Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 61
Федеральное агентство по образованию РФ Пермский Государственный Технический Университет Строительный факультет Кафедра строительных конструкций Курсовой проект на тему: «Проектирование семиэтажного ж/б каркаса жилого дома» Пермь, 2010 Исходные данные на проектирование 1
. Выбор экономичного варианта
Схема №1. Главные балки располагаются вдоль здания.
Заданы следующие величины: 1. Пролет главных балок: 2. Пролет второстепенных балок: 3. Пролет плиты: Рис. 1 Конструктивная схема монолитного перекрытия Находим: 1. Высота главных балок: 2. Ширина главных балок: Высота и ширина главных балок
: 3. Высота второстепенных балок: 4. Ширина второстепенных балок: Высота и ширина второстепенных балок
: 5. Высота плиты: Необходимо подсчитать расход бетона на все здание. Общее количество бетона
: Схема №2. Главные балки располагаются поперек здания.
Заданы следующие величины: 4. Пролет главных балок: 5. Пролет второстепенных балок: 6. Пролет плиты: Находим: 1. Высота главных балок: 2. Ширина главных балок: Высота и ширина главных балок
: 3. Высота второстепенных балок: 4. Ширина второстепенных балок: Высота и ширина второстепенных балок
: 5. Высота плиты: Необходимо подсчитать расход бетона на все здание. Общее количество бетона
: Вывод
: в дальнейшем будем рассматривать 2 схему, т. к. для ее реализации требуется меньшее количество бетона. 2. Расчет монолитной плиты
2.1 Сбор нагрузок на 1 м2
плиты
Таблица 1 1) Конструкция пола: Линолеум
Цементно-песчаная стяжка
0,0286 0,54 1,2 1,3 0,03432 0,702 2) Собственный вес плиты Расчет монолитной плиты производим по выделенной полосе шириной 1 метр, расположенной вдоль короткой стороны плиты (перпендикулярно второстепенным балкам), т.е. плита рассчитывается как неразрезная балка с шириной сечения 1 метр. Расчетная схема плиты перекрытия приведена на рисунке 3. 2.2 Расчетное сечение плиты
Для армирования плиты перекрытия принимаем сварные рулонные сетки из арматуры класса В500 (Rs
= 41,5 кН/см2
). Класс бетона плиты перекрытия принимаем В15 (Rb
=0,85 кН/см2
). Рис. 4. Расчетное сечение Определим рабочую высоту сечения: где а=25 – защитный слой бетона, d=6 мм – предварительный диаметр арматуры. 2.3 Подбор арматуры в среднем пролете
Площадь рабочей (продольной) арматуры в среднем пролете: По сортаменту подбираем диаметр и количество стержней рабочей арматуры. Принимаем сетку с продольной рабочей арматурой: 6 стержней диаметром 5 мм, As
= 118 мм2
. Шаг стержней 160 мм. Поперечные стержни подбираем конструктивно: стержни арматуры В500 диаметром 3 мм с шагом 300 мм. 2.4 Подбор арматуры в крайнем пролете
Площадь рабочей арматуры в крайнем пролете: Из сортамента подбираем диаметр и количество стержней арматуры. Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой: 5 стержней диаметром 3 мм, As
пр
= 0,35 см2
. Шаг стержней 200 мм. Принимаем: 3. Расчет второстепенной балки
Второстепенная балка рассматривается как многопролетная неразрезная балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. Сбор нагрузок на второстепенную балку: 1. Постоянная нагрузка · Вес пола и вес монолитной плиты: · Собственный вес второстепенной балки: 2. Временная нагрузка Итого
: расчетная нагрузка Для промежуточных значений моменты будем находить по следующим формулам: Значения поперечной силы на опорах равны: 3.1Подбор арматуры в крайнем пролете
Класс бетона В15, Тогда: где Площадь арматуры: ( Принимаем диаметр стержней 14 мм, их количество 4 штуки. 3.2 Подбор арматуры в среднем пролете
Площадь арматуры: ( Принимаем диаметр стержней 18 мм, их количество 2 штуки: ( 3.3Подбор арматуры на опоре
На опоре балка армируется двумя сетками. Растянутая полка в расчете не учитывается, рассматривается прямоугольное сечение Площадь арматуры: ( Принимаем диаметр стержней 8 мм, их количество 9 штук ( Сетки устанавливаются на ширине С3: 3.4 Подбор верхней арматуры в пролете
Крайний пролет Средний пролет Т.к. на расстоянии 1/3L момент ни в крайнем, ни в среднем пролете не лежит выше нулевой линии, то расчет на подбор верхней арматуры в пролете не нужен. Верхняя арматура в пролете назначается конструктивно: 2&8А400. 3.5 Расчет второстепенной балки на поперечную силу
Определяется необходимость постановки хомутов: Расчет производится из условия: где Примем диаметр поперечных стержней 10 мм, класс арматуры А400, Определяем: Определяем: Определяем шаг поперечных стержней: В средней части шаг принимаем конструктивно – 300 мм. По конструктивным соображениям в целях унификации каркасов для балок средних пролетов (каркас К2) принимаем поперечные стержни диаметром 10 мм, с шагом 150 и 300 мм, также как и для каркаса К1 в крайнем пролете. 3.6 Расчет обрыва стержней в пролете
Тогда: 4. Проектирование и расчёт железобетонной многопустотной плиты перекрытия
4.1 Исходные данные
Размеры плиты номинальные, м – 1,2х6,85 Класс напрягаемой арматуры – А800 (А-V) Класс бетона – В20 Нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры: Rb
=11,5 МПа Rbt
=0,9 МПа Rb
,
ser
=15 МПа Rbt,ser
=1,35 МПа Eb
=27,5*103
МПа gb1
=0,9 Для арматуры А800 Rs
=695 МПа Rs
,
n
=800 МПа Es
=20*104
МПа Для арматуры В500 (Вр-I) Rs
=415 МПа Rs
,
n
=500 МПа Rsw
=300 МПа Собственный вес плиты = 3 кН/м2
Принимаем предварительно диаметр напрягаемой арматуры 4.2 Статический расчет плиты
Сбор нагрузок на плиту перекрытия Подсчет нагрузок, действующих на 1 м2
плиты, производится в табличной форме с учетом принятой конструкции пола; нормативное значение собственного веса плиты принимается равным В том числе: длительная кратковременная Определение внутренних усилий Предварительно определим размеры плиты и расчетный пролет: Размеры плиты – Расчетный пролет – Согласно расчетной схеме, приведенной на рис. 9, определяем моменты и поперечные силы: - от полной расчетной нагрузки - от полной нагрузки - от нормативной длительной нагрузки - от нормативной кратковременной нагрузки - от собственного веса - поперечная сила от полной расчетной нагрузки - поперечная сила от полной нормативной нагрузки 4.3
Расчет по предельным состояниям первой группы
Расчет по I-ой группе предельных состояний многопустотной плиты перекрытия включает в себя расчет по прочности нормальных сечений (подбор продольной рабочей арматуры) и расчет по прочности наклонных сечений (подбор хомутов). Фактическое сечение плиты (рис. 10) заменяется двутавровым сечением (рис. 11), являющимся расчетным для I-ой группы предельных состояний. Геометрические характеристики расчетного сечения:
– ширина плиты по верху – приведенная высота пустоты – суммарная площадь пустот – приведенная ширина всех пустот – ширина ребра – толщина верхней и нижней полок – рабочая высота сечения 4.3.1
Расчет по нормальному сечению
Находим положение нейтральной оси: – относительная высота сжатой зоны бетона – высота сжатой зоны бетона Так как Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона: где Предварительное напряжение: где Принимаем Так как минимальные потери напряжений 100 МПа, то в формулу Уточняем значение Отсюда определяем, что Находим В соответствии с требованием п. 3.9 [5] при расчете элементов с высокопрочной арматурой класса А-V при соблюдении условия В соответствии с полученной площадью сечения по сортаменту принимаем 6Æ12A800 ( Уточняем значение высоты сжатой зоны бетона х
: Определяем несущую способность, принимая Несущая способность плиты обеспечена. 4.3.2
Расчет по наклонному сечению
Расчет на действие поперечных сил Прочность по бетонной полосе между наклонными сечениями проверяем по условию: Так как Определяем необходимость постановки поперечной арматуры по выполнению условия: где где Коэффициент где Таким образом, Так как Принимаем четыре каркаса с арматурой Æ4В500 и шагом поперечных стержней 100 мм Поперечная сила, воспринимаемая хомутами, где Поперечная сила, воспринимаемая бетоном: Для этого невыгоднейшее значение с
при равномерной нагрузке рассчитаем по следующей формуле: где Отсюда Условие прочности наклонного сечения по поперечной силе выполнено. Расчет на действие изгибающего момента Длина зоны передачи напряжений определяется: где Расстояние от торца панели до начала зоны передачи напряжений Проверяем выполнение условия прочности: Момент Рассчитываем этот момент: длина площадки опирания Определяем момент ( Отсюда Вычисляем момент ( Отсюда Таким образом, Следовательно, несущая способность обеспечена. 4.3.3
Проверка прочности плиты на действие опорных моментов
При опирании плиты на стены из кирпича или мелких блоков на опоре создается частичное защемление плиты от веса вышележащей стены. Опорный момент принимается равным 15% от пролетного расчетного момента: С учетом этого определяем Находим требуемую площадь арматуры в верхней зоне по формуле: Увеличим диаметр верхней арматуры каркасов до 5 мм. Проверяем достаточность верхней арматуры в приопорной зоне по принятой арматуре в каркасах 4Æ5В500 ( Прочность плиты обеспечена. 4.4
Расчет по предельным состояниям второй группы
