ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЙ»
Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»
Пояснительная записка
к курсовой работе
«ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО (ГРАЖДАНСКОГО) ЗДАНИЯ»
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
Выполнил:
студент гр. СГС-412
Амбарян А.С
Руководитель работы: доц. Красовицкий М. Ю.
Москва 2016 г
- Компоновка конструктивной схемы здания из сборных ЖБК
Пятиэтажное здание имеет три пролета в поперечном направлении и ширину в осях А-Г:
Длина здания в осях 1-11:
что превышает наибольшее допустимое расстояние для каркасных зданий из сборного ЖБ, равное 60м, и не требующая специального расчета на температуру и усадку. Указанный расчет можно в дальнейшем не производить, а осуществить конструктивные мероприятия, уменьшающие температурно-влажностные деформации и усилия от них, для этого в середине длины здания по оси 6 проектируем температурный усадочный шов, в этом случае длина температурного отсека (блока) будет меньше указанного выше допустимого расстояния.
Колонны у температурного усадочного шва устраивают в 2 ряда. Их оси и оси ригелей сдвигаются на 500мм в каждую сторону от разбивочной оси.
Принимаем поперечное расположение ригелей, обеспечивающих пространственную жесткость каркаса в поперечном направлении. В продольном направлении, при высоте здания в пять этажей, пространственная жесткость обеспечивается поперечными и продольными несущими стенами (наружными, стенами ЛК) и, связывающих их, жесткими дисками перекрытий (плитами).
С целью уменьшения типа размеров плит перекрытий принимаем нулевую привязку продольных стен к разбивочным осям, с этой же целью, а так же для обеспечения достаточной площадки опирания панелей перекрытия и покрытия на поперечные несущие стены, глубину их заделки в стену принимаем равную 130мм, таким образом, внутренние грани поперечных стен смещены от разбивочных осей 1 и 11 внутрь здания на величину заделки панелей в стену на 130мм.
Толщина продольных и поперечных стен составляет 510мм (2 кирпича), стены оштукатурены слоем 2см.
При временной нагрузки на перекрытия равной 5кПа принимаем ребристую П-образную плиту перекрытия (Рис.1).
Рис.1
Исходя из условия укладки целого числа панелей по ширине здания (по 6 панелей в каждом пролете ригеля) и необходимости укладки панелей-распорок по осям колонн принимаем ширину основных панелей:
и доборных панелей: . Доборные панели укладывают в крайних пролетах у продольных стен ( П-1 – обыкновенная плита, П-3-доборная плита, П-2 и П-4-плиты-распорки) (Рис 2).
Рис.2
Исходя из существующего опыта проектирования многоэтажных промышленных и гражданских зданий при пролете ригеля , пролете плиты , 5 этажах и временной нагрузки 5.5 кПа, назначим колонны каркаса сечением 400*400мм. Вылет консоли у колонны 300мм, высота 600мм, высота прямой части 300мм и угол скоса 450(Рис 3).
Рис.3
Для удобства выполнения работ по замоноличиванию стыков и сварки выпусков арматуры стыки колонн располагают на высоте 500-700мм, кратно 5см, от уровня плиты перекрытия первого этажа.
Колонна 1 этажа – К-1; колонны 2,3,4 этажа – К-2, колонна 5 этажа – К-3.
Поперечное сечение ригеля принимаем прямоугольного сечения(Рис 4).
Рис.4
Высота ригеля:
Принимаем hp=700 мм;
Принимаем250 мм.
Опирание ригеля на продольные стены – 300мм.
Плиты перекрытия:
Ширина
Высота , принимаем 300 мм.
Фундамент под несущие стены сборный, состоящий из блок-подушки и ЖБ фундаментных блоков. Из ранее проведенных расчетов в курсовой работе по дисциплине «Основания и фундаменты» приняли: 2 блок- подушки 580×580×1180 мм, высоту фундаментных блоков (hf) равную 300 мм, ширину основания (bf) 1200 мм, ширину по верху (b*) 600 мм. (Рис. 5)
Рис.5
Фундамент под сборные колонны каркаса – монолитные, состоящие из двух ступеней плитной части (I ступень3300∙3300∙300 мм; II ступень: 2100∙2100∙300 мм) и подколонника (900∙900∙900 мм) (Рис 6).
Рис.6
Все элементы каркаса имеют марки, которые указаны на поперечном разрезе здания и плане перекрытия в масштабе 1:200.
Состав пола (Рис. 7):
Рис. 7
Состав покрытия (Рис. 8):
Рис. 8
Состав пола по грунту (Рис.9):
Рис. 9
- Расчет и конструирование сборной плиты перекрытия
- Расчетный пролет плиты, сбор нагрузок и определение внутренних усилий. (Рис. 10)
Рис.10
Плита перекрытия опирается на ригель по верху, в результате расчетный пролет составляет: 7.67м=7670мм
Сбор нагрузок на плиту перекрытия осуществляем в табличной форме.
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
Нормативная, кН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная, кН/м2 |
|
1 |
Постоянная от перекрытия: -плиточный пол δ=15 мм, ρ= 2000кг/м3. - цементный выравнивающий слой δ=20 мм, ρ= 2000кг/м3. - собственный вес ребристой панели приведенная толщина 100 мм, ρ= 2500кг/м3.
|
|
1,1
1,3
1,1
|
0,33
0,52
2,75
|
|
|
Итого |
|
||
|
2 |
Временная: -полная в том числе -кратковременная -длительная |
.5
|
1,2
1,2 1,2 |
.6
|
Заданная временная нагрузка включает в себя кратковременную нагрузку от веса людей и ремонтных материалов и длительную часть , которая включает в себя вес стационарного оборудования и вес складируемых материалов.
Ширина плиты принятая
Расчетная нагрузка на 1 погонный метр при ее ширине с учетом коэффициента надежности по назначению здания составит:
-постоянная
-временная
в том числе
-кратковременная
-длительная
-полная расчетная
Нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты при ее ширине .
-полная нормативная нагрузка
в том числе
-кратковременная
-постоянная и длительная временная
Внутренние усилия от расчетных и нормативных нагрузок (Рис.11).
Рис.11
- от полной расчетной нагрузки
- от полной нормативной нагрузки
- от нормативной кратковременной нагрузки
- от нормативной постоянной и длительной временной нагрузки
- Поперечное сечение плиты. Прочностные и деформативные свойства материала (Рис.12).
Рис. 12
Эквивалентное, вводимое в расчет, по площади тавровое сечение (Рис.13).
Рис.13
площадь напрягаемой арматуры.
Рабочая арматура класса А1000 (Ø 10-32 мм).
расчетное сопротивление бетона сжатию.
расчетное сопротивление бетона растяжению.
коэффициент условия работы бетона, учитывающий длительное действие нагрузки.
нормативное сопротивление бетона сжатию.
нормативное сопротивление бетона растяжению.
начальный модуль упругости бетона
начальный модуль упругости напрягаемой арматуры
Для армирования плиты сетками и каркасами используем холоднотянутую проволоку класса В500 (Ø3-16)
- Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси.
Ребристая предварительно напряженная плита армируется стержневой
арматурой класса А1000 с электротермическим натяжением на упоры формы.
Максимально допустимая величина предварительного напряжения составляет
На первом этапе расчета величину преднапряжения принимаем , а с учетом возможных потерь преднапряжения
Рис. 14
=M
– деформация в арматуре при достижении в ней напряжений, равных пределу текучести.
– коэффициент точности натяжения.
предельная относительная деформация сжатого бетона.
– коэффициент условия работы арматуры, учитывающий возможность ее работы выше условного предела текучести.
Принимаем диаметр рабочей арматуры класса А1000 равный 16мм.
- Расчет полки на местный изгиб
Рис. 15
Принимаем диаметр рабочей арматуры класса В500 равный 5 мм
Рабочая арматура раскладывается с шагом 150 и 200
Рис. 16
Рассмотрим арматурную сетку С-2.
Рис. 17
Рис. 18
Рис. 19
Рис. 20
Армирование поперечного ребра принимаем конструктивно (см. сечение 2-2).
Рис.21
Рис. 22
Рис. 23
- Расчет прочности плиты по бетонной сжатой полосе между наклонными трещинами
расчетный пролет плиты.
Условие прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами обеспечено.
- Расчет плиты на прочность по наклонному сечению на действие поперечной силы
Условие прочности имеет вид:
поперечная сила от полной расчетной нагрузки в конце наклонного сечения.
усилие, воспринимаемое бетоном в наклонном сечении.
усилие, воспринимаемое поперечной арматурой в наклонном сечении.
наиболее опасная длина проекции наклонного сечения на горизонтальную ось.
коэффициент, учитывающий влияние усилия предварительного обжатия бетона.
площадь бетонного сечения плиты без учета свесов сжатых полок.
усилие обжатия плиты с учетом полных потерь предварительного напряжения в арматуре.
- при , , но
расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.
площадь поперечной арматуры в поперечном сечении.
диаметр поперечной арматуры =0.5 см=5 мм.
шаг поперечной арматуры.
На участках конструкций, где поперечная сила не может быть воспринята только бетоном, поперечная арматура устанавливается с шагом не более: , принимаем
На участках, где поперечная сила может быть воспринята только бетоном: , принимаем
распределенная по длине полная расчетная нагрузка с учетом того, что она может отсутствовать в опорной зоне.
Принимаем
длина проекции наклонного сечения на которой учитывается работа поперечных стержней.
Принимаем
Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения (Рис.24).
(Рис.24)
Рис. 24
Рис. 25
- Определение приведенных геометрических характеристик поперечного сечения плиты (Рис.26).
Рис.26
Статический момент площади приведенного сечения относительно его нижней грани.
расстояние от нижней грани сечения до его центра тяжести.
Момент инерции приведенного сечения.
Расстояние от ядровой точки наиболее удаленной от растянутой грани до центра тяжести приведенного сечения.
Упругопластический момент сопротивления приведенного сечения.
- необходимо для расчета трещиностойкости в стадии эксплуатации нижних волокон.
- необходимо для расчета трещиностойкости верхних волокон в стадии изготовления.
- Вычисление потерь предварительного напряжения арматуры.
Принимаем начальное предварительное напряжение в арматуре.
1-ые потери:
- от релаксации напряжений арматуры при ее электротермическом способе натяжения
- при изготовлении плиты перекрытия по агрегатно-поточной технологии. Изделие при пропаривании нагревается вместе с формой и упорами, поэтому температурный перепад между ними равен 0.
- при электротермическом способе натяжения потери от деформации формы
- деформации анкеров натяжных устройств
Сумма первых потерь:
Усилия обжатия бетона с учетом первых потерь напряжение в арматуре:
Максимальное сжимающее напряжение в бетоне от действия этой силы не должны превышать 90% от ее передаточной прочности.
(B30)
При пропаривании бетона в камере за сутки достигают 70% прочности от класса бетона.
Проверка:
расстояние от центра тяжести до оси арматуры.
2-ые потери напряжения в арматуре:
- потери от усадки бетона
деформация усадки бетона (для бетона класса B35 и ниже 0.0002МПа).
- потери от ползучести бетона
коэффициент ползучести (для бетона класса В30 при влажности от 40 до 75%,
напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры.
изгибающий момент от собственного веса плиты в середине пролета, при
расчетный пролет плиты.
Полные потери напряжения в арматуре:
Принимаем
Напряжения в арматуре с учетом полных потерь:
МПа
Усилия обжатия бетона с учетом полных потерь:
- Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси.
Условие отсутствие трещин имеет следующий вид:
момент в плите от полной нормативной нагрузки.
момент, воспринимаемый сечением плиты перед образованием трещин.
нормативное сопротивление бетона растяжению.
Условие НЕ соблюдается, следовательно образуются трещины в растянутой зоне бетона и требуется расчет по раскрытию ширины трещин .
2.9*Расчет по ширине раскрытия трещин, нормальных к продольной оси.
В общем случае:
коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки, , при продолжительном действии нагрузки.
коэффициент, учитывающий профиль арматуры. Для арматуры периодического .
коэффициент, учитывающий характер нагружения. Для изгибаемых и внецентренно сжатых элементов .
начальный модуль упругости напрягаемой арматуры.
приращение напряжений в предварительно напрягаемой арматуре в сечении с трещиной от внешней нагрузки.
Приращение напряжений от постоянной и временно-длительных нормативных нагрузок определяют по формуле:
это изгибающий момент от постоянных и временных длительных нормативных нагрузок.
Приращение напряжений от полной нормативной нагрузки:
плечо внутренней пары сил – расстояние от центра растянутой арматуры до центра сжатого бетона. Для элементов таврового сечения допускается принимать
коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций в растянутой арматуре между трещинами.
.
приращение напряжений в арматуре к моменту образования нормальной трещины.
Так как , принимаю
Так как , принимаю
базовое расстояние между смежными нормальными трещинами.
Первоначально вычисляем ширину продолжительного раскрытия трещин от постоянных и временных длительных нагрузок.
Если , то .
Ширина раскрытия трещин от полной нагрузки.
<0,04 см
считается по указанной выше формуле от полной нагрузки, .
ширина раскрытия трещин от постоянной и временной длительной нагрузки при их непродолжительном действии.
см
см
Принимаю .
см2
высота сечения растянутой зоны бетона,
поправочный коэффициент неупругих деформаций бетона для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне =0,9
Принимаю см.
- Расчет прогибов плиты.
Прогиб определяем от нормативного значения постоянной и временной длительной нагрузок, т.к. прогибы должный удовлетворять эстетико-психологическим требованиям.
f ≤
При наличии трещин в плите и выполнении условий кривизна плиты считается по формуле:
,
отвечающие
1) =
2) =
3) μ
Условие выполнено.
- Расчет и конструирование сборного неразрезного ригеля перекрытия.
- Расчетный пролет ригеля и сбор нагрузок.
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
Нормативная, кН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная, кН/м2 |
|
1 |
Постоянная от перекрытия: -плиточный пол δ=15 мм, ρ= 2000кг/м3. - цементный выравнивающий слой δ=20 мм, ρ= 2000кг/м3. - собственный вес ребристой панели приведенная толщина 100 мм, ρ= 2500кг/м3.
- собственный вес ригеля ρ= 2500кг/м3 |
|
1,1
1,3
1,1
1,1 |
0,33
0,52
2,75
0,616 |
|
|
Итого |
|
||
|
2 |
Временная: -полная
|
|
1,2
|
|
Неразрезной трехпролетный ригель рассчитываем как неразрезную балку с учетом образования пластических шарниров, то есть текучести в растянутой арматуре, при этом рассмотрим различные варианты загружениятрехпролетного ригеля временной нагрузкой. Значения огибающей эпюры М определяем по формуле , где берем по таблице в зависимости от соотношения для каждого сечения, на которые по длине с шагом разбит крайний и средний ригель.
