96087

Конструкции многоэтажного промышленного здания

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Общие данные для проектирования. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия. Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы. Усилия от расчетных и нормативных нагрузок. Установление размеров сечения плиты. Характеристики прочности бетона и арматуры. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси.

Русский

2015-10-02

290.42 KB

0 чел.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

 Высшего профессионального образования

<< Уфимский государственный нефтяной технический университет >>

 

     Кафедра “Строительные конструкции”

   

  Пояснительная записка к курсовой работе


 по дисциплине «Строительные конструкции»


на тему «Конструкции многоэтажного промышленного здания»

Выполнил: студент группы  БПС 12-01         Гатауллин А.В.

Проверил: ст. преподаватель       Сафронова Е.П

     

     Уфа-2015

    Содержание

Исходные данные…………………………………………………………………4

1. Общие данные для проектирования ………………………………………….4

2.Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия …………………4

3.Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы………5

  3.1 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок…………………………..6

  3.2  Установление размеров сечения плиты…………………………………..6

  3.3  Характеристики прочности бетона и арматуры………………………….7

  3.4  Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси..8

  3.5 Расчет полки плиты на местный изгиб……………………………………8

3.6. Расчет прочности ребристой плиты по сечению, наклонному к продольной оси……………………………………………………………………9

4. Расчет ребристой плиты по предельным состояниям второй группы…….10

  4.1  Определение геометрических характеристик приведенного сечения...10

  4.2  Определение потерь предварительного напряжения арматуры……….10

  4.3  Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси……...12

  4.4  Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси………..13

  4.5  Расчет прогиба плиты…………………………………………………….14

5. Определение усилий в ригеле поперечной рамы…………………………...15

  5.1  Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля…...16

  5.2   Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле……………………………………………………………….17

  5.3  Опорные моменты ригеля на грани колонны…………………………...18

  5.4  Поперечные силы ригеля…………………………………………………19

6. Расчет прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной оси…...19

  6.1  Характеристики прочности бетона и арматуры………………………...19

  6.2  Определение высоты сечения ригеля……………………………………19

7. Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси……20

   7.1  Расчет прочности по наклонному сечению…………………………….20

8. Конструирование арматуры ригеля………………………………………….22

9. Определение усилий в средней колонне…………………………………….23

  9.1  Определение продольных сил от расчетных нагрузок…………………23

  9.2  Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок.24

10. Расчет прочности средней колонны………………………………………..25

10.1  Характеристики прочности бетона и арматуры……………………..25

     10.2  Подбор сечений симметричной арматуры…………………………...26

11. Конструирование арматуры колонны……………………………………...28

Список использованной литературы…………………………………………...29


Задание на курсовой проект «Конструкции многоэтажного промышленного здания»

    Исходные данные

  1.  Место постройки: г. Москва
  2.  Количество этажей/пролетов: 3/3
  3.  Высота этажа: 4,8 м
  4.  Сетка колонн: 9*6 м
  5.  Здание: с подвалом
  6.  Нормативная временная нагрузка на перекрытие, Н/м2: полная – 5000, кратковременная – 1500
  7.  Плита перекрытия: ребристая
  8.  Сопряжение ж/б ригеля с колоннами – жесткое
  9.  Стеновые панели – навесные
  10.  Общие данные для проектирования

Трехэтажное каркасное здание с подвальным этажом имеет размер в плане 27*36 м и сетку колонн 6*9 м. Высота этажей 4,8 м. Стеновые панели навесные из легкого бетона, в торцах здания замоноличиваются совместно с торцевыми рамами, образуя вертикальные связевые рамы. Стены подвала – из бетонных блоков. Нормативное значение временной нагрузки =5000 Н/м2 , в том числе кратковременной нагрузки – 1500 Н/м2, коэффициент надежности по нагрузке f =1,2, коэффициент надежности по назначению здания п=0,95. Снеговая нагрузка – по 3 району. Температурные условия нормальные, влажность воздуха выше 40 %.

  2 Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия 

Ригели поперечных рам – трехпролетные, на опорах жестко соединены с крайними и средними колоннами. Плиты перекрытий, предварительно напряженные ребристые. В продольном направлении жесткость здания обеспечивается вертикальными связями, устанавливаемыми в одном пролете в каждом ряду колонн. В поперечном направлении жесткость здания обеспечивается по рамно-связевой системе: ветровая нагрузка через перекрытия, работающие как горизонтальные жесткие диски, передается на торцевые стены, выполняющие функции вертикальных связевых диафрагм, и поперечные рамы.

    3 Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы

Предварительно задаемся размерами сечения ригеля: 1/12*900=75 см; 25 см; расчетный пролет 6000-250/2=5880 мм=5,88 м.

Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в таблице 1.

Расчетная нагрузка на 1 м длины с учетом коэффициента надежности по назначению здания п=0,95:

постоянная  4,77 кН/м;

полная 12,75 кН/м;

временная 8 кН/м.

Нормативная нагрузка на 1 м длины:

постоянная 4,18 кН/м;

полная 10,88 кН/м;

в том числе постоянная и длительная 8,88 кН/м.

Таблица 1 – Сбор нагрузок на перекрытие

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, Н/м2

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, Н/м2

Постоянная:

   Собственный вес ребристой      плиты

  То же слоя цементного    раствора, =20 мм  (=2200 кг/м3)

То же керамических  плиток, =13 мм (=1800   кг/м3)

    2500

    440

    240

1,1

1,3

1,1

      2750

       570

       264

Продолжение таблицы 1

   Итого

Временная

В том числе:

       длительная

       кратковременная

    3180

    5000

    3500

    1500

-

        1,2

 

        1,2

        1,2

      3584

      6000

      4200

      1800

Полная нагрузка

В том числе:

Постоянная (3180 Н/м2)и длительная (3500 Н/м2)

кратковременная

    8180

    6680

     1500

          -

          -

          -

      9584

          -

         -

3.1  Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

От расчетной нагрузки

12,75*5,882/8=55,1 кН*м;

12,75*5,88/2=37,485 кН;

От нормативной полной нагрузки

47 кН*м;

32 кН;

От нормативной постоянной и длительной нагрузки

38,38 кН*м.

3.2  Установление размеров сечения плиты

Высота сечения ребристой плиты 588/20=30 см; рабочая высота сечения 30-3=27 см, ширина верхней полки 136 см. Расчетная толщина сжатой полки таврового сечения 5 см; 5/30= 0,167 > 0,1, ширина полки  136 см; расчетная ширина ребра 2*7=14 см.

Рисунок 1. Поперечное сечение ребристой плиты

3.3  Характеристики прочности бетона и арматуры

Ребристую предварительно напряженную плиту армируют стержневой арматурой класса А-V с электротермическим натяжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории. Изделие подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В-20, соответствующий напрягаемой арматуре. Призменная прочность нормативная 15 МПа, расчетная 11,5 МПа; коэффициент условий работы бетона b2=0,9; нормативное сопротивление при растяжении 1,4 МПа, расчетное 0,9 МПа; начальный модуль упругости бетона 27000 МПа; Передаточная прочность бетона    устанавливается 0,75.

Арматура продольных ребер – класса- А-V, нормальное сопротивление 785 МПа, расчетное сопротивление 680 МПа; модуль упругости 190000 МПа. Предварительное напряжение арматуры 0,6*785=470 МПа.

При электротермическом способе натяжения 30+360/30+360/6=90 МПа; 470+90=560<785 МПа – условие выполняется.

Предельное отклонение предварительного напряжения:

Где n=2-число напрягаемых стержней плиты. Коэффициент точности натяжения при благоприятном влиянии предварительного напряжения

При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимают     

Предварительное напряжение с учетом точности напряжения МПа.

3.4  Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси  Изгибающий момент от расчетной нагрузки  55,1 кН*м.

Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.

=0,055;  х=h0=0,055*27=1,485< 5 см – нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки; =0,9725.

=0,085-0,008Rb=0,85-0,008*0,9*11,5=0,77.

Граничная высота сжатой зоны:

Коэффициент условий работы:

где =1,15 – для арматуры класса А-V; принимаем .

Площадь сечения растянутой арматуры:

2,68 см2

Принимаем 2  14 мм A-V с площадью 3,08 см2.

3.5  Расчет полки плиты на местный изгиб

Расчетный пролет составит 136-2*9=118 см. Нагрузка на 1 м2 полки может быть принята  9,584*0,95=9,11 кН*м2. Изгибающий момент для полосы шириной 1 м :

1,15 кН* м. Рабочая высота сечения 5-1,5=3,5 см.

