Проектирование здания прямоугольной конфигурации с размерами по крайним осям 41х62 м.

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Марта 2014 в 09:38, курсовая работа

Описание работы

Согласно заданию на проектирование, рассчитаны и законструированы следующие элементы: многопустотная плита перекрытия П1, сборный железобетонный ригель Р1, центрально сжатая колонна К1, фундамент Ф1. Технико-экономические показатели по элементам указаны в таблице.

Файлы: 1 файл

Kursovoy_SK.docx

— 283.33 Кб (Скачать файл)

где , - величина сжатой зоны бетона.

Величина м,

Прочность наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена .

3.4 Расчет плиты  по предельным состояниям второй  группы

3.4.1 Определяем геометрические характеристики приведенного сечения:

= 200000/37000 = 540; ,

Площадь приведенного сечения: ,

здесь - площадь сечения ненапрягаемой арматуры,

,где 1,131 см - площадь сечения стержней рабочей продольной арматуры и 0,79 см - площадь сечения 4 ø 5 S500 каркасов К - 1;

,

Рис. 3. Сечение плиты при расчете по второй группе предельных состояний.

Статический момент относительно  нижней грани сечения панели:

,

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани панели:

, .

Момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести:

;

где

Момент сопротивления для растянутой грани сечения:

;

то же, по сжатой грани сечения:

.

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней) до центра тяжести приведенного сечения: ,

где = 0,85;

то же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):

.

3.4.2 Расчет прогиба панели:

Прогиб в середине пролета панели при отсутствии трещин в растянутой зоне определяется по значению кривизны, используя формулу;

;

где -жесткость приведенного сечения; = 1 - при действии кратковременной нагрузки; =2 - при действии постоянных и длительных нагрузок для конструкций эксплуатируемых при влажности окружающей среды 75%.

Кривизна панели с учетом действия усилия предварительного обжатия:

,

а полный прогиб соответственно:

.

Определяем значения кривизны и прогибов:

от действия кратковременной нагрузки

;

;

от действия постоянной и длительной временной нагрузок: ;

.

Полный прогиб:

,

(предельный прогиб  см.)

3.4.3 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси:

Расчет производится для выяснения необходимости расчета по раскрытию трещин. Так как рассматриваемая панель относится к элементам, к которым предъявляются требования третьей категории трещиностойкости, то коэффициент надежности по нагрузке γt=1 и расчетный момент от полной нормативной нагрузки будет Мn = 48,822 кН·м. При Мn М (где М -момент внутренних усилий) трещины не образуются.

Вычисляем момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин:

;

где

(здесь у = 1,5 для двутавровых сечений при );

,

что меньше Мn=48,822 кН·м, следовательно, в эксплуатационной стадии работы панели появляются трещины .

Ширину раскрытия трещин можно определить по формуле:

где — коэффициент, учитывающий вид силового воздействия =1,0;

—коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки, =1,0;

—коэффициент, характеризующий напряжения сцепления арматуры с бетоном,  =l,0;

—коэффициент армирования ;

;

—напряжение в стержнях крайнего ряда арматуры;

 МПа;

мм,

Wk=0,292 мм ≤ Wlim=0,4 мм.

Расчетное условие соблюдается. Прочность обеспечена.

4.Расчет и конструирование сборного железобетонного ригеля.

Расчетный пролет l0=6,2 м, расчетная нагрузка q=130кН/м, бетон класса с20/25, рабочая продольная арматура класса S500, монтажная и поперечная арматура класса S240. Ригель изготовлен без предварительного напряжения.

4.1 Характеристики  прочности бетона и арматуры

Для выполнения расчетов требуются следующие расчетные сопротивления бетона и арматуры:

Расчетное сопротивление бетона сжатиюfcd= ==20МПа

где fck - нормативное сопротивление бетона сжатию, МПакоэффициент безопасности по бетону.

Расчетное сопротивление бетона растяжениюfсtd ===1.5МПа

гдеfctk0,05 -нормативное сопротивление бетона на осевое растяжение, МПа.

Модуль упругости бетона Ест=37ГПа

Для армирования плиты принимается рабочая арматура класса S400с

характеристиками:

Расчетное сопротивление арматуры растяжениюfyd=450МПа.

Модуль упругости арматурыEs=200МПа.

В качестве монтажной и поперечной арматуры конструкции принята арматура класса S240:

Расчетное сопротивление арматуры растяжениюfyd=218МПа. Расчетное сопротивление поперечной арматуры fywd=157МПа.

4.2 Размеры поперечного  сечения ригеля и схема его  армирования

Поперечное сечение ригеля достаточно точно можно определить по формулам:

d=1.85; b=

M===624,65кН/м

d=1.85=58.3см

b==24.3см; b=25см

где М =- максимальный изгибающий момент для свободно опертой балки

без учета нагрузки от ее собственного веса; d - рабочая высота сечения ригеля. Высота сечения ригеляh=d+с=58.3+5=63.3см, где с-расстояние от растянутой грани бетона до центра тяжести растянутой арматуры (можно принять с = 5...8 см).

d=h-c=70-5=65 см

Нагрузка от собственного веса ригеля g=25bh=25*0,25*0,7=4.375кН/м - для тяжелого бетона и g=18M(кН/м) - для мелкозернистого,bи hподставляются в метрах.

 

4.3 Определение  усилий, возникающих в ригеле  от расчетной нагрузки

Для построения криволинейной эпюры моментов ригель надо разделить на пять равных частей через 0,21о и определить моменты в середине пролета и в точках 1-4 по формулам:

Msd==0.95=613.84кН/м

где— коэффициент надежности по назначению;= 0,95.

Поперечные силы

Vsd=VA,sd =VB,sd==0.95=438,5кН

4.4 Расчет ригеля  по предельным состояниям первой  группы 4.1 Расчет ригеля на действие  изгибающего момента от расчетной  нагрузки

Расчетным является нормальное к продольной оси сечение в середине пролета ригеля.

Последовательность расчета:

Вычислить коэффициенты

= = = 0,34

=1-=1-=0.4

Определяем требуемую площадь продольной рабочей арматуры

As=*b*d=0.4*25*65*=50,69см2

Назначить количество каркасов в сечении ригеля, а также количество и диаметр стержней продольной арматуры.

2Ø25мм; А=9,82см2

2Ø32мм; А=16,09см2

2Ø40мм; А=25,13см2

Аs1=51,04см2

По принятой площади арматуры As1и вычисленной рабочей высоте сечения d определить несущую способность сеченияMRd:

вычислить относительную высоту сжатой зоны бетона и коэффициент ат:

= = =0.83

=(1-) = 0,585*0,83 = 0.5

величина, должна быть меньше;

MRd=am-a-fcd-b-d2=0,5*0,85*20*250*6502=906,6кН/м

Сечение арматуры подобрано правильно, если соблюдается условие

MRd=906,6кН/м>Msd=613,84кН/м.

4.5 Расчет ригеля  на действие поперечной силы

На действие поперечной силы рассчитываются сечения ригеля, наклонные к его оси.

Последовательность расчета:

1.Назначить в зависимости  от диаметра продольной арматуры  диаметр стержней поперечной  арматуры. 4Ø10мм; А=3,14см2

2.Назначить расстояние  между поперечными стержнями  вдоль элемента (шаг хомутов) S, учитывая следующие конструктивные требования:

а) на приопорных участках:S=233мм.

б) на остальной части пролета независимо от высоты сечения:S=500мм.

3.Определить усилие в  хомутах на единицу длины элемента  для при- опорного участка:

sw==211,5Н

4.Проверить условие:

sw≥==112,5Н

211,5Н≥112,5Н

где -коэффициент принимаемый: для тяжелого бетона - 0,6;

-коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и

двутавровых элементах. Для прямоугольных сечений =0.

-коэффициент, учитывающий влияние продольных сил; так как они отсутствуют, то=0.

5.Определить длину проекции  опасной наклонной трещины на  продольную ось элемента (проекция расчетного наклонного сечения, имеющего наименьшую несущую способность):

==

где -коэффициент, учитывающий влияние вида бетона: для тяжелого

бетона - 2,0.

Полученное значение принимается не более2dи не более значения linc, а также не менееd,еслиlinc<d,

linc - длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента (расстояние от вершины наклонной трещины до опоры).

Значение lincможно получить по формуле:

linc ===144,5см.