Определение геометрических характеристик Геометрические характеристики приведенного сечения определяем по расчетному сечению (см. рис. 13). Находим площадь приведенного сечения: здесь отсюда Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани (см. рис. 13): где Таким образом, Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести вычислим по формуле: где отсюда Рассчитываем момент сопротивления приведенного сечения: - относительно нижней грани - относительно верхней грани здесь Находим упругопластический момент сопротивления: - относительно нижней грани - относительно верхней грани При Определяем радиусы инерции: 4.4.1
Определение потерь предварительного напряжения
Способ натяжения арматуры электротермический. Находим первые потери: Потери от релаксации напряжений в арматуре Потери от температурного перепада в агрегатно-поточной технологии отсутствуют, поэтому Потери от деформации формы учитываются в расчете требуемого удлинения при электротермическом натяжении, поэтому Потери от деформации анкеров учитываются при расчете удлинения, поэтому Следовательно, Усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь Определяем вторые потери: - от усадки бетона - от ползучести бетона где Отсюда Суммарные потери Потери напряжений округляем до 5 МПа. Тогда Усилие в арматуре с учетом всех потерь: 4.4.2
Расчет трещинообразования на стадии эксплуатации
Находим момент трещинообразования: С учетом того, что Следовательно, от нормативных нагрузок трещины образуются. 4.4.3
Расчет по раскрытию нормальных трещин
Ширину раскрытия нормальных трещин определяем по формуле: Рассчитаем ширину где Определяем базовое расстояние между трещинами Отсюда Поэтому принимаем Получаем: Рассчитаем ширину Получаем: Рассчитаем ширину Полную ширину раскрытия трещин (при непродолжительном раскрытии) рассчитываем по формуле: Трещиностойкость обеспечена. 4.4.4
Расчет прогибов
При расчете жесткости необходимо определить прогиб для плит, загруженных равномерной нагрузкой и полную кривизну Поскольку рассчитываем пустотную плиту, а деформации таких плит нормируются эстетическими требованиями, то полную кривизну определяем: Так как Коэффициент где ; Таким образом, по полученным данным находим по т. 4,5 [5]: Кривизну, обусловленную остаточным выгибом вследствие усадки и ползучести бетона от усилия обжатия, определяем по формуле: где тогда Отсюда Теперь мы можем рассчитать кривизну Проверим, соблюдается ли условие Для этого вычислим следующее: где Условие соблюдается: Вычисляем полную кривизну: и полный прогиб: Так как 4.5.1 Проверка прочности верхней зоны плиты
Определяем усилия, действующие на стадии изготовления (см. рис. 14). Усилие обжатия в предельном состоянии вычисляем по формуле: где Отсюда Изгибающий момент относительно верхней зоны Момент над петлей от собственного веса Далее вычисляем При передаточной прочности Определяем требуемое количество арматуры в верхней зоне: Назначаем продольные стержни верхней сетки плиты 7Æ5В500 ( Тогда принятая площадь верхней арматуры Прочность верхней зоны обеспечена, так как принятая площадь верхней арматуры более требуемой по расчету. 4.5.2
Проверка трещиностойкости верхней зоны плиты
Проверяем выполнение условия отсутствия трещин при Рассчитаем При передаточной прочности бетона Отсюда Таким образом, Трещины в верхней зоне при обжатии не образуются. 5. Проектирование и расчет ригеля
5.1
Исходные данные
Длина ригеля в осях – 5,5 м. Расчётный пролёт: Расчётные и нормативные характеристики бетона и арматуры: Бетон В40 Арматура А800 Арматура В500 Принимаем предварительно диаметр напрягаемой арматуры d=25 мм и защитный слой бетона 40 мм. 5.2 Статический расчет ригеля
Сбор нагрузок на ригель Собственный вес ригеля 5.3
Определение внутренних усилий
От полной расчётной нагрузки От собственного веса От полной расчётной нагрузки 5.4
Расчет по предельным состояниям первой группы
5.4.1
Расчет по нормальному сечению
Расчётным является прямоугольное сечение. Площадь растянутой напрягаемой арматуры: Принимаем 4 Æ18 А800, 5.4.2
Расчет по наклонному сечению
Расчет на действие поперечной силы Максимальная поперечная сила в сечении Находим Здесь Так как Принимаем два каркаса с арматурой Æ10А400 ( Тогда Поперечная сила, воспринимаемая хомутами Поперечная сила, воспринимаемая бетоном Наихудшее значение с при равномерной нагрузке: Условие прочности наклонного сечения по поперечной силе выполнено. Расчет на действие изгибающего момента Длина зоны передачи напряжений где Расстояние от торца панели до начала зоны передачи напряжений: Определяем момент, воспринимаемый продольной напрягаемой арматурой 4 Æ18 А800, Длина площадки опирания Определяем момент, воспринимаемый продольными нижними стержнями каркасов 2Æ10А400, Вычисляем момент, воспринимаемый поперечной арматурой: Отсюда Несущая способность обеспечена. 5.5 Расчет по предельным состояниям второй группы
Площадь приведённого сечения Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней грани: Момент инерции приведённого сечения относительно его центра тяжести где Рассчитываем момент сопротивления приведённого сечения: – относительно нижней грани – относительно верхней грани – определяем радиусы инерции Способ натяжения электротермический. Находим первые потери: Потери от релаксации напряжений в арматуре: 5.5
Расчет полки ригеля
Погонная нагрузка на консоль ригеля от плиты: Расчетная длина консоли: где lk
=125 мм – длина консоли ригеля. Расчетный момент консоли: Площадь требуемой арматуры находим по формуле: Принимаем 5 поперечных стержней Æ4В500, 5.6
Проверка прочности верхней зоны ригеля
Прочность бетона при расчете принимается равной передаточной Усилие обжатия в предельном состоянии: где Момент обжатия относительно верхней арматуры: где Момент от собственного веса в зоне монтажной петли кд
– коэффициент динамичности®1,4 (при монтаже)®1,6 (при транспортировке); с – принимается равной 650 мм. Определяем требуемое количество арматуры в верхней зоне: где Принимаем 2 Æ18 А400, 6.
Проектирование и расчет колонны
Грузовая площадь: Класс бетона для колонн: В35 ( Класс продольной арматуры: А400 ( Назначаем предварительные размеры колонн: Принимаем колонны прямоугольного сечения: 400х400 мм. Расчетные длины колонн: Собственный вес всех колонн: 6.2
Расчет по нормальному сечению
В первом приближении принимаем: Т.к. По требуемой площади принимаем арматуру 4Æ16 А400: Проверка несущей способности: Несущая способность обеспечена. Арматуру хомутов назначаем конструктивно Æ8 А400, исходя из условий свариваемости. Шаг хомутов принимаем 350 мм. 6.3
Расчет оголовка колонны
По конструктивным требованиям количество сеток должно быть не менее 4. Зададимся арматурой для сеток: Æ6 А400. Шаг сеток – S=100 мм ( Размер ячейки – 60х60 ( Определяем коэффициент косвенного армирования: Расчетное сопротивление бетона сжатию при местном действии нагрузки: Приведенное расчетное сопротивление бетона сжатию с учетом косвенной арматуры в зоне местного сжатия: Проверяем оголовок на смятие: Условие выполняется. 6.4
Расчет консоли колонны
где Требуемая площадь арматуры в верхней части консоли: Принимаем: 2Æ18 А400 ( Арматуру внизу сечения принимаем конструктивно:2Æ18 А400. Усилие в пластине: Проверка: Условие выполняется. 6.5
Расчет колонны на стадии изготовления, транспортирования и монтажа
Проверка прочности верхней зоны колонны Проверяется сечение I–I у мест установки подкладок (рис. 23), где в верхней зоне возникает растяжение от собственного веса колонны. Нагрузка от собственного веса принимается с коэффициентом динамичности Определяем усилия, действующие на стадии изготовления. Момент от собственного веса в зоне подкладок: где Момент от собственного веса в середине пролета: Далее по максимальному моменту Расчетное сопротивление бетона принимаем: Рассчитывается требуемое количество арматуры в верхней зоне: Сравниваем требуемое значение с принятым: Прочность верхней зоны обеспечена, так как принятая площадь верхней арматуры более требуемой по расчету. Проверяем выполнение условия отсутствия трещин по формуле: Рассчитываем пластический момент сопротивления по формуле: Определяем из условия набора прочности бетона 70%: Проверяем условие: Условие не выполнено, следовательно ставим еще одну опору (рис. 24). Условие выполнено, следовательно трещины не образуются. Список используемой литературы
1. СНиП 2.03.01–84*
. Бетонные и железобетонные конструкции. /Госстрой России, 2000. 2. СНиП 2.01.07–85*
. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. /Госстрой России, 2003. 3. СНиП 2.03.11–85*
. Защита строительных конструкций от коррозии. – М.: Стройиздат, 1988. 4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного натяжения арматуры. – М.: Стройиздат, 1989. 5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов. – М.: Стройиздат, 1988. Части. 1,2. 6. ГОСТ 21.101–97. Основные требования к проектной и рабочей документации. 7. ГОСТ 21.501–93. Правила выполнения архитектурно–строительных чертежей. 8. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Проектирование железобетонных многопустотных плит перекрытий. ПермГТУ, 2002. 9. СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. –24 с. 10. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1991.
|