Арматура  4 Вр-1 с 370 МПа;  115000/0,9*11,5*100*3,52*100=0,09; =0,9725; 115000/370*3,5*0,95*100=0,93 см2 - 84 Вр-1 с 1 см2.

Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой  4 Вр-2 с шагом s=125 мм.

3.6 Расчет прочности ребристой плиты по сечению, наклонному к продольной оси

 Продольное усилие от расчетной нагрузки 37,485 кН.

Влияние продольного усилия обжатия 111850 Н=111,85 кН

0,1*111850/0,9*2*7*27*100 =11185/34020=0,33<0,5

37,485 кН; 2,5*0,9*0,9*100*2*7*27=76,545 кН – условие удовлетворяется.

При 4,77+8/2= 8,77кН/м=87,7 Н/см и поскольку 0,160,16*1,5*(1+0,33)0,9*0,9*14*100 = 362 Н/см > 187,6 Н/см, принимают 2,5*67,5 см.

При 37,485-87,7*67,5=31,565 кН

 = 1,5*(1+0,33)*0,9*0,9*100*14*272/67,5=24,433 кН<31,565 кН- не удовлетворяется. Следовательно, поперечная арматура требуется по расчету.

На приопорном участке длинной /4 устанавливают стержни  4 Вр1 с шагом /2=30/2=15 см; в средней части пролета с шагом /4=3*30/4=22,5 см; принимают 25 см:

2*0,196=0,392 см2;

260 МПа;

260*0,392*100/15=679,5 Н/см.

Влияние свесов сжатых полок (при двух ребрах): 2*0,75(3)2*0,75*3*5*5/2*7*27=0,3<0,5; 1,63>1,5, принимаем 1,5;

0,6*1,5*0,9*0,9*100*14*27=27,56 кН. Условие  679,5 Н> 27,56 кН/2*27=510,4 Н – удовлетворяется. Требование см > 15 см – удовлетворяется.

=2480 кН*см. Поскольку 87,7 Н/см<0,560,56*679,5=380 Н/см, с=168 см > 3,3390 см, принимаем с=90 см.

=2480 кН*см / 90 см = 27,58 кН >  = 27,56 кН.

Поперечная сила в вершине наклонного сечения 37,485-87,7*90=29,6 кН.

60,4 см > 254 см, принимаем 54 см. При этом 680*54=36,72 кН.

Условие прочности 27,58кН + 36,72 кН=64,3 кН > Q= 29,6 кН –обеспечивается.

=0,0019; 170000/30000=5,67;

Условие прочности 0,30,3*1,05*11,5*100*14*27=136,9 кН > 37,485 кН – удовлетворяется.

 4 Расчет ребристой плиты по предельным состояниям второй группы

4.1  Определение геометрических характеристик приведенного сечения

 90000/30000=6,35; 136*5+14*25+6,35*3,08 = 1050 см2.

Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани: 78600 см3.

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

78600/1050=22 см.

(122*53/12+122*5*5,52)+14*303/12+14*30*72+6,3*3,08*192=(1270,8+18452,5)+31500+20580+7005= 78800 cм4

Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне:

78800/22=3582 см3

Момент сопротивления приведенного сечения по верхней зоне:

= 78800/30-22=9850 см3

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

 0,85*3582/1050=2,9 см;  то же, наименее удаленной от растянутой зоны(нижней)

0,85*9850/1050=8 см; здесь =1,6 - 1,6-0,75=0,85.

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:

6268 см3; здесь =1,75 – для таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия элемента:

14775 м3; здесь =1,5 – для таврового сечения с полкой в растянутой зоне при >2 и <0,2.

4.2  Определение потерь предварительного напряжения арматуры

Коэффициент точности натяжения арматуры . Потери от релаксации напряжений в арматуре =0,03= 0,03*470=14,1 МПа. Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами =0.

Усилие обжатия 3,08(470-14,1)(100)=140000 Н. Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения  22-3= 19 см. Напряжение в бетоне при обжатии:

8,7 МПа

Передаточную прочность бетона :   /0,75=11,6 МПа > 0,5В20; принимаем МПа.

Сжимающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от усилия обжатия и с учетом изгибающего момента от веса плиты  2500*1,4*5,88/8=15 кН*м. Тогда:

4,13 МПа

Потери от быстронатекающей ползучести при = 4,13/11,6=0,36  и при <0,8 составляют  40*0,36=14,4 Мпа. Первые потери С учетом потерь   напряжение =  4 МПа. Потери от осадки бетона МПа. Потери от ползучести бетона при   4/11,6= 0,34  составляют   150*0,85*0,34=43,35  МПа. Вторые потери == 78,35 МПа.

