Уточнение размеров элементов рамы
СОДЕРЖАНИЕ
Исходные данные…………………………………………………………………………….3
1. Расчет многоэтажной рамы………………………………………………………………4
1.1. Назначение размеров элементов рамы и определение нагрузок, действующих на раму …………………………………………………………………………….....................4
1.1.1 Назначение размеров элементов рамы……………………………………......4
1.1.2 Определение нагрузок, действующих на раму……………………………….4
1.1.3. Уточнение размеров элементов рамы……………………………………….6
1.1.4 Определение жесткостей элементов рамы…………………………………..7
1.2. Определение усилий в элементах рамы…………………………………………....8
Библиографический список………………………………………………………………..9
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Шифр ХХХ
1. Количество этажей: Х;
2. Высота этажа: Х м;
3. Количество пролетов: Х;
4. Рассчитываемые колонна и ригель: ХХХХние;
5. Шаг колонн здания В, м: Х м;
6. Район строительства: г. Х;
7. Снеговой район: Х;
8. Расчетная снеговая нагрузка Sq, кПа: Х;
9. Нормативная снеговая нагрузка S0 = Sq * 0,7, кПа: Х;
10. Пролет здания L, м: Х м;
11. Нормативная временная нагрузка на
междуэтажное перекрытие: Р = Х,0 кН/м2;
РАСЧЕТ МНОГОЭТАЖНОЙ РАМЫ
В соответствии с заданием рассчитывается четырехпролетная рама нижнего этажа.
Назначение размеров элементов рамы и определение нагрузок,
действующих на раму
Назначение предварительных размеров элементов рамы
Предварительно принимаем ригель таврового сечения с полкой внизу. Предварительные размеры сечения (рис. 2.1) назначаем в соответствии с п.2.1./11/:
hр = (1/10…1/20)*5,8=0,58…0,29 м;
принимаем hр = 700мм;
bр = (0,3…0,5)*700=210…350 мм;
принимаем bр = 300 мм.
Рис. 2.1. Поперечное сечение ригеля
Предварительные размеры сечения крайних колонн принимаем в соответствии с /11/: 400х400 мм, средних 400x600 мм.
Определение нагрузок
Нагрузка на ригель рамы принимается равномерно распределенной, т.к. количество сосредоточенных сил, действующих на него в местах опирания панелей перекрытия, составляет n=5.
Вычисление нагрузок от покрытия и перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания gn=0,95 приведено в таблице 1.1.:
Таблица 1.1.
Вычисление нагрузок от покрытия и перекрытия
| № п/п | Наименование нагрузки | Нормативная нагрузка, 
| Коэф. надежности по нагр., f | Расчетная нагр.,
|
| I. | ПОКРЫТИЕ
ПОСТОЯННАЯ (gпок )
2 слоя линокрома
 =8 мм;  =0,9 т/м3
0,008·1·1·9·0,95
| 0,09 | 1,2 | 0,108 |
| 2. | Цементно-песчаная стяжка
=30мм; =2,2 т/м3
0,03·1·1·22·0,95
| 0,627 | 1,3 | 0,815 |
| 3. | Утеплитель
=100мм; =1 т/м3
0,1·1·1·1·0,95
| 0,095 | 1,2 | 0,114 |
Продолжение таблицы 2.1.
| 4. | Пароизоляция
=5 мм; =1,25 т/м3
0,005·1·1·12,5·0,95
| 0,06 | 1,2 | 0,072 |
| Ребристая панель покрытия | 2,75 | 1,1 | 3,025 | |
| ИТОГО: ågпок = g1+g2+g3+g4+g5 | 3,622 | 4,134 | ||
| II. 1. | ВРЕМЕННАЯ (Vпок) Снеговая 0,8·0,7=0,56 | 0,56 | 0,8 | |
| ИТОГО с учетом f = 0,95 | 0,532 | 0,76 | ||
| ПОЛНАЯ: ågпок + Vпок | 4,154 | 4,894 | ||
| I. 1. | ПЕРЕКРЫТИЕ
ПОСТОЯННАЯ (gпер)
Пол:
– керамические плитки
=13 мм; =1,8 т/м3
0,013·1·1·18·0,95
– слой цементного раствора
=20 мм; =1,8 т/м3
0,020·1·1·18·0,95
| 0,2223 0,418 | 1,1 1,3 | 0,2445 0,5434 |
| 2. | Выравнивающий слой из бетона
=20 мм; =2,2 т/м3
0,020·1·1·22·0,95
| 0,418 | 1,3 | 0,5434 |
| 3. | Железобетонные ребристые панели | 2,75 | 1,1 | 3,025 |
| ИТОГО: ågпер = g1+g2+g3 | 3,808 | 4,3563 | ||
| II. 1. 2. | ВРЕМЕННАЯ (Vпер) Полезная: – кратковременная – длительная Перегородки | 5,225 5,225 0,5 | 1,2 1,05 1,1 | 6,27 5,486 0,55 |
| ИТОГО: åVпер = V1+V2 | 10,95 | 12,306 | ||
| ПОЛНАЯ: ågпер + åVпер | 14,758 | 16,6623 |
Вычисляем расчетные нагрузки на 1 погонный метр ригеля:
– ригель покрытия:
– постоянная:
от кровли и плит: 
кН/м;
от массы ригеля: 
(0,3 0,7 + 2 0,02 0,35 0,5 + 2 0,17 0,1 + 2 0,17 0,25 0,5) 25 1 1,1 0,95 = 7,681 кН/м;
ИТОГО: 
P1пок + P2пок = 22,324 + 7,681 = 30,005 кН/м.