– погонная постоянная линейно распределенная нагрузка, кН/м
– погонная постоянная линейно распределенная нагрузка, кН/м
Положительные значения огибающей эпюры моментов (низ) (Рис. 27)
|
№ точки |
Момент |
|||
|
1 |
0,065 |
50,41 |
276,4181 |
|
|
2 |
0,09 |
50,41 |
382,7328 |
|
|
МАКСИМУМ |
0,091 |
50,41 |
386,9854 |
|
|
3 |
0,075 |
50,41 |
318,9440 |
|
|
4 |
0,02 |
50,41 |
85,051 |
|
|
6 |
0,018 |
46,24 |
70,2145 |
|
|
7 |
0,058 |
46,24 |
226,2467 |
|
|
СЕРЕДИНА |
0,0625 |
46,24 |
243,8004 |
Значения огибающей эпюры моментов (верх)
|
№ точки |
Момент |
|||
|
5 |
-0,0715 |
50,41 |
-304,0600 |
|
|
5 |
-0,0715 |
46,24 |
-278,9076 |
|
|
6 |
-0,0248 |
46,24 |
-96,7399 |
|
|
7 |
0,0008 |
46,24 |
3,1206 |
Огибающая эпюра поперечных сил (Q)
Для точки 0:
Для точки 5:
Для точки 5 и 10:
ММ
= мм
- Прочностные и деформационные характеристики бетона и арматуры.
Бетон тяжелый класса B25.
расчетное сопротивление бетона сжатию.
расчетное сопротивление бетона растяжению.
начальный модуль упругости бетона.
Арматура продольная рабочая кл. А400.
расчетное сопротивление арматуры растяжению.
расчетное сопротивление арматуры сжатию.
начальный модуль упругости арматуры.
- Расчет ригелей крайнего и среднего пролета на прочность по нормальным сечениям.
Предварительно определяем граничное значение относительной высоты сжатого бетона.
предельная относительная деформация сжатого бетона.
Используем 2 условия равновесия:
Из первого уравнения равновесия определяем высоту сжатой зоны бетона следующим образом:
ширина ригеля=250 мм
расстояние от верхней сжатой грани до ц.т. всей растянутой арматуры
принимаем кратно 5мм
|
Рис. 28 |
Расстояние в свету
Первоначально принимаем расстояние отрастянутой грани до ц.т. всей растянутой арматуры.
Для сечения 1-1:
|
Рис. 29 |
Следовательно, в предельном состоянии в арматуре будет наблюдаться текучесть.
Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 28мм (рис. 29)
Для сечения 2-2:
|
Рис. 30 |
Следовательно, в предельном состоянии в арматуре будет наблюдаться текучесть.
Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 25мм (рис. 30)
Для сечения 4-4:
|
Рис. 31 |
Следовательно, в предельном состоянии в арматуре будет наблюдаться текучесть.
Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 20 мм (рис. 31)
Для сечения 3-3
|
Рис. 32 |
Следовательно, в предельном состоянии в арматуре будет наблюдаться текучесть.
Принимаем диаметр продольной рабочей арматуры класса А400 равный 22мм(рис. 32)
- Расчет прочности ригелей по бетонной сжатой полосе между наклонными трещинами.
;
Условие прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами обеспечено.
- Расчет ригелей на прочность по наклонному сечению на действие поперечной силы.
Условие прочности имеет вид:
поперечная сила от полной расчетной нагрузки в конце наклонного сечения.
усилие, воспринимаемое бетоном в наклонном сечении.
усилие, воспринимаемое поперечной арматурой в наклонном сечении.
наиболее опасная длина проекции наклонного сечения на горизонтальную ось.
Рассматриваем сечение 5-5, где .
h 0=625
|
Рис. 33 |
- при , , но
расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры.
площадь поперечной арматуры в поперечном сечении.
диаметр поперечной арматуры.
Диаметр поперечной арматуры первоначально принимаем по свариваемости с продольной рабочей арматурой.
На первом этапе расчета принимаем конструктивный шаг поперечных стержней.
шаг поперечной арматуры.
Так как находится с сечении 5-5 (т.е. на опоре), то:
(это видно из рис.33, где показываем сечение 5-5).
Принимаем
длина проекции наклонного сечения на которой учитывается работа поперечных стержней.
Принимаем
Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения.
|
Рис. 34 |
Рассматриваем сечение 2-2, где .
- при , , но
Так как находится в сечении 2-2 (т.е. на опоре), то:
(это видно из рис. 34, где показываем сечение 2-2).
Принимаем
Принимаем
Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения.
