Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО

Камская государственная инженерно-экономическая академия

Строительный факультет

Кафедра СК

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту №1 по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»

«НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ С ПОЛНЫМ КАРКАСОМ»

Выполнил: ст. гр.3303 Гришин А.

Проверил: ст.преподаватель Лагутина Н.В.

Набережные Челны 2007



Задание

1 Сетка колонн-5,8х6,2м

2 Размеры здания-24,8х46,4м

3 Высота этажа-4,9м

4 Количество этажей - 6

5 Временная нагрузка на перекрытие - 4,6кН/м2

6 Расчетное сопротивление грунта - R0=0,239МПа

7 Бетон монолитной плиты - В15

8 Бетон сборной плиты перекрытия - В20

9 Арматура - АIV (А600)

10 Способ натяжения арматуры - механический

11 Сечение сборной плиты перекрытия - ребристая

12 Сечение сборного ригеля - прямоугольное

13 Сечение консоли - короткая с вутами

14 Район строительства - г. Набережные Челны



1. Проектирование монолитного ребристого перекрытия

В монолитном ребристом перекрытии принимаем продольное расположение второстепенных балок и поперечное расположение главных балок. Второстепенные балки размещаем по осям колонн в половине пролета главной балки, при этом пролет плиты между осями ребер равен:

Задаемся предварительно размерами сечений (размеры поперечных сечений балок принимают кратными 5см):

1. второстепенной балки:

принимаем h_в.б. =40см,

2. главной балки:

принимаем

h_г.б. =50см,

1.1 Расчет плиты монолитного перекрытия

Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер

, в продольном направлении

Так как соотношение пролетов , то плиту рассчитываем как работающую по короткому направлению.

Подсчет нагрузок на 1м² плиты приведен в табл.1.

Таблица №1

Поз.	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэфф-т надежности по нагрузке f	Расчетная нагрузка, Н/м2
Постоянная
1	Плита t=60мм, =2500 кг/м3	1500	1,1	1650
2	Стяжка из цементно - песчаного р-ра t=20мм, =2200 кг/м3	440	1,3	570
3	Керамические плиты, t=13мм =1800 кг/м3	234	1,1	257
Итого	2174	-	2477
Временная нагрузка	4600	1,2	5520

Полная расчетная нагрузка

Для расчета плиты выделяем полосу шириной 1м, при этом расчетная нагрузка на 1м длины плиты равна .

С учетом коэффициента надежности по назначению здания _n=0,95, нагрузка на 1м равна

Расчетные изгибающие моменты определяем как для многопролетной плиты с учетом перераспределения моментов:

- в средних пролетах и на средних опорах:

3. в крайнем пролете и на первой промежуточной опоре:

Так как для рассматриваемого перекрытия , то в плитах, окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ним балками, изгибающие моменты не уменьшаются.

Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон - тяжелый класса B-15, R_b=8,5МПа, R_bt=0.75МПа, коэффициент условий работы бетона _b2 =0,9.

Арматура - проволока класса В500, диаметром 5мм, R_s=360МПа.

Подбор сечений продольной арматуры

1) в средних пролетах и на средних опорах плит

=0.952,

принимаем 55В500 с и соответствующую рулонную сетку (С-1)

(в пролете 5,8м укладывается две сетки).

2) в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах

=0.930,

принимаем две сетки с общим числом стержней 85В500 с

(С-1) и (С-2)

1.2 Расчет и конструирование второстепенной балки

Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между главными балками

.

Расчетные нагрузки на 1 метр длины второстепенной балки:

Постоянная

4. собственный вес плиты и полок:

5. то же, балки сечением равен 2,20кН/м

Итого

6. временная

7. полная нагрузка:

Расчетные усилия

Изгибающие моменты определяем как для многопролетной балки с учетом перераспределения усилий.

8. в первом пролете:

9. на первой промежуточной опоре:

10. в средних пролетах и на средних опорах:

Отрицательные моменты в средних пролетах определяются по огибающей эпюре моментов; они зависят от отношения временной нагрузки к постоянной . В расчетном сечении в месте обрыва напорной арматуры отрицательный момент при можно принять равным 40% момента на первой промежуточной опоре, тогда:

Поперечные силы:

11. на крайней опоре

12. на первой промежуточной опоре слева

13. на первой промежуточной опоре справа

Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон - тяжелый класса B-15, R_b=8.5МПа, R_bt=0.75МПа, коэффициент условий работы бетона _b2 =0,9.

Арматура - продольная класса A-400 с R_s=365МПа; поперечная класса А-200 с R_sw=175МПа.

Определение высоты сечения балки

Высоту сечения балки подбираем по опорному моменту при , т.к. на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира.

При , . На опоре момент отрицательный - полка ребра в растянутой зоне, сечение работает как прямоугольное с шириной ребра .

Вычисляем

.

Принимаем , , .

В пролетах сечение тавровое - полка в сжатой зоне. Расчетная ширина полки при принимаем .

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси

а) сечение в первом пролете .

; - нейтральная ось проходит в сжатой полке.

Принимаем 2 18 A-400 с

б) сечение в среднем пролете .

;

Принимаем 2 16 A-400 с

в) На отрицательный момент сечение работает как прямоугольное

;

Принимаем 2 12 A-400 с

г) сечение на первой промежуточной опоре

;

Принимаем 5 12 A-400 с - две гнутые сетки 2 12 A-400 (С-3) и 3 12 A-400(С-4).

д) сечение на средних опорах

;

Принимаем 4 12 A-400 с - две гнутые сетки по 2 12 A-400 (С-3).

Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси

Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия сварки с продольными стержнями 18 и принимают класса В500. Число каркасов - 2, .

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям на приопорных участках , но не более 15см, принимаем ;

в пролетной части , принимаем 30см.

Bлияние свесов полки

Условие:-выполняется

Требование: -удовлетворяется

;

<-условие соблюдается.

Тогда: ,

принимаем

,

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Длина проекции наклонного сечения:

,

принимаем

Условие прочности

-выполняется.

Проверка прочности по наклонной сжатой полосе:

;;

;

Условие

-

выполняется.

Расчет и конструирование сборной предварительно-напряженной ребристой плиты перекрытия

Расчетный пролет и нагрузки

Номинальную ширину плиты примем равной 1600 мм.

Подсчет нагрузок.

Вид нагрузки	Нормативная Н/м2	Коэфф-т надежности по нагрузке	Расчетная Н/м2
ПОСТОЯННАЯ 1. Собств. вес плиты с овальными пустотами 2. То же слоя цем. стяжки =20 мм (=2200 кг/м2) 3. То же керамических плиток =13 мм (=1800 кг/м2)	2500 440 240	1.1 1.3 1.1	2750 572 264
Итого: ВРЕМЕННАЯ В том числе: Длительная Кратковременная ПОЛНАЯ В том числе: Постоянная и длительная	3180 4600 3220 1400 7780 6400	- 1,2 1,2 1,2 - -	3586 5520 3864 1656 9106 -

Расчетная нагрузка на 1м длины при ширине плиты 1,6 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания _n=0.95.

а) Постоянная g=3,586*1,6 *0.95=5,45кН/м

б) Полная (g+)=9,106*1,6*0.95=13,84кН/м

в) Временная =5,52*1,6*0.95=8,39 кН/м

Нормативная нагрузка на 1м длины.

а) Постоянная g^н=3,18*1,6*0.95=4,83кН/м

б) Полная (g^н+^н)=7,78*1,6*0.95=11,83кН/м

в) В том числе постоянная и длительная 6,4*1,6*0.95=9,73кН/м

г) Кратковременная: 1,4*1,6*0.95=2,13кН/м

Для определения расчетного пролета панели l₀ предварительно назначим сечение ригеля , ;принимаем

При опирании панели на полки ригеля расчетный пролет

Усилия: а) От расчетных нагрузок:

;

б) От нормативной полной:

;

в) От нормативной постоянной и длительной:

;

г) От нормативной кратковременной:

;

Установление поперечных размеров сечения панели

а) Высота сечения ребристой предварительно-напряженной панели:

принимаем h=25 см

б) Рабочая высота сечения

в) Ширина продольных ребер понизу 7 см.

г) Ширина верхней полки 156см.

Расчетная ширина ребра b=2*7=14см.

Сечение и расчетное сечение панели.

Характеристики прочности бетона и арматуры

Ребристую предварительно-напряженную панель армируют стержневой арматурой класса А-600 с механическим натяжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории.

Бетон тяжелый, класса B-20.

Характеристики	Нормативное значение	Расчетное значение
Призменная прочность Растяжение осевое	Rbn=Rb,ser=14,5 МПа Rbtn=Rbt,ser=1,4 МПа	Rb=11,5 МПа Rbt=0,9 МПа

Коэффициент условий работы _b2=0.9.

