Главная страница
qrcode

1. Исходные данные


Скачать 402.98 Kb.
Название1. Исходные данные
Дата20.05.2020
Размер402.98 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаKursach_polny.docx
ТипДокументы
#159134
Каталог

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Исходные данные…………………………………………………….……………………………………………..…...…..5

2. Расчет и конструирование многопустотной плиты перекрытия……...…................................6

2.1Исходные данные...........................................................................................................8 2.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы………...….……………….................9

2.3 Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента.9

2.4 Расчет прочности плиты по наклонному сечению, при действии поперечной силы…………………………………………………………………………………………………………………………………..….11

2.5 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы……….……………..………….14

2.6 Потери предварительного напряжения арматуры…………………………...…………………15

2.7 Расчет прогиба плиты……………………...………………..…………………………………………….…...17

3. Расчет и конструирование однопролетного ригеля……..………………..…………………………….....19

3.1. Исходные данные….....................................................................................................19

3.2. Определение усилий в ригеле....................................................................................20

3.3 Расчет прочности ригеля по сечению нормальному к продольной оси.................21

3.4 Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил……..……………..…...........22

3.5 Построение эпюры материалов….…………………………………..……………….…………………….23

4. Расчет и конструирование колонны…………..……………………………..………………..………..............27

4.1. Исходные данные........................................................................................................27

4.2 Определение усилий в колонне………………………………………………….…...…………………....28

4.3 Расчет по прочности колонны….………………………………….……...………………………….………28

5. Расчет и конструирование фундамента под колонну..…………..…………………………………......31

Исходные данные................................................................................................................31

Определение размера стороны подошвы фундамента....……………………..……..…….……....31

Определение высоты фундамента……………………………….…...…………..…..…………………………31

Расчет на продавливание…………………………………………………………...……..………………………….33

Определение площади арматуры подошвы фундамента………………………….………….…..…34

1. Исходные данные (№ строки 4)

Размеры здания в плане – 21,2х42,7

Число этажей (без подвала) – 8

Высота подвального этажа, м – 2,7

Высота надземного этажа, м – 2,6

Расстояние от пола 1-го этажа до планировочной отметки, м – 0,9

Грунт основания – глина

Условное расчетное давление на грунт, МПа – 0,31

Район строительства – Орел

Полное значение временной нагрузки, кПа – 3,5

Длительная часть временной нагрузки, кПа – 1,225

Конструкция пола (4 тип пола):
Керамическая плитка =0,01 м, 3

  • Мастика клеящая 3
  • Цем. песчаная стяжка 3
  • Сборная ж/б плита 3
    Ширина плит: рядовых – 1,700 м; связевых плит-распорок – 1,900 м.; фасадных плит-распорок– 1050 м.


    2. Расчёт и конструирование многопустотной предварительно напряжённой плиты перекрытия.

    2.1 Исходные данные
    Нагрузка на 1
    Вид нагрузки

    Нормативная нагрузка

    кН/м2
    Коэффициент надёжности по нагрузке Расчётная нагрузка

    кН/м2
    1
    2
    3
    4
    Постоянная:

    1.Сборная ж/б плита =0,22 м,3;

    2.Цементно-песчанная стяжка

    =0,04 м, 3;

    3. Мастика, клеящая =0,004 м, 3;

    4. Керамическая плитка =0,01 м, 3, yf=1,2;


    3,4
    0,72
    0,056
    0,2

    1,1
    1,3
    1,3
    1,2

    3,74
    0,936
    0,0728
    0,24
    Итого постоянная8нагрузка g
    4,376
    -
    4,98
    Временные нагрузки:
    Временная полная
  • Длительная часть

    3,5

    1,225

    1,3

    1,3

    4,55

    1,59

    Кратковременная
    (3,5-1,225)=

    2,275
    1,3

    2,96
    Полная нагрузка g+
    7,876


    9,53


    Нагрузка на 1 погонный метр длины плиты при номинальной её ширине 1,7 м с учётом коэффициента надежности по назначению зданияРасчётная постоянная g=4,981,71= 8,47 кН/м
  • Расчётная полная (g+)=9,531,71=16,2 кН/м
  • Нормативная постоянная
  • Нормативная полная (
  • Нормативная постоянная и длительная (
    Материалы для плиты:

    БетонПлита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Начальный модуль упругости
    Технология изготовления плиты – агрегатно-поточная. Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.

    Арматура:продольная напрягаемая класса A600,
  • ненапрягаемая класса A500, или проволока В500,
    2.2 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы.

    Определение внутренних усилий

    Расчетный пролет плиты в соответствии с рис.2: l
    Поперечное конструктивное сечение приводится к эквивалентному двутавровому сечению cо следующими размерами h=22 см; hnb
    b
    b
    Плита рассчитывается как однопролетная шарнирно-опертая балка, загруженная равномерно-распределенной нагрузкой (рис. 4).

    Усилия от расчетной полной нагрузки:
    изгибающий момент в середине пролета М=
  • поперечная сила на опорах Q=Усилия от нормативной нагрузки:
    полной:
  • постоянной и длительной: Расчет прочности плиты по нормальному сечению, при действии изгибающего момента.

    При расчете прочности расчетное поперечное сечение плиты принимается тавровым с полкой в сжатой зоне (свесы полок в растянутой зоне не учитываются).

    При расчете принимается вся ширина верхней полки b
    Положение границы сжатой зоны определяется из условия сравнения М и

    где M- изгибающий момент в середине пролета от полной нагрузки (g+v);

    6788

    По таблице (приложение 10) принимаем
    Должно выполняться условие
    Значение

    εs,el
    εb,ultRb
    Для арматуры с условным пределом текучести значение εs,el

    Принимаем
    Полные суммарные потери при проектировании принимаются не менее 100 Мпа( п. 2.2.3.9 [4]) ,
    При определении


    ξ
    Площадь сечения арматуры:

    2

    R2 Принимаем 514 А600 с А2

    Напрягаемые стержни должны располагаться симметрично и расстояние между ними должно быть не более 400 мм при h>150 мм (п. 8.3.6. [3]).

    Расчет прочности плиты по наклонному сечению при действии поперечной силы.

    Поперечная сила от полной нагрузки
    Расчёт предварительно напряжённых элементов по сжатой бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия:

    Расчёт предварительно напряжённых изгибаемых элементов по наклонному сечению производят из условия:


    Нормы [3] позволяют значение

    Поперечная сила, воспринимаемая бетоном, меньше действующей в сечении поперечной силы, следовательно, необходимо установить поперечную арматуру.

    Подбираем конструктивно поперечную арматуру. Минимально принимаем
    Принимаем 5 каркасов К1;

    Где


    Для арматурной проволоки B500 2

    Условие удовлетворяется.

    2.3 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы
    Геометрические характеристики приведённого сечения

    Круглое очертание пустот заменяем эквивалентным квадратным со стороной с=0,9d=14.4 см.

    Размеры расчётного двутаврового сечения: толщина полок: hifhf
    Высота сечения h=22 см; h
    α=


    Площадь приведённого сечения:

    A; A=1633 см2 – площадь сечения бетона.

    Статический момент приведённого сечения относительно нижней грани:

    S3

    Удаление центра тяжести сечения от его нижней грани:
    y
    I
    Момент сопротивления приведенного сечения по нижней грани:
    WТо же, по верхней грани:

    Расчёт предварительно напряжённых изгибаемых элементов по раскрытию трещин производят в тех случаях, когда соблюдается условие:

    MM
    М – изгибающий момент от внешней нагрузки(нормативной);

    М
    МW – момент сопротивления приведённого сечения для крайнего растянутого волокна;

    е
    е
    r – расстояние от центра тяжести приведённого сечения до ядровой точки;

    W=1,25W
    Р – усилие предварительного обжатия с учётом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента. Определяем:
    r =


    W=1.25*3.
    Потери предварительного напряжения арматуры
    Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы(упоров).

    Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона.

    Потери от релаксации напряжений арматуры 

    Потери от температурного перепада при агрегатно-поточной технологии принимаются равными 0;
    Потери от деформации формы при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают;
    Потери от деформации анкеров при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают;
    Первые потери:


    Потери от усадки бетона:


    Потери от ползучести бетона

    где


    Р
    e
    2;

    μ=7,70/1633=0,0047;

    Полное значение первых и вторых потерь:

    При проектировании конструкции полные суммарные потери для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100Мпа (п. 2.2.3.9 [4]) , поэтому принимаем
    После того, как определены суммарные потери предварительного напряжения арматуры, можно определить М

    Р
    P
    MТак как изгибающий момент от полной нормативной нагрузки М
    В верхней зоне возникает
    Расчёт прогиба плиты
    Расчёт изгибаемых элементов по прогибам производят из условия:


    где f – прогиб элемента от действия внешней нагрузки;

    f
    При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок прогиб балок или плит во всех случаях не должен превышать 1/200 пролёта.

    Для свободно опёртой балки максимальный прогиб определяют по формуле:


    где S – коэффициент, зависящий от расчётной схемы и вида нагрузки; при действии равномерно распределённой нагрузки S=5/48; при двух равных моментах по концам балки от силы обжатия - S=1/8.


    Полную кривизну изгибаемых элементов определяют для участков без трещин в растянутой зоне по формуле:


    где

    нагрузок;


    Кривизну элемента на участке без трещин определяют по формуле:


    где М - изгибающий момент от внешней нагрузки или момент усилия предварительного обжатия относительно оси, проходящей через центр тяжести приведённого сечения;

    I
    E

    где
    - по прил. 16 в зависимости от класса бетона на сжатие и относительной влажности воздуха окружающей среды – при продолжительном действии нагрузки.

    Прогиб определяется с учётом эстетико-психологических требований, т.е. от действия только постоянных и временных длительных нагрузок:

    В запас жёсткости плиты оценим её прогиб только от постоянной и длительной нагрузок (без учёта выгиба от усилия предварительного обжатия):
    f=
    Допустимый прогиб f=(1/200)l=579/200=2,89

    Если жесткости недостаточно, может быть учтен выгиб от действия усилия предварительного обжатия.

    При продолжительном действии усилия предварительного обжатия:

    Таким образом, прогиб плиты с учётом выгиба будет равен:
    f=(Условие удовлетворяется, т.е. жесткость плиты достаточна.

    3. Расчет и конструирование однопролетного ригеля
    Для опирания пустотных панелей принимается сечение ригеля высотой 3.1 Исходные данные

    Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 перекрытия принимаются те же, что и при расчете плиты перекрытия. Ригель шарнирно оперт на консоли колонн, h
    l
    где

    20 мм – зазор между колонной и торцом ригеля;

    130 мм – размер площадки опирания.
    Расчетная нагрузка на 1 м длины ригеля собирается с грузовой полосы, равной шагу рам, в данном случае шаг рамL= 6,1 м.

    Постоянная (g):

    - от перекрытия с учетом коэффициента надежности по ответственности здания
    g=4,98*6,1*1=30,38 кН

    - от веса ригеля


    где 2500кг/м3 – плотность железобетона.

    С учетом коэффициента надежности по ответственности здания

    Постоянная погонная нагрузка:

    g+g
    Временная нагрузка () с учетом коэффициента надежности по назначению здания

    где А2; указанных в поз. 1.2.12 [2]; А – грузовая площадь, А=5,3*6,1=32,33 м2.

    - полная погонная нагрузка

    g + кН/м

    3.2 Определение усилий в ригеле

    Расчетная схема ригеля – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом
    Q = Характеристики прочности бетона и арматуры:

    - бетон тяжелый класса В40, расчетное сопротивление при сжатии R
    - арматура продольная рабочая класса А 500 диаметром 10-40мм, расчетное сопротивление R
    3.3 Расчет прочности ригеля по сечению, нормальному к продольной оси

    h
    h
    где М=121,4 кНм;



    ξ=0,22, ς=0,89

    высота сжатой зоны x=hГраница сжатой зоны проходит в узкой части сечения, следовательно, расчёт ведём как для прямоугольного сечения.

    Расчёт по прочности нормальных сечений производится в зависимости от соотношения относительной высоты сжатой зоны бетона и граничной относительной высоты
    Значение

    где

    значение

    Принимаем арматуру: 42)
    3.4 Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил
    Максимальная поперечная сила на опоре Q= 102,6 кН.

    Расчет производится рядом с подрезкой в месте полного сечения ригеля, h
    При диаметре нижних стержней продольной рабочей арматуры ригеля dРасчет ригеля по бетонной полосе между наклонными трещинами производится из условия:


    Q=102,6 кН



    Из условия свариваемости с продольной арматурой 2, шаг принимаем
    Допускается производить расчет наклонных сечений из условия:

    Q=102,6 кН

    Данный шаг хомутов устанавливаем на ¼ пролета ригеля в приопорных зонах.

    Длину зоны устанавливаем исходя из максимальной длины проекции наклонного сечения
    С запасом принимаем a=80см.

    2 , под углом


    Q=102,6 кН. Т.е. прочность обеспечивается даже без учёта поперечной арматуры и бетона.

    3.5 Построение эпюры материалов

    Продольная рабочая арматура в пролёте 416 A500 с Аs=8,04 cм2. Площадь
    Определяем момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 416 A500 с Аs=8,04 cм2.

    Из условия равновесия:


    R2; R2


    Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, определяем относительно центра тяжести сжатой зоны:


    M2 , h
    Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней, доводимых до опоры:

    MОткладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов MMM
    Эпюра моментов для этого должна быть построена точно с определением значений изгибающих моментов в
    Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле:


    где x- текущая координата.

    .

    При

    При

    При

    Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:


    Поперечная сила Qопределяется графически в месте теоретического обрыва, в данном случае Q=68,4 Поперечные
    q
    Место теоретического обрыва арматуры можно определить аналитически. Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту, воспринимаемому сечением ригеля с арматурой 216 А500 М(216)
    Это точки теоретического обрыва арматуры.

    Длина обрываемого стержня будет равна 4,12-0,78+20,33=4
    Определяем аналитически величину поперечной силы в месте теоретического обрыва арматуры


    Как видно, графически поперечная сила была принята с достаточной степенью точности.
      Расчёт и конструирование колонны.

      Для проектирования 8-этажного здания принята сборная железобетонная колонна сечением 4040см.

      Для колонн применяется тяжёлый бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, а для сильно загруженных – не ниже В25. Армируются колонны продольными стержнями диаметром 16…40мм из горячекатаной стали А400, А500 и поперечными стержнями преимущественно из горячекатаной стали класса А240.
      4.1 Исходные данные.
      Нагрузка на 1м2 перекрытия принимается такой же, как и в предыдущих расчётах (см. таб. 1).Таблица 2.
      Нагрузка на 1м2 покрытия
  • Вид нагрузки
    Нормативная нагрузка

    (2
    Коэффициент надёжности по нагрузке Расчётная нагрузка

    (2
    1
    2
    3
    4
    Гидроизоляционный ковёр (3слоя)
    0.15
    1,3
    0,195
    Армированная цементнопесчаная стяжка,=40мм,=2200кг/м3
    0,88
    1,3
    1,144
    Керамзит по уклону, =100мм, =600кг/м3
    0,6
    1,3
    0,78
    Утеплитель – минераловатные плиты, =150мм, =150кг/м3
    0,225
    1,2
    0,27
    Пароизоляция 1 слой
    0,5
    1,3
    0,65
    Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов, =220мм
    3,4
    1,1
    3,74
    Постоянная нагрузка (g5,31
    -
    6,19
    Временная нагрузка – снеговая*: S=S-
    1,8
    В том числе кратковременная часть снеговой нагрузки S0,630
    -
    0,9
    Полная нагрузка (g6,57
    -
    7,99
    * - снеговая нагрузка и коэффициент μ принимаются по СП 20.13330.2011 по Приложению 18.
    Материалы для колонны

    Бетон – тяжёлый класса по прочности на сжатие В30, расчётное сопротивление при сжатии R
    Арматура:

    - продольная рабочая класса А500 (диаметр 16…40мм), расчётное сопротивление R
    - поперечная – класса А240, R4.2 Определение усилий в колонне.
    Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой hГрузовая площадь колонны А=6,15,3=32,33м2.

    Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле


    где n – количество этажей. В нашем случае n=8; А – грузовая площадь;

    2 перекрытия по табл.1.

    Согласно табл.1 2; 2.

    2 покрытия по табл.2 (2);

    S – полная снеговая нагрузка на 1м2 покрытия по табл.2;

    3,85 кН/м – погонная нагрузка от собственного веса ригеля (см. расчёт ригеля);

    где
    N=1
    4.3 Расчёт по прочности колонны.
    Расчёт по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом

    Однако расчёт сжатых элементов из бетона классов В15…В35 (в нашем случае В40) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом

    где

    При в пределах от 6 до 10 значение По приложению 19 коэффициенты 2.
    Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн минимальный её диаметр должен быть не менее 20мм.Принимаем 416 А500 с A2

    0,2%=Диаметр поперечной арматуры принимаем 8А240 (из условия сварки с продольной арматурой). Шаг поперечных стержней назначаем равным
    Если3%: 5. Расчёт и конструирование фундамента под колонну.
    5.1 Исходные данные.
    Грунты основания – глина, условное расчётное сопротивление грунта R
    Бетон тяжёлый класса В30. Расчётное сопротивление растяжению RВес единицы объёма бетона фундамента и грунта на его обрезах 3.

    Высоту фундамента предварительно принимаемгде 5.2 Определение размера стороны подошвы фундамента.
    Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт R

    Размер стороны квадратной подошвы фундамента:
    Принимаем а=3 м

    Давление на грунт от расчётной нагрузки

    .
    Рабочая высота фундамента из условия продавливания

    Полная высота фундамента устанавливается из условий:
    продавливания H
  • заделки колонны в фундаменте
  • анкеровки сжатой арматуры колонны Базовая длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчётным сопротивлением R

    где


    где

    1,0 - при диаметре арматуры ds
    0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

    R
    hТребуемая расчётная длина анкеровки с учётом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле:


    где


    Кроме того, согласно требованиям СП 52-101-2003, фактическую длину анкеровки необходимо принимать

    Из четырёх величин принимаем максимальную длину анкеровки, т.е.h
    Следовательно, из условия анкеровки арматуры

    H

    При этом ширина первой ступени a
    Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени h

    Поперечная сила от давления грунта


    где а – размер подошвы фундамента;

    h03h03
    р – давление на грунт от расчётной нагрузки (на единицу длины).

    Q=0.5*(3-2-2*0.25)*282,9=70,7кН

    Q=70,7кНQ3*0.25*1.0=129,375 кН - прочность обеспечена.
    5.4 Расчёт на продавливание.
    Проверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания.

    Расчёт элементов без поперечной арматуры на продавливание производится из условия:

    (*)


    где h0A
    Площадь Ab

    где U – среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания

    U=[4a
    Площадь боковой поверхности пирамиды
    Продавливающая сила равна:

    F=N-p*Aздесь р – реактивный отпор грунта, А1
    A2=(2.0+2*0.25)2=6,25 м2.

    Проверка условия (*) даёт:

    F=777,6кН0.9*1.15*103 ,

    т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.

    боковая поверхность пирамиды продавливания;
  • контур основания пирамиды продавливания;
  • контур площадки приложения нагрузки.

    5.5 Определение площади арматуры подошвы фундамента.
    Подбор арматуры производим в 3-х вертикальных сечениях фундамента, что позволяет учесть изменение параметров его расчётной схемы, в качестве которой принимается консольная балка, загруженная действующим снизу вверх равномерно распределённым реактивным отпором грунта. Для рассматриваемых сечений вылет и высота сечения консоли будут разными, поэтому выявить наиболее опасное сечение можно только после определения требуемой площади арматуры в каждом из них.
    M2*a=0.125*282,9*(3-2*3=717,15 кНм

    Площадь сечения арматуры определяем по формуле:

    2
    M2*a=0.125*282,9*(3-2*3=424,35кНм
    Площадь сечения арматуры определяем по формуле:

    2

    M2*a=0.125*282,9*(3-2*3=106,08кНм

    Площадь сечения арматуры определяем по формуле:

    2

    Из трех найденных значений подбор арматуры производим по максимальному значению, т.е. A2.

    Шаг стержней принимается от 150мм до 300мм (кратно 50мм). При ширине подошвы фундамента а3м минимальный диаметр стержней
    Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях арматурой из 16-ти стержней 14 А500 с шагом 200мм.

    Примем 1614 А500 с A2 A2

    0,1%=
    ,

    здесь b – ширина сечения I-I, равная в сжатой зоне ширине верхней ступени фундамента a

  • перейти в каталог файлов


    связь с админом