Вычисляю шаг Sw, исходя из вышеприведённого условия:
, условие выполнено
На пролете: , отсюда следует, что
нимаем шаг поперечной арматуры в середине ригеля
Рассматриваемсечение 4-4, где .
|
Рис. 35 |
- при , , но
Так как находится в сечении 3-3 (т.е. на опоре), то:
(это видно из рис. 35, где показываем сечение 4-4).
Принимаем
Принимаем
Проверяем условие прочности в конце наклонного сечения.
Вычисляю шаг Sw, исходя из вышеприведённого условия:
, условие выполнено
На пролете: , отсюда следует, что
нимаем шаг поперечной арматуры в середине ригеля
- Стык ригеля с колонной (рис. 37)
|
Рис. 37 |
Стык ригеля с колонной выполняем жестким на ванной сварке выпусков его верхних надопорных стержней со специальными стыковыми стержнями длиной 150 мм, эти стыковые стержни аналогично свариваются с заранее забетонированными в колонну стержнями, диаметр примем равным диаметру надопорных стержней ригеля.
В дальнейшем такой стык забетонируется.
- . Построение эпюры материалов
Крайний и средний ригель армируют двумя сварными каркасами, часть продольный стержней каркаса обрывают в соответствии с изменениями огибающей эпюры моментов и строят так называемую эпюру материалов (эпюру арматуры), которая представляет собой эпюру фактических изгибающих моментов, воспринимаемых ригелями при их принятых геометрических размеров, классе бетона, арматуры и характере армирования.
Обрывы арматурных стержней производят с целью экономии рабочей арматуры, при этом в пролете ригелей обрывают не более 50% рабочей арматуры и до грани свободной опоры, так и до грани промежуточной опоры (на колонну) доводят не менее двух стержней.
Эпюру материалов строят исходя из условия равновесия
- Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании нижней растянутой зоны крайнего ригеля (рис. 38)
|
Рис. 38 |
- Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда арматуры нижней растянутой зоны крайнего ригеля (рис. 39)
|
Рис. 39 |
- Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании нижней растянутой зоны среднего ригеля (рис. 40)
|
Рис. 40 |
- Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда нижней арматуры среднего ригеля (рис. 41)
|
Рис. 41 |
|
Рис. 42 |
- Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании верхней растянутой зоны крайнего ригеля (рис. 42)
|
Рис. 43 |
- Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда арматуры верхней растянутой зоны крайнего ригеля (рис. 43)
- Момент, воспринимаемый сечением при конструктивном армировании верхней растянутой зоны крайнего ригеля (рис. 44)
- Момент, воспринимаемый сечением при полном армировании верхней растянутой зоны среднего ригеля (рис. 45)
|
Рис. 45 |
|
Рис. 46 |
- Момент, воспринимаемый сечением при обрыве второго ряда арматуры верхней растянутой зоны среднего ригеля (рис. 46)
Для обеспечения прочности по наклонным сечениям ригеля на действие изгибающего момента обрываемые стержни должны быть заведены за место теоретического обрыва, которое принимается максимальным из двух значений
- – точка сварки
Место теоретического обрыва – место пересечения эпюры материалов и эпюры огибающих моментов.
– поперечная сила в месте теоретического обрыва.
Рис.48
- Расчет и конструирование сборной колонны первого этажа.
4.1Определение продольных в колонне первого этажа от расчетных нагрузок.
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
Нормативная, кН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная, кН/м2 |
|
|
1 |
Постоянная от покрытия: - рулонный водоизоляционный ковер в 3 слоя, , - цементный выравнивающий слой , - утеплитель (пенобетонные плиты) , - пароизоляция в один слой , - вентиляционные короба - собственный вес ребристый плиты ,
-собственный вес ригеля |
0.5
|
1.2
1.3
1.2
1.2
1.05
1.1
1.1 |
0.144
0.52
0.576
0.048
0.525
2.75
0,616 |
|
|
Итого |
|
||||
|
2 |
Временная на покрытие (снеговая) |
|
г. Нижний Новгород относится к IV снеговому району кПа. (Определяем по СП 20.13330.2011 карта 1 приложение Ж). |
||
|
3
|
Постоянная от перекрытия: -плиточный пол δ=15 мм, ρ= 2000кг/м3. - цементный выравнивающий слой δ=20 мм, ρ= 2000кг/м3. - собственный вес ребристой панели приведенная толщина 100 мм, ρ= 2500кг/м3.
-собственный вес ригеля
|
|
1,1
1,3
1,1
1.1 |
0,33
0,52
2,75
0.616 |
|
|
Итого |
|
||||
|
4
|
Временная на перекрытие
|
|
1.2 |
.6 |
|
Полная g1=5.5+3.76=9.26 ,Полная g2=5.5+4.216=9.716
Грузовая площадь для сбора нагрузок на колонну: .
Собственный вес колонны типового этажа:
кН
Вес колонны 1 этажа
кН
4.2 Прочностные и деформационные характеристики бетона и арматуры.
Бетон тяжелый класса B25.
расчетное сопротивление бетона сжатию.
расчетное сопротивление бетона растяжению.
начальный модуль упругости бетона.
