Проектирование и расчет предварительно напряженной плиты перекрытия, разрезного ригеля и сборной железобетонной колонны

 

Содержание


Введение

. Плита перекрытия

.1 Исходные данные

1.2 Определение расчетного пролета плиты

.3 Определение нагрузок и усилий в плите

.4 Расчёт прочности нормальных сечений плиты в стадии эксплуатации

.5 Определение геометрических характеристик сечения

.6 Предварительное напряжение арматуры и его потери

.7 Расчёт прочности наклонных сечений

.8 Расчёт прочности плиты в стадии изготовления и монтажа

1.9 Расчёт по образованию трещин в стадии эксплуатации

.10 Расчёт по образованию трещин, наклонных к продольной оси плиты в стадии эксплуатации

.11 Расчёт по образованию нормальных трещин в стадии изготовления

.12 Расчёт плиты по деформациям

. Расчёт сборного многопролетного ригеля

.1 Определение размеров ригеля

.2 Подсчёт нагрузок на ригель

.3 Определение расчётных пролётов ригеля

2.4 Определение изгибающих моментов и поперечных сил

2.5 Подбор сечения ригеля

.6 Определение площади сечения продольной арматуры

.7 Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе

.8 Построение эпюры материалов (эпюры арматуры)

.9 Определение длины анкеровки обрываемых стержней

.12 Расчет стыка ригеля с колонной

. Расчет колонны

.1 Исходные данные

.2 Подсчет нагрузок на колонну

.3 Расчет колонны на прочность

.3.1 Определение размеров сечения колонны

.3.2 Расчет продольного армирования колонны 2-го этажа

.3.3 Расчет продольного армирования колонны первого этажа

.4 Расчет консоли колонны

3.4.1 Конструирование консоли

.4.2 Армирование консоли

.5 Расчет стыка колонн

Заключение

Литература


Введение


Курсовой проект является комплексным и состоит из трёх частей: расчёт многопустотной плиты покрытия по I и II группе предельных состояний, статический расчёт и проектирование ригеля сборного балочного перекрытия и расчёт и проектирование сборной железобетонной колонны 1-2 этажей. Задачей проекта является выполнение расчета и проектирования элементов каркаса многоэтажного промышленного здания с неполным каркасом. В курсовом проекте рассмотрено проектирование основных несущих конструкций, произведен их расчет, осуществлен подбор типовых конструкций и компоновка конструктивной схемы здания.

Плоские железобетонные перекрытия являются наиболее распространенными элементами различных зданий и сооружений. Существует два основных типа плоских перекрытий: балочные, безбалочные.

В нашем курсовом проекте рассматриваются балочные перекрытия, включающие в себя балки, идущие в одном направлении, и опирающиеся на них плиты перекрытия. В зависимости от способа возведения плиты перекрытия могут быть: сборные, монолитные, сборно-монолитные.

Балочные сборные перекрытия состоят из панелей перекрытия и поддерживающих их ригелей, образующих вместе с колоннами несущий каркас здания. В зданиях с неполным каркасом ригели в крайних пролетах одним концом опираются на наружные несущие стены, другим - на промежуточные колонны каркаса.

Ригель сборного панельного перекрытия монтируется из однопролётных сборных элементов и, с целью повышения жёсткости каркаса здания, экономии материалов и уменьшения конструктивной высоты перекрытия, проектируется неразрезным. Неразрезность обеспечивается за счет сварки выпусков арматуры, закладных и накладных деталей и омоноличивания стыков сопрягаемых элементов.

Курсовой включает:

-подбор типовых конструкций и компоновка конструктивной схемы здания;

-расчет сборного многопролетного ригеля;

-расчет стыка ригеля с колонной;

-расчет стыка колонн.

В пояснительной записке содержится следующий перечень графического материала: схемы расположения элементов конструкций, рабочие чертежи рассчитанных сборных железобетонных конструкций (ригеля и двухъярусной колонны), чертежи арматурных изделий, закладных деталей и узлов.


1. Расчет и проектирование плиты перекрытия


1.1 Исходные данные


На рис.1 показана схема сборного перекрытия при использовании ригеля прямоугольного типа и многопустотных панелей. В данной схеме панель, расположенная по оси колонн, называется панелью-распоркой. Панель-распорка опирается на ригели перекрытия своими продольными ребрами. Для обеспечения монтажа панель-распорка в верхней плите имеет вырез по размерам сечения колонны. Ширина панели-распорки должна приниматься не менее 80 см.

Основные габариты панели - номинальную ширину В и длину L принимаем по результатам компоновки перекрытия:

П1: 1500x6600 мм - плита-распорка.

П2: 1500x6600 мм.