Полные потери МПа > 100 МПа, т.е. больше установленного минимального значения потерь . Усилие обжатия с учетом полных потерь кН.

4.3  Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси

Принимаем значение коэффициента надежности по нагрузке ; 47 кН*м. С учетом  момент образования трещин :

= 2000270,3     Н*см=20 кН*м – ядровый момент усилия обжатия при 0,84  составляет 0,84*111850(19+2,95)=1122750,3 Н* см.

Поскольку 47 кН >  20 кН*м  , трещины в растянутой зоне образуются. Необходим расчет по раскрытию трещин.

Проверяем образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при значении коэффициента точности натяжения =1,16. Изгибающий момент от веса плиты 15 кН*м. Расчетное условие:

1,16*140000(19-7,8)-1500000=300000 Н*см;

1*14775(100)=1477500 Н*см;

300000<1477500 Н*см – условие удовлетворяется, начальные трещины не образуются; здесь 1 МПа – сопротивление бетона растяжению, соответствующее передаточной прочности бетона.

4.4 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси при .

Предельная ширина раскрытия трещин: непродолжительная =(0,4 мм), продолжительная = (0,3 мм). Изгибающие моменты от нормативных нагрузок: постоянной и длительной 38,38 кН*м; суммарной  47 кН*м. Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок:

=[3838000-111850*24,5]/ 75,5*100=145,4 МПа;

Принимаем 27-0,5*5=24,5 см – плечо внутренней пары сил; 0, т.к. усилие обжатия Р приложено в центре тяжести площади нижней напрягаемой арматуры:

=3,08*24,5=75,5 см3- момент сопротивления сечения по растянутой арматуре. Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки

=260 МПа.

Определяем:

- Ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки

20(3,5-100*0,0082)*1*1*1*260/190000=0,18 мм.

Здесь 3,08*14*27=0,0082; =1; 14 мм - диаметр продольной арматуры.

- Ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок

20(3,5-100*0,0082)1*1*1(145,4/190000)=0,1 мм;

- Ширину раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок

acrc2=20(3,5-100*0,0082)1*1*1,5(145,4/190000)=0,148 мм, где =1,5.

Непродолжительная ширина раскрытия трещин

0,18-0,1+0,148=0,23 мм < 0,4 мм.

Продолжительная ширина раскрытия трещин

 < 0,3 мм.

4.5  Расчет прогиба плиты

Предельный прогиб составляет /200, 588/200=2,9 см. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузок 38,38 кН*м; суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия с учетом всех потерь и при =1; 111,85 кН; эксцентриситет 3838000/111850 =34,3 см; коэффициент =0,8 – при длительном действии нагрузки.

= 1,4*6268(100)/3838000-1122750,3 =0,32 < 1;

Кривизна оси при изгибе :

см-1

Здесь =0,9; =0,15 – при длительном действии нагрузок;

=()b680 см2 с допущением что

Прогиб:

5/48*5882* 4,3*10-5 =1,487 см  < 2,9 см.

Учет выгиба от ползучести бетона вследствие обжатия несколько уменьшает прогиб.

5 Определение усилий в ригеле поперечной рамы

Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в таблице 1.

Рисунок 2. К расчету поперечной рамы средних этажей: а – расчетная схема; б- эпюра моментов ригеля; в – выравнивающая эпюра момен- тов; г-эпюры моментов после перераспределения усилий.

Постоянная: от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания ;  4,134*6*0,95=23,6 кН/м; от веса ригеля сечением 0,25*0,6 м(=2500 кг/см3) с учетом коэффициентов надежности и 0,95 =3,8 кН/м. Итого: 23,6 + 3,8 =  27,4 кН/м.

Временная с учетом 0,95; =0,95* 36 = 34,2  кН/м,

в том числе длительная 4,2*6*0,95= 24  и кратковременная   1,8*6*0,95 =10,92 кН/м.

Полная нагрузка 61,6 кН/м.

Рисунок 3. Методика построения огибающих эпюр для трехпролетного ригеля.

