Расчет и конструирование железобетонных элементов многоэтажного здания жесткой конструктивной схемы

 

 

Министерство образования  и науки Республики Казахстан                                                

Восточно-Казахстанский  Государственный     Технический  Университет им. Д. Серикбаева

 

ФАКУЛЬТЕТ: АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

НА ТЕМУ: Расчет и конструирование железобетонных элементов                                                                                                                                                     многоэтажного здания жесткой конструктивной схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      

                                                                       Выполнил студент группы

 

                                                                      

 

                                  

 

                               

                              

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Усть-Каменогорск

2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение   3 

1  Компоновка конструктивной схемы здания 4

2  Сбор нагрузок на элементы питания  5

3  Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы 8

3.1  Усилия от расчетных и нормативных нагрузок  8

3.2  Характеристики сечения и прочностных свойств материалов  9

3.3  Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси 10

3.4  Расчет полки плиты на местный изгиб  11

3.5 Расчет ребристой плиты по предельным состояниям второй группы 12

3.5.1  Геометрические характеристики приведенного сечения 12

3.5.2  Определение потерь предварительного напряжения арматуры 13

3.5.3  Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси 15

3.5.4  Расчет по раскрытию трещин 15

3.5.5 Расчет прогиба плиты 17

Список литературы 19 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В курсовой работе представлен  расчет плиты сборного перекрытия с  напрягаемой арматурой многоэтажного промышленного здания жесткой системы, выполнена компоновка конструкций здания, которая включает в себя схему расположения элементов сборного балочного перекрытия (плиты, ригели), выбраны направления раскладки ригелей, тип и ширина плит перекрытия, произведен расчет сборной предварительно напряженной плиты перекрытия по двум группам предельных состояний, подобрана поперечная арматура.

Расчеты выполнены в  соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки  и воздействия» и СНиП 2.03.01-84* «Бетонные  и железобетонные конструкции».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Сбор нагрузок на элементы каркаса

 

Таблица 1- «Сбор нагрузок на 1 м²  плиты покрытия»

 

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетное значение нагрузки  кН/м2
Постоянная: Собственный вес 3-х слойного рубероидного ковра	0,15	1,3	0,195
Собственный вес утеплителя	0,4	1,2	0,48
Собственный вес обмазочной пароизоляции	0,05	1,3	0,065
Собственный вес ребристой плиты покрытия	2,5	1,1	2,75
Собственный вес асфальтовой стяжки 20 мм	0,35	1,3	0,455
Утеплитель γ=200кг/м3 =100мм	20	1,2	24
Итого:	292	4,7	325,1
Временная: Снеговая полная	Sn 0,7	1,4	0,98
В том числе:       длительная          кратковременная	0,35 0,35	1,4 1,4	0,49 0,49
Итого:          постоянная+длительная постоянная+полная	327 362	- -	374,1 423,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2- «Сбор нагрузок на 1 м²  плиты перекрытия»

 

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетное значение нагрузки  кН/м2
Постоянная: Собственный вес ребристой  плиты	2,5	1,1	2,75
Собственный вес слоя цементного раствора γ=2200кг/м3 =20мм	0,44	1,3	0,572
Собственный вес пола (керамическая плитка) γ=1800кг/м3 =12мм	0,24	1,1	0,264
Итого: Постоянная	3,18	-	3,586
Временная	8	1,2	9,6
В том числе Длительная pln =pn-0,7	7,3 pnl	1,2	8,76
Всего:	qn+pn=11,18		q+p=13,186
В том числе:          постоянная+длительная	qn+pln=10,48	- -	q+pl=12,346

 

Таблица 3- «Нагрузки на 1м длины ригеля»

 

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетное значение нагрузки  кН/м2
Постоянная: Собственный вес пола и плиты	qn·B=3,18·6=19,08	-	qp·B=3,586·6=21,52
Собственный вес слоя ригеля	2,5	1,1	2,75
Итого: Постоянная	qn=21,58		qp=24,27

 

 

 

Таблица 4- «Нагрузки на колонну»

 

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетное значение нагрузки  кН/м2
Постоянная: Собственный вес перекрытия	Nперn=qпер·l2=21,58·6,6= =142,43	-	Nперp=qпер·l2= 24,27·6,6= =160,18
Собственный вес покрытия	Nпокn=qпок·B·l2=3,18·6·6,6=125,93	-	Nперp=qпок·B·l2= 3,586·6·6,6= =142
Собственный вес колонны	Nколn=Vк ·25=19,2	1,1	Nколp=21,12
Временная перекрытия	pn·B·l2=8·6·6,6=316,8	-	pp·B·l2=9,6·6 ·6,6=380,16
В том числе длительная	Pln=pnl·T=7,3·6·6,6= =289,08	-	Pl=pl·T=8,76·6·6,6=346,90
Временная снеговая	Sn·B·l2=0,7·6·6,6=27,72	-	Sр·B·l2=0,98·6·6,6=38,81
Длительная снеговая	Sln·B·l2=0,35·6·6,6=13,86	-	Slp·B·l2=0,49·6·6,6=19,40