Арматура продольная рабочая кл. А400.
расчетное сопротивление арматуры растяжению.
расчетное сопротивление арматуры сжатию.
начальный модуль упругости арматуры.
Поперечная арматура B500.
расчетное сопротивление арматуры растяжению.
расчетное сопротивление арматуры сжатию.
Прокатывается от 3 мм до 16мм.
4.3 Расчет прочности колонны по нормальным сечениям.
Расчет сжатых элементов прямоугольного сечения на действие продольной силы при отсутствии расчетного эксцентриситета
Момент в уровне заделки в фундамент:
разность моментов во 2-ом и 4-ом сечениях.
, следовательно,
расчетная длина колонны.
Условие прочности:
площадь поперечного сечения колонны.
требуемая по расчету площадь продольной арматуры колонны.
,
Принимаем диаметр рабочей арматуры класса А400 равный 16мм.
Условие прочности по нормальным сечениям выполняется.
Условие выполнено
(Рис. 50)
Принимаем по свариваемости ;
|
Рис. 50 |
|
Рис. 49 |
- Расчет на местное сжатие, опирание ригеля на консоль колонны
В месте опирания ригеля на консоль колонны бетон работает на местное сжатие (смятие). Расчет производят из условия:
– местная сжимающая сила от внешней нагрузки, равная опорному давлению ригеля (Q2)
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по площади смятия
- площадь приложения сжимающей силы (площадь смятия)
– расчетное сопротивление бетона смятию
– максимальная расчетная площадь смятия
Условие выполнено
- Расчет на прочность короткой опорной консоли колонны
Вылет консоли
Высота консоли
Высота консоли у свободного конца 30 см. Консоль армируется огибающей арматурой класса А400 и поперечными стержнями. Диаметр поперечных стержней по первом этапе расчета принимаем равным диаметру поперечной арматуры колонны 8 мм. (Рис. 51)
Огибающую арматуру приваривают к закладным деталям, а именно к уголкам 250×125×14. В результате принимаем:
Консоль считают короткой, т.к. ее вылет не превышает 30% от высоты ее рабочего сечения.
Прочность короткой консоли проверяют исходя из условия:
Рис. 51
Проверяем прочность сжатого бетона по наклонной полосе в консоли
Правая часть неравенства( принимается не более и не менее , принимаем правую часть равной 845,25
Консоль – короткий изгибаемый элемент, изгибающий момент которого равен
В связи с ответственностью узла такой момент увеличивают на 25%
(Рис. 52)
- Конструирование стыка колонны первого этажа
Стыки колонн обычно назначают на уровне от уровня перекрытия с целью удобства выполнения монтажных работ при их установке. Нулевая точка изгибающих моментов в колонне второго и любого другого вышележащего этажа расположена в середине его высоты. Поэтому при указанном выше месторасположении стыка его конструкция должна обеспечивать восприятие и передачу не только нормальной силы, но и изгибающего момента с перерезывающей силой, т.е. стык должен быть жестким.
При монтаже сборных колонн наибольшее распространение получил жесткий стык, выполняемый посредством ванной сварки выпусков рабочей арматуры колонны, расположенных в специальных подрезках, с последующим замоноличиванием подрезок. Такое замоноличивание выполняют в специальной инвентарной опалубке бетоном класса не ниже В20 под давлением. Суммарную высоту подрезок принимают не менее 300мм и не менее с целью надежного сцепления арматурных выпусков с бетоном замоноличивания. При армировании колонны четырьмя продольными стержнями арматуры подрезки устраивают по ее углам. Глубину вырезов принимают с учетом обеспечения минимального размера от центра тяжести арматуры до стенки выреза, равного 50мм. (В курсовой работе глубину вырезов можно принять равной 100˟100мм).
На торце каждой колонны располагают стальной распределительный лист толщиной не менее расстояния от его края до центрирующей прокладки. Ее приваривают к распределительному листу нижнего этажа. Толщина прокладки составляет от 5 до 10 мм, а размеры в плане не менее размера поперечного сечения колонны. К такой закладной детали приваривают четыре анкерных (монтажных) стержня из арматуры класса А240 диаметром 12 мм и длиной не менее , где диаметр продольной рабочей арматуры класса А400, замоноличенных в теле колонны при ее изготовлении.
Рис. 54
Рис. 55
Рис.56
В результате размеры прокладки принимаем , т.е. . Размеры в плане распределительного листа . Расстояние от его края до прокладки . В результате толщина листа .
В стуке колонн бетон испытывает местное сжатие (смятие) по площади распределительного листа, при этом на длине не менее торцы колонн усиливают сетками косвенного армирования. В зоне подрезок устанавливают не более двух сеток, всего сеток не менее четырех. Шаг сеток от 6 до 15 см, но не более поперечного сечения колонны. Принимаем шаг сеток 7см. Размер ячеек сетки принимают от 45 до 100 мм, но не более поперечного сечения колонны. Диаметр арматуры сеток принимаем равным диаметру поперечной арматуры, т. е. 8 мм.