5.1  Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля

Опорные моменты вычисляют по формуле  Табличные коэффициенты  и  зависят от схем загружения ригеля и коэффициента   - отношения погонных жесткостей ригеля и колонны. Сечение ригеля принято равным 25*60 см, сечение колонны 30*30 см, длина колонны 4,8 м. Вычисляют =25*603*480/30*303*900=3,5.

Пролетные моменты ригеля:

1) В крайнем пролете – схемы загружения  1+2, опорные моменты  -151,67  кН*м, -249,83 кН*м ; нагрузка 61,6 кН*м; поперечные силы 61,6*7,2/2-(-151,67+249,83)/7,2= 208,5 кН; 208,5+13,3=221,8 кН; максимальный пролетный момент 208,52/2(61,6)-151,67=201,19 кН * м.

2) В среднем пролете – схемы загружения1+3 , опорные моменты  -240 кН/м; максимальный пролетный момент 61,6*7,22/8-240 = 158 кН*м.

5.2 Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле

Практический расчет заключается в уменьшении примерно на 30% опорных моментов ригеля  (-330) и  по схемам загружения 1+4; при этом намечается образование пластических шарниров на опоре. 0,3*330= 99 кН*м; 73,7 кН*м; при этом -/3= -99/3=-33 кН*м; -/3=-73,7/3=-24,6 кН *м. Опорные моменты на эпюре выравненных моментов составляют:

-133-33=-166 кН*м;

-330+99=-231 кН*м;

-304,7+73,7=-231кН*м;

-125,7-92,2-24,6=-242,5 кН*м.

Пролетные моменты на эпюре выравненных моментов могут превысить значения пролетных моментов при схеме загружения 1+2 и 1+3, тогда они будут расчетными.

Таблица 2 – Опорные моменты ригеля при различных схемах загружения

Схема загружения

Опорные моменты, кН·м

М12

М21

М23

М32

-0,0425*27,4*7,22=   

-60,37

-0,096*27,4*7,22=

-136,36

-0,0885*27,4*7,22=

-125,7

-125,7

-0,0515*34,2*7,22=

-91,3

-0,064*34,2*7,22=

-113,47

-0,024*34,2*7,22=

-42,55

-42,55

-0,009*34,2*7,22=

-15,96

-0,032*34,2*7,22=

-56,73

-0,0645*34,2*7,22=

-114,35

-114,35

-0,041*34,2*7,22=

-72,69

-0,1095*34,2*7,22=

-194,14

-0,101*34,2*7,22=

-179

-0,052*34,2*7,22=

-92,2

Продолжение таблицы 2

Расчетные схемы для опорных моментов

1+2

-151,67

1+2

-249,83

1+4

-304,7

-304,7

Расчетные схемы для пролетных моментов

1+2

-151,67

1+2

-249,83

1+3

-240

-240

5.3  Опорные моменты ригеля на грани колонны

Опорный момент ригеля по грани средней колонны слева (абсолютные значения):

1) по схемам загружения 1+4 и выравненной эпюре моментов

2)по схемам загружения 1+3

3)по схемам загружения 1+2

Опорный момент ригеля по грани средней колонны справа :

  1.  по схемам загружения 1+4 и выравненной эпюре моментов:

  1.  по схемам загружения 1+2

Следовательно, расчетный опорный момент ригеля по грани средней опоры 215,23 кНм

5.4. Поперечные силы ригеля

На крайней опоре  по схеме 1+4:

На средней опоре справа по схеме 1+4:

6  Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

6.1  Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В20; расчетные сопротивления при сжатии 11,5 МПа; при растяжении 0,9 МПа; коэффициент условий работы бетона ; модуль упругости 27000 МПа.

Арматура продольная рабочая класса А-3, расчетное сопротивление 365 МПа, модуль упругости 200000 МПа.

6.2  Определение высоты сечения ригеля

Высоту сечения подбирают по опорному моменту при =  0,35.

При = 0,35 ,находят значение 0,289, и определяют граничную высоту сжатой зоны:       

где =0,85-0,0080,85-0,008*0,9*11,5=0,77; МПа.

см

53,65+4=57,65 см; принимаем 60 см.

Принятое сечение не проверяют в данном случае по пролетному моменту, так как 201,19 <215,23 кН*м.

Сечение в первом пролете:

201,19 кНм; 60-6=54 см.

Принято: 5Ø18 с А-III с 12,72 см2.