Начальный модуль упругости E_b=24*10³МПа

Передаточная прочность бетона R_b устанавливается так, чтобы при обжатии отношение напряжений _bp/R_bp0.75

Арматура продольных ребер - А-600.

Нормативное сопротивление R_sn=590 МПа.

Расчетное сопротивление R_s=510 МПа.

Модуль упругости E_s=190000 МПа.

Предварительное напряжение арматуры принимают равным:

Проверяют выполнение условия: при механическом способе натяжения:

;

- условие выполняется.

Определяем предельное отклонение предварительного напряжения:

.

При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимают _sp=1+0.1=1,1

Коэффициент точности натяжения: _sp=1-0.1=0,9.

Предварительное напряжение с учетом точности натяжения:

Расчет прочности по сечению, нормальному к предельной оси

М=55,7 кН*м. Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.

Вычисляем

=0,071; -нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки, =0,964

Характеристика сжатой зоны

Граничная высота сжатой зоны

;

где ;

В знаменателе 500МПа, поскольку _b2<1.

Коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести:

;

=1,15 - для арматуры класса A-600. Принимаем _S6=1,15.

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 216 A-600 с A_S=4,02см².

Расчет прочности панели по сечению, наклонному к продольной оси

Q_max=39,3кН

1. Влияние продольного усилия обжатия: ;

принимаем .

2. Проверяем требуется ли поперечная арматура по расчету:

-

удовлетворяется.

При

- это расстояние от вершины наклонного сечения до опоры.

3. Проверяем второе условие: , условие не выполняется, значит, требуется расчет поперечной арматуры.

4. На приопорных участках длиной l/4 устанавливаем в каждом ребре между пустотами стержни 5В500 с шагом . ;

5. Влияние свесов сжатых полок (при 2 ребрах):

6. , принимаем 1.5

7.

8. Условие удовлетворяется

9. Требование удовлетворяется

10.

11. , то вычисляем ,

принимаем с=73см

12. Тогда , принимаем

13. Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

14. , принимаем

15.

16. Проверяем условие прочности:

условие прочности обеспечено

17. Проверим прочность по сжатой наклонной полосе: ; ;

=0.01 - для тяжелого бетона;

18. Условие прочности:

удовлетворяется.

Хомуты объединены в один каркас К-1 (по одному в каждом ребре), в котором верхняя ненапрягаемая арматура принимается из расчета на монтажные нагрузки. В данном случае продольные стержни приняты конструктивно соответственно 18A400 с A_S=0.503см² и 16A400 с A_S=0.283см².

Определение геометрических характеристик приведенного сечения.

1. Отношение модулей упругости:

2. Площадь приведенного сечения:

3. Статический момент относительно нижней грани сечения панели:

4. Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

5. Момент инерции:

6. Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне:

7. Момент сопротивления приведенного сечения по верхней зоне:

8. Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой (верхней зоны) до центра тяжести приведенного сечения:

9. То же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):

; где

10. Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:

=1.75-для таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

11. Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия элемента:

=1.5-для таврового сечения с полкой в растянутой зоне при и

Определение потерь предварительного напряжения

Коэффициент точности натяжения арматуры .

1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при механическом способе натяжения:

2. Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами ₂=0

3. Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств:

где

длина натягиваемого стержня(расстояние между наружными гранями формыили стенда)

4. Усилие обжатия:

5. Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведенного сечения:

6. Напряжение в бетоне при обжатии:

7. Передаточная прочность бетона устанавливается из условия:; . Принимаем R_bp=11 МПа.

8. Сжимающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от усилия обжатия P₁ и c учетом изгибающего момента от веса плиты:

9. Тогда:

10. Потери от быстронатекающей ползучести при: и при <0.8

составляют:

11. Первые потери:

12. С учетом потерь _los1:

13. Потери от усадки бетона:

14. Потери от ползучести бетона при составляем

15. Вторые потери:

16. Полные потери: , что >установленного min (то есть условие выполняется). Принимаем .

17. Усилие обжатия с учетом полных потерь: .

Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси

_f=1 - коэффициент надежности по нагрузке.

M^н=47,6 кНм.

Проверим выполнение условия

2. Вычислим момент образования трещин по приближенному способу ядровых моментов:

3. Поскольку , то трещины в растянутой зоне образуются, т.е. необходим расчет по раскрытию трещин.

4. Проверим образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при ее обжатии при значении коэффициента точности натяжения _sp=1,1. Изгибающий момент от веса плиты M=16,1кНм.

Расчетное условие: ;- условие выполняется, значит, начальные трещины не образуются.

Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси при _sp=1

- Предельная ширина раскрытия трещин:

o непродолжительная a_crc=0.3мм

o продолжительная a_crc=0.2мм

2. Изгибающие моменты от нормативных нагрузок:

o постоянной и длительной M^н=47,6кНм;

o суммарной M^н=55,7кНм

3. Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок:

где -плечо внутренней пары сил.

e_sp=0, так как усилие обжатия P приложено в ц.т. площади площади нижней напрягаемой арматуры.

- момент сопротивления по растянутой арматуре.

5. Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки:

6. Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки:

- диаметр продольной арматуры.

7. Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузки:

8. Ширина раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок:

; где _l=1.5

9. Непродолжительная ширина раскрытия трещин:

10. Продолжительная ширина раскрытия трещин:

Расчет и конструирование ригеля

Расчетная схема и нагрузки.

Поперечная схема многоэтажной рамы имеет регулярную расчетную схему с равными пролетами ригелей 6,2м и равными длинами стоек (высотами этажей 4,9м). Сечения ригелей и стоек по этажам приняты постоянными.

Для расчета на вертикальную нагрузку многоэтажную раму расчленяют на одноэтажные рамы с нулевыми точками моментов - шарнирами, расположенными на концах стоек, - в середине длины стоек всех этажей, кроме первого.

Расчетная схема поперечной рамы.

Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам - 5,8м.

Расчетная нагрузка на 1м длины ригеля:

Постоянная:

от перекрытия с учетом :

от веса ригеля сечением 0,25*0,5 (р=2500 кг/м³) с учетом коэффициентов надежности

Итого: g=19,8+3,3=23,1 кН/м

Временная: с учетом ;

В том числе: - длительная ;

- кратковременная ;

Полная нагрузка:

Характеристика прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В-20. Расчетные сопротивления:

При сжатии

При растяжении

Коэффициент условий работы бетона

Модуль упругости

Арматура продольная рабочая класса А-400

Расчетное сопротивление

Модуль упругости

Сечение колонны принято .

Вычисление моментов в расчетных сечениях ригеля.

Опорные моменты вычисляют по таблице для ригелей, соединенных с колоннами на средних и крайних опорах, по формуле . Табличные коэффициенты и зависят от схем загружения ригеля и колонны.

Момент инерции сечения колонны:

Коэффициенты: ; где ; длина ригеля = поп. шаг колонны.

Схема загружения	Опорные моменты, кНм
	М12	М21	М23	М32
1
2
3
4
1+2	-116	-165	-104	-104
1+3	-36	-118	-159	-159
1+4	-103	-209	-197	-146

Пролетные моменты ригеля

а) в крайнем пролете

Схема загружения (1+2)

,

Максимальный пролетный момент

Схема загружения (1+3)

,

,

Схема загружения (1+4)

,

б) в среднем пролете

Схема загружения (1+2)

Схема загружения (1+3)

Схема загружения (1+4)

,

Эпюры моментов ригеля при различных комбинациях схем загружения строят по данным таблицы, по схемам загружения (1+2); (1+4); (1+3) (отдельно для каждого загружения).

Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле

Практический расчет заключается в уменьшении примерно на 30% опорных моментов ригеля М₁₂ и М₂₃ по схемам загружения (1+4).(При этом намечается образование пластических шарниров на опоре). К эпюре моментов схемы загружения (1+4) добавляют выравнивающую эпюру моментов так, чтобы уравнять опорные моменты М₂₁=М₂₃ и были обеспечены удобства армирования опорного узла.

Ординаты выравнивающей эпюры моментов.

При этом:

;

Разность ординат в узле выравнивающей эпюры моментов передается на стойки.

Опорные моменты на эпюре выровненных моментов.

Пролетные моменты на эпюре выровненных моментов могут превысить значения пролетных моментов при схемах загружения (1+2); (1+3); тогда они будут расчетными.

Для каждого вида загружения строится эпюра.