- Расчет и конструирование плиты
- . Компоновка конструктивной схемы перекрытия
Монолитное ребристое перекрытие состоит из плиты и системы перекрестных балок (второстепенных и главных), которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию.
Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные на главные, опорами главных балок служат колонны и стены здания.
В курсовой работе монолитные перекрытия рассматриваются как вариант альтернативный сборному, поэтому пространственную жесткость здания с неполным каркасом обеспечивают по схеме аналогичной сборному варианту: главные балки располагают в поперечном направлении, их опирание 300 мм.
Как с точки зрения обеспечения необходимой длины зоны анкеровки продольной рабочей зоны арматуры балок, так и обеспечение необходимой площади передачи нагрузки с балок на стены.
Второстепенные балки располагают в продольной направлении по осям колонн, а также между ними с шагом
Шаг
Опирание второстепенных балок на поперечные несущие стены принимаем 250 мм.
Вдоль продольных несущих стен второстепенные балки не располагают , а используют вариант опирания на эти стены монолитные плиты.
Площадка опирания принимается не менее ее толщины и не менее 120 мм, а при кирпичных стенах не менее половины кирпича (125 мм). Принимаем 130 мм.
Привязку продольных и поперечных несущих стен к разбивочным осям выполняем по аналогии со сборным перекрытием.
В середине длины здания также устраиваем температурно-усадочный шов с привязкой осей колонн и главных балок от осей, толщина шва составляет 30 мм и заполняется герметичным материалом.
Толщину плиты в промышленном здании назначают в зависимости от величины действующих нагрузок, ее пролета (шага второстепенных балок) и требований огнестойкости (критериев теплоизолирующей способности и целостности).
Исходя из опыта проектирования ее принимают равным (1/30-1/40) шага второстепенных балок, но не менее 80 мм для плит перекрытия и 60 мм для плит покрытий. Принимаем ее равной 8 см.
Размеры поперечного сечения второстепенных балок принимаем следующими ; .
Принимаем
Принимаем
В этом случает пролет монолитной плиты, равный расстоянию в свету мужду второстепенными балками, а при опирании на продольные несущие стены – расстоянию от оси опоры до грани ребра второстепенной балки, будет в 2 раза меньше ее пролета в перпендикулярном направлении, равного расстоянию в свету между главными балками, а при опирании плиты на поперечныенесущие стены – расстоянию от оси опоры на стене до грани ребра главной балки. Такая монолитная плита будет балочной, так как привязка плиты и изгибающие моменты в ней от нагрузки значительно больше в поперечном направлении, чем в продольном. В этом направлении основная нагрузка воспринимается второстепенной балкой.
Размеры поперечного сечения главных балок принимаем по аналогии со сборным ригелем перекрытия
- Сбор нагрузок на плиту и определение усилий от них
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
Нормативная, кН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная, кН/м2 |
|
1 |
Постоянная от перекрытия: -плиточный пол δ=15 мм, ρ= 2000кг/м2. - цементный выравнивающий слой δ=20 мм, ρ= 2000кг/м2. - собственный вес плиты 80 мм, ρ= 2500кг/м2.
|
|
1,1
1,3
1,1
|
0,33
0,52
2,2
|
|
|
Итого |
|
||
|
2 |
Временная
|
.5
|
1,2
|
|
|
3 |
Полная |
|
При расчете монолитных плит рассматриваем полосу шириной 1 м, вырезанную из плиты параллельно ее коротким сторонам. Плиту рассматриваем как неразрезную балку, опираемую на второстепенную балку и наружные продольные несущие стены. В расчётной схеме таким образом плиту заменяют неразрезным многопролетным стержнем.
При расчете рассматриваем пяти пролётную балку, т.к. усилия во всех средних пролетах плиты незначительно отличаются от усилий в третьем пролете, расчет выполняют по методу предельного равновесия, т.е. с учетом перераспределения усилий (изгибающих моментов). Полную нагрузку считают расположенной во всех пролетах плиты. При расчете создают равно моментную систему для возможности одинакового армирования опорных и пролетных зон плиты. В результате изгибающие моменты в первом пролете и на первой промежуточной опоре принимают равными , а в средних пролетах и на средних промежуточных опорах (армирование второго пролета в целях упрощения конструирования производят как во всех остальных пролетах плиты, т.е. по моменту , а не ).
При выполнении условия для средних плит, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ними балками (второстепенными и главными), учитывают влияние распора, возникающего вследствие жесткости этих балок и препятствующего горизонтальным смещениям опорных сечений плиты. Учитывают это явление путем снижений моментов в средних пролетах и на средних опорах на 20%. Таким образом для монолитной плиты в осях 2-10 при выполнении условия величину изгибающего момента М4 умножают на коэффициент 0,8. В осях 1-2 и 10-11 величину М4не снижают.
