3. Стропильные балки покрытий. Основные принципы их расчета и конст- руирования.
2.Проектирование стропильных конструкций
До выполнения индивидуального задания необходимо изучить по учебни- кам особенности проектирования стропильных конструкций одноэтажных про- мышленных зданий и быть готовым к ответам на следующие вопросы:
1. Разновидности типов стропильных конструкций для одноэтажных про- мышленных зданий.
2. Рекомендуемые пролеты для балок и ферм в покрытиях одноэтажных промышленных зданий.
3. Стропильные балки покрытий. Основные принципы их расчета и конст- руирования.
4. Сегментные раскосные фермы. Основные принципы их расчета и конст- руирования.
5. Безраскосные арочные фермы. Основные принципы их расчета и конст- руирования.
6. Перераспределение усилий в статически неопределимых стропильных балках и фермах.
7. Преимущества и недостатки различных типов стропильных конструкций. Общие методические указания. В автоматически сформированных ЭВМ заданиях предлагается запроектировать стропильную конструкцию в виде: двухскатной решетчатой балки (БДР), или сегментной раскосной фермы (ФС)
или безраскосной арочной фермы (ФБ).
Требуется самостоятельно рассчитать элементы стропильной конструкции только по предельным состояниям первой группы. При расчете прочности нижнего пояса балки БДР и арочной фермы ФБ по наклонным сечениям и рас- четах опорных узлов величина потерь предварительного напряжения принима- ется приблизительно равной 0,3σ sp .
Расчеты нижнего пояса стропильной конструкции по трещиностойкости
выполнит ЭВМ. Если не будут удовлетворены требования по ширине раскры- тия трещин, то можно при повторных проверках изменить параметры напря- гаемой арматуры, величины начального предварительного напряжения армату- ры и передаточной прочности бетона. При расчете трещиностойкости ЭВМ принимает механический способ натяжения арматуры на упоры, расстояние между которыми назначается на 1 м больше номинального пролета, и условия твердения бетона – тепловая обработка при атмосферном давлении.
В результатах статического расчета стропильной конструкции, напечатан- ных ЭВМ, суммарные усилия соответствуют полному значению снеговой на- грузки. Для всех типов стропильных конструкций рекомендуется построение
эпюр усилий N , M и Q для определения наиболее опасных нормальных и на- клонных к продольной оси расчетных сечений элементов конструкций.
Для выполнения статического расчета стропильных конструкций без ЭВМ рекомендуется пользоваться табличными значениями усилий в расчетных сече- ниях от единичных воздействий по приложениям VI – X.
Особенности проектирования каждого типа стропильной конструкции из- ложены в методических указаниях к примерам.
2.1 Двухскатная решетчатая балка
Методические указания. Конструкция двухскатной решетчатой балки представляет собой статически неопределимую систему (многоконтурную ра- му), усилия в элементах которой вычислены ЭВМ или с помощью таблиц. В за- дачу проектирования входят расчет прочности сечений основных элементов балки и конструирование арматуры.
Размеры сечений принимаются в соответствии с назначенным типом опа- лубочной формы при компоновке поперечной рамы по приложению VI.
При расчете и конструировании продольной арматуры следует учитывать, что армирование всех элементов балки может быть несимметричным, но посто- янного сечения по длине элемента; диаметр стержней сжатой арматуры должен
быть не менее 10 мм; диаметр стержней растянутой ненапрягаемой арматуры должен быть не менее 8 мм с учетом заданного класса арматурной стали.
Поперечная арматура принимается класса В500.
Для примера возьмем следующие исходные данные, напечатанные ЭВМ:
Tип стропильной конструкции и пролет . . БДР-18 Kласс бетона предв. напряж. конструкций. B40 Kласс арм-ры сборных ненапр. конструкций A400 Kласс предв. напрягаемой арматуры. . . . A600
Решение. Воспользуемся результатами статического расчета балки, при- веденными на рисунке 6.
Для анализа напряженного состояния элементов решетчатой балки по- строим эпюры усилий N, М и Q от суммарного действия постоянной и снеговой нагрузки (снеговая I), как показано на рисунке 7. Согласно эпюрам усилий N и М, наиболее неблагоприятные сочетания усилий для расчета прочности нор- мальных сечений верхнего и нижнего поясов балки имеем в контуре с сечения- ми 3,4 и 11,12, а для расчета прочности наклонных сечений в поясах опасными будут сечения в контуре 1,2 и 9,10. Для конструктивного расчета стоек следует проанализировать напряженное состояние в сечениях 17 – 24 с учетом двух схем загружения снеговой нагрузкой. Так, для стойки 17 – 18 наиболее опас- ным будет сечение 18 при первой схеме загружения снеговой нагрузкой, а для
стойки 23 – 24 сечение 24 при второй схеме загружения снеговой нагрузкой.
Характеристики бетона и арматуры для стропильной балки. Бетон класса В40, R b = 22,0 МПа, R bt =1,40 МПа.
Продольная рабочая напрягаемая арматура класса А600, R s , n=600 МПа;
R s=520 МПа.
Продольная рабочая ненапрягаемая арматура класса А400, R s=350 МПа, R s с=350 МПа. По таблице IV.1 приложения IV для элемента без предваритель- ного напряжения с арматурой класса А400 находим ξ R = 0,533 и α R = 0,391.
Поперечная рабочая арматура класса В500, R sw=300 МПа. Назначаем величину предварительного напряжения арматуры:
σ sp = 500 МПа < 0,9 R s , n = 0,9·600=540 МПа, и более 0,3 R s , n = 0,3·600=180 МПа,
т.е. требования п. 9.1.1[5] удовлетворяются.
Принимаем σ ’ sp =σ sp =500 МПа.
Назначаем передаточную прочность бетона R bp = 25 МПа, удовлетво- ряющую требованиям п. 6.1.6 [5].
