сжатой зоны бетона:

,

где - характеристика сжатой зоны бетона, равная:

;

,

где ;

при коэффициенте условий работы .

Устанавливаем положение границы сжатой зоны:

, т.е. граница сжатой зоны проходит в пределах стенки.

Вспомогательные коэффициенты (с учетом арматуры ):

;

сжатой арматуры достаточно;

;

.

Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры:

.

Принимаем напрягаемую арматуру в количестве 4 Ø32 А-VI (), которую распределяем равномерно по периметру нижнего пояса балки.

2.3 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

Вычисления приведем для сечения на расстоянии , как наиболее опасного.

Площадь приведенного сечения:

,

где - для арматуры А-VI;

- для арматуры Вр-I;

- для арматуры А-III.

Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:

.

Расстояние от центра тяжести сечения до нижней грани:

.

Момент инерции сечения относительно центра тяжести:

Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего нижнего волокна:

.

То же с учетом неупругих деформаций бетона:

.

Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего верхнего волокна:

.

То же с учетом неупругих деформаций бетона:

.