Рисунок 1.1 Схема раскладки плит перекрытия


Требуется рассчитать по двум группам предельных состояний многопустотную плиту с номинальными размерами в плане 1,5x6,6м перекрытия промышленного здания для класса по условиям эксплуатации ХС2. Изготовление панели предусмотрено в рабочем положении по поточно-агрегатной технологии из тяжелого бетона класса С30/37 с тепловлажностной обработкой. Натяжение напрягаемой арматуры производится на упоры формы электротермическим способом.

Расчётные характеристики применяемой арматуры:

Класс продольной напрягаемой арматуры Y1860S7;

Класс ненапрягаемой арматуры S500;

Класс ненапрягаемой арматуры S400;

Расчетные характеристики бетона: для класса С30/37


.


Класс бетона в момент предварительного обжатия плиты составляет С25/30


.


1.2Определение расчетного пролета плиты


Плита перекрытия рассматривается как балка на двух свободных опорах с расчетным пролетом, равным расстоянию между центрами опирания. При глубине опирания lsup= 12 см расчетный пролет плиты

м.


1.3Определение нагрузок и усилий в плите


На плиту действуют постоянные и переменные нагрузки. Вид и величины нагрузок, действующих на плиту, приведены в таблице 3.1.

Погонная нагрузка на плиту собирается с грузовой площади шириной, равной ширине плиты. С учетом изложенного, расчетные нагрузки составят:

·Основное сочетание нагрузок



·Нормативное сочетание нагрузок



·Частое сочетание нагрузок



·Практически постоянное сочетание нагрузок



Таблица 1.1 Нагрузки на 1м2 перекрытия

Наименование воздействия (нагрузки)Нормативное значение, кН/м2?FРасчётное значение, кН/м2Многопустотная панель перекрытия 1,5x6,6м3,01,354,05Плиточный пол р=2000 кг/м3 ?=15 мм0,31,350,405Цементно-песчаная стяжка р=2200 кг/м3 ?=20 мм0,441,350,594Швы замоноличивания0,11,350,135Итого постоянная нагрузка:gsk = 3,84gsd = 5,184Временнаяqsk = 8,51,5qsd = 12,75

Поперечная сила на опоре от действия нагрузок:

·Основное сочетание нагрузок



·Нормативное сочетание нагрузок



·Частое сочетание нагрузок



·Практически постоянное сочетание нагрузок


·Основное сочетание нагрузок



·Нормативное сочетание нагрузок



·Частое сочетание нагрузок



·Практически постоянное сочетание нагрузок



1.4 Расчет прочности нормальных сечений плиты в стадии эксплуатации


Для расчета сечение многопустотной плиты приводим к тавровому высотой h=220мм, шириной полки bf = 1490мм, шириной ребра и толщиной сжатой gолки h'f =30мм.

Рисунок 1.2 Приведение сечения панели к тавровому


Определение площади поперечного сечения напрягаемой арматуры АР, расположенной в растянутой зоне, производим упрощенным деформационным методом.

Предполагая, что нейтральная ось проходит по нижней грани полки, определяем область деформирования для прямоугольного сечения шириной bf /= 1490мм и положение нейтральной оси при расчете тавровых сечений при принятом с=35мм (d=220-(35+12/2)=180мм.):



Так как ? (см.прил.6), сечение находится в области деформирования 1а, для которой



Проверим выполнение условия:


условие выполняется, т.е. нейтральная ось проходит в полке и за расчетное сечение принимается прямоугольное с шириной bf = 1490мм.

Полная величина относительных деформаций предварительно напряженной арматуры



где: - сумма полных (упругих и неупругих) деформаций от предварительных напряжений в арматуре. Допускается принимать . Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона, отвечающее условному пределу текучести



где ?сu=0,0035 для бетона класса С30/37 .

Коэффициент .

Вычисленному коэффициенту ?т соответствует значение коэффициента


Требуемая площадь сечения продольной рабочей арматуры:



Принимаем из условий размещения стержней в сечении,

В верхней полке предусматривается сетка из продольной и поперечной арматуры 4 S500 с шагом 200 мм в обоих направлениях.


.5 Определение геометрических характеристик сечения


Площадь бетонного сечения плиты



Момент инерции бетонного сечения плиты



При отношении приведенная площадь сечения плиты



Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани ребра


Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения



Расстояние от верхней грани до центра тяжести приведенного сечения



Расстояние от точки приложения силы до центра тяжести приведенного сечения



Момент инерции приведенного сечения



Момент сопротивления сечения

·относительно нижней грани

·относительно нижней грани

Внешний периметр поперечного сечения плиты

1.6 Предварительное напряжение арматуры и его потери


Начальная величина предварительного напряжения арматуры устанавливается из следующих условий:



где - нормативное сопротивление напрягаемой арматуры ()

р - максимально допустимое отклонение значения предварительного напряжения, вызванное технологическим причинами.


При электротермическом способе натяжения арматуры:

Где - расстояние между наружными гранями упоров.

Принимаем исходя из условия

Технологические потери

1.Потери от релаксации напряжений арматуры (при электротермическом способе)



2.Потери от температурного перепада (для бетона С30/37)


где ?Т=65?С - разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров, воспринимающих усилие натяжения.

3.Потери от деформации анкеров



где - расстояние между наружными гранями упоров;

- обжатие опрессованных шайб, смятие высаженных головок и т.п.

4.Потери, вызванные деформациями стальной формы



где - коэффициент, определяемый по формулам



5.Потери, вызванные упругой деформацией бетона (при натяжении на упоры)



где - коэффициент армирования сечения;

- количество напрягаемых канатов;

- усилие предварительного напряжения с учётом потерь, реализованных к моменту обжатия бетона



Усилие предварительного обжатия бетона с учётом технологических потерь


условие выполняется.


Эксплуатационные потери (реологические потери)



eсs(t,t0)- ожидаемое значение усадки бетона к моменту времени t=100 суток;



где- физическая часть усадки при высыхании бетона; для класса бетона С30/37, влажности среды RH=50%

химическая часть усадки , обусловленная процессами твердения вяжущего

bas = 1 - exp(-0,2t 0,5)=0,865;

t=100 ¾ время, сут.


F(t,t0)- коэффициент ползучести бетона за период времени от t0 до t=100 суток; при и классе бетона С30/37 принимаем F(t,t0)=2.


ap = Ep /Ecm=1,9/0,333=5,705;


scp- напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от практически постоянной комбинации нагрузок, включая собственный вес;



scp,0- начальное напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия предварительного обжатия (с учетом первых потерь в момент времени t = t0);



zcр=7,42см.- расстояние между центрами тяжести сечения и напрягаемой арматуры.

Dspr- изменения напряжений в напрягаемой арматуре в расчетном сечении, вызванные релаксацией арматурной стали;

Вычисляем напряжения в арматуре , вызванные натяжением ( с учётом первых потерь ) и от действия практически постоянной комбинации нагрузок:



Принимая s0.max=spg в зависимости от получаем Dspr=4,72%.


?Pt(t)=214,69*357=76,64кН


Среднее значение усилия предварительного обжатия Pm,t в момент времени t > t0 (с учетом всех потерь) следует определять по формулам:

при натяжении арматуры на упоры



но принимать не большим, чем это установлено условиями


Pm,t £ 0,65fpk ×Ap и Pm,t £ P0 - 100Ap


Условия выполняются.


1.7 Расчёт прочности наклонных сечений


При расчете принимаем

Поперечная сила на опоре от действия основной комбинации нагрузок

Рабочая высота плиты d=220-(35+12/2)=180мм.).

Поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования


но не менее ,


где

, принимаем k=2;


;


(знак «-» указывает на сжатие). Принимаем

Так как то поперечная сила может быть воспринята бетоном и поперечная арматура устанавливается конструктивно. Принимаем в опорной зоне пять каркаса с поперечной арматурой S400 с шагом 100 мм. что не более 150мм.


.8 Расчёт прочности плиты в стадии изготовления и монтажа


В стадии изготовления и монтажа в качестве внешней нагрузки на плиту действует усилие в напрягаемой арматуре (усилие обжатия бетона) и её собственный вес. Петли расположены в продольных рёбрах на расстоянии 0,4м. от торцов плиты, в этих же местах должны укладываться прокладки при перевозке плиты и её складировании.

Усилие в напрягаемой арматуре в стадии обжатия



Определяем положение границы сжатой зоны. Для этого

·Устанавливаем область деформирования сечения при совпадении нейтральной оси с нижней гранью сжатой полки



Так как ? (см.прил.6), сечение находится в области деформирования 1а;

·Определяем величину сжимающего усилия воспринимаемого бетоном нижней сжатой полки при прочности бетона (класс бетона С25/30)


·Определяем величину усилия, воспринимаемого растянутой арматурой сжатой полки



здесь 321,6мм2. - площадь сечения продольной арматуры, сетки верхней полки (8 8S500);

мм2. - площадь сечения верхних стержней каркасов (4 6S400).

Поскольку нейтральная ось располагается в пределах высоты полки, и в расчет вводим прямоугольное сечение с шириной плиты

Величина относительного усилия



Задаваясь последовательно несколькими значениями , получаем, что при величина


Внутренний момент, воспринимаемый сечением



Момент от собственного веса плиты



где q=3кН/м2 - нагрузка от собственной массы плиты;

?f=1,4 - коффициент динамичности при подъеме.

Момент от усилия предварительного обжатия

Так как прочность сечения плиты в местах установки подъемных петель обеспечена.


1.9 Расчёт по образованию трещин в стадии эксплуатации


Так как рассчитываемая панель по условиям эксплуатации относится к классу ХС2 и эксплуатируется в закрытом помещении, то в конструкции допускается образование трещин. Данный расчет производится на действие частой комбинации нагрузок для выяснения необходимости проверки раскрытия трещин.

Определяем момент трещинообразования:



коэффициент, определяющий нижний предел усилия предварительного обжатия.

Трещины в стадии эксплуатации не образуются, и расчет по раскрытию трещин производить не требуется.


1.10 Расчёт по образованию трещин, наклонных к продольной оси плиты в стадии эксплуатации


Наиболее опасным является сечение по грани опоры, т.е. расположенное на расстоянии от торца плиты и на расстоянии от центра опоры.

При расчете элементов с передачей преднапряжения с арматуры на бетон без анкеров необходимо учитывать снижение предварительного напряжения на коэффициент

Параметры, необходимые для вычисления расчетной длины анкеровки напрягаемой арматуры определяем в следующей последовательности:

-Напряжения сцепления арматуры с бетоном



здесь - для канатов К7;

- для бетона С30/37.

-Предельные напряжения сцепления по контакту напрягаемой арматуры с бетоном


здесь - для канатов К7.

-Напряжения в арматуре непосредственно после отпуска с упоров



-Базовая длина зоны передачи напряжений



здесь - при постепенной передаче усилия обжатия;

- для канатов.

-Изгибающий момент от частой комбинации нагрузок в сечении, расположенном в конце базовой длинны зоны передачи напряжений:



где

-Напряжения в арматуре от действия частой комбинации нагрузок



-Предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь:


Так как , то в дальнейшем принимается

Расчетная длина анкеровки напрягаемой арматуры



Усилие предварительного обжатия с учетом снижения предварительного напряжения в арматуре



где 337,29 кН - значение в конце длины зоны передачи напряжений.

Нормальные напряжения в уровне центра тяжести сечения



Напряжения от местного действия опорной реакции должны учитываться на длине участка по обе стороны от точки приложения силы. Так как то необходим учет этих напряжений:


здесь - опорная реакция балки от частой комбинации нагрузок:



Касательные напряжения в бетоне в уровне центра тяжести сечения:



здесь - поперечная сила в расчетном сечении от частой комбинации нагрузок:



- статический момент части сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения и расположенного выше этой оси:

Главные растягивающие и главные сжимающие напряжения в уровне центра тяжести сечения:



Общие относительные деформации в наклонном сечении плиты от совместного действия главных растягивающих и сжимающих напряжений:


Условие

выполняется, наклонные трещины не образуются, расчет ширины раскрытия трещин не требуется.


.11 Расчёт по образованию нормальных трещин в стадии изготовления (в месте установки монтажной петли)


Устанавливаем подъемные петли на расстоянии от торца панели и вычисляем в этом сечении момент от собственного веса плиты при её подъеме



где q=3кН/м2 - нормативная нагрузка от собственной массы плиты;

?d=1,4 - коффициент динамичности при подъеме.

Расчет по образованию нормальных трещин в зоне сечения, растянутой от действия усилия предварительного обжатия в стадии изготовления, производится из условия



здесь - момент от собственного веса плиты при ее подъеме, принимается со знаком минус, так как его направление противоположно моменту от усилия обжатия;

- значение средней прочности бетона на осевое растяжение в момент предварительного обжатия бетона, т.е. при классе бетона С25/30.

В стадии изготовления в верхней зоне плиты трещины не образуются.


.12 Расчёт плиты по деформациям


Прогибы предварительно напряженной панели определяются суммированием прогибов от частой комбинации внешних нагрузок и предварительного обжатия.

Изгибная жесткость плиты для сечений без трещин в растянутой зоне, как при эксплуатации, так и при предварительном обжатии:



где здесь

Усилие предварительного обжатия при нижнем пределе его значения:



Прогиб плиты в середине пролета:



Допустимый прогиб (для пролета 6600мм.)

Таким образом, максимальный прогиб в середине пролета плиты не превышают допустимый.

2. Расчет сборного многопролетного ригеля


Расчётные характеристики продольной арматуры S500:

Расчётные характеристики поперечной арматуры S240:

Расчетные характеристики бетона класса С20/25



Класс по условиям эксплуатации ХС3.


2.1 Определение размеров ригеля


Ориентировочные размеры поперечного сечения ригелей прямоугольной формы могут назначаться следующими, высота h=(1/10÷1/12)l, где l - пролет ригеля; ширина сечения b=(0,3 ÷ 0,5)?h , но не менее 200 мм.



Площадь поперечного сечения ригеля

Рис.2.1 К определению размеров ригеля


2.2 Подсчет нагрузок на ригель


Нагрузка на 1м2 поверхности плиты в кН/м2 приведена в таблице 1.


Таблица 1. Подсчет нагрузок на 1м2 перекрытия

Наименование воздействия (нагрузки)Нормативное значение, кН/м2?FРасчётное значение, кН/м2Многопустотная панель перекрытия 1,5x6,6м3,01,354,05Плиточный пол р=2000 кг/м3 ?=15 мм0,31,350,405Цементно-песчаная стяжка р=2200 кг/м3 ?=20 мм0,441,350,594Швы замоноличивания0,11,350,135Итого постоянная нагрузка:gsk = 3,84gsd = 5,184Временнаяqsk = 8,51,5qsd = 12,75

Собственный вес ригеля

где - площадь поперечного сечения ригеля;

- нормативный объемный вес железобетона.

Расчетные нагрузки на 1 пог.м ригеля при ширине грузовой площади l2= 6,6 м. составят:

·Постоянная

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

·Временная

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

Основное сочетание нагрузок



К дальнейшим расчётам принимаем второе основное сочетание нагрузок как наибольшее.


.3 Определение расчетных пролетов ригелей


За расчетный пролет ригеля принимается расстояние между центрами его опирания на колонны или несущие стены. Для зданий с неполным каркасом расчетный пролет ригеля в крайних пролетах:



где - размер ригеля в осях;

- "привязка" стены (расстояние от внутренней грани наружной стены до разбивочной оси);

- величина опирания ригеля на стену;

- размер сечения колонны в плоскости ригеля.

Расчетный пролет ригеля в средних пролетах:



Рис.2.2. К определению расчётных пролётов ригеля


2.4 Определение изгибающих моментов и поперечных сил


Ригель рассматривается как четырехпролетная разрезная балка с частичным защемлением на промежуточных опорах и свободным на крайних. Частичное защемление оценивается величиной изгибающего момента, воспринимаемого ригелем на опорах и по величине равного . Определение величин изгибающих моментов и построение эпюр производится в два этапа.

На первом этапе определяются изгибающие моменты в сечениях как свободнолежащей однопролетной балке на двух опорах и строятся эпюры изгибающих моментов. Для учета частичного защемления на втором этапе к построенным эпюрам необходимо прибавить с учетом знака эпюры , создающий частичное защемление на промежуточных опорах для ригелей перекрытий зданий с неполным каркасом.

В случае действия на ригель равномерно распределенной нагрузки изгибающие моменты определяются в нескольких сечениях по всей длине и в середине пролета.

Эпюры от моментов частичного защемления представляют собой треугольники. Их знак должен быть противоположен знаку основной эпюры, построенной без учета защемления на опорах.


Рис.2.3. Построение эпюр изгибающих моментов ригеля с учетом частичного защемления на опорах


.5 Подбор сечения ригеля


Рабочая высота ригеля из условия прочности нормальных сечений может быть определена как:


- наибольший (по абсолютной величине) расчетный пролетный или опорный изгибающий момент;

- ширина ригеля (принимается из предварительного расчета);

- коэффициент, определяемый по выражению по оптимальному параметру ; принимая , получим:


Рис.2.4 Размеры ригеля


Полная высота сечения ригеля определяется как , причем величину , учитывая двухрядное расположение продольной арматуры и необходимую из условий эксплуатации толщину защитного слоя, принимают равной 60-70мм.

Принимаем (разница составляет 14,29%).

Тогда рабочая высота сечения

Проверяем соответствие размеров сечения ригеля b =(0,3 ÷ 0,4)· h

,3·h=21см ? b=25см ? 0,4·h=28 см.

Высота консольных выступов-полочек определяется как:

А ширина


.6 Определение площади сечения продольной арматуры


Сечение продольной арматуры ригеля подбирают на прочность по моменту в четырех нормальных сечениях: в первом и среднем пролетах, на первой промежуточной опоре.

Для продольной арматуры класса S500:



В пролете 1 (нижняя арматура): ; ; ; .

- растянутая арматура достигает предельных деформаций.



По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения арматуры составляет , где но не менее 0,13%. Принимаем 428 S500 ().

В пролете 2 (нижняя арматура): ; ; ; .

.

Принимаем 425 S500 ().

На опоре В (верхняя арматура):

, , .

.

Назначаем 214 S500 .

Так как на опоре B, С одинаковый момент, то есть , то и арматура применяется одинаковой.


.7 Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе


Расчет поперечной арматуры по V ведут для трех наклонных сечений: у крайней опоры и у первой промежуточной опоры слева и справа.


Рис.2.5 Эпюра поперечных сил


Первая промежуточная опора слева: . Площадь продольного армирования в расчетном сечении . Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах должен удовлетворять требованиям по сварке. При продольной арматуре 28мм принимаем 28мм площадью . Поперечная арматура ригеля входит в состав двух каркасов, поэтому

Проверяем, выполняется ли условие: ,

где - расчетная поперечная сила от внешних воздействий;

- поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечного армирования:


Но не менее


<2 ,

- при отсутствии осевого усилия.