 

 

                                Нагрузка на колонну первого  этажа

 

N=[( Р+N_пер )( n-1 )+N_пок+S+N_к·n]γ_n=[( 380,16+160,18 )( 8-1)+142+38,81+21,12*8]*0,95=3925,54кН

 

N_l==[(Р_l+N_пер)(n-1)+N_пок+ S_l + N_к·n]*γ_n=[(346,90+160,18)(8-1)+142+19,40+21,12*8)]*0,95=3685,92кН

 

Nⁿ==[(Pⁿ+N_lпер)(n-1)+N_покⁿ+Sⁿ+N_кⁿ*n)]*γ_n= [(316,8+160,8)(8-1)+125,93+27,72+ +19,2*8)]*0,95=3467,93кН

3 Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы

 

 Расчетный пролет  и нагрузки.

Для установления расчетного пролета  задаем размеры сечения ригеля:

h_p= l= ·660=55см;  b_p=0,4·h_p=0,4·55=22см

При опирании на ригель поверху расчетный  пролет _o= - 6- =5,89м

Расчетная нагрузка на 1 м длины  при ширине плиты 1,6 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n=0,95;

Постоянная g = g^р·γ_n·b =3,586·0,95·1,6=5,45 кН/м

Полная g + = (q+р) · γ_n·b =13,186·0,95·1,6=20,04 кН/м

Временная = р·γ_n·b= 9,6·0,95·1,6=14,59кН/м

Нормативная нагрузка на 1 м длины:

Постоянная gⁿ = gⁿ·γ_n·b =3,18 ·0,95·1,6=4,83кН/м

Полная gⁿ + ⁿ= (gⁿ+рⁿ) · γ_n·b =11,18·0,95·1,6=16,99кН/м

Временная ⁿ= рⁿ·γ_n·b= 8·0,95·1,6=12,16 кН/м

В том числе:

Постоянная+длительная (gⁿ+р ⁿ) · γ_n·b =10,48·0,95·1,6=15,93 кН/м

 

3.1 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

 

От расчетной нагрузки М= (g + ) _o²/8= 20,04 (5,89)²/8=86,90 кН·м;

Q = (g + )l_o/2= 20,04·5,89/2=59,01 кН

От нормативной полной нагрузки М=(g + )_o ²/8=16,99·(5,89)²/8=73,67 кН·м;                            Q=(g + ) _o/2=16,99·5,89/2=50,03 кН

От нормативной и  длительной нагрузки

М==(gⁿ + рⁿ ) _o²/8=15,93·(5,89)²/8=69,08 кН·м

 

Установление размеров сечения плиты.

 

Высота сечения ребристой плиты  предварительно напряженной плиты h=l_o/20=589/20= 30см; рабочая высота сечения h_o=h-a=30-3=27 см; ширина продольных ребер понизу 5 см; ширина верхней полки 157 см. В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки таврового сечения h^´_f=5 см; отношение h^´_f/h=5/30=0,167>0,1, при этом в расчет вводится вся ширина полки b^´_f=157 см; расчетная ширина ребра b=2·7=14 см.

 

3.2 Характеристики сечения и прочностных свойств материалов

 

Ребристую предварительно напряженную плиту армируют стержневой арматурой класса A_т-V с электротермическим натяжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования третьей категории. Изделие подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

     Бетон тяжелый класса  В30, соответствующий напрягаемой арматуре. 

Призменная прочность нормативная R_bn=R_s,ser=22 МПа, расчетная R_b=17 МПа; коэффициент условий работы бетона γ_b2=0,9; нормативное сопротивление при растяжении

R_btn= R_bt,ser=1,80 МПа, расчетное R_bt=1,20 ПМа; начальный модуль упругости бетона E_b=32500 МПа. Передаточная прочность бетона R_bр устанавливается так, чтобы при обжатии отношение напряжений _bp/R_bp≤0,95.

Арматура продольных ребер – класса А_т-V, нормативное сопротивление R_s=680 МПа; модуль упругости E_s=190000 МПа. Предварительное напряжение арматуры принимают равным _sp=0,75R_sn=0,75·785=588,75 МПа.