Опорные моменты ригеля по грани колонны

Опорный момент ригеля по грани средней колонны слева (абсолютные значения):

а) по схемам загружения (1+4) и выравненной эпюре моментов

где ;

б) по схемам загружения (1+3)

где ;

а) по схемам загружения (1+2)

где

Опорный момент ригеля по грани средней колонны справа :

а) по схемам загружения (1+4) и выровненной эпюре

где ;

б) по схемам загружения (1+2)

б) по схемам загружения (1+3)

Следовательно, расчетный момент ригеля по грани средней опоры M=146 кН м.

Опорный момент ригеля по грани крайней колонны:

а) по схеме загружения (1+4) и выровненной эпюре моментов:

б) по схеме загружения (1+2):

Следовательно, расчетный момент ригеля по грани крайней опоры M=98 кН м

Поперечные силы ригеля

Для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимают значения поперечных сил ригеля, большее из 2-х расчетов:

а) упругого расчета и б) с учетом перераспределения моментов.

На крайней опоре:

На средней опоре слева по схеме загружения (1+4)

На средней опоре справа по схеме загружения (1+4)

Расчет прочности ригеля по сечению, нормальному к продольной оси

h=50 см; a=6 см; h₀=44 см;

Бетон класса B-20

, , ,

Арматура продольная рабочая класса А-400, ,

Высоту сечения подбирают по одному моменту при относительной высоте сжатой зоны =0.35, так как на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. Принятое же сечение ригеля следует проверить, затем по пролетному моменту, если он больше опорного так, чтобы относительная высота сжатой зоны <_R (гранич. относительная высота сжатой зоны) и исключилось переармирование сечения при =0.35 и _m=0.289.

при , ;

Проверка по пролетному моменту не выполняем, т.к. пролетный момент меньше момента на опоре. h=43,9+6=49,9см.

Окончательно принимаем h=50см.

а) Сечение в первом пролете. М=129,9 м.

Принимаем 418 А-400 с A_s =10,16см²

б) Сечение в среднем пролете. М=103кН м.

Принимаем 416 А-400 с A_s =8,04см²

в) Сечение на средней опоре. М=146кН м.

Принимаем 420А-400 с A_s =12,56см²

г) Сечение на крайней опоре. М=98кН м.

Принимаем 416 А-400 с A_s =8,04см²

Расчет прочности ригеля по сечению, наклонному к продольной оси.

На средней опоре поперечная сила Q=177кН

а) - удовлетворяется.

б) , условие не выполняется, значит, требуется расчет поперечной арматуры.

При

- это расстояние от вершины наклонного сечения до опоры.

Диаметр поперечных стержней устанавливается из условия сварки с продольной арматурой d=18мм принимается равным с площадью (), т.к. , то вводится коэффициент условия работы , тогда . Число каркасов - 2, при этом

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям , но не более 15 см. принимаем на приопорных участках S=15 см, в средней части

- удовлетворяется

- удовлетворяется

Т.к. значение

, принимаем с=142см.

, принимаем

Условие прочности:

условие прочности обеспечено

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами.

,

условие выполняется.

Конструирование арматуры ригеля

Ригель армируют двумя каркасами, часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов и эпюры арматуры.

Обрыв стержней заводят за место теоретического обрыва на длину заделки W.

а) Сечение на средней опоре. М=146кНм.

Принято 420 А-400 с A_s =12,56см²

,значит,

Воспринимаемый момент:

В месте теоретического обрыва устанавливаем 220 А-400 с A_s =6,28см²

Воспринимаемый момент:

Q₁=149кН

Поперечные стержни 6 А-400 с A_s =0,566см² с шагом S=15см

Длина анкеровки:

принимаем W₁=88см.

б) Сечение на крайней опоре. М=98 кНм.

Принято 416 А-400 с A_s =8,04см²

Воспринимаемый момент:

В месте теоретического обрыва устанавливаем 216 А-400 с A_s =4,02см²

Воспринимаемый момент:

Q₂=166кН

Длина анкеровки:

принимаем W₂=95см.

в) Сечение в пролете. М=129,9 кНм.

Принято 418 А-400 с A_s =10,18см²

,значит,

Воспринимаемый момент:

В месте теоретического обрыва устанавливаем 218 А-400 с A_s =5,09см²

Воспринимаемый момент:

Находим графически Q₃=123кН и Q₄=107кН

Длина анкеровки:

принимаем W₃=73см.

принимаем W₄=65см.