Сечение в среднем пролете – 158 кНм;

Принято: 4Ø18 с А-III с 10,18 см2.

Арматура для восприятия отрицательного момента в пролете устанавливается по эпюре моментов, принято 2Ø 12 А-III с 2,26 см2.

Сечение на средней опоре – 215,23 кНм, арматура расположена в один ряд.                             

Принято: 5

Сечение на крайней опоре – 134,1 кНм

Принято: 5Ø14 А-III 

Рисунок 4. К расчету прочности ригеля-сечение в пролете (а)

7 Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

На средней опоре поперечная сила 249,12 кН

Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия сварки их с продольной арматурой диаметром 32 мм и принимают равным 8         мм. С площадью 0,509 см2. При классе А-3 285 МПа; поскольку 8/32=1/4 < 1/3, вводят коэффициент условий работы  ɣs2=0,9 и тогда 0,9×285=255 МПа. Число каркасов – 2, при этом 2×0,503=1,01 см2.

Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям /3=60/3=20 см. На всех приопорных участках длиной /4 принят шаг 20 см, в средней части пролета шаг /4=3*60/4=45 см.

255*1,01/20= 1290 Н/см2;   0,6*0,9*0,9*25*56*100=68 кН;  1290 Н/см2 >  /2 68кН/2*56=608  Н/см – условие удовлетворяется.

Требование 1,5*0,9*0,9*25*56(100)/249,12=38,2  см >  20 см – удовлетворяется.

7.1  Расчет прочности по наклонному сечению

  2*0,9*0,9*25*562*100=12700 кН*см. Поскольку 27,4+34,2/2= 44,5 кН/м= 445 Н/см <  0,56 0,56*1290            = 720 Н/см значение с вычисляют по формуле: см < 3,333,33*56 = 186 см. При этом 12700000/169 = 75,15  кН  > = 68  кН. Поперечная сила в вершине наклонного сечения 249,12-445*169 =173,9 кН.   Длина проекции расчетного наклонного сечения  =99  см    <   2 2*56=112 см. 1290*99 =128 кН.

Условие прочности 75,15+128=203,15 кН   > 173,9 кН  -обеспечивается.

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

==1,01/20*25=0,002;

=200000/27000=7,5;

1+5=1+5*7,5*0,002=1,08;

Условие 249120 <   0,30,3*1,08*0,9*0,9*11,5*25*56(100) = 422,5 кН –удовлетворяется.

                                 8 Конструирование арматуры ригеля  

Рассмотрим сечения первого пролета. На средней опоре арматура  5 ; 12,72/25*56=0,009;

0,009*365/0,9*11,5=0,317 ;=0,84;   =365*12,72*0,84*56*100*10-5 = 218,4 кН.

В месте теоретического обрыва арматуры 2Ø 12 А-III с 2,26см2; =2,26/25*56=0,0016; =0,0016*365/0,9*11,5=0,056; =0,97; 365*2,26*0,97*56*100*10-5=51,5 кН*м. Поперечная сила в этом сечении 150  кН.  Поперечные стержни Ø8 А-III в месте теоретического обрыва стержней 5Ø 18  сохраняем с шагом 20см;

=1290 Н/см; длина анкеровки 150000/2*1290+5*3,2=84>20 64 см

Арматуру в пролете принимают 5Ø18 с А-III с 12,72 см2; =12,72/25*54=0,009;  0,009*365/0,9*11,5=0,32; =0,84;   365*12,72*0,84*54*100*10-5=210,6 кН*м.      

В месте теоретического обрыва пролетных стержней остается арматура 5Ø14 А-III 

=7,69/25*54=0,005; = 0,005*365/0,9*11,5=0,18;   =0,91;   365*7,69*0,91*54*100*10-5=137,9 кН*м.

Поперечная сила в этом сечении 135 кН; 1290 Н/см. Длина анкеровки 135000/2*1290+5*2=62 см>20d=40 см. В такой же последовательности вычисляются значения  W3 и W4 .

 9 Определение усилий в средней колонне

9.1  Определение продольных сил от расчетных нагрузок

Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн 6*9=54 м2.

Постоянная нагрузка от перекрытий одного этажа с учетом коэффициента 0,95:  3,584*54*0,95 = 183,8 кН,

от ригеля : (3,8/6)*54=34,2 кН,

от стойки (сечением 0.3*0,3; l=4,8 м, кг/м3, ; : 0,4*0,4*9*1,1*1=1,58 кН.

Итого G= 219,6 кН.   

Временная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом ; 6*54*0,95=307,8 кН ;

в том числе длительная 4,2*54*0,95=215,5 кН,

кратковременная 1,8*54*0,95=92,3 кН.

Постоянная нагрузка от покрытия при весе кровли и плит 5 кН/м2 составляет 5*54*0,95=256,5 кН

от ригеля – 34,2 кН, от стойки -1,58 кН. Итого G=292,3 кН.

Временная нагрузка – снег для 3 снегового района при коэффициентах надежности по нагрузке 1,2 , и по назначению здания  0.95: 1*1,2*54*0,95=61,6 кН,

в том числе длительная 0,5*61,6=30,8 кН,

кратковременная 30,8 кН.

Продольная сила колонны первого этажа рамы от длительной нагрузки

292,3+30,8+(219,6+215,5)2=1193,3 кН;

то же, от полученной нагрузки 1193,3+30,8+92,3=1316,4 кН.

Продольная сила колонны подвала от длительных нагрузок 1193,3+(219,6+215,5)=1629 кН,

тоже от полной нагрузки 1629+30,8+92,3=1752 кН.

9.2 Определение изгибающих моментов колонны от расчетных нагрузок

Отношение погонных жесткостей, вводимых в расчет согласно 1,2*4,5(приняв значения опорных моментов ригеля средних этажей). При действии длительных нагрузок -(0,1*27,4+0,062*24)92= -342,5 кН*м.  -(0,0091*27,4+0,03*24)92= -78,5 кН/ м. При действии полной нагрузки  -342,5-0,062*10,2*92= -394 кН*м; -78,5 -0,03*10,2*92= -103,3 кН*м.

Разность абсолютных значений опорных моментов в узле рамы: при длитель- ных нагрузках =342,5-78,5=264 кН*м, при полной нагрузке =394-103,3=290,7 кН*м.

Изгибающий момент колонны подвала от длительных нагрузок 0,4=0,4*264=105,6 кНм, от полной нагрузки 0,4*290,7=116,3 кНм.

Изгибающий момент колонны первого этажа от длительных нагрузок 0,6=0,6*264=158,4 кН*м, от полной нагрузки М=0,6 =0,6*290,7=174,4 кН*м.

Рисунок 5. Эпюры продольных сил и изгибающих моментов средней колонны.

Изгибающие моменты колонны:

От длительных нагрузок (0,1-0,091)51,4*92=37,5 кН*м; изгибающие моменты колонн подвала 0,4*37,5=15кН*м; изгибающий момент колонн первого этажа 0,6*37,5=22,5 кН*м.

От полных нагрузок: =(0,1-0,091)61,6*92=44,9 кН*м, изгибающие моменты колонн подвала 0,4*44,9=18 кН*м, изгибающий момент первого этажа 0,6*44,9=27 кН*м.

  10 Расчет прочности cредней колонны

10.1  Характеристики прочности бетона и арматуры

 Класс тяжелого бетона В20 и класс арматуры принимаем такие же, как и для ригеля.

Комбинации расчетных усилия :

Nmax=1800 кН, в том числе от длительных нагрузок 1629 кН, 18 кНм, от длительных нагрузок 15 кНм.

116,3 кНм, 105,6 кНм и соответствующее загружению 1+2 значение 1800-307,8/2=1641,6 кН, 1629-215,5/2=1521 кH.

10.2  Подбор сечений симметричной арматуры


Рабочая высота сечения 36 см, ширина 40 см.
Эксцентриситет силы 11630/1641,6=7 см. Случайный эксцентриситет 40/30=1,3см; =105,6+1521*0,16=349 кH*м. При полной нагрузке 116,3+1641,6*0,16=379 кH*м. Отношение 480/11,56=41,52 >14, r=0.289h=11,56 см - радиус ядра сечения . Расчетная длина колонны принимается равной высоте этажа 4,8 м. Для тяжелого бетона 1+349/379=1,92. Значение δ7/40=0,175 < δmin=0.5-0.01 -0.010,5-0,01*480/40 – 0,01*10,3=0,28; принимаем δ=0,28. 200000/27000=7,4. Задаемся коэффициентом армирования 0,025 и вычисляем критическую силу   

7*1,03+40/2=27,2 см.