– временная (снеговая):
0,8·5,4 = 4,32 кН/м;
0,5· P3пок = 0,5 0,8·5,4 = 2,16 кН/м;
Полная расчетная нагрузка: 
22,324 + 7,681 + 4,32 = 34,325 кН/м.
– ригель перекрытия:
– постоянная:
от пола и панелей: 
кН/м;
от массы ригеля: 
P2пок= 7,681 кН/м.
ИТОГО: 
23,524 + 7,681= 31,205 кН/м.
– временная:
от перегородок: 
0,55·5,4 = 2,97 кН/м,
полезная: 
( Pкр + Pдл ) В = (6,27 + 5,486) 5,4 = 63,482 кН/м;
4,725·5,6 + 3,64 = 30,1 кН/м,
5,4·5,6 = 30,24 кН/м.
ИТОГО: 
P3пер + P4пер = 2,97 + 63,482 = 66,482 кН/м.
Полная расчетная нагрузка: 
31,205 + 66,482 = 97,657 кН/м
Уточнение размеров элементов рамы
Для уточнения предварительно принятых размеров сечения ригеля вычисляется требуемая высота на основании упрощенного расчета. Опорный момент приближенно принимаем равным:
М = (0,6…0,7)·М0,
где М0 = Рпер·L2/8 – изгибающий момент в ригеле, вычисленный как для однопролетной балки.
М0 = 97,657·5,82/8 = 410,65 кН·м;
М = 0,7·410,65 = 287,455 кН·м.
Рабочая высота ригеля:
= 
,
где 
0,3·(1-0,5·0,3) = 0,255;
– для бетона класса В20;
hр = h0 + as = 60,25 + 5 =65,25 см < 70 см, (as = 50…70 мм).
РИГЕЛЬ
| В20; Rb=11,5МПа; Eb=27000МПа; hр=0,7 м; bр=0,3 м |
Определяем размеры сечения колонн.
Размеры сечения колонны нижнего этажа принимаются без учета изгибающих моментов по формуле:
,
где N – продольная сила, действующая на колонну.
Нагрузка на колонну нижнего этажа состоит из нагрузки от покрытия и междуэтажных перекрытий и вычисляется по формуле (без учета собственной массы):
;
;
Nср = 34,325 5,8 + 97,657 5,8 (4 – 1) = 1898,32 кН;
Nкр = 1898,32/2 = 949,16 кН;
Принимаем размеры сечения крайней колонны 400х400мм, тогда площадь поперечного сечения крайней колонны Акр=0,16 м2;
Требуемая прочность бетона 
КРАЙНЯЯ КОЛОННА
| В20; Rb=11,5 МПа; Eb=27000 МПа; hсol =0,4 м; bсol =0,4 м |
Требуемая площадь сечения средней колонны нижнего этажа
Аср = 1,3 (1898,32·103)/0,9·11,5·100 = 2384,36 см2 (для класса В20);
Задаемся стандартной шириной колонны 
.
Требуемая высота сечения колонны 
hсol = 2384,36 /40 = 59,61 см < 70 см.
СРЕДНЯЯ КОЛОННА
| В20; Rb=11,5 МПа; Eb=27000 МПа; hсol =0,6 м; bсol =0,4 м |
Так как кроме бетона нагрузку воспринимает арматура, окончательные размеры сечения средних колонн из бетона В20 в соответствии с требованиями унификации принимаем 400х600 мм.
Средние колонны верхних этажей, а также крайние колонны всех этажей принимаем сечением 400х400 мм, так как на них действуют нагрузки значительно меньшие по значению.
Расчетные пролеты ригелей принимаются равными расстоянию между осями колонн:
– в крайних пролетах 01 = 5,8 – 0,4/2 = 5,6 м;
– в средних пролетах 02 = 5,8 м.