Эпюра изгибающих моментов

перекрытие монолитный балка прочность

Эпюра арматуры и поперечной силы

4. Расчет и конструирование средней колонны

Определение продольных усилий от расчетных нагрузок.

а) грузовая площадь средней колонны при сетке колонн:

б) постоянная нагрузка - от перекрытия одного этажа с учетом

от ригеля -

от стойки - - 12 кН

Итого: постоянная нагрузка от веса конструкций одного этажа

- от веса кровли и покрытия

Итого: постоянная нагрузка от веса конструкций верхнего этажа (с учетом веса ригеля и стойки)

Суммарная расчетная постоянная нагрузка от веса конструкций шести этажей и подвала:

в) Временная нагрузка:

-от перекрытия одного этажа:

в том числе: длительнодействующая

кратковременная

- снеговая нагрузка (V снеговой район - г. Набережные Челны) при ;

в том числе длительнодействующая

Суммарная расчетная временная нагрузка:

В т.ч. длительнодействующая

г) Продольная сила колонны от полной нагрузки

В т.ч. от постоянной и временной длительнодействующей

Строим эпюры продольных сил и изгибающих моментов.

Определение изгибающих моментов от действия расчетных нагрузок.

а) Вычисляем опорные моменты ригеля перекрытия подвала - первого этажа рамы.

Отношение погонных жесткостей

б) Определяем “max” момент колонны при загружении (1+2) без перераспределения моментов

при действии длительных нагрузок:

при действии полных нагрузок:

в) Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы:

при длительных нагрузках

при полной нагрузке

г) Изгибающий момент колонны подвала:

от длительных нагрузок

от полной нагрузки:

д) Изгибающие моменты колонны 1-го этажа

от длительных нагрузок

от полной нагрузки

д) Изгибающие моменты колонны, соот- щие “max” продольным силам:

используем загружение пролетов ригеля по схеме I.

от длительных нагрузок

е) Изгибающие моменты колонны подвала:

ж) Тоже 1-го этажа

- от полных нагрузок:

и) Изгибающие моменты колонн подвала

к) Тоже 1-го этажа:

Расчет прочности средней колонны

Характеристика прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В-20; арматура класса A-400.

Комбинации расчетных усилий:

1)

в том числе - длительных нагрузок

и соответствующий момент

в том числе и длительных нагрузок

2)

в том числе

соответствующий ,

загруженность (1+2), в том числе

Подбор сечений симметричной арматуры

Выполняют по 2-м комбинациям усилий и принимают большую площадь сечения.

Расчет ведем по второй комбинации усилий.

Рабочая высота сечения , ширина

Эксцентриситет силы

Случайный эксцентриситет или , но не менее 1.0 см.

Поскольку эксцентриситет силы случайного эксцентриситета , его принимают для расчета статически неопределимой системы.

Находим значения элементов в сечении относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой (растянутой) арматуры

при длительной нагрузке

при полной нагрузке

Определяем гибкость элемента , то расчет производится с учетом прогиба элемента при

Определяем коэффициент , здесь R_b-Мпа, допускается принимать при

;

Принимаем

Определяем коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

, где =1.0 - для тяжелого бетона.

С учетом гибкости элемента задаемся процентом армирования

Определяем коэффициент

Определяем значения условной критической силы:

Определяем коэффициент , учитывающий влияние прогиба

Определяем значение эксцентриситета приложения продольной силы относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наиболее сжатого стержня арматуры с учетом прогиба элемента

Определяем коэффициент

Определяем коэффициент

Определяем коэффициент

где

Сравниваем значение коэффициентов и

- случай малых эксцентриситетов, т.е.

В этом случае расчет производится при , где значение высоты сжатой зоны определяется по формуле:

При значение площади сечения симметричной арматуры определяется по формуле:

Принимаем 232A-400 c

Определяем фактический процент армирования

Принятый

Так как , то приступаем к конструированию сечения.

Проверка несущей способности сечения колонны

Расчет производим по первой комбинации расчетных усилий.

Определяем эксцентриситет продольной силы

Принимаем

Находим значения элементов в сечении относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой (растянутой) арматуры

при длительной нагрузке

при полной нагрузке

Определяем гибкость элемента , то расчет производится с учетом прогиба элемента при

Определяем коэффициент < Принимаем

Определяем , где =1.0 - для тяжелого бетона.