Поскольку , то необходима постановка поперечной арматуры по расчету. Расчет поперечной арматуры производим на основе стержневой модели (по методу ферменной аналогии).

Назначаем критическое сечение на расстоянии от грани опоры, что меньше и больше . Расчетная поперечная сила в критическом сечении на расстоянии от грани опоры составляет:



В критическом сечении должно выполняться следующее условие:


где - касательные напряжения в критическом сечении

- расстояние между верхней и нижней продольными арматурами в сечении, равное

;

Касательные напряжения в данном сечении:

.

Определяем максимально возможное значение из условия применимости метода:



где

Принимаем. Приняв ориентировочно , определяем



Полученное значение отношения должно удовлетворять условию:



При использовании расчетный шаг поперечных стержней должен быть не более .

Таким образом, окончательно в приопорной зоне длиной 1/4 пролета можно принимать шаг поперечных стержней , что удовлетворяет конструктивным требованиям и .

В средних частях пролетов шаг поперечных стержней должен назначаться не более и не более 500 мм. Принимаем .

Первая промежуточная опора справа: .

Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах должен удовлетворять требованиям по сварке. При продольной арматуре 25мм принимаем 28мм площадью . Поперечная арматура ригеля входит в состав двух каркасов, поэтому

Принимаем , ,

,

-необходима постановка поперечной арматуры

Расчетная поперечная сила в критическом сечении на расстоянии от грани опоры составляет:

В критическом сечении должно выполняться следующее условие 5.7.1:

.

Определяем максимально возможное значение из условия применимости метода:



Принимаем. Приняв ориентировочно , определяем



Расчетный шаг поперечных стержней:.

В приопорной зоне длиной 1/4 пролета принимается шаг , и .

В средних частях пролетов шаг стержней принимаем

Крайняя опора: .

Площадь продольного армирования в расчетном сечении . При продольной арматуре 14мм принимаем 28мм площадью . Поперечная арматура ригеля входит в состав двух каркасов, поэтому


<2 ,


- при отсутствии осевого усилия.

-необходима постановка поперечной арматуры

Расчетная поперечная сила в критическом сечении на расстоянии от грани опоры составляет:

В критическом сечении должно выполняться следующее условие 5.7.1:

.

Определяем максимально возможное значение из условия применимости метода:

Принимаем. Приняв ориентировочно , определяем



Расчетный шаг поперечных стержней:.

В приопорной зоне длиной 1/4 пролета принимается шаг , и .

В средних частях пролетов шаг стержней принимаем


2.8 Построение эпюры материалов (эпюры арматуры)


Для экономии стали часть продольных стержней арматурного каркаса обрывают в пролете в соответствии с огибающей эпюрой моментов. Места обрыва стержней позволяет установить эпюра арматуры.

Несущая способность сечений балки по арматуре определяется по формуле:



где уточненное значение рабочей высоты сечения;

табличный коэффициент, определяемый:



где относительная высота сжатой зоны, определяемая по формуле:



Пролет 1 (нижняя арматура):

Продольная арматура Уточненное значение тогда:



Из четырех стержней, обрываем в пролете. Для сечения с оставшимися при



Пролет 2 (нижняя арматура):

Продольная арматура Уточненное значение тогда:



Из четырех стержней, обрываем в пролете. Для сечения с оставшимися при



Опора В (верхняя арматура):

Продольная арматура Уточненное значение тогда:



Рис.2.6. Эпюра материалов


2.9 Определение длины анкеровки обрываемых стержней


Сечения, в которых обрываемые стержни не требуются по расчету, проще всего определить графически. Для этого необходимо на объемлющую эпюру моментов наложить эпюру арматуры. Точки, в которых ординаты эпюр будут общими (точки пересечения), определят места теоретического обрыва стержней в пролете. Для обеспечения прочности наклонных сечений ригеля по изгибающим моментам обрываемые в пролете стержни продольной арматуры необходимо завести за точку теоретического обрыва на расстояние не менее:


где: a1, a2, a3, a4 - коэффициенты, характеризующие условия анкеровки;

lb - базовая длина анкеровки;

-площадь продольной арматуры, требуемая по расчету;

- принятая площадь продольной арматуры;

- минимальная длина анкеровки, принимается равной наибольшему значению из величин: 0,6 lb; 20Æ; 100; h/2 мм.

С целью уменьшения расчетной части принимаем а a3 = 0,7.

Кроме того, общая длина запуска стержня за точку теоретического обрыва должна быть не менее .

Сечение 1-1, 2-2. В сечении обрываются стержни класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . .

Длина анкеровки обрываемых стержней:

Величины остальных параметров составляют:

Окончательно принимаем .

Сечение 3-3. В сечении обрываются стержни класса S500. Требуемая площадь сечения арматуры , принятая площадь сечения арматуры . .

Длина анкеровки обрываемых стержней:

Величины остальных параметров составляют:

Окончательно принимаем .


2.10 Расчет стыка ригеля с колонной


Рис.2.7 К расчету рабочей арматуры



где ,

- максимальная поперечная сила.



;

.


.


Минимальный диаметр рабочей арматуры 10мм., поэтому принимаем рабочую арматуру 10 S500 с шагом 200мм. и необходимой площадью на 1 м2

Принимаем распределительную арматуру 10 S500 с шагом 200 мм.


3. Расчет колонны


3.1 Исходные данные


размеры ячейки сетки колонн

размеры здания в осях

число этажей

высота этажа

класс продольной арматуры колонн S400; класс бетона С20/25

нормативная снеговая нагрузка

нормативная временная нагрузка на междуэтажное перекрытие

Вес сборных конструкций перекрытия и покрытия (панели и ригеля):



Принимаем вес трехслойной рулонной кровли вес утеплителя на покрытии здания вес конструкции пола на всех перекрытиях

Сечение колонн всех этажей здания назначаем

Для определения длины колонны 1-го этажа принимаем расстояние от уровня чистого пола до обреза фундаментов Тогда:

3.2 Подсчет нагрузок на колонну


Типовые колонны многоэтажных зданий имеют разрезку через 2 этажа, следовательно, необходимо выполнять расчет ствола колонны для 1-го и 2-го этажей. Подсчет нагрузок выполняем в табличной форме (см. табл.6.2.1).


Таблица 6.2.1 - Подсчет нагрузок на колонну

Наименование и подсчет нагрузокВеличина нагрузок на колонну1-го этажа2-го этажанагрузка от конструкций покрытия 266,8266,8нагрузка от конструкций перекрытия над 1-6 этажами

нагрузка от конструкций перекрытия над 2-6 этажами

1514






1261,7нагрузка от собственного веса колонн всех этажей нагрузка от собственного веса колонн 2-7 этажей

172,3






145,8временная нагрузка на перекрытиях над 1-6 этажами

временная нагрузка на перекрытиях над 2-6 этажами

3029,4






2524,5снеговая нагрузка на покрытие 85,585,5

Принимая в качестве доминирующей нагрузки переменную нагрузку на перекрытие, расчетная продольная сила от действия постоянных и временных нагрузок будет равна (см. табл. 6.2.1):

на колонну 1-го этажа


- на колонну 2-го этажа



Дальнейшие расчеты производим по менее благоприятному результату из приведенных сочетаний.

Расчетная продольная сила вызванная действием длительных постоянных и переменных нагрузок, равна:

на колонну 1-го этажа



- на колонну 2-го этажа



3.3 Расчет колонны на прочность


3.3.1.Определение размеров сечения колонны

При продольной сжимающей силе, приложенной со случайным эксцентриситетом () и при гибкости расчет сжатых элементов с симметричным армированием производится по условию (согласно прил. 7.22[3]):

(6.3.1)


где коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов.

Заменив величину через условие примет вид:


(6.3.2)


Необходимая площадь сечения колонны без учета влияния продольного изгиба и случайных эксцентриситетов, т.е. при и эффективном значении коэффициента продольного армирования для колонны 1-го этажа будет равна:



Окончательно принимаем квадратное сечение колонны

Тогда


3.3.2 Расчет продольного армирования колонны 2-го этажа

Величина случайного эксцентриситета:



Принимаем величину случайного эксцентриситета

Относительная величина начального эксцентриситета:

Расчетная длина колонны



где коэффициент, учитывающий условия закрепления (для колонн );

высота элемента в свету (в нашем случае ).

Определим условную расчетную длину колонны:



В данном случае:

где предельное значение ползучести бетона (в нашем случае ).

Тогда гибкость колонны:. При и относительной величине начального эксцентриситета согласно табл. 3-2 [8] получаем

Тогда необходимое сечение продольной арматуры:


По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения арматуры составляет: ,

где , но не менее

Принимаем


3.3.3 Расчет продольного армирования колонны 1-го этажа

Величина случайного эксцентриситета:



Принимаем величину случайного эксцентриситета

Относительная величина начального эксцентриситета:

Расчетная длина колонны:

Условная расчетная длинна колонны:

где

Тогда гибкость колонны:. По таблице 3-2 [8] находим

Необходимое сечение продольной арматуры:

По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения арматуры составляет: ,

где , но не менее

Принимаем

Проверим несущую способность сечения с принятым армированием:

В качестве поперечной арматуры для армирования колонны принимаем стержни

10 S400 с шагом 400мм.


.4 Расчет консоли колонны


Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила действует на опоре B слева и равна .