Для осей 1-2 и 10-11
Для осей 2-10
Эпюра поперечных сил в плите имеет следующий вид :
Максимальное значение поперечной силы на первой промежуточной опоре составляет
- Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры
При изготовлении монолитных железобетонных перекрытий с балочными плитами используется бетон класса не ниже В15. В курсовой работе можно принять класс бетона В20 в условия естественного твердения.
- Расчет монолитной плиты балочного типа на прочность по нормальным сечениям
При выполнении курсовой работы расчет плиты производим в осях 1-2 (10-11). Такая плита в средних своих пролетах не является окаймленной балками по четырем сторонам (вдоль осей 1 и 11 балки отсутствуют). Поэтому значение изгибающего момента М4 в расчете используют без понижающего коэффициента.
При эксплуатации конструкции в закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности толщина защитного слоя бетона составляет не менее 20 мм и не менее диаметра арматуры рулонной или плоской сварной сетки (рабочей или распределительной). Поэтому на первом этапе расчета можно принять рабочую высоту сечения плиты
Первоначально выполняют подбор армирования в средних пролетах и над средними промежуточными опорами на момент М4. Требуемую площадь арматуры на 1 м ширины плиты вычисляют как для прямоугольного сечения
|
Рис. 60 |
. При этом используют законы механики (равновесия) и
Проверяем условие , где для бетона класса В20 и арматуры класса В500, при его выполнении требуемую площадь рабочей арматуры сетки С-5 на 1 м ширины плиты вычисляют по формуле:
– деформация в арматуре при достижении в ней напряжений, равных пределу текучести.
предельная относительная деформация сжатого бетона.
Шаг рабочих стержней сетки принимают равным 200 мм. В этом случае число стержней на 1 м ширины плиты соответственно составит n=5. Требуемый диаметр рабочих (продольных) стержней сетки С-5 может быть вычислен как:
применяют непрерывное армирование рулонными сетками из арматуры класса В500.
Принимаю диаметр арматуры класса В500 равный 6 мм. Принимаю раздельное армирование рулонными сетками с поперечным расположением рабочих стержней. Их раскатывают вдоль второстепенных балок по низу плиты в пролётах и по верху над её опорой.
В качестве рабочей и конструктивной распределительной арматуры используют арматуру класса В500. Применяем отдельные плоские сетки. Ширину сетки для пролетных полос подбирают по расчетному пролету плиты l01,пл=2,365 м(l02,пл = 2,2 м). Для надопорных полос ширину плоской сетки принимают равной 0,5∙ l01,пл (0,5∙l02,пл) + bв.б .
0,5∙ l01,пл + bв.б = 2,365*0,5 +0,2= 1,3825м.; 0,5∙l02,пл + bв.б = 1,1+0,2= 1,3 м..
В крайних пролетах и над первыми промежуточными опорами укладывают более мощные сетки, чем в средних пролетах и над средними промежуточными опорами.
Сечение распределительной арматуры должно составлять не менее 10% площади рабочей арматуры. Конструктивно она может быть принята диаметром 4мм с шагом 250мм.
Сетку С-5 применяют для армирования пролетных полос средних пролетов. За внутреннюю грань главной балки распределительную арматуру сетки С-5 заводят на 15-20 мм, т.е. до поперечной арматуры ее каркасов, а за внутреннюю грань поперечной стены по оси 1(13) на 120 мм. Рабочие стержни сетки заводят за внутренние грани второстепенных балок на 25 мм (до поперечной арматуры каркасов этих балок). Для над опорных полос средних пролетов применяют сетку С-5*, которая отличается от сетки С-5 только шириной. Ширина сетки С-5* назначается не менее 0,5∙l02,пл + bв.б. = 1,3м.
В крайних пролетах плиты располагают сетку С-6, а первые промежуточные опоры армируют сеткой С-6*. Диаметр и шаг поперечных рабочих стержней этих сеток идентичен и рассчитывается на момент М1.
Шаг поперечных стержней принимаю 200мм. В этом случае на 1м ширины плиты потребуется 5 стержней.
Требуемый диаметр рабочих стержней сетки С-9
Принимаю диаметр арматуры класса В500 равный 8 мм. Принимаю раздельное армирование сварными сетками в пролете плиты и над ее опорами (второстепенными балками).
Длина сеток аналогична сетке С-5 (С-5*), а ширина различается, сетка С-6 заводится за внутреннюю грань продольной стены на 120 мм и за внутреннюю грань второстепенной балки на 15 мм, а сетка С-6* назначается шириной не менее
0,25 l01,пл + bв.б. +0,25 l02,пл = 0,25∙2,365+0,2+0,25∙2,2 = 1,35 м
- Расчет монолитной плиты балочного типа на прочность по наклонным сечениям
Прочность наклонных сечений сплошных плит обычно оказывается достаточной из-за большого значения их ширины. Поэтому поперечную арматуру в плитах не устанавливают, обеспечивая прочность наклонных сечений только за счет работы бетона. Указанное условие прочности гарантируется при выполнении неравенства
Условие выполняется.
Чертеж
Скачать: