Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Марта 2014 в 09:38, курсовая работа
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.
где , - величина сжатой зоны бетона.
Величина м,
Прочность наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена .
3.4 Расчет плиты
по предельным состояниям
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
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*
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
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
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=
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*
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
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
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: