Проектування залізобетонних конструкції перекриття багатоповерхової виробничої будівлі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Львівський національний аграрний університет

Факультет Кафедра будівельних

будівництва та архітектури конструкцій

Курсовий проект

З дисципліни: “Залізобетонні та кам'яні конструкції”

Тема: “Проектування залізобетонних конструкції перекриття багатоповерхової виробничої будівлі”

Студент: Кузьмин П.І.

Керівник к.т.н., доц.

наук. ступінь, вчене звання

Боднарчук Т.І.

Керівник ст. викладач.

наук. ступінь, вчене звання

Височенко А.В.

Дубляни - 2015

Реферат

Проектування залізобетонних конструкцій перекриття багатоповерхової виробничої будівлі. Курсовий проект. Кафедра будівельних конструкцій. - Дубляни, Львівський національний аграрний університет, 2015.

Розроблено проект конструкції перекриття багатоповерхової будівлі з необхідними поясненнями, обґрунтуваннями, розрахунками, кресленнями.

Конструктивна схема перекриття багатоповерхової будівлі розроблена у двох варіантах - збірному та монолітному. Збірне перекриття виконується з ребристих панелей.

1. Компонування конструктивної схеми

У завданні на виконання курсового проекту №1 з залізобетонних конструкцій вказано розміри будівлі в плані, сітку колон, висоту і кількість поверхів, корисне (тимчасове) нормативне навантаження, в тому числі короткочасної дії та розрахунковий опір грунту. Всі розміри з метою індивідуалізації завдань призначені з відхиленням від уніфікованих. На підставі цих даних проект починаємо виконувати з компонування конструктивної схеми в монолітному та збірному варітах.

Розміри будівлі в плані (в осях) 30x54 м, сітку колон 6x6 м, кількість поверхів 5, висоту поверху 4,2м.

Будівля напівкаркасна, зовнішні стіни цегляні несучі на стрічкових фундаментах, всередині каркас. У компонування входить визначення напряму головної балки, кроку другорядних балок або прольоту балочної плити, орієнтовно розмірів поперечного перерізу балок, товщини плити. В збірному варіанті розмір плит перекриття , їх висоти (товщини) виходячи з досвіду проектування і уніфікованих розмірів, напрямку ригеля, його попередніх розмірів перерізу.

Спочатку розглянемо компонування монолітного ребристого перекриття з балочними плитами. Таке перекриття утворюється із системи балок (ребер), розміщених в одному або двох напрямках і плити (полички), що на них опирається. Причому плита з балками утворює єдину цілісну монолітну конструкцію. Суть таких перекрить полягає в тому, що бетон, з метою економії, забраний із розтягнутої зони перерізів, де він в розрахунок на міцність береться до уваги, а збережені тільки ребра (балки), в яких зконцентрована розтягнута арматура. Поличка ребер - плита, працює на місцевий згин по меншому прольоту. Система балок, що утворюють ребра, є власне несучою конструкцією перекриття і називається його балочною кліткою. Балки діляться на другорядні і головні. Перші є опорами для плит, а другі опорами для другорядних балок, обпираючись в свою чергу на колони і стіни.

Позначимо проліт головних балок через , другорядних через , крок другорядних балок або прогін плити через . Монолітне ребристе перекриття з балочними плитами буде тоді, коли відношення прогону другорядної балки до їх кроку або прольоту плити перевищує два:

l₂/l₃>2= 6/2=3>2

При невеликій ширині будівлі (до 8 м) можливе влаштування такого перекритя лише з другорядними балками. Головні балки можуть розміщатись вздовж і поперек будівлі. Вибір розміщення визначається техніко- економічними порівняннями варіантів. Другорядні балки розміщаються через 1/2, 1/3 або 1/4 прольоту головної балки так, щоб вісь однієї із балок співпадала з віссю колон. Бажано, щоб цей крок був одинаковий або відрізнявся не більше як на 20%.

Поперечне розміщення головних балок, прогін яких приймають в межах 6-9м, більш сприятливе, оскільки при цьому поздовжні стіни, тобто простінки, будуть завантажені в місцях опирання головних балок, які в разі потреби можна підсилити пілястрами, а решта стін будуть завантажені тільки 1/2 прольоту плити , а це незначне навантаження. Правда, в цьому випадку погіршуються освітленість примушень внаслідок поздовжнього розміщення другорядних балок.

При поздовжньому розміщенні головних балок покращується освітленість, але поздовжні стіни виявляються більш завантаженими другорядними балками.

В нашому варіанті приймаємо поперечне розміщення головних балок прольотом 6 м, а висоту в межах (1/8...1/15), приймаємо

Ширину головних балок приймають(0.4...0.5) h_mb, балки. Ми візьмемо 25см, що в рекомендованих межах. Прогін другорядних балок ми приймають в межах(5...7)м, ми приймаємо =6 м. Висоту другорядних балок приймають в межах (1/І2...1/20)l₂ - прогону другорядної балки.

У нашому- випадку, = 30 см,. Ширину другорядних балок приймають (0.3...0.5) h, балки, ми візьмемо 15 см. Прогін плити =1.5м, що відповідає вимогам розміщення другорядних балок через (1/4)головної балки. Прогін приймають в межах 1,5...2,7) м. Товщину плити приймають в межах 5...8, деколи 10 см. Ми приймаємо 6 см.

Компонування конструктивної схеми згідно з завданням й прийнятими нами розмірами (див.рис.1).

Після виконання компонування ребристого перекриття в монолітному варіанті, приступаємо до розрахунку та конструювання окремих конструктивних елементів його, що найкраще прослідкувати на такому прикладі. Спочатку розглянемо монолітний варіант. Компонування його і всі розміри у нас вже є.

1.1 Розрахунок балочної плити. Навантаження і розрахункові прольоти

Оскільки співвідношення розмірів плити (/)>2, плиту розглядаємо як балочну, тобто таку, шо працює тільки в одному напрямку - короткому і розрахункову схему її (плити) розглядаємо як багатопролітну нерозрізну балку, опорами якої є другорядні балки. Для цього ми в уяві вирізаємо смугу шириною один метр поперек другорядних балок на всю ширину будівлі (див.рис1п.4;5). Наша балка буде завантажена рівномірно розподіленим навантаженням, яке ми зведемо в таблицю 1. Коефіцієнт надійності будівлі за призначенням Yn=0.95 (II клас).

Таблиця 1.1 Навантаження на 1 м² плити

Вид навантаження	Нормативне навантаження kH/м2	Коефіцієнт надійності за навантаженням	Розрахункове навантаження, кН/м2
Постійне:від підлоги з плиткою,товщиною 15 мм, густиною р=2000 кг/м3 0.015x2.0x9.81x0.95	0,28	1.1	0,31
Цементний розчин товщиною 20 мм густиною р=2000 кг/м3 0.02x2.0x9.81x0.95	0.37	1.3	0.48
Шар шлакобетону товщиною 3см, густиною р= 1500 кг/м3 0.03x1,5x9.81x0.95	0.42	1.З	0,55
Вага плити =6 см р=2400 кг/м3 0.06x2.4x9.81x0.95	1.34	1.1	1 .47
Всього:	2.41		2.81
Тимчасове (по завданню) довготривале	6	1.2	7.2
короткочасне	3,5	1.2	4,2
Всього:			14.21

Зібране в таблиці навантаження на 1 м² одночасно з навантаженням на 1пм, оскільки балка (плита) має ширину 1 метр.

Розрахункові прогони балочної плити дорівнюють віддалі між гранями сусідніх другорядних балок в середніх прогонах і в крайньому прогоні дорівнюють віддалі від осі опори плити на стіні до грані першої другорядної балки.

1.2 Розрахунок міцності нормальних перерізів

Згинальні моменти визначаємо з врахуванням перерозподілу зусиль внаслідок пластичних деформацій за рівномоментною схемою, оскільки прольоти рівні і навантаження рівнорозподілене. Розрахунок плити полягає у визначенні площі перерізу арматури в прольотах і на опорах, задавшись класом бетону і класом арматури.

Отже, для нашого випадку приймаємо клас бетону С16/20, арматуру сіток Вр-I ?4мм в першому наближенні, оскільки залежить від діаметру. Отже , , а з коефіцієнтом умов роботи буде ..

Почнемо з середніх опор і середніх прогонів:

Робоча висота перерізу плити:

б ж=0,954

.

Але для плит, облаштованих з усіх чотирьох сторін балками, тобто середніх прольотів, крім крайніх біля торцевих стін, де балки будуть тільки з трьох сторін і рівних прольотах або таких, що відрізняються не більше як на 20%, дозволяється площу арматури зменшити на 20%

Отже, тут буде площа арматури:

.

Приймаємо основну сітку для армування плити, крім крайніх прольотів другорядної балки, С-1 з арматури Вр-І ?5 з кроком 150 мм з , що більше потрібної площі 1,061 см².

У крайніх торцевих прольотах приймаємо сітку С-2 з арматури Вр-І ? 4 з кроком 100 мм з , що більше 1,01 см².

Найменша ширина сіток при трьох сітках на проліт другорядної балки буде:

Проектуємо індивідуальну сітку марки:

Сітку С-2 проектуємо марки:

тобто в межах прольоту другорядної балки плануємо вкладати чотири сітки, ширина яких повинна бути не менша:

приймаємо як подано вище 2,1 м.

В крайньому прольоті і на першій проміжній опорі, як відомо, момент:

б

ж=0,928 тоді

Отже на площі арматури в крайніх прольотах, яка дорівнює 1,58-1,37=0,21см² вкладаємо додаткові сітки С-3, які заводимо за грань першої проміжної опори на .

Проектуємо сітку С-3 з арматури ВрI ? 4 з кроком 150 мм шириною 2100 мм, що дасть змогу стикування їх і основних сіток здійснювати в розбіжку. цих сіток на 1м ширини дорівнює 0,88 см².

Отже, .

1.3 Другорядна балка

Статичний розрахунок другорядної балки, так само як і балочної плити виконуємо за нерозрізною схемою багато пролітних балок, опорами яких є головні балки. При кількості прольотів більше чотирьох другорядні балки, як і плити, розраховуються за чотирьохпролітною схемою. Балки завантаженні рівномірно розподіленим навантаженням.

1.4 Розрахункові прольоти, навантаження та визначення зусиль

Для середніх прольотів розрахунковим прольотом буде віддаль між гранями головних балок. Якщо ширину головних балок ми прийняли 25см, то:

.

В крайніх прольотах дорівнює віддалі від осі опори балки на стіні до грані першої головної балки. Якщо другорядна балка заведена в стіну на 25см, то:

.

Навантаження на другорядну балку збираємо зі смуги, ширина якої дорівнює віддалі між осями другорядних балок, оскільки виконується умова:

м

Отже, в нашому випадку ширина смуги, з якої збираємо навантаження дорівнює 1.5 метра. Тоді розрахункові навантаження будуть:

постійні від плити та конструкції підлоги:

Рис 1.1. Креслення другорядної балки: а-розрахункові прольоти б-розрахункова схема. в - огинаюча епюра.

Від ваги ребра другорядної балки висотою 30см за мінусом товщини плити 6 см та шириною 15 см:

Сумарне постійне навантаження:

Корисне(тимчасове) навантаження:

Повне розрахункове навантаження на другорядну балку:

Згинальні моменти визначаємо за рівномоментною схемою з врахуванням перерозподілу зусиль внаслідок пластичних деформацій.

В крайніх прольотах і на першій проміжній опорі:

В середніх прольотах і на середніх опорах:

Для другорядних балок будують огинаючу епюру моментів для двох схем завантаження: 1) на повне навантаження в непарних прольотах і на умовне постійне навантаження в парних прольотах; 2) на повне навантаження в парних прольотах і умовне постійне навантаження в непарних прольотах.

Для нашого випадку:

Розрахункові фактично діючі від'ємні моменти в прольотах, не завантажених тимчасовим навантаженням в нашому випадку будуть дорівнювати:

в першому прольоті

Вийшло, що в першому прольоті посередині другорядна балка зазнає розтягу при завантаженні повним навантаженням другого прольоту.

В другому прольоті:

В третьому від краю і в усіх середніх:

На вказані моменти розраховується верхня арматура плоских пролітних каркасів другорядних балок, причому треба враховувати арматуру сіток плит і конструктивні стержні каркасів балок.

Перерізуючи сили другорядної балки визначаємо від повного навантаження в трьох розрахункових перерізах: на грані вільної опори А за формулою:

на першій проміжній опорі:

на першій проміжній опорі справа і всіх середніх, як зліва так і справа:

При підборі перерізі в першу чергу уточнюють розмір поперечного перерізу другорядної балки за опорним моментом на першій проміжній опорі. Оскільки розрахунок ведемо за вирівняними моментами, приймаємо , йому відповідає , тоді при прийнятому (розтяг зверху, переріз прямокутний):

Повна висота при

Отже в подальшому приймаємо висоту другорядної балки 40см.

1.5 Розрахунок міцності нормальних перерізів

Цей розрахунок зводиться до визначення поздовжньої робочої арматури в чотирьох розрахункових перерізах: в першому та середньому перерізах як для таврового профілю перерізу, на першій проміжній та середній опорах як для прямокутного перерізу, оскільки тут поличка буде в розтягнутій зоні.

Поздовжню робочу арматуру каркасів приймаємо А-400с з .

б ж=0,987

Приймаємо 2?18 А400с, площею 5.09см

Середні прольоти:

б ж=0,991

Приймаємо 2?16 А400с, площею 4.02 см

Над першими проміжними опорами.

Оскільки другорядні балки на опорах армуються двома сітками з поперечною робочою арматурою, приймаємо клас Вр-I діаметром в першому наближенні 5 мм з . Робоча висота тут буде (поличка розтягнута і до уваги не приймається), .

Момент

б ж=0,84

Ця площа арматури припадає на всю розтягнуту зону(поличку), тобто 1,5м то на 1 м ширини полички площа становить:

Проектуємо 2 зварні рулонні сітки С-4 з поперечними робочими стержнями ?5 із сталі Вр-I з кроком 100мм. цих сіток на 1м ширини дорівнює 1,96 см2

Поздовжні розподільчі стержні приймаємо ?3 із сталі Вр-I з кроком 250мм.

Марка сітки 3500

де

на середніх опорах другорядної балки

б ж=0,887

Проектуємо 2 рулонні сітки С-5 з поперечною робочою арматурою ?5 із сталі Вр-I з кроком 150 мм. цих сіток на 1м ширини дорівнює 1,375 см2

Марка сітки 3500

Верхню арматуру плоских каркасів, якими армуємо другорядну балку з прольотів, допускається ставити конструктивно ?10-12мм, але їх достатність треба перевірити на дію від'ємних пролітних моментів, розрахувавши міцність нормальних перерізів в прольоті прямокутного профілю. В першому прольоті, коли він ненавантажений тимчасовим навантаженням, у нас не виникає від'ємного моменту посередині прольоту і перевіряти не має потреби. В другому та середніх прольотах він може бути досить значним, тому тут бажано перевірити. В нашому випадку в другому прольоті від'ємний пролітний момент дорівнює 37,510 кНм.

Якщо додати площі арматури сіток плити(1?3 Вр, ) і двох обов'язкових конструктивних верхніх стержнів плоских каркасів(2?12 Вр,), то вони забезпечать міцність балки прольоті на від'ємні моменти: 2,94-(2,26+0,071)=0,609 см2, тому в другому прольоті верхні стержні каркасів треба брати ?14мм(два каркаси, тобто 2? 14 з ).

В середніх прольотах верхня арматура плоских каркасів повинна бути діаметром: балочний монолітний арматура

Отже, приймаємо 2?12 з .

З метою уніфікації цю арматуру приймаємо в першому, третьому і всіх середніх прольотах, а в другому 2?14 А-400.

Крайній проліт

0,66<1,02

b=2*0,66+0.15=1,47 м

Середній проліт

0,57<0,84

b=2*0,57+0,15=1,29 м

1.6 Розрахунок міцності за похилими перерізами

Призначаємо крок поперечних стержнів (п.8.2.6.6 ДСТУ):

см

Приймаємо 30 см.

Мінімальний коефіцієнт поперечного армування (п.8.2.6.5 ДСТУ):

З формули знаходимо площу

см²

Згідно з п. 8.2.6.4 не менше 0,5 площі поперечної арматури повинно встановлюватися у формі хомутів, тому всю арматуру заради однотипності приймаємо у вигляді хомутів.

Приймаємо 2Ш5 А500С (см²

Спочатку перевіримо, чи дана балка потребує поперечного армування за розрахунком.

Максимальна поперечна сила:

кН.

Ця поперечна сила має бути такою:

Звідси

Опір зсуву визначається за формулами

Тут

Отримуємо:

Це значення має бути не менше, ніж розраховане

Отже кН.

Потрібне поперечне армування, прийняти за розрахунком.

Визначимо координату по довжині балки, після якої достатнє конструктивне поперечне армування.

Поперечна сила змінюється за законом

,

де х- біжуча координата.

Тоді прирівнявши тазнайдемо х:

м

Оскільки крок стержнів см, то на відстані 140 см від опори потрібно 5хомути( і один за внутрішньою гранню)

Перевіримо, чи прийнята нами поперечна арматура достатня для сприйняття

У загальному кут нахилу умовного стиснутого елемента згідно з формулою.

У нашому випадку

Знаходимо при , прийнявши з коефіцієнтом 0,8

кН.

кНкН

Необхідно збільшити площу поперечної арматури, чи зменшити s ( або одночасно одне і друге). Оскільки дріт Вр 500 може мати Ш3…Ш8 мм. приймаємо в якості поперечної арматури А500С (МПа МПа) і зменшимо крок (s=10 см.)

Тоді необхідна площа арматури

см²

Приймаємо хомут Ш8 А500 С ,

(см²)

Тепер перевіряємо умову

64.32

оскільки

кН

Тепер при cot=1 перевіримо, чи у подані вище розрахунки не введена зайва площа поперечної арматури.

З формули знаходимо

см²см²

Отже не перевищено.

Тепер перевіримо несучу здатність для похилого перерізу, після якого поперечна арматура вже не потрібна за розрахунком. Він знаходиться на відстані 140 см від опори .

Приймаємо 2.5

кН.

По поперечній арматурі несуча здатність забезпечена.

Тепер визначимо несучу здатність по умовному стиснутому елементу:

кНкН

Таким чином несуча здатність забезпечена.

Перевіряємо також, чи не виникають у повздовжній арматурі надмірні зусилля при можливому руйнуванню по похилих перерізах внаслідок зсуву

У перерізі, який знаходиться на відстані 140 см виникає момент :

кНм.

кН/см²

Таким чином остаточно приймаємо крок хомутів на довжині 140 см зліва і справа 10 см (Ш8 А500 С) у середині крок хомутів 30 см. (Ш8 Вр 500).

2. Розрахунок та конструювання збірного перекриття

2.1 Обчислення навантажень

Таблиця 2.1 Обчислення навантажень на плиту

№	Вид навантаження і розрахунок	Нормативне навантаження, кН/м2	гfm	Розрахункове навантаження, кН/м2
Постійні
1	Покриття підлоги з керамічної плитки, t = 15мм; с=2000 кг/м3; 0,015х2,0х0,95х9,81	0,28	1,1	0,31
2	Стяжка з цементного розчину, t = 20 мм; с=2000 кг/м3; 0,02х2,0х0,95х9,81	0,37	1,3	0,48
3	Шлакокобетон, t = 30 мм; с=1500 кг/м3; 0,03х1,5х0,95х9,81	0,42	1,3	0,55
4	Плита перекриття, tпр = 100 мм; с=2500 кг/м3; 0,1х2,5х0,95х9,81	2,33	1,1	2,56
	в. ч. поличка, t = 5 мм; 0,05х2,5х0,95х9,81	1,16	1,1	1,28
Разом	3,4		3,9
в. ч. на поличку	2,23		2,62
Змінні
5	Довготривале	6	1,2	7,2
6	Короткотривале	3,5	1,2	4,2
Разом	9,5		11,40
Повне	12,9		15,30
в. ч. на поличку	11,77		14,02

2.2. Розрахунок та конструювання ребристої попередньо напруженої плити

Згідно з вихідними даними приймаємо бетон класу С16/20. Міцнісні та деформаційні характеристики бетону приймаємо за табл. [3]:

- характеристичне (нормативне) значення міцності на стиск:

;

- розрахункове значення міцності на стиск:

;

- середнє значення міцності на розтяг:

;

- коефіцієнт надійності для бетону, приймаємо за табл.. 2.1 [3]:

- середнє значення початкового модуля пружності:

;

- розрахункове значення модуля пружності:

;

- розрахункові значення відносних деформацій відповідно до рис. 3.1 [3]:

Згідно з вихідними даними для армування поздовжніх ребер приймаємо попередньо напружену арматуру А800. Міцнісні та деформаційні характеристики арматури приймаємо за табл. 3.5 [5]:

- характеристичне значення міцності:

;

- характеристична 0,1% умовна границя текучості:

;

- розрахункове значення міцності на межі текучості:

де - коефіцієнт надійності для арматури, приймаємо за табл.. 2.1 [3];

- характеристичне значення початкового модуля пружності:

;

- розрахункове значення модуля пружності:

;

- нормативне значення відносних деформацій при максимальному навантаженні:

- розрахункове значення відносних деформацій при максимальному навантаженні:

Для армування полички приймаємо сітку з арматури В500 згідно з ДСТУ ENV 10080. Також цю арматуру приймаємо для поперечного армування ребер. Міцнісні та деформаційні характеристики арматури приймаємо за табл. 3.4 [5]:

- характеристичне значення міцності на межі текучості:

;

- розрахункове значення міцності на межі текучості:

де - коефіцієнт надійності для арматури, приймаємо за табл.. 2.1 [3];

- розрахункове значення міцності поперечної арматури:

;

- розрахункове значення модуля пружності:

;

- розрахункове значення відносних деформацій при максимальному навантаженні:

Для армування поперечного ребра приймаємо арматуру А400С згідно з ДСТУ 3760. Міцнісні та деформаційні характеристики арматури[5]:

- характеристичне значення міцності на межі текучості:

;

- розрахункове значення міцності на межі текучості:

де - коефіцієнт надійності для арматури;

- розрахункове значення модуля пружності:

;

- розрахункове значення відносних деформацій при максимальному навантаженні:

Розрахунок та конструювання полички

Полиця представляє собою однорядну багатопрогінну плиту, обрамлену ребрами. Середні прогони розглядаємо як плити, защемлені по всьому контуру, а крайні - як плити, защемлені з трьох сторін і вільно оперті на торцеві ребра. Армування полиці приймаємо зі зварної сітки з арматури В500.

Сітку розміщуємо всередині плити (рис. 2.1). З умови забезпечення мінімально необхідного захисного шару бетону (4.4 [3]) приймаємо товщину полички

Рис. 2.1. Схема розміщення арматури в поличці.

Прогони ділянок плити у просвіті та їх співвідношення:

- крайні:

- середні:

Розрахункове постійне навантаження на 1 м, включаючи масу полиці товщиною 5 см:

,

Розрахунковий згинальний момент.

Прийнявши відношення між моментами ; ; отримуємо:

.

Звідси,

Для крайніх ділянок приймаємо таке ж відношення між моментами, враховуючи, що .

Умову рівноваги можна записати:

.

Згідно з прийнятими співвідношеннями між моментами отримуємо:

.

При розрахунку армування плити при опорні моменти зменшують:

- у перерізах крайніх прогонів і перших проміжних опор на 10 %;

- у перерізах середніх прогонів на 20 %.

Полицю будемо армувати сіткою, розміщеною посередині висоти. вздовж плити прийнято діаметр арматури 5 мм, а поперек -- 4 мм. Тоді робоча висота при розрахунку армування, розміщеного поперек довжини полиці:

.

Перед розрахунком за деформаційним методом призначимо орієнтовну площу арматури з умови. що , а .

Рис. 2.2 До попереднього призначення площі армування полиці

Отже, .

Звідси

Отже, попередньо приймемо на 1 м вздовж полиці плити 10 Ф5 В 500 (). Тепер деформаційним методом за допомогою( Exel Є) уточнимо, який момент може сприйняти переріз.

Виявляється, що руйнування відбувається при . При цьому , , . Таким чином, армування, призначене попередньо, є правильним.

Перевіримо чи площа прийнятої арматури є достатньою. Згідно з п. 8.2.1 ДСТУ:

.

Арматура направлена поперек плити.

Робоча висота при поздовжніх стержнях сітки 3 мм:

Аналогічно, як і при призначені поперечних стержнів сітки.

Приймаємо попередньо 5 Ф4 В 500 (крок 200) (), щоб сприйняти момент 0,45 кН•м. Згідно розрахунку за деформаційною моделлю (Exel Додаток Ж) отримаємо: ; ; ; (0,541>0,45 кН•м). Тут також видно, що площа арматури більша, ніж (див. вище).

Приймаємо для армування сітку .

Розрахунок та конструювання поперечного ребра

Обчислення навантажень

Розрахункове навантаження на ребро визначаємо на основі таблиці 2.1:

де крок ребер;

розрахункове навантаження від власної маси ребра;

див. табл. 1.1.

Визначення розрахункового перерізу

Розрахунковий прогін ребра з урахуванням товщини поздовжніх ребер приймаємо орієнтовно

Розрахунковий переріз поперечного ребра - тавр. Робочу ширину полиці визначаємо згідно з 5.3.2.1.3 [3]:

Рис. 2.3. Розрахунковий переріз поперечного ребра.

Розрахунок міцності нормальних перерізів

Приймаємо армування поперечного ребра в'язаними плоскими каркасами. Поздовжню робочу арматуру приймаємо класу А400С.

Рис. 2.4. Розрахункова схема поперечного ребра.

Найбільший згинальний момент:

Необхідну площу арматури попередньо визначимо з умови міцності нормальних перерізів згідно з [7].

Робоча висота перерізу ДБ:

Отже, необхідна площа арматури становить:

Приймаємо Ш25 А400С (

Визначимо несучу здатність перерізу згідно з 4.2.4 [5]. Розрахунок проведемо у ПС «Excel».

В результаті розрахунку отримуємо значення згинального моменту, яке може сприйняти переріз (див. додаток З ):

Умова виконується. Міцність перерізу забезпечена.

Розрахунок міцності похилих перерізів

Розрахунок поперечної арматури проводимо згідно з 4.6.2 та 4.6.3 [5]. Поперечне армування приймаємо у вигляді хомутів з арматури В500, характеристики якої подані в 2.1.

Поперечна сила на опорі:

Визначимо, чи балка потребує поперечного армування за розрахунком.

середня ширина ребра.

Умова виконується.

Розрахунковий опір зсуву:

приймаємо

Оскільки , поперечне армування ДБ необхідно розрахувати.

Призначимо попередньо поперечне армування відповідно до конструктивних вимог:

- максимальний крок стрижнів:

Приймаємо

- мінімальний коефіцієнт поперечного армування:

- необхідна площа поперечної арматури:

Приймаємо 2Ш6 B500 (

Перевіримо прийняту арматуру на сприйняття поперечної сили

Визначимо координату по довжині балки, після якої поперечне армування не потрібно розраховувати:

На відстані 0,42 м від опори при необхідно 5 стрижнів.

Кут умовного стисненого елемента знаходитья в межах:

У нашому випадку:

Отже, приймаємо такі межі:

Міцність похилих перерізів за поперечною арматурою при

Умова виконується.

Приймаємо хомути 2Ш6 B500 ( .

Перевірка міцності похилих перерізів:

- за поперечною арматурою:

- за умовним стисненим елементом:

Максимальна приведена площа перерізу поперечної арматури:

Умови виконуються.

Перевіримо, чи виникатимуть у поздовжній арматурі додаткові сили розтягу при можливому руйнуванні по похилій тріщині внаслідок зсуву.

Додаткова сила розтягу у поздовжній арматурі внаслідок зсуву:

Згинальний момент на відстані :

Сумарне значення зусиль розтягу в повздовжній арматурі від згинального моменту та зусиль зсуву:

Максимальне напруження у поздовжній арматурі:

Умови міцності виконуються. Приймаємо остаточно поперечну арматуру 2Ш6 B500 з кроком

S_l =80 мм - на відстані 330 мм від опор (5 стрижнів) і 2Ш3 B500 з кроком S_l =80 мм - всередині прогонів.

Розрахунок та конструювання поздовжнього ребра

Розрахункове лінійне рівномірно розподілене навантаження на ребро від повного навантаження :

Визначення розрахункового перерізу. Розрахунковий прогін:

де

Приймаємо у першому наближенні переріз поздовжнього ребра плити, поданий на рис.

Рис. 2.5. Переріз поздовжнього ребра.

Визначимо розміри розрахункового перерізу.

Робоча ширина полиці згідно з 5.3.2.1.3 [3]:

Рис. 2.6. Розрахунковий переріз плити.

Максимальний згинальний момент:

Згинальний момент від власної маси плити:

де

Необхідну площу арматури попередньо визначимо з умови міцності нормальних перерізів згідно з [7].

Приймемо попередньо рівень попереднього напруження з урахуванням усіх втрат

?_sp =340 кН/см².

Необхідна площа арматури становить:

Приймаємо 4Ш20 А800 (

Необхідна товщина захисного шару бетону згідно з 4.4 [3]:

Визначимо геометричні характеристики розрахункового перерізу.

1. Площа:

де

2. Статичний момент відносно нижньої грані:

3. Відстань від нижньої грані до центра маси:

4. Момент інерції перерізу:

Втрати попереднього напруження

Призначимо рівень попереднього напруження:

;

.

Сила попереднього напруження:

1. Миттєві втрати:

1.1. Втрати від релаксації напружень в арматурі:

1.2. Температурні втрати відсутні (, оскільки форма, на яку виконують натяг, нагрівається одночасно з бетоном.

1.3. Втрати від деформації форми при електролітичному способі натягу не враховуються .

Сила попереднього напруження при передачі зусилля з арматури на бетон:

Напруження в бетоні на рівні крайнього стиснутого волокна при M_D=0:

де

Втрати зусилля внаслідок миттєвої деформації бетону:

прикладеного в момент часу t;

2. Залежні від часу втрати при натягуванні на упори і на бетон.

2.1. Втрати від повзучості.

Напруження в бетоні на рівні центра маси попередньо напруженої арматури від дії сили

та згинального моменту від власної маси плити

Оскільки , бетон працює за межею пружності, і необхідно визначити втрати від повзучості бетону.

де 0,8 - коефіцієнт, який приймаємо при тепловій обробці бетону при атмосферному тиску.

Втрати від осідання:

де загальна деформація осідання;

кінцеве значення деформації осідання при висиханні;

номінальне значення осідання бетону при висиханні,

приймаємо за таблицею 3.3 [5] при площа перерізу бетону;

периметр частини, яка піддається висушуванню;

деформації внутрішнього осідання.

Втрати від релаксації сталі:

Отже, зусилля обтиску з урахуванням усіх втрат:

Напруження в арматурі:

Початкові деформації арматури:

Перевірка міцності нормальних перерізів

Несучу здатність перерізу визначаємо згідно з 4.2.4 [5]. Розрахунок проведемо у ПС «Excel».

В результаті розрахунку отримуємо значення згинального моменту, яке може сприйняти переріз (див. додаток К):

Умова виконується, міцність нормальних перерізів поздовжнього ребра балки забезпечена.

Розрахунок міцності похилих перерізів

Розрахунок поперечної арматури проводимо згідно з 4.6.2 та 4.6.3 [5]. Поперечне армування приймаємо у вигляді хомутів з арматури В500, характеристики якої подані в 2.2.1.

Максимальна поперечна сила у ребрі:

Визначимо, чи балка потребує поперечного армування за розрахунком.

Умова виконується.

Розрахунковий опір зсуву:

Оскільки , поперечне армування поздовжніх ребер необхідно розрахувати.

- максимальний крок стрижнів:

Приймаємо

- мінімальний коефіцієнт поперечного армування:

- необхідна площа поперечної арматури:

Приймаємо 2Ш5 B500 (

Перевіримо прийняту арматуру на сприйняття поперечної сили

Визначимо координату по довжині балки, після якої поперечне армування не потрібно розраховувати:

На відстані 1,29 м від опори при необхідно 7 стрижнів.

Кут умовного стисненого елемента знаходиться в межах:

У нашому випадку:

Отже, приймаємо такі межі:

Міцність похилих перерізів за поперечною арматурою при

Умова не виконується.

Приймаємо хомути 2Ш10 А400С ( .

Перевірка міцності похилих перерізів:

- за поперечною арматурою:

- за умовним стисненим елементом:

Максимальна приведена площа перерізу поперечної арматури:

Умови виконуються.

Перевіримо, чи виникатимуть у поздовжній арматурі додаткові сили розтягу при можливому руйнуванні по похилій тріщині внаслідок зсуву.

Додаткова сила розтягу у поздовжній арматурі внаслідок зсуву:

Згинальний момент на відстані :

Сумарне значення зусиль розтягу в повздовжній арматурі від згинального моменту та зусиль зсуву:

Максимальне напруження у поздовжній арматурі:

Умови міцності виконуються. Приймаємо остаточно поперечну арматуру 2Ш10 А400С з крока- ми S_l =100 мм - на відстані 2000 мм від опор (7 стрижнів) і S_l =200 мм - всередині прогонів.

Визначення моменту утворення тріщин

Момент тріщиноутворення визначаємо деформаційним методом з допомогою ПС «Exel».

Діаграму роботи бетону на розтяг приймаємо згідно з 3.1.4 [3]: у вигляді функції:

.

Граничні деформації розтягненої грані приймаємо згідно з 2.2.2.6 [3]:

Отже, момент тріщиноутворення становить:

102,6 КН/М

Висота стиснутої зони:

15,22

Визначення прогинів

Згинальний момент при дії тривалої частини навантаження:

З деформаційного розрахунку отримуємо кривизну:

Коефіцієнт повзучості для бетону С16/20 при відносній вологості навколишнього середовища 40-75 % згідно з таблицею 3.1 [5] становить:

Отже, прогин становить:

Умова виконується. Плита відповідає вимогам жорсткості.

Визначення ширини розкриття нормальних тріщин

Ширину розкриття нормальних тріщин проводимо згідно з 5.3.4 [5]:

Згинальний момент при повному характеристичному навантаженні:

Напруження в арматурі при (див. додаток К):

Висота стиснутої зони при (див. додаток К):

.

Напруження в арматурі після усіх втрат:

.

Отже, приріст напружень в арматурі після усіх втрат становить:

Середні деформації в арматурі:

Поки-що деформаціями знехтуємо.

Крок тріщин:

коефіцієнт міцності зчеплення попередньо напруженої арматури, приймаємо за таблицею 6.1 [3];

фактична площа розтягненого бетону, що оточує попередньо напружену арматуру на висоті , визначаємо для найменшого значення:

Отже, ширина розкриття нормальних тріщин становить:

Умова виконується. Запроектована плита задовольняє вимоги з обмеження тріщин.

Ширину розкриття похилих тріщин не визначаємо, оскільки вони не утворюються.

Висновок

На даній курсовій роботі я виконав такі розділи :

- Компонування конструктивної схеми;

- Розрахунок балочної плити;

- Навантаження і розрахункові прольоти;

- Розрахунок міцності нормальних перерізів;

- Другорядна балка;

- Розрахункові прольоти , навантаження та визначення зусиль;

- Розрахунок міцності нормальних перерізів;

- Розрахунок міцності за похилими перерізами;

- Компонування конструктивної схеми збірного балочного перекриття;

- Розрахунок та конструювання попередньо напруженої ребристої панелі перекриття.

Бібліографічний список

1. Байков В. Н., Сигалов Є. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учеб. для вузов. - 5е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.: ил.

2. Вахненко П. Ф. Залізобетонні конструкції. - К.: Урожай, 1995. - 386 с.

3. ДБН В.2.6-98:2009. Бетонні та залізобетонні конструкції. - К., 2011.

4. ДБН В. 1.2 - 2:2006. Навантаження і впливи. - К., 2006.

5. ДСТУ Б. В. 2.6 - 156:2010. Бетонні та залізобетонні конструкції з важкого бетону. -

К., 2011.

6. Голышев А. Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие/

А. Б. Голышев, В. Я. Бачинский, В. П. Полищук, А. В. Харченко, И. В. Руденко; под ред.

А. Б. Голышева. - 2-е изд., перераб. и доп. - К.: Будівелник, 1990. - 544 с., ил.

7. СНиП 2.03.01.-84*. - М., 1989 - 84 с.

8. Русскевич Н. Л., Ткач Д. И., Ткач М. Н. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Будівельник, 1987. - 264 с.

9. Теория железобетона на экспериментальной основе/Голышев А. Б., П. И. Кривошеев,

А. Н. Бамбура.: под ред. А. Б. Голышева. - К.: Гамма-Принт. - 2009. - 397 с.: ил.

Додатки

Додаток А

Розрахунок в програмі Excel

Додаток Б

Розрахунок в програмі Excel

Додаток В

Розрахунок в програмі Excel

Додаток Г

Розрахунок в програмі Excel

Додаток Д

Розрахунок в програмі Excel

Додаток Е

Розрахунок в програмі Excel

Додаток Є

Розрахунок в програмі Excel

Додаток Ж

Розрахунок в програмі Excel

Додаток З

Розрахунок в програмі Excel

Додаток К

Розрахунок в програмі Excel

Додаток П

Розрахунок в програмі Excel

Размещено на Allbest.ru

...