гдеVsd - поперечная сила от расчетной нагрузки в сечении у опоры.

6.Определить величину  поперечной силы, воспринимаемой  хомутами, по формуле:

Vsw=sw*linc,сr=211,5*122,4=258,9кН

Определить величину поперечной силы, воспринимаемой бетоном:

Vcd ===258,88кН.

Проверить прочность плиты по наклонной трещине по формуле:

Vsd≤Vcd+Vsw

438,5кН≤517,78кН

Проверить прочность плиты по наклонной полосе между наклонными трещинами по формуле:

Vsd≤VRd,max

VRd,max=0,3=0.3*1,14*0.8*20*250*650=889кН

438,5кН≤889кН

Здесь - коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной

оси элемента;

=1+5=1,14≤1.3

=;==

Коэффициент определяется по формуле:

1-

4.6 Расчет ригеля  на действие изгибающего момента, возникающего при его подъеме  и монтаже

Подъем и монтаж ригеля осуществляются за две монтажные петли, устанавливаемые на расстоянии 0,2l=0,2*6,5=1,3и от торца. Длина ригеля принимается l= =l0+0.3=6,2+0.3=6,5м

Расчет включает подбор монтажной арматуры и определение диаметра монтажных петель.

Подбор монтажной арматуры. В качестве расчетной схемы принимается двух консольная балка. Расстояние между опорами принимается равным расстоянию между петлями для монтажа плиты — примерно 0,6l.

Нагрузкой является собственный вес ригеля, с учетом коэффициента динамичностиk=1,4:

 

Последовательность расчета:

1.Определить отрицательный  изгибающий момент

Moп==

2.Вычислить коэффициент

==0.003

3.В зависимости от ат найти , и сравнить с :

=1-≤=0,0031≤0.7

 

4.Определить требуемую  площадь монтажной арматура:

===0.39см2.

5. Принимаем 1Ø7 мм, As=0.385 см2

6.Определить диаметр арматуры  монтажных петель. Требуемая площадь  поперечного сечения одной петли  определяется по формуле:

As,n==0.91 см2.

Принимаем монтажные петли 1Ø12, As=1,131 см2

4.7 Определение  мест обрывов стержней рабочей  продольной арматуры

Площадь сечения рабочей продольной арматуры принимается по максимальному изгибающему моменту в расчетном сечении, в середине пролета. По мере удаления от этого сечения ординаты эпюры изгибающих моментов уменьшаются и, следовательно, может быть уменьшена площадь сечения арматуры. Поэтому в целях экономии стали часть продольной арматуры (не более 50 % расчетной площади) может не доводиться до опор, а обрываться в пролете там, где она уже не требуется согласно расчету прочности элемента на действие изгибающего момента. Например, если по расчету на действие максимального изгибающего момента в сечении ригеля поставлены 4 стержня продольной арматуры на двух каркасах, оборвать следует два стержня, а два стержня (по одному на каждом каркасе) довести до опоры. Если в сечении ригеля поставлено 6 стержней на трех каркасах, оборвать можно три стержня продольной арматуры.

При определении мест обрыва стержней наряду с эпюрой изгибающих моментов в таком же масштабе строят так называемую эпюру моментов арматуры (материалов), представляющую собой эпюру моментов, воспринимаемых сечениями ригеля с фактически имеющейся растянутой арматурой. Эпюра моментов арматуры имеет ступенчатую форму (рисунок 2.3); высота каждого его уступа равна моменту, воспринимаемому сечением ригеля с фактически растянутой арматурой. Эпюра моментов арматуры на всех участках должна огибать эпюру изгибающих моментов. Чем ближе подходит она к эпюре изгибающих моментов, тем рациональнее и экономичнее запроектирован ригель.

Для определения мест обрывов стержней необходимо:

    1. Построить в масштабе эпюры М и V, показать продольный разрез и поперечное сечение ригеля с арматурой.
    2. Решить, какие стержни можно оборвать, а какие надо оставить.
    3. Вычислить фактические изгибающие моменты, которые может воспринять поперечное сечение ригеля со своей продольной арматурой Asjи с оставшейся после обрыва AS2

Информация о работе Проектирование здания прямоугольной конфигурации с размерами по крайним осям 41х62 м.