Исходные данные
Здание трёхэтажное, без подвала, с размерами в плане 30 х 22.2 м в крайних разбивочных осях. Сетка колонн 6,0х7,4 м. Высота этажа -3,0м. Кровля плоская, совмещенная. Нормативная временная нагрузка на перекрытие 3,5 кН/м2, где длительная часть нагрузки - 2 кН/м2, кратковременная часть нагрузки - 1,5 кН/м2. Коэффициент надежности по назначению здания . Температурные условия здания нормальные, влажность воздуха выше 40%. Район строительства г. Ростов. Снеговой район II (карта 1 [4]). Нормативная снеговая нагрузка -1.5 (табл.4[4]).
Конструктивная схема здания
Здание многоэтажное каркасное с неполным ж / б каркасом и несущими наружными кирпичными стенами. Железобетонные перекрытия разработаны в двух вариантах: сборном и монолитном исполнение. Пространственная жесткость здания решена по рамно-связевой схеме. В сборном варианте поперечная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами и торцевыми стенами, воспринимающими горизонтальные ветровые нагрузки через диски перекрытий. Торцевые стены служат вертикальными связевыми диафрагмами.
В здание жесткость поперечных диафрагм (стен) намного превышает жесткость поперечных рам, и горизонтальные нагрузки передаются на торцевые стены. Поперечные же рамы работают только на вертикальную нагрузку. Жесткость здания в продольном направление обеспечивается жесткими дисками перекрытий и вертикальными связями, установленными в одном среднем пролете на каждом ряду колонн по всей высоте здания.
Конструктивная схема сборного перекрытия
Ригели расположены поперек здания, перекрывая большие пролеты, и опираются на продольные несущие стены и консоли колонн. Такое расположение колон с ригелями принято на сварке закладных деталей и выпусков арматуры с последующим замоноличиванием стыков. Опирание ригелей на стены принято шарнирным. Плиты перекрытия пустотные, предварительно напряженные, опирающиеся на ригели поверху. Сопряжение плит с ригелем принято на сварке закладных деталей с замоноличиниваем стыков и швов. Привязка стен к крайним разбивочным осям: к продольным - нулевая, к поперечным -120мм. Заделка ригелей в стены 250 мм.
Конструктивная схема сборного перекрытия представлена на рис.1.
П1-6,0*2,0м-4ш
П2-6,0*2,0м-6ш
П3-6,0*2,4м-4ш
П4-6,0*2,4м-6ш
П5-6,0*1,8м-6ш
П6-6,0*2,0м-8ш
4. Расчет и конструирование пустотной предварительно напряжённой плиты
Размеры и форма плиты
Рис. 2 Сечение плиты.
LК= LН - b - 20= 6000-350-20= 5630 мм. ВК= ВН-2δ=2000-10=1990 мм.
4.2 Расчётный пролёт плиты.
hр = (1/12)×l =(1/12) ×7400 = 620 мм= 650 мм;
b = 0.5 ×h = 0,5·650 = 325 мм= 350мм.
При опирании на опорный столик ригеля расчетный пролет:
l0 = LН-b-а =6000-350-120 = 5530 мм.
Рис. 3 Опирание плиты на ригель.
Характеристики материалов
Пустотную предварительно напряженную плиту армируют стержневой арматурой класса А-V с электрохимическим натяжением на упоры форм. Плиты подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.
Характеристики арматуры:
1) Нормативное сопротивление арматуры растяжению: Rsn=785 МПа,
2) Расчётное сопротивление арматуры растяжению: Rs=680 МПа,
3) Модуль упругости: Еs=190000 МПа.
К плите предъявляют требования 3-й категории по трещиностойкости. Бетон принят тяжёлый класса В25 в соответствии с принятой напрягаемой арматурой.
Характеристики бетона:
1) Нормативная призменная прочность бетона на сжатие: Rbn=18,5 МПа,
2) Расчётная призменная прочность бетона на сжатие: Rb=14,5 МПа,
3) Коэффициент условий работы бетона: b2 = ,9,
4) Нормативное сопротивление бетона осевому растяжению: Rbtn= 1,6 МПа,
5) Расчётное сопротивление бетона осевому растяжению: Rbt= 1,05 МПа,
6) Модуль упругости бетона: Еb=30000 МПа.
Проверяем выполнение условия:
sp+p<Rsn;
При электротермическом способе натяжения:
p=30+360/l = 30+360/6,0 = 90 МПа,
где: l - длина стержня; l = 6,0 м,
sp=0,75х785=588,75 МПа,
sp+p = 590+93,16 = 683,16 МПа<Rsn=785 МПа - условие выполняется.
Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения по формуле:
где: nр - число напрягаемых стержней плиты. Коэффициент точности натяжения при благоприятном влиянии предварительного напряжения по формуле:
При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимается:
Предварительное напряжение с учетом точности натяжения:
sp=0,9×588,75=529,875 МПа.
Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в таблице 1.
Усилия в сечениях ригеля
Отношение погонных жесткостей ригеля и колонны:
,
где
- момент инерции сечения колонны. Принимаем сечение колонны равным 350×350 мм;
- момент инерции сечения ригеля;
- высота этажа;
Опорные моменты:
от постоянной нагрузки: M=a×g×l2.
от временной нагрузки: M=b×u×l2. от полной нагрузки: M=(a×g+b×u)×l2.
Поперечные силы:
Схема 1:
Схема 2:
Схема 3:
Схема 4:
Пролётные моменты:
Схема 1:
Схема 2:
Схема 3:
Схема 4:
Построение эпюр
По данным расчетов п.п. 5.2-5.3 строятся эпюры изгибающих моментов и поперечных сил
Построение эпюры материала
Принятая продольная арматура подобранна по максимальным пролетным и опорным моментам. По мере удаления от опор момент увеличивается, поэтому часть продольной арматуры ближе к опорам можно оборвать.
Порядок обрыва продольной арматуры
1. Строим в масштабе огибающую эпюру моментов и поперечных сил от внешней нагрузки.
2. Определяем моменты, которые могут воспринять сечения, армированные принятой арматурой (ординаты моментов эпюры материалов).
3. В масштабе эпюру моментов материалов накладывают на огибающую эпюру моментов.
4. Определяют анкеровку обрываемых стержней за теоретические точки обрыва.
Определение моментов
а) момент, который может воспринять сечение, армированное 4ф20 арматуры класса А-III c As=12,56 см2 (первый пролет, нижняя арматура):
Определяем процент армирования:
,
где величина защитного слоя аs=5см, .
Вычисляем:
,
тогда по табл. 3.1. .
б) момент, который может воспринять сечение, армированное 2ф20 арматуры класса А-III c As=6,28 см2 (первый пролет, нижняя арматура):
аs=3см,
.
Тогда:
,
,
в) момент, который может воспринять сечение, армированное 2ф12 арматуры класса А-III c As=2,26 см2 (первый пролет, верхняя ар-ра): аs=4 см,
,
,
,
отсюда .
г) момент, который может воспринять сечение, армированное 4ф16 арматуры класса А-III c As=8,04 см2 (второй пролет, нижняя арматура):
аs=5см,
.
Тогда:
,
,
д) момент, который может воспринять сечение, армированное 2ф16 арматуры класса А-III c As=4,02 см2 (второй пролет, нижняя арматура):
аs=3см,
,
,
,
отсюда .
е) момент, который может воспринять сечение, армированное 2ф16 арматуры класса А-III c As=4.02 см2 (второй пролет, верхняя арматура):
аs=4см,
,
,
,
отсюда .
ж) момент, который может воспринять сечение, армированное 2ф32 арматуры класса А-III c As=16,08 см2 (на опоре, верхняя арматура):
аs=4см,
,
,
,
отсюда .
Т.о. получаем следующие значения моментов на пролетах и опоре:
Крайний пролет:
Средний пролет:
Опора:
Определение анкеровки обрываемых стрежней.
Из двух условий: выпуск продольной арматуры должен быть больше:
1. ,
2.
где: Q – поперечная сила в точке теоретического обрыва (определяем по эпюре); d - диаметр обрываемого анкерного стержня; Принимаем большее из двух значений.
Таким образом, получаем:
1-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W1=49 см. 2-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W2=48 см.
3-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W3=83 см. 4-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W4=64 см. 5-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W5=85 см. 6-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W4’=41 см. 7-я точка теоретического обрыва:
окончательно принимаем значение W5’=64 см. Значения выпусков выносим на эпюру материала (см. лист 16).
Расчет консоли колонны
транснациональный корпорация обрабатывающий промышленность
Опорное давление ригеля (см. рис. 12).
Длина опорной площадки ригеля из условия смятия бетона:
,
где: - коэффициент при равномерно распределенной нагрузке;
.
Здесь: - для бетона класса В25 и ниже, - при местной краевой нагрузке на консоль, ; b = 0.35 м – ширина колонны; Наименьший вылет консоли с учетом зазора с между гранью колонны и равномерно распределенной нагрузкой - :
.
Принимаем .
Пересчитываем значение длины опорной площадки:
.
Т.к. консоль короткая
( ), то .
Высота сечения консоли:
— у грани колонны
,
принимаем ;
— у свободного края
м,
принимаем .
Момент в опорном сечении:
,
.
Принимаем расчетную высоту сечения
.
Определяем требуемую площадь арматуры:
.
Принимаем 2ф12 арматуры класса А-III c As=2,26 см2 (см. рис.13,б).
Проверка прочности наклонной сжатой полосы.
1.
В качестве горизонтальных хомутов принимаем 2ф6 А-I с .
Принимаем шаг хомутов S=100 ( ). Определяем:
,
где: , ,
тогда условие примет вид:
— удовлетворяется.
2.Условие:
— удовлетворяется.
Следовательно, прочность консоли обеспечена. Продольные стержни объединяют в каркас. Площадь сечения отогнутых стержней:
.
Принимаем 2ф14 класса А-III c As= 3,08 см2.
Расчет стыка колонн
Наиболее экономичный стык по расходу металла осуществляется ванной сваркой выпусков продольной рабочей арматуры колонны с последующим замоноличиванием стыка (см. рис13, а). Такой стык является равнопрочным с сечениями колонны в стадии эксплуатации. В стадии монтажа рассчитывается прочность ослабленного подрезами сечения колонны на местах смятия. Для производства работ стык колонны назначают на 0.8-1.2 м выше перекрытия
(принимаем 1 м). При расчете в стадии монтажа учитываются усилия в стыке только от постоянной нагрузки:
— вес покрытия
;
— вес перекрытия
, где n=3 - количество этажей;
— вес колонны
;
Тогда полная нагрузка составит: .
Определяем площадь ослабленного сечения в колонне:
Расчетное сечение стыка:
Значение принимается как площадь ядра сечения, ограниченного контуром свариваемой сетки (в осях крайних стержней). Сетки косвенного армирования принимаем из проволоки ф4 класса Вр-1(см. рис. 13). Шаг проволоки принимаем в пределах от 45 до 100 мм.
Определяем
,
где: - количество ячеек; - площадь ячейки.
Толщина центрирующей прокладки 2 см.
Размер стороны прокладки
Площадь распрямляющих листов с целью экономии металла принимается:
.
Принимаем .
Площадь листов определяют как площадь смятия: .
Условие прочности при косвенном армировании сварными сетками: .
-
приведенная призменная прочность бетона.
коэффициент, учитывающий повышение несущей способности бетона с косвенным армированием;
- расчетное сопротивление арматуры сеток;
,
где: - количество горизонтальных и вертикальных стержней в сетке соответственно; - длина соответственно горизонтальных и вертикальных стержней в сетке; - площадь одного горизонтального и вертикального стержней соответственно; S = 100 мм – шаг сеток, принятый в соответствии с условиями:
1) ,
2) ,
3) .
- коэффициент повышения несущей способности бетона с повышенным армированием;
,
тогда
.
Тогда:
Окончательно условие примет вид:
-удовл.
Количество сеток:
.
Принимаем конструктивно 4 сетки.
Размеры и форма колонны
Схема для расчета представлена на рис. 11.
Высоту колонны определяем по формуле:
величину заделки определяют из условий:
1) ;
2) ;
Определяем:
.
Расчет прочности фундамента
Схема для расчета представлена на рис. 12.
Сечение1-1:
.
Сечение2-2:
Сечение3-3:
.
Плитная часть армируется сеткой со стержнями арматуры класса А-III с .
Требуемая площадь арматуры:
Определяем шаг стержней и их требуемое количество:
1) ,
2) ,
3) , .
Окончательно принимаем 20ф10 класса А-III c As= 15,7 см2 с шагом S=100мм (см. рис. 13).
Исходные данные
Сетка колонн 6,0×7,4м.
Для железобетонных конструкций принят тяжелый бетон класса В25: Rb=14.5 МПа,
Rbt=1.05 МПа, ,
Eb=30 000МПа,
Rbn=18.5МПа,
Rbtu=1.6МПа.
Арматура: продольная рабочая для второстепенных балок из стали класса А-II:
Rs=280МПа,
Rsw=225МПа,
Es=210000МПа;
Поперечная (хомуты) из стали класса А-I:
Rs=235МПа,
Rsw=175МПа,
Es=210000МПа;
Арматура сварных сеток для армирования плиты из обыкновенной стальной проволоки класса Вр-I с Rs=370МПа для .
Компоновка перекрытия
Для прямоугольной сетки колонн следует принять балочный тип перекрытия.
Расположение главных балок (ригелей рам) принимаем поперек здания с пролетом . Привязка продольных и торцевых каменных стен . Шаг второстепенных балок (пролет плиты) в соответствии с рекомендациями таблицы I при толщине плиты
.
Пролет второстепенных балок - . Толщина плиты - Глубина опирания на стены: плиты , второстепенных балок , главных балок . Бетон класса В 15 с Rb=8.5 МПа, Rbt=0,75 МПа. Предварительно задаемся размерами второстепенной и главной балок.
Расчет плиты перекрытия
Для расчета плиты условно вырезаем полосу шириной 1м, опертую на второстепенные балки и нагруженную равномерно распределенной нагрузкой. Расчетная схема представлена на рис. 14.
Расчетные пролеты:
— крайний ;
— средний ;
В продольном направлении расчетный пролет плиты:
.
Отношение , т.е. плита должна рассматриваться как балочная. Нагрузку на 1 м2 плиты перекрытия записываем в таблицу 7.1.
При принятой ширине полосы 1 м нагрузка, приходящаяся на 1 м2 плиты, в то же время является нагрузкой на 1 м погонной полосы. С учетом коэффициента надежности по назначению здания нагрузка на 1пог. м будет . За расчетную схему плиты принимаем неразрезную балочную с равными пролетами.
8.3.1 Определение расчетных моментов. Расчетные изгибающие моменты в сечениях плиты определяются с учетом их перераспределения за счет появления пластических деформаций:
- в среднем пролете и на средних опорах:
;
- в крайнем пролете и не первой промежуточной опоре:
Подбор арматуры
Требуемое количество продольной арматуры для обеспечения прочности нормальных сечений при рабочей высоте сечения плиты
.
Для среднего пролета .
Расчетный табличный коэффициент при :
.
По приложению Ⅹ [2] определяем табличные коэффициенты , .
