Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Монолитное ребристое перекрытие

1.1 Расчет и конструирование балочной плиты

1.2 Расчет и конструирование второстепенной балки

2. Расчет ребристой плиты перекрытия

2.1 Задание на проектирование

2.2 Расчет рабочей арматуры продольных ребер

2.3 Расчет рабочей арматуры полки плиты

2.4 Проверка прочности ребристой плиты по сечениям

2.5 Расчет плиты по трещиностойкости

2.6 Проверка прочности плиты в стадии изготовления, транспортирования и монтажа

3. Расчет сборного неразрезного ригеля

3.1 Задание на проектирование

3.2 Расчетная схема ригеля и определение ее основных параметров



Введение

Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют:

- в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве для зданий различного назначения;

- в транспортном строительстве для метрополитенов, мостов, туннелей;

- в энергетическом строительстве для гидроэлектростанций, атомных реакторов и т.д.

Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности, огнестойкости, стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам, малых эксплуатационных расходов на содержание зданий и сооружений.

Каркас многоэтажного здания образуют основные вертикальные и горизонтальные элементы колонны, заделанные в фундамент и ригели шарнирно или жестко соединенные с колоннами. Перекрытия зданий выполняют из сборных железобетонных пустотных или ребристых плит.

Целью данного курсового проекта является расчет и конструирование элементов перекрытий многоэтажного здания. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- произвести расчет и конструирование балочной плиты и второстепенной балки;

- выполнить расчет ребристой плиты перекрытия;

- выполнить расчет сборного неразрезного ригеля;

- произвести расчет и конструирование сборной железобетонной колонны; произвести расчет и конструирование центрально нагруженного фундамента под колонну.



1. Монолитное ребристое перекрытие

1.1 Расчет и конструирование балочной плиты

Для определения расчетных пролетов плиты и второстепенных балок, а также нагрузок от их собственной массы производят предварительное назначение основных геометрических размеров сечений перекрытия:

- толщина плиты - 70 мм;

- сечение второстепенных балок:

- сечение главных балок:

- заделка плиты в стену принимается не менее высоты ее сечений; в кирпичных стенах - кратной размеру кирпича (а= 120 мм).

Вычисление расчетных пролетов плиты

Расчетный пролет плиты в перпендикулярном направлении



Проверяем соотношение расчетных пролетов плиты:

5800 :2200 = 2,63> 2, т.е. плита рассчитывается как балочная.

Нагрузки на плиту перекрытия

Расчетная схема плиты представляется многопролетной балкой шириной b = 100 см. Принимаем толщину плиты равной h_pl = 70 мм и расчет нагрузок представляем в таблице 1.

балочный плита ригель железобетонный

Таблица 1 - Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м плиты

№	Вид нагрузки	Подсчет	Норм. значение, кН/м2	Коэффициент надежности гf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Постоянная, gf
	вес пола
	(толщина - 0,02 м,	0,02 · 1,0 · 1,0 · 18	0,36	1,2	0,43
	объемная масса - 18 кН/м3)
	изоляция из шлакобетона
	(толщина - 0,05 м,	0,05 · 1,0 · 1,0 · 14	0,7	1,2	0,84
	объемная масса - 14 кН/м3)
	собственный вес плиты
	(толщина - 0,07 м,	0,07 · 1,0 · 1,0 · 25	1,75	1,1	1,92
	объемная масса - 25 кН/м3)
	Итого, постоянная gf	-	2,81	-	3,19
2	Временная, v (по заданию)		9,0	1,2	10,8
	Полная, q = gf + v	-	qn = 11,81		q = 14

Определение усилий в расчетных сечениях

Момент от расчетных значений нагрузок:

- в крайних пролетах и на первых промежуточных опорах:



- в средних пролетах и на средних промежуточных опорах

Уточнение высоты сечения плиты

Целесообразно (по экономическим критериям), чтобы относительная высота сжатой зоны плиты онаходилась в диапазоне значений 0,1 ... 0,2. Принимаем: бетон класса В30,тяжелый, естественного твердения, арматура класса В500 (Bp-I), о = 0,15. Для принятых материалов находим нормируемые характеристики сопротивляемости и условий работы:

R_b = 11,5 МПа; R_bt= 0,9 МПа; Е_b= 27500 МПа; у_b1 = 0,9(с учетом длительности действия нагрузок);

R_s= 415 МПа; R_sw= 300 МПа; E_s = 2,0 • 10⁵ МПа;

о_R = 0,502.

Для о=0,15 находим а_т= о (1 - 0,5 о) = 0,139. Тогда рабочая высота плиты:

Окончательно принимаем h_pl= 7,2 см; h_of = 5,7см.

Отличие полученного и принятого ранее значений h_plне более 10%, пересчет величины нагрузок на перекрытие и значения расчетных моментов не требуется.

Определение площади рабочей арматуры

Требуемая площадь рабочей арматуры определяется для расчетного прямоугольного сечения плиты с размерами h_plЧb = 7,2 Ч 100 см. При этом площадь сечения стержней сетки непрерывного армирования С - 1 определяется для М = М₂ = 4,235кНм, а сетки С - 2 дополнительного армирования крайних пролетов и над первыми промежуточными второстепенными балками на величину M₁ - М₂ = 4,64-4,235 = 0,405кНм.

Для б_m = 0,048находим <о_R = 0,502

Сетку принимаем по сортаменту.

С-2 принята как С№ 9

(=48,2 мм²)

Определяем сетку С-1:

Для б_m = 0,126находим <о_R = 0,502



Принимаем сетку С-1-с площадью продольной арматуры А_s= 141,8 мм². L - длина сетки, мм; С₁ и 20 - длина свободных концов продольных и поперечных стержней сетки.

1.2 Расчет и конструирование второстепенной балки

Определяем расчетные пролеты балки. Второстепенные балки монолитных ребристых перекрытий рассчитываются как многопролетные неразрезные с расчетными пролетами:

- крайними (l₀₁) равными расстоянию между осью площадки опирания балки на стену и гранью первой главной балки:

l₀₁ = l_рb - 0,5b_mb - a + 0,5B = 6000 - 0,5 • 325 - 120 + 0,5 • 250 = 5842,5мм;

- средними (l₀) равными расстоянию между гранями главных балок:

l₀ = l_рb - b_{mb =}6000 - 325 = 5675 мм.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1 м.п. второстепенной балки:

- постоянная нагрузка от собственного веса плиты и пола:

g_fB = 3,19 • 2,2 = 7,018 кН/м, где В = l_f - шаг второстепенных балок;

- постоянная нагрузка от собственного веса ребра балки



g_pr=кН/м;

- суммарная постоянная нагрузка на балку

g_pb=7,018 + 1,86 = 8,877 кН/м;

- погонная временная нагрузка

v_pb = v•B = 9 • 2,2 = 19,8 кН/м;

- полная погонная нагрузка на балку

q_pb= (8,877+ 19,8) • 0,95 = 27,24кН/м

(0,95 - коэффициент надежности по уровню ответственности).

Определяем значения изгибающих моментов и перерезывающих сил в расчетных сечениях второстепенной балки:

Q_A = • 5,842 • 0,4 = 63,66кНм

Q_В(Л)= • 5,842 • 0,6 = 95,49кНм

Q_В(ПР)= • • 0,5 = 77,29кНм

Уточняем размеры поперечного сечения балки, принимая а_т= 0,289

h_pb=h₀+a =333,19 + 35 = 368,19< 400 мм,

т.е. предварительно принятое значение высоты и ширины сечения балки является достаточным и окончательным.

При этом h₀ = h ? a = 350 - 35 = 315 мм.

Определяем размеры расчетных сечений:

- уточняем ширину свесов, вводимых в расчет для пролетных сечений, имея в виду наличие поперечных ребер (главные балки), установленных с шагом, равным расчетному пролету второстепенных балок l₀ = 5800 мм.

(2200 мм - расстояние между осями второстепенных балок)

Принимаем

- для пролетных сечений - b'_f= 2150 мм; ⁼315 мм; h'_f= 70 мм;

- для опорных сечений - b Ч h₀ = 200 Ч 315 мм.

Расчет площади сечений рабочей арматуры класса А400 (А-III), R_s = 355 МПа, характеристики прочности бетона и граничной высоты сжатой зоны аналогичны принятым для плиты.

Определяем рабочую арматуру для пролетных (тавровых) сечений при расчетных значениях М₁ = 84,53кНм и М₂ = 54,83кНм.

Проверяем условие, определяющее принципиальное (в полке или ребре) положение нейтральной оси в расчетном сечении при действии вышеупомянутых усилий.

Максимальный момент, воспринимаемый при полностью сжатой полке расчетного сечения (х = h'_f)равен:



Так как, >M₁(итем более M₂),то фактически нейтральная ось во всех пролетных сечениях находится в пределах полки и расчет производится как для прямоугольных сечений с размерами b'_f Ч ho = 2150 Ч 315 мм.

При этом:

- в первом пролете

б_m = 0,038<б_R = 0,390

- во всех средних пролетах

б_m = 0,025<б_R = 0,390

- для промежуточных опор (с обеих сторон) М_C= М_B= 51,69кНм, а расчетное сечение - прямоугольное b Ч ho = 200 Ч 315 мм.



б_m = 0,32<б_R = 0,390

Для полученных значений A_siпо сортаменту подбираем требуемое количество стержней

A_S1 = мм² - принимаем 2 Ш 22 (A_S1=760 мм²)

A_S2= 493,629мм² - принимаем 2 Ш18 (A_S2=509 мм²)

A_SВ=826,5мм² - принимаем 2 сетки № 54 (2A_S=670,6мм²).

Требуемая ширина сетки составит м.

Таким образом, в сечениях балки будет размещено по два каркаса, что удовлетворяет требованиям норм и упомянутым выше рекомендациям, а над опорами - по две взаимно сдвинутых сетки.

Расчет поперечной арматуры

Выполняем предварительные проверочные расчеты

В качестве поперечной арматуры принимаем арматуру класса А 300 (А-II).

- Условие обеспечения прочности по наклонной полосе между двумя наклонными трещинами:

Q = = 0,3 • 0,9 • 11,5 • 200 • 315 = 195,615 кН



Q>Q_В(Л)= 195,615>99,5 кН (следовательно, это условие выполняется для всех приопорных участков).

- Проверяем необходимость постановки поперечной арматуры из условия обеспечения прочности по наклонному сечению:

Q_b,min =

Q_b,min = 0,5• 0,9 • 0,9 • 200 • 315 = 25,515 кН <99,5 кН

т.к. Q_b,min<Q_В(Л), то требуется расчет поперечной арматуры по условию прочности сечения на действие поперечных сил.

- Принимаем по требованиям конструирования диаметр, шаг и поперечной арматуры слева от опоры В. Диаметр поперечной арматуры d_Sпринимается по условиям свариваемости для максимального диаметра продольной рабочей арматуры. Для d= 22 мм принимаем d_sw = 6 мм, число каркасов = 2. Площадь сечения поперечной арматуры A_SW = 2 • 28,3 = 57 мм². Es = 2,0 • 10⁵ МПа, S_W = 150 мм < 0,5h₀и не более 300 мм.

Усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента:

Проверяем условия учета поперечной арматуры:

?81,7 кН/м,

следовательно, коррекция значения не требуется.

Значение М_b определяется по формуле:

М_b =

Определяем длину проекции опасного наклонного сечения с

q₁ =

Значение c принимаем = 1200 мм >

Q_SW = 0,9 • 81,7 • 630 = 46324 = 46,3 кН

Q =

Проверяем условие:

,

т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.

Условие, исключающее появление наклонной трещины между хомутами.

Условие выполняется.



2. Расчет ребристой плиты перекрытия

2.1 Задание на проектирование

Требуется рассчитать и законструировать ребристую панель перекрытия производственного здания при следующих исходных данных:

- номинальные размеры плиты в плане - 1,1 х 6,0 м

- постоянная нормативная нагрузка от пола - g_f = 0,8 кН/м²

- временная нормативная нагрузка на перекрытие - v = 8,5 кН/м²,

в том числе длительно-действующая - v_l = 7,0 кН/м²

- бетон тяжелый - класс В20

- арматура:

напрягаемая класса А800 (A-V)

ненапрягаемая класса А400 (A-III)

сеток В500 (Вр-1)

- коэффициент надежности по назначению - у_n= 0,95

Таблица 2 - Расчетные параметры бетона и арматуры

Наименованиенормируемых параметров	Бетон (В20)	Арматура	Прим.
	обозначение	ЗначениеМПа	значение с учетом b1	Обозн.	Значение, МПа для класса
					А800	А300	В500
Прочность на сжатие	Rb	11,5	10,35	Rsc	400	270	360	b1 = 0,9
	Rb,n	15	-	Rsw	545	215	300
Прочность на растяжение	Rbt	0,9	0,81	Rs	680	270	415
	Rbt,n	1,35	-	Rs,n	785	300	500
Модуль упругости	Еb · 10-3	27,5	-	Еs · 10-3	190	200	200



Таблица 3 - Расчет нагрузок на 1 м перекрытия

Характер нагруж.	Вид нагрузки	Обозн.	Расчет	Норм. значение, кН/м2	Коэф. Над-сти f	Расчетная нагрузка, кН/м2	Примеч.
Постоянная	Собственный вес плиты	gpl	25hred	2,6	1,1	2,86
	Нагрузка от массы пола	gf		0,8	1,2	0,96
	Всего:	g	gpl + gf	3,4	-	3,82
Временная	Полезная кратковременная	vsh	по заданию	1,5	1,2	2,4
	Полезная длительная	v2	по заданию	9,0	1,2	8,4
	Всего:	v	vsh + v2	10,5	1,2	10,8
Полная	Полная суммарная	q	q = g + v	13,9	-	14,262	q = 14,62кПа qn = 13,9 кПа
	длительная		q = g + v2	12,4

2.2 Расчет рабочей арматуры продольных ребер

Согласно компоновочному решению В= 1,1 м; l_pl = 6,0 м; l_rib = 6,0 м.

При этом расчетная длина плит перекрытия

,

где b_rib - ширина площадки опирания плиты на ригель, принимаемая для предварительных расчетов 200 ч 250 мм.

, тогда

Распределенная расчетная и нормативная нагрузка:

q = 14,62 • 1,1 = 16,08 кН/м,

q_n= 13,9 • 1,1 = 15,29 кН/м,

q_n,l=12,4• 1,1 = 13,64 кН/м.

а) Определение величин действующих усилий с учетом коэффициента ответственности у_п= 0,95:

- от расчетных нагрузок:

- от нормативных нагрузок:

б) Проверим соответствие расчетного таврового сечения требованиям:

Рисунок 1 - Конструктивное и расчетное сечения



ho = h ? a = 350 ? 40 = 310 мм.(а = 30 ч 50 мм)

, т.е. можно учитывать в расчетах всю ширину плиты b'_f =B - 2 • a₃ = 1100 - 80 = 1020 мм

в) Проверяем принципиальное (в "полке" или "ребре") положение нейтральной оси в расчетном сечении при действии расчетного значения изгибающего момента М = 65,9кНм.

г)

,

т. е., расчет прочности продольных ребер панели сводится к расчету прямоугольного сечения b'_fЧ h₀= 1020 Ч 310 мм.

д) Вычисляем требуемую площадь рабочей арматуры:

б_m = 0,065<б_R = 0,360 Требуемая площадь арматуры:

= 251,1 мм ²

Принимаем по сортаменту 2Ш 14(A_SP=308мм²).

2.3 Расчет рабочей арматуры полки плиты (сетки С-1, С-2)

Расчетный пролет:



Рисунок 2 - Расчетная схема полки плиты на местный изгиб

Рассматривается полоса полки плиты шириной 1 м, а поэтому нагрузка на 1 м² тождественна по величине погонной нагрузке.

е) Определяем расчетное значение изгибающего момента полки с учетом возможности образования пластических шарниров (полка работает по статически неопределимой схеме) и перераспределения усилий. При этом:

Расчетное сечение полки(рассматривается полоса шириной 1,0 м) при принятых предпосылках является прямоугольным с размерами b_f Ч h = 100 Ч h_f = 100 Ч 5 cм, полезная высота сечения полкиh_of = 50 - 15 = 35 мм

ж) Рабочая арматура сеток С-1, С-2 - проволока Ш 4...5 мм и класса В500

Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой, шаг стержней s = 100 мм (4Ш 5 В500, A_S = 78,5 мм²).

2.4 Проверка прочности ребристой плиты по сечениям, наклонным к ее продольной оси

- Q_max = 44,8 кН

- армирование продольных ребер (кроме продольной напрягаемой арматуры) производится плоскими сварными каркасами с продольной монтажной арматурой 2 Ш 10 А240 и поперечной (хомутами) В500, шаг и диаметр которых предварительно принимаем равными: d_w= 5 мм, число каркасов-2, шаг s_w<h/2 = 150 мм;

- принятое сечение плиты должно соответствовать требованию:

Момент, воспринимаемый бетоном в наклонном сечении, определяем по формуле:

Определяем длину проекции наклонного сечения

где q - принимается равной погонной расчетной нагрузке q = 22,51 кН/м

Принимаем с = 1,07 м > 2 h₀ = 0,62 м,

с₀= 2 h₀ = 0,62 м

Проверяем условие: , т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.



Условие выполняется, и прочность элемента по наклонному сечению обеспечивается.

2.5 Расчет плиты по трещиностойкости

Определение геометрических характеристик приведенного сечения

- приведенная площадь сечения

- статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани ребра

- расстояние от центра тяжести площади приведенного сечения до нижней грани ребра:

h - y₀ = 35 - 24,0 = 11,0 см

- момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:



- приведенный момент сопротивления относительно нижней грани:

- пластический момент сопротивления

( - 1,75 для таврового сечения с полкой в сжатой зоне).

