Несущие конструкции многоэтажного промышленного здания с полным каркасом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГАОУ ВПО КФУ)

КАФЕДРА «ПГСиСМ»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине: « Железобетонные и каменные конструкции»

на тему: «НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ С ПОЛНЫМ КАРКАСОМ»

Выполнил: студент гр.3092164

Хакимов

Набережные Челны 2014

Задание

1. Сетка колонн 6,0x7,2 м

2. Размеры здания 24х57,6 м

3. Высота этажа 3,6 м; Количество этажей 5

4. Временная нагрузка на перекрытие 4,6 кН/м²

5. Район строительства III снеговой район

6. Расчетное сопротивление грунта 0,23 МПа

7. Класс бетона монолитного перекрытия В20

8. Класс бетона сборной плиты перекрытия В20

9. Класс предварительно напрягаемой арматуры сборной ПП А-800

10. Способ натяжения предварительно напрягаемой арматуры механический

11. Тип сборной предварительно напряженной плиты перекрытия с круглыми пустотами

12. Сечение сборного неразрезного ригеля с полкой в растянутой зоне

13. Конструкция консоли колонны короткая прямоугольная консоль

14. Класс бетона и рабочей арматуры колонны, ригеля и фундамента определяется самостоятельно

1. Проектирование монолитного перекрытия

Монолитное перекрытие компонуем с поперечными главными балками и продольными второстепенными. Второстепенные балки размещаем по осям колонн в половине пролета главной балки, при этом пролет плиты между осями ребер равен:

Предварительно задаемся размерами сечений балок:

ѕ Главная балка:

принимаем ;

ѕ Второстепенная балка:

принимаем ;

т.е. размеры сечений второстепенной и главной балок приняты равными:

Сечение монолитного перекрытия:



Рис. 1

2. Расчет многопролетной плиты

Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет плиты равен расстоянию в свету между гранями ребер , в продольном направлении

Отношение пролетов плиту рассчитываем, как работающую по короткому направлению. Толщину плиты принимаем 60 мм.

Таблица 1 Нагрузки на 1 м² перекрытия:

Нагрузка	Нормальная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке,	Расчётная нагрузка, Н/м2
1. Постоянная:
от собственного веса плиты у=70мм; с=2500кг/м3	1500	1,1	1650
от слоя цементного раствора у=20мм; с=2200кг/м3 (0,02х1,0х22000=440 Н/м)	440	1,3	570
от керамических плиток у=13мм; с=1800кг/м3 (0,013х1,0х18000=234 Н/м)	234	1,1	257
Итого: g	2174		2477
2. Временная, н	4600	1,2	5520

Полная расчетная нагрузка Н/м²

Для расчета многопролетной плиты выделяем полосу шириной 1м, при этом расчетная нагрузка на 1м длины плиты равна 7997 Н/м².

С учетом коэффициента надежности по назначению здания _n=1, нагрузка на 1м равна 7997*1=7997 Н/м²

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

ѕ в средних пролетах и на средних опорах:

ѕ в первом пролете и на первой промежуточной опоре:

Средние пролеты плиты окаймлены по всему контуру монолитно связанными с ними балками и под влиянием возникающих распоров изгибающие моменты уменьшаются на 20%, если .

При условие не соблюдается

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В20; призменная прочность , прочность при осевом растяжении . Коэффициенты условий работы бетона

Арматура проволока класса В-500 диаметром 5 мм в сварной рулонной сетке

Подбор сечений продольной арматуры.

ѕ в средних пролетах и на средних опорах:

;

Из табл. 3.1(2) находим значение ж=0,83;

Принимаем 6ш9 В-500 с и соответствующую рулонную сетку (С-1)

( в пролете 7,2 укладывается три сетки с нахлестом 150 мм).

ѕ В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

;

Из табл. 3.1(2) находим значение ж=0,725

Принимаем 6ш9+6ш7 В-500 с и соответствующую рулонную сетку (С-2)

С-1: и С-2:

3. Расчет второстепенной балки

Расчетный пролет и нагрузки.

Расчетный пролет равен расстоянию в свету между главными балками:

Расчетные нагрузки на один метр длины:

ѕ Постоянная:

собственный вес плиты и полок: 2,477*2,3=5,7 кН/м,

то же, балки сечением (0,25*0,5)м, с=25000 Н/м³;

0,25*0,5*25000*1,1=3438 Н/м=3,438 кН/м

С учётом

ѕ Временная:

С учётом

ѕ Полная нагрузка:

+12,7=21,85 кН/м

Расчетные усилия

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

В первом пролете:

На первой промежуточной опоре:

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 надопорной арматуры отрицательный момент при можно принять равным 40% момента на первой промежуточной опоре, тогда:

ѕ Отрицательный момент в среднем пролете:

М=0,4*76,3=30,5 кН*м

Поперечные силы:

ѕ На крайней опоре:

ѕ На первой промежуточной опоре слева:

ѕ На первой промежуточной опоре справа:

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон, как и для плиты, класса В20

Арматура продольная класса А-400 с и поперечная класса А-240 с

4. Определение высоты сечения балки

Высоту сечения балки подбираем по опорному моменту при о=0,35, т.к. на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира. При о=0,35 . На опоре момент отрицательный полка ребра в растянутой зоне, сечение работает как прямоугольное с шириной ребра b=30 см

Вычисляем:

принимаем h=50 см, как принято ранее.

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

Расчет прочности по сечениям, нормальным к продольной оси.

ѕ Сечение в первом пролете М=110,9 кН*м.

При о=0,019, X= о*0,019*46=0,87 см< 6 см нейтральная ось проходит в сжатой полке; ж=0,99

Принимаем 2ш22 А-400 с

ѕ Сечение в среднем пролете М=76,3 кН*м

При =0,995

Принимаем 2ш18 А-400 с

ѕ На отрицательный момент М=30,5 кН*м

При =0,97

Принимаем 2ш12 А-400 с

ѕ Сечение на первой промежуточной опоре М= 87,2кН*м. Сечение работает как прямоугольное.

При =0,91

Принимаем 4ш14 А-400 с две гнутые сетки по 2ш14 А-400 в каждой сетке(С-3).

ѕ Сечение на средних опорах М=76,3 кН*м

При =0,925

Принимаем 5ш12 А-400 с две гнутые сетки по 3ш12 А-400(С-3) и по 2ш12 А-400(С-4).

Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси.

Q=97,6 кН

Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия сварки с продольными стержнями 22 и принимают 6 А-240 . Число каркасов - 2; . Шаг поперченный стержней по конструктивным условиям на приопорных участках , но не более 15 см; принимаем S=15 см; в пролётной части , принимаем 35 см<50 см.



Влияние свесов полки:

Условие:

удовлетворяется.

Требование:

удовлетворяется.

, в связи с этим:

Принимаем с=153 см.

Тогда

Поперченная сила в вершине наклонного сечения:

Длина проекции расчетного наклонного сечения:

Принимаем .

Условие прочности обеспечено:

Проверка по сжатой наклонной полосе:

Условие:

удовлетворяется.

5. Проектирование конструкций сборного перекрытия

Расчет предварительно-напряженной плиты перекрытия с круглыми пустотами.

Для установления расчетного пролета плиты предварительно задаемся размерами ригеля:

;

;

При опирании по верху ригелей расчетный пролет плиты принимают:

;

Компоновка перекрытия и подсчет нагрузок.

При составлении схемы раскладки панелей добиваемся получения наименьшего типоразмеров. Номинальную ширину ребристой плиты примем равной 1800 мм.

Таблица 2 Подсчет нагрузок

Вид нагрузки	Нормативная Н/м2	Коэфф-т надежности по нагрузке	Расчетная Н/м2
ПОСТОЯННАЯ
1. Собств. вес плиты с овальными пустотами	2500	1.1	2750
2. То же слоя цем. Стяжки =20 мм (=2200 кг/м2)	440	1.3	572
3. То же керамических плиток =13 мм (=1800 кг/м2)	240	1.1	264
Итого:	3180	-	3586
ВРЕМЕННАЯ	4600	1,2	5520
В том числе:
Длительная	3220	1,2	3864
Кратковременная	1380	1,2	1656
ПОЛНАЯ	7780	-	9106
В том числе:
Постоянная и длительная	6400	-	-

Расчетная нагрузка на 1 м длинны при ширине плиты 1,8 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания

а) Постоянная g=3,584*1,8*1=6,45кН/м;

б) Полная (g+)=9,106*1,8*1=17,25 кН/м;

в) Временная =5,52*1,8*1=10,8 кН/м;

Нормативная нагрузка на 1 м длинны

а) Постоянная g^п=3,180*1,8*1=5,72 кН/м;

б) временная =4,6*1,8*1=9,0 кН/м;

в) полная (g^п+)=7,78*1,8*1=14,72 кН/м;

г) в том числе постоянная и длительная: 6,4*1,8*1=12,024 кН/м;

Подсчет усилий

В качестве расчетной схемы панели принята шарнирно-опертая балка, загруженная, равномерной распределенной нагрузкой. Для определения расчетного пролета панели предварительно назначим сечение ригеля прямоугольное. Пролет ригеля 6000 мм, высота ригеля: h= 500 мм, ширина ригеля b=250 мм;

Усилия:

a) От расчетных нагрузок:

b) От нормативной полной:

c) От нормативной постоянной и длительной:

Установление размеров сечений плиты.

Высота сечения многопустотной (8 пустот диаметром 15,9 см) предварительно напряженной плиты

Рис. 2

Рабочая высота сечения

Размеры: толщина верхней и нижней полок (22-15,9)*0,5= 4 см.

Ширина ребер: средних по 4,5 см; крайних по 10,15 см.

В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки таврового сечения h'_f =3 см;

При - в расчёт вводится вся ширина полки

Расчетная ширина ребра b=176-8*15,9=48,8 см

6. Характеристики прочности бетона и арматуры

Предварительно напряженную панель с круглыми пустотами армируют стержневой арматурой класса А-800 с механическим натяжением арматуры на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории

Характеристики прочности бетона и арматуры принимаем по таблицам:

Таблица 3 Бетон тяжёлый класса B-20.

Характеристики	Нормативное значение	Расчётное значение
Призменная прочность
Растяжение осевое

ѕ Расчётные значения сопротивления бетона осевому сжатию и осевому растяжению определяют по формулам (1) и (2) в СП 52-102-2004.

ѕ Коэффициент условий работы бетона .

ѕ Начальный модуль упругости .

ѕ Передаточную прочность бетона (прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) следует назначать не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие. Передаточную прочность принимаем 15МПа.

ѕ Арматура продольных рёбер класса А800.

ѕ Нормативное сопротивление R_sn=785 МПа.

ѕ Расчетное сопротивление R_s=680 МПа.

ѕ Модуль упругости E_s=190000 МПа.

Предварительное напряжение арматуры принимают равным:



Проверяем условие

,

где при механическом способе натяжения:

условие выполняется.

Вычисляют предельное отклонение предварительного напряжения по формуле:

Где n_p =2 число напрягаемых стержне в сечении плиты.

При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимают

Предварительное напряжение с учетом точности натяжения: =1,042*667,25=695,76 МПа

Расчет по предельным состояниям первой группы

Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси.

M = 107,17 кНм. Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.

По таблице 3.1[1] = 0,18; = 0,91

- нейтральная ось не проходит в пределах сжатой полки.

щ=0,85-0,008*_b2*R_b=0,85-0,008*0,9*11,5=0,767

Граничная высота сжатой зоны:

где у_SR напряжение в арматуре с условным пределом текучести

у_SR =R_s+400- у_SP-? у_SP=680+400-695,76-0=384,24 МПа;

у_SCU напряжение в напрягаемой арматуре при <1.

у_SCU=е₀₂*Е_s=400 МПа;

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

Для арматуры А-800 принимаем =1,2.

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 514 A-800 с A_S=7,69см².

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы.

Определение геометрических характеристик приведенного сечения.

Круглое очертание пустот заменяют эквивалентным квадратным со стороной h= 0,9•d=0,9•15,9=14,3 см. Толщина полок эквивалентного сечения

Ширина ребра 176-8•14,3=61,6 см. Ширина пустот 176-61,6=114,4 см. Площадь приведенного сечения

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения

Момент инерции сечения (симметричного):

Момент сопротивления сечения по нижней зоне:

;

то же, по верхней зоне

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от верхней растянутой зоны, до центра тяжести сечения ;

здесь.

то же, от нижней растянутой зоны

Упругопластичный момент сопротивления по растянутой зоне:

,

здесь г=1,5 - для двутаврового сечения при . Упругопластичный момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия элемента

7. Определение потерь предварительного напряжения

Коэффициент точности натяжения арматуры _p =1.

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

₁=0,1*_sp-20=0,1*695,76-20=49,57 Мпа

2. Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами , т.к. при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделием.

3. Потери от деформации анкеров, расположенных, у натяжных устройств вследствие смещения стержней в зажимах или захватах при механическом натяжении на упоры:

Где л=1,25+0,15*14=3,35 мм=0,335 см

4. Усилие обжатия:

5. Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведенного сечения:

6. Передаточная прочность бетона устанавливается из условия: ;

R_bp.

Принимаем R_bp=10 МПа; тогда

7. Вычисляем сжимающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести площади поперечной арматуры от усилия обжатия

8. Потери от быстронатекающей ползучести при:

9. составляют:

10. Первые потери:

11. С учетом первых потерь:



12. Потери от усадки бетона:

13. Потери от ползучести бетона при составляем

14.

15. Вторые потери:

Полные потери:

,

т.е. больше установленного минимального значения потерь.

16. Усилие обжатия с учетом полных потерь:

Расчет прочности панели по сечению, наклонному к продольной оси,

Q=60,8 кН

1. Влияние усилия обжатия (P₂ из расчёта по п.8).

Принимаем .

2. Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчету:

Условие

-это расстояние от вершины наклонного сечения до опоры.

4. Проверяем второе условие

Условие не выполняется, требуется расчёт поперечной арматуры.

На приопорных участках длиной устанавливаем в каждом ребре между пустотами стержни 5 Вр-I c шагом

.

; ;

Влияние свесов сжатых полок (при 5 ребрах):

7. принимаем 1.5

8.

9. Условие - удовлетворяется.

10. Требование

-

удовлетворяется.

11. Для расчета прочности вычисляют:

12. Так как , принимаем с=43см

13. Тогда

14. Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Принимаем

Проверяем условие прочности:

условие прочности обеспечено

15. Проверим прочность по сжатой наклонной полосе.

; ; ;

=0,01 - для тяжелого бетона;

16. Условие прочности:

8. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси

Выполняется для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин (третья категория требований по трещиностойкости).

_f = 1 - коэффициент надежности по нагрузке.

M = 34,23 кНм.

Проверим выполнение условие

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

где ядровый момент усилия обжатия при _sp = 0,9:

Условие выполняется, трещины в растянутой зоне не образуются.

Проверим, не образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её обжати при значении коэффициента _sp =1,1

2.Изгибающий момент от веса плиты M = 1176100 Нcм.

Расчетное условие: ;

- условие выполняется, значит начальные трещины не образуются.

Расчет прогиба панели.

Прогиб определяется от нормативного значения постоянной и длительных нагрузок.

1. Предельный прогиб составляет:

2. Т.к. нормальные трещины в растянутой зоне не образуются, полная величина кривизны определяется по формуле:

а полный прогиб соответственно

3. Определяем значения кривизны и прогибов

- от действия кратковременной нагрузки:

где: _b2 = 1;B = _b1E_bI_red = 0,852710³10041157 = 9,810¹⁰Нсм²

- от постоянной и длительной временной нагрузок:

где: _b2 = 2;

- кривизна обусловленная выгибом элемента от кратковременного действия усилия предварительного обжатия P₂ (с учётом всех потерь):

- кривизна обусловленная выгибом в следствии усадки и ползучести бетона от обжатия:

где:

E

E

4. Вычисляем прогиб:

Принятое сечение плиты и армирование удовлетворяют требованиям по первой и второй группам предельных состояний.

9. Расчет и конструирование ригеля

Расчетная схема и нагрузки.

Поперечная схема многоэтажной рамы имеет регулярную расчетную схему с равными пролетами ригелей 7,2 м и равными длинами стоек (высотами этажей 3,6 м). 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.

Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам - 6 м.

Расчетная нагрузка на 1м длины ригеля:

Постоянная:

1. от перекрытия с учетом :

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

Итого: g=21,5+3,3=24,8кН/м

Временная: с учетом ;

В том числе: - длительная;

- кратковременная ;

Полная нагрузка:

Характеристика прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В-20. Расчетные сопротивления:

3. При сжатии

4. При растяжении

5. Коэффициент условий работы бетона

Модуль упругости

Арматура продольная рабочая класса А-400

6. Расчетное сопротивление

7. 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

Таблица 4

Схема	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.

Опор

ный 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

Рис. 3

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)

Рис. 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=137,6 см.

, принимаем

Условие прочности:

условие прочности обеспечено

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами.

,

условие выполняется.

9. 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

Рис. 5



,значит,

Воспринимаемый момент:

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

Воспринимаемый момент:

Q₁=149кН

Поперечные стержни 6А-400 с A_s=0,566см²с шагом S=15см

Длина анкеровки:

принимаем W₁=88см.

б) Сечение на крайней опоре. М=98кНм.

Принято 416 А-400 с A_s=8,04см²

Рис. 6

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=129,9кНм.