Так как отношение не превышает 30, то можно снизить величину момента на 20% за счет благоприятного влияния распора. Тогда требуемая площадь сечения арматуры:
.
По сортаменту сварных сеток ГОСТ8478-81 (прил. УП [2]) принимаем: для средних пролетов и над средними опорами 5ф4 Вр-I с АS=0.63см2 или сетку С-1:
Сетки С-1 раскатывают поперек второстепенных балок. В учебных целях при разработке курсового проекта допускается проектировать индивидуальные сетки. Коэффициент армирования
,
т.е. больше минимально допустимого. Для крайнего пролета плиты ;
По приложению Ⅹ [2] определяем табличные коэффициенты , . Для крайних пролетов плит, опора которых на стену является свободной, влияние распора не учитывают.
.
Кроме сетки С-1, которая должна быть перепущена из среднего пролета АS=0.5см2, необходима дополнительная сетка (С-2) с площадью сечения рабочей арматуры
.
Можно принять дополнительную сетку С-2:
Так как условие выполняется, то хомуты в плите перекрытия не ставят:
,
.
Исходные данные
Сетка колонн 7,4×6,0м, число этажей-3, высота этажа 3.0м, размер оконного проема принимаем 1.5×1.4м, толщина наружной стены 510 мм.
Материалы: кирпич (обожженная глина пластического прессования) по [3]; раствор марки М50. Кладка сплошная, плотность кладки 18.000 , ширина оконного проема , высота . Ширина рассчитываемого простенка . Грузовая площадь
(см. рис. 19),
шаг колонн в поперечном направлении,
шаг колонн в продольном направлении.
Нагрузка от верхних этажей, перераспределившись, прикладывается в центр тяжести сечения простенка. Нагрузка от перекрытия рассматриваемого этажа приложена с
фактическим эксцентриситетом. Расстояние от точки приложения опорной реакции балки до внутренней поверхности стены
.
Принимаем .
9.2 Сбор нагрузок на простенок для сборного варианта перекрытия
1. Нагрузка от покрытия и перекрытия в уровне верха плиты перекрытия 1-го этажа:
здесь - количество этажей;
2. Расчетная нагрузка от веса кирпичной кладки в уровне верха плиты перекрытия 1-го этажа:
3. Нагрузка от кладки над оконным проемом 1-го этажа:
4. Нагрузка от перекрытия 1-го этажа:
.
5. Полная расчетная нагрузка в сечении II-II:
Определим расчетные моменты:
- момент в сечении I-I:
;
- момент в сечении II-II:
,
где .
Расчетные характеристики
Площадь сечения простенка:
.
Коэффициент условия работы кладки . Расчетное сопротивление кладки на растворе М50 с . Упругая характеристика кладки . Расчетная линия простенка
.
Гибкость простенка
.
По таблице 18 [3] определяем коэффициент продольного изгиба (по интерполяции). Найденное значение принимается для средней трети высоты простенка. Расчетное сечение I-I (см. рис), поэтому значение для сечений I-I принимаем откорректированным . Расчетный эксцентриситет продольной силы:
.
Проверку несущей способности простенка в сечении I-I производим из расчета его на внецентренное сжатие по формуле: ,
Здесь: - площадь сжатой части сечения. Для прямоугольного сечения:
;
- коэффициент продольного изгиба для внецентренно сжатых элементов: ;
где ; - коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по таблице 18[3] в зависимости от:
,
где
; ;
;
При
( ) ; ,
тогда несущая способность простенка в сечении I-I:
Прочность простенка обеспечена.
Список литературы
1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Госстрой СССР, 1989г.
2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР, 1986г.
3. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. Госстрой СССР, 1983г.
4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: общий курс: Учебник для вузов М.: Стройиздат, 1991г.
5. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для студентов ВУЗов по спец. ПГС. М.: Высшая школа, 1987г.
6. Бондаренко В.М., Судницин А.И. Расчёт строительных конструкций. Железобетонные и каменные конструкции. М.: Высшая школа, 1988г.
7. Манриков А.П. Примеры расчёта железобетонных конструкций: Учебное пособие для техникумов. М.: Стройиздат, 1989г.
8. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81) Госстрой СССР, 1989г.
9. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов без преднапряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). Госстрой СССР, 1986г.
10. Пособие по проектированию предварительно напряжённых железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 1. Госстрой СССР, 1988г.
11. Пособие по проектированию предварительно напряжённых железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 2. Госстрой СССР, 1988г.
Исходные данные
Здание трёхэтажное, без подвала, с размерами в плане 30 х 22.2 м в крайних разбивочных осях. Сетка колонн 6,0х7,4 м. Высота этажа -3,0м. Кровля плоская, совмещенная. Нормативная временная нагрузка на перекрытие 3,5 кН/м2, где длительная часть нагрузки - 2 кН/м2, кратковременная часть нагрузки - 1,5 кН/м2. Коэффициент надежности по назначению здания . Температурные условия здания нормальные, влажность воздуха выше 40%. Район строительства г. Ростов. Снеговой район II (карта 1 [4]). Нормативная снеговая нагрузка -1.5 (табл.4[4]).
Конструктивная схема здания
Здание многоэтажное каркасное с неполным ж / б каркасом и несущими наружными кирпичными стенами. Железобетонные перекрытия разработаны в двух вариантах: сборном и монолитном исполнение. Пространственная жесткость здания решена по рамно-связевой схеме. В сборном варианте поперечная жесткость здания обеспечивается поперечными рамами и торцевыми стенами, воспринимающими горизонтальные ветровые нагрузки через диски перекрытий. Торцевые стены служат вертикальными связевыми диафрагмами.
В здание жесткость поперечных диафрагм (стен) намного превышает жесткость поперечных рам, и горизонтальные нагрузки передаются на торцевые стены. Поперечные же рамы работают только на вертикальную нагрузку. Жесткость здания в продольном направление обеспечивается жесткими дисками перекрытий и вертикальными связями, установленными в одном среднем пролете на каждом ряду колонн по всей высоте здания.
Конструктивная схема сборного перекрытия
Ригели расположены поперек здания, перекрывая большие пролеты, и опираются на продольные несущие стены и консоли колонн. Такое расположение колон с ригелями принято на сварке закладных деталей и выпусков арматуры с последующим замоноличиванием стыков. Опирание ригелей на стены принято шарнирным. Плиты перекрытия пустотные, предварительно напряженные, опирающиеся на ригели поверху. Сопряжение плит с ригелем принято на сварке закладных деталей с замоноличиниваем стыков и швов. Привязка стен к крайним разбивочным осям: к продольным - нулевая, к поперечным -120мм. Заделка ригелей в стены 250 мм.
Конструктивная схема сборного перекрытия представлена на рис.1.
П1-6,0*2,0м-4ш
П2-6,0*2,0м-6ш
П3-6,0*2,4м-4ш
П4-6,0*2,4м-6ш
П5-6,0*1,8м-6ш
П6-6,0*2,0м-8ш
4. Расчет и конструирование пустотной предварительно напряжённой плиты
Размеры и форма плиты
Рис. 2 Сечение плиты.
LК= LН - b - 20= 6000-350-20= 5630 мм. ВК= ВН-2δ=2000-10=1990 мм.
4.2 Расчётный пролёт плиты.
hр = (1/12)×l =(1/12) ×7400 = 620 мм= 650 мм;
b = 0.5 ×h = 0,5·650 = 325 мм= 350мм.
При опирании на опорный столик ригеля расчетный пролет:
l0 = LН-b-а =6000-350-120 = 5530 мм.
Рис. 3 Опирание плиты на ригель.
Дата: 2019-12-22, просмотров: 270.