Предварительные напряжения в арматуре и определение их потерь

Определение первичных () потерь предварительного напряжения

- потери от релаксации

- потери от разности температур бетона и упорных устройств потери от деформаций анкеров



- потери от трения об огибающие приспособления, т.к. отгиб напрягаемой арматуры не производится.

- потери от деформации стальных форм 30 МПа, т.к. данные об их конструкции отсутствуют.

- потери от быстронатекающей ползучести ()вычисляют в следующей последовательности:

определяем усилие обжатия Р₁ с учетом всех вышеупомянутых потерь

Точка приложения усилия P₁ находится в центре тяжести сечения напрягаемой арматуры и поэтому:

МПа

Назначаем передаточную прочность бетонаR_bp = 10,5 МПа (R_bpбольше 50 % принятого класса бетона В20).

Определяем расчетный уровень обжатия бетона усилием напрягаемой арматуры:



Потери от быстронатекающей ползучести с учетом условий твердения (пропаривания) равны:

Проверяем допустимый уровень максимального обжатия бетона при отпуске арматуры с упоров:

Условие выполняется.

Суммарная величина первичных потерь:

Определение вторичных потерь()

- потери от усадки бетона 30 МПа

- потери от ползучести зависят от уровня длительного обжатия



(100 МПа - минимальное значение потерь предварительного натяжения). Расчет на образование трещин

Усилие обжатия бетона с учетом суммарных потерь составляет

При этом в стадии эксплуатации максимальное напряжение в сжатой зоне сечения равно:

Показатель будет равен

Так как для значения этого показателя установлены ограничения (), для дальнейших расчетов принимаем = 1, а, следовательно, расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от нижней грани, будет равно

Определяем момент трещинообразования в нижней зоне плиты:



Поскольку⁼кНм?М_п=65,97кНм, то трещины в растянутой зоне не образуются и расчет по их раскрытию не нужен.

2.6 Проверка прочности плиты в стадии изготовления, транспортирования и монтажа

Исходные предпосылки расчета

- напряжения в арматуре в момент обжатия равны

- прочность бетона в момент обжатия равна 50 % проектной, аследовательно, его параметры сопротивляемости соответствуют бетону класса В10 и равны:

- коэффициент условий работы бетона у_b1= 1,1 (учитывает кратковременный характер обжатия при отпуске напряжений с упоров) иследовательно:

Определение расчетных усилий

Граничная высота сжатой зоны:



где МПа - для арматуры класса В500, которая устанавливается в полке плиты и является рабочей растянутой арматурой при изготовлении и подъеме плиты

Расчет площади сечения требуемой арматуры A'_s

Расчет ведется как для прямоугольного сечения размером b Ч ho = 160 Ч 335 мм, (h'₀ = h- a'= 350 - 15 = 335 мм)

Где е - эксцентриситет приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне плиты

Для полученного значения а_т находим

= 0,35<о_R = 0,5, следовательно прочность плиты в стадии изготовления и монтажа обеспечивается.



3. Расчет сборного неразрезного ригеля

3.1 Задание на проектирование

- длина площадки опирания ригеля на стену - а = 300 мм;

- все действующие нагрузки принимаются по заданным в данной работе данным;

- класс бетона В20, арматура Класса А300 и В500, расчетные параметры которых приведены в таблице;

- граничная высота сжатой зоны для использованных материалов (А400) составляет о_R = 0,531;

- сечение ригеля принимаются равными b_ribЧ h_rib= 250 Ч 600 мм;

- предварительные размеры сечения колонны b_cЧ h_c=300 Ч 300 мм.

- шаг поперечных рам составляет 6 м,l_rib = 6 м.

3.2 Расчетная схема ригеля и определение ее основных параметров

Для принятого конструктивного решения расчетная схема ригеля - это 3-х пролетная статически неопределимая балка с расчетными пролетами:

- крайними

- средними



Таблица 4 - Нагрузки, действующие на 1 п.м. ригеля

Характер нагружения	Вид нагрузки	Обозн.	Подсчет	Норм. значение, кН/м	Коэф. надежности	Расчетная нагрузка кН/м
Постоянная	От массы панели и пола	gplf	3,4Ч 6	20,4	1,1	22,44
	От собственной массы ригеля	grib	25 bribЧ hrib	3,75	1,1	4,13
	Всего	g		24,15	-	26,57
Временная	Полная полезная	v	9Ч 6	54	1,2	64,8
Полная	Полная суммарная	q	g + v	qn =78,15	-	q = 91,37

Размещено на Allbest.ru

...