Фактический процент армирования

Определяем коэффициент

Определяем значения условной критической силы:

Определяем коэффициент

Определяем значение эксцентриситета

Определяем высоту сжатой зоны бетона:

Сравниваем значение X и

- случай малых эксцентриситетов, принимаем ,

где

Проверяем несущую способность сечения

, значит, несущая способность сечения обеспечена

Расчет короткой консоли колонны с вутами.

Опорное давление ригеля

Бетон класса В-20, R_b=11,5МПа, _b2=0.9

Арматура класса А-400, R_S=365 МПа

а) принимаем длину опорной площадки , при ширине ригеля и проверяем условие:

б) вылет консоли с учетом зазора 5см составит , при этом

в) высоту сечения консоли у грани колонны принимаем равной

г) при угле наклона сжатой грани , высота консоли у свободного края:

при этом условие не соблюдается, поэтому принимаем

д) рабочая высота сечения консоли так как - консоль короткая

е) консоль армируют горизонтальными хомутами 6 A-I c шагом S=10см (при этом и S<15см) и отгибами 2 16 A-400 c

ж) проверка прочности сечения консоли:

При этом , но не более

Следовательно - прочность обеспечена

з) Изгибающий момент консоли у грани колонны:

и) Площадь сечения продольной арматуры ()

Принимаем 214 A-400 с



5. Расчет и конструирование фундамента

Данные для проектирования фундамента.

Сечение колонны -

Усилие колонны у заделки в фундаментах:

Ввиду малых значений эксцентриситетов, фундамент колонны рассчитываем как центрально - нагруженный.

Расчетное усилие

Усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке

Нормативное усилие

Грунты основания - пески средней плотности, маловлажные с условным сопротивлением грунта

Бетон тяжелый класса

Арматура класса A-300 ()

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах

Высоту фундамента предварительно принимают равной H=90 см.

Глубина заложения фундамента d=90+15=105 см.

Определение размера сторон подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально - нагруженного фундамента определяем по условному давлению на грунт без учета поправок, в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения по формуле

Размер стороны квадратной подошвы

Принимаем (кратно 0.3м).

Давление на грунт от расчетной нагрузки

Определение высоты фундамента

Рабочая высота фундамента из условия продавливания:

Полная высота фундамента устанавливается из условий:

продавливания

заделки колонны в фундаменте

анкеровки сжатой арматуры колонны 32A-400

Принимаем окончательно (без перерасчета) фундамент высотой , , трехступенчатый (2 верхних ступени по 30 см, нижняя ступень - 60 см). Глубина стакана . Толщина дна стакана - . Для неармированного подколонника толщина стенки , .

Принимаем по конструктивным требованиям, с учетом призмы продавливания .

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении (сечении III-III)

Для единицы ширины этого сечения ():

при :

Условие прочности выполняется.

Определение площади рабочей арматуры фундамента

Расчетные изгибающие моменты колонны в сечениях I-I и II-II определяем по формулам:

Площадь сечения арматуры:

Т.к. стороны фундамента больше 3м, половину стержней принимаем длиной , где - размер длинных стержней.

В соответствии с конструктивными требованиями диаметр стержней принимаем не менее 12мм, шаг стержней не менее 100мм и не более 200мм.

Для удобства армирования принимаем две сетки с общей площадью стержней:

Сетка С-1: 1712А-300 с A_s =19,227см² с шагом S=200мм

Сетка С-2: 1312А-300 с A_s =14,703см² с шагом S=200мм



Используемая литература

1. Байков В.Н., Сигалов Е.Г. Железобетонные конструкции: Общий курс.Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. М.:Стройиздат, 1985. 728 стр. с илл.

2. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций/Учебное пособие: М.: Стройиздат, 1989-506 стр.

3. Фролов А.К.,Бедов А.И.,Родина А.Ю.,Шпанова В.Н.,Фролова Т.В.Проектирование железобетонных, каменных и армокаменных конструкций/Учебное пособие: М.: Издательство АСВ, 2002. 170стр. с илл.

4. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для студентов вузов по спец. ”Пром. и гражд. стр-во”.:Высш.шк., 1987. 384 стр. с илл.

5. СНиП 2.01.07-85.Нагрузки и воздействия/Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1987. 36стр.

6. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции/Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989. 80стр.

7. Методические указания к курсовому проекту:

8. Часть 1,Часть 2,Часть 3,Часть 4. Н.Челны., 2001.

Размещено на Allbest.ru

...