.4.1 Конструирование консоли

Ширину консоли колонны принимаем равной b=150мм, расстояние от торца ригеля до грани колонны . Расстояние от силы до грани примыкания консоли к колонне:



Рабочая высота сечения d =150-10-16/2=132мм, принимаем d=135мм.


3.4.2 Армирование консоли

Расчетный изгибающий момент силы относительно грани колонны:



Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту увеличенному на Определяем:



Необходимо увеличить высоту консоли (h=200мм.).

Рабочая высота сечения d =200-10-16/2=182мм, принимаем d=185мм.



Принимаем Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.


Рисунок 3.1. Стык колонны с ригелем.


3.5 Расчет стыка колонн


Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов рекомендуется выполнять колонны без стыков на несколько этажей.

Из условия производства работ стыки колонн назначают на расстоянии выше перекрытия. При выбранных конструкциях и условиях работы колонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стержней.

Для осуществления этого стыка в торцах стыкуемых звеньев колонн в местах расположения продольных стержней устраивают подрезки. Продольные стержни выпускают в виде выпусков, свариваемых в медных съемных формах. После сварки стык замоноличивают бетоном того же класса или ниже на одну ступень класса бетона колонны.

Рассмотрим устройство стыка на третьем этаже, где (согласно табл. 3.1) действует продольная сила от сочетания действия постоянных и переменных нагрузок:


Рисунок 3.2. Стык колонны с колонной


При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием и арматурными выпусками, сваренными ванной сваркой. Поэтому условие прочности стыка имеет вид:



где площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей прокладки, если она приваривается при монтаже к распределительному листу и толщина листа не менее расстояния от края листа до центрирующей прокладки, площади листа;

коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

площадь сечения всех выпусков арматуры;

приведенная призменная прочность бетона.

Размеры сечения подрезки из условия размещенных медных форм принимаем а расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки за пределами подрезки Тогда площадь части сечения, ограниченная осями крайних стержней сетки косвенного армирования:


Центрирующую прокладку и распределительные листы в торцах колонн назначаем толщиной а размеры в плане: центрирующей прокладки - что не превышает распределительных листов -

За площадь сечения принимаем площадь распределительного листа, поскольку его толщина 30мм. превышает 1/3 расстояния листа до центрирующей прокладки принимаем

Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:



где нормируемый коэффициент (для эл-в с косвенным армированием ).

В данном случае:



Сварные сетки конструируем из проволоки Размеры ячеек сетки должны быть не менее не более

Шаг сеток следует принимать не менее не более Принимаем шаг сеток 60см.

В каждом направлении сетки (см. рис.3.2) число длинных стержней число коротких

Расчетная длина длинных стержней коротких

Коэффициент косвенного армирования:



Коэффициент эффективности косвенного армирования:



где нормируемый коэффициент (так как расчет ведется в стадии монтажа, то ).

Значение определяется по формуле:



Так как , в расчетах пользуемся значением

В данном случае:

Тогда

Для вычисления усилия определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром 36мм:

Расчетная длина выпусков арматуры равна:

Гибкость выпусков арматуры:

Тогда согласно табл. 4-3 [8] коэффициент продольного изгиба арматуры

Усилие, воспринимаемое выпусками арматуры:



Тогда предельная сила, воспринимаемая незамоноличенным стыком:



Условие прочности стыка не выполняется на стадии монтажа, однако на стадии эксплуатации оно будет выполняться.


Заключение

сборный перекрытие железобетонный колонна

В результате выполнения курсового проекта по курсу Железобетонные конструкции были изучены и усвоены методы проектирования, расчета предварительно напряженной плиты перекрытия, разрезного ригеля и сборной железобетонной колонны, а также конструирование этих элементов.


Список использованной литературы:


1. Расчет и конструирование сборных железобетонных плит перекрытий и покрытий зданий: Методические указания / Сост. В.Н. Малиновский.- Брест: БрГТУ, 2008. - 54с.

. Расчет и конструирование перекрытия: Методические указания / Сост. Н.Н.Шалобыта, В.Н. Малиновский.- Брест: БрГТУ, 2011. - 36с.

. Расчет и конструирование сборных железобетонных элементов перекрытий многоэтажного промышленного здания: Методические указания / Сост. В.Н. Малиновский, Н.Н. Шалобыта, Т.П. Шалобыта, П.В. Кривицкий. - Брест: БрГТУ, 2009. - 47с.

. СНБ 5.03.01-02 Конструкции бетонные и железобетонные. - Мн.: Стройтехнорм, 2002г. - 274 с.


Содержание Введение . Плита перекрытия .1 Исходные данные 1.2 Определение расчетного пролета плиты .3 Определение нагрузок и усилий в плите

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