Принято418 А-400 с A_s=10,18см²

Рис. 7



,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.

Рис. 8 Эпюра изгибающих моментов

Рис. 9 Эпюра арматуры и поперечной силы

10. 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

1. от ригеля -

2. от стойки - =10,35 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 четырех этажей и подвала:

в) Временная нагрузка:

-от перекрытия одного этажа:

в том числе: длительнодействующая

кратковременная

- снеговая нагрузка (III снеговой район) при;

в том числе длительнодействующая

Суммарная расчетная временная нагрузка:



В т.ч. длительно действующая

г) Продольная сила колонны от полной нагрузки

В т.ч. от постоянной и временной длительно действующей

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

3. при действии длительных нагрузок:

4. при действии полных нагрузок:

в) Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы:

5. при длительных нагрузках

6. при полной нагрузке

г) Изгибающий момент колонны подвала:

7. от длительных нагрузок

8. от полной нагрузки:

д) Изгибающие моменты колонны 1-го этажа

9. от длительных нагрузок

10. от полной нагрузки

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

используем загружение пролетов ригеля по схеме I.

11. 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.

1. Рабочая высота сечения , ширина

2. Эксцентриситет силы

3. Случайный эксцентриситет или , но не менее 1.0 см.

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

4. Находим значения элементов в сечении относительно оси, проходящей

через центр тяжести сжатой (растянутой) арматуры

5. при длительной нагрузке

6. при полной нагрузке

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

8. Определяем коэффициент , здесь R_b-Мпа, допускается принимать при

;

Принимаем

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

, где =1.0 - для тяжелого бетона.

10. С учетом гибкости элемента задаемся процентом армирования

11. Определяем коэффициент

12. Определяем значения условной критической силы:

13. Определяем коэффициент , учитывающий влияние прогиба

14. 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

15. Определяем коэффициент

16. Определяем коэффициент

17. Определяем коэффициент

где

18. Сравниваем значение коэффициентов и

- случай малых эксцентриситетов, т.е.

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

19. Призначение площади сечения симметричной арматуры определяется по формуле:



Принимаем 232A-400c

20. Определяем фактический процент армирования

Принятый

Так как , то приступаем к конструированию сечения.

Рис. 11

11. Проверка несущей способности сечения колонны

Расчет производим по первой комбинации расчетных усилий.

1.

2. Определяем эксцентриситет продольной силы



Принимаем

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

4. при длительной нагрузке

5. при полной нагрузке

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

7. Определяем коэффициент< Принимаем

Определяем , где =1.0 - для тяжелого бетона.

1. Фактический процент армирования

2. Определяем коэффициент

3. Определяем значения условной критической силы:

4. Определяем коэффициент

5. Определяем значение эксцентриситета

6. Определяем высоту сжатой зоны бетона:

7. Сравниваем значение X и

- случай малых эксцентриситетов, принимаем

,

где

8. Проверяем несущую способность сечения

, значит, несущая способность сечения обеспечена

Расчёт короткой прямоугольной консоли.

В соответствии с номенклатурой принимаем консоль размером

Консоль армируется каркас-балкой, которая представляет собой двутавровую балку составного сечения, поясами которой являются арматурные стержни, а стенка выполнена из листовой стали . Из-за большого насыщения металлом консоль рассчитывается как металлическая. Металлическая консоль- это консоль балка, работающая на изгиб. Её расчёт заключается в определении сечения поясов и стенки. Т.к. стенки у грани колонны обрываются, то в работе сечения они не участвуют и изгибающий момент в сечении будет восприниматься только продольными стержнями (полками). Определим их сечение.

Опорное давление ригеля Q=166 кН

Расчётное сопротивление арматурной стали (класс А400).

а) Определим плечо силы Q:

б) Определяем действующий на консоль изгибающий момент:

в) Определяем плечо внутренней пары сил:

где: d=2.0см- предполагаемый диаметр арматуры поясов.

г) Определяем требуемую площадь поясов:

Принимаем 220 А400 с

Рис. 12 Армирование короткой прямоугольной консоли

12. 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 равнойH=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:

1. продавливания

2. заделки колонны в фундаменте

3. 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

Рис. 13

перекрытие плита ригель консоль

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., БедовА.И., РодинаА.Ю., ШпановаВ.Н.,ФроловаТ.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: Часть 1,Часть 2,Часть 3,Часть 4.-Н.Челны., 2001.

Размещено на Allbest.ru

...