ξR= 0,77/ [ 1+365/500 (1-0,77/1,1)]= 0,6, где 0.85-0.008 *0.90 *11.5 =0.77.


1641600/0,9*11,5*36*40*100=1,1 > =0.6;

+2a>0,77(1-0,6)+2*0,6*0,26/1-0,6+2*0,26=0,67 > 0.6;

4/36=0,11.
 Площадь арматуры 1641600/(365*100)*(27,2/36-0,67*(1-0,67/2)/0,77)/1 - 0,11=30,13 см2.

Принято: 5Ø28 А-III 

Опорное давление ригеля 249,12 кН; бетон класса В20; 11.5МПа, 0.90, арматура класса A-III, 365 МПа. Принимаем длину опорной площадки 20 см при ширине ригеля  25 cм и проверяем условие согласно 249120/0,75*20*25*100*=6,64 МПа <

Вылет консоли с учетом зазора 5см составит 20+5=25см, при этом расстояние 25-25/2=15 см.

Высоту сечения консоли у грани колонны, принимаем равной (0.7-0.8)0.75*60=45см; при угле наклона сжатой грани y=450 консоли у свободного края 45-25=20см, при этом 20см ≈ h/2 = 45/2 = 22,5см. Рабочая высота сечения консоли 45-3= 42см. Поскольку 25см<0.90.9*42= 37см, консоль короткая.

Консоль армируют горизонтальными хомутами Ø6 A-I c 2×0,282=0,564 cм2, шагом 10 cм ( при этом  > 45/4 =11,3 cм и < 15 cм) и отгибами 2Ø16 A-III c 4,02 cм2 .

0,564/40*10=0,0014 ; 210000/2700=7,8;

1+5*7,8*0,0014=1,05; 0,76; при этом

0,80,8*1,05*0,9*11,5*40*20*0,76*100*=528,6 кН.

Правая часть условия принимается не более 3,5476,28 кН.   Cледовательно, 249,12 <476,28 кН - прочность обеспечена. Изгибающий момент консоли у грани колонны 249,12*0,15=37,37 H*м. Площадь сечения продольной арматуры при ζ=0,9: 1,251,25*373,7*104/365*0,9*42*100=3,5 см2.Принято 2Ø16 A-III c  4,02 см2.

 11 Конструирование арматуры колонны


Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из пло-ских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры Ø8 А-III с шагом 300 мм на первом этаже здания, принимаем по размеру стороны сечения колонны 400мм, что менее 2020×28=560мм. Колонна пятиэтажной рамы членится на два элемента длиной 2 и три этажа соответственно. Стык выпусков стержней выполняется на ванной сварке с бетонировкой, концы колонн усиливаются поперечными сетками. Элементы сборной колонны должны быть проверенны на усилия, возникающие на монтаже от собственного веса с учетом коэффициента динамичности и по сечению в стыке до его бетонирования.

  

  Список использованной литературы

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции Учебник. Общий курс. Изд. 4-е пересм. И доп. М.: Стройиздат, 1984. -728с., ил. Новая программа курса Бетонные и железобетонные конструкции.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М. 1986.

3. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам. М. 1995.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82100. СТАНОВЛЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РОСТА И РАЗВИТИЯ В ГОРОДАХ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ: ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ 414 KB
  Вышеперечисленные исследования власти в городах России в теоретическом плане базируются как на западном, так и на отечественном опыте изучения локальной политики. Однако несмотря на относительную популярность данного направления в последнее время малые и средние города в рамках данного направления...
82101. Анализ содержательной модели американского инфлайт-издания «AmericanWay» 1.82 MB
  Авиажурнал (или инфлайт-журнал) будучи одним из представителей корпоративных СМИ, стал участником медиа соревнований. Мы предлагаем остановить свое внимание на журналах данного вида бортовой прессы и исследовать их содержательную модель.
82102. Зиянды шығыстың таралуын есептеу 130.8 KB
  Құрылыс материалдардың даму тендециясының бірі өндірістің бірден өсуі,өнімдердің сапасын жоғарлату, жаңа өнімдерді шығаруды ұйымдастыру, цементтің-кірпіштің тиімді түрлерін шығару, қазіргі заманның қуатты қондырғыларын пайдалану болып табылады.
82103. Алгоритм ориентирования сверхлегкого БПЛА по данным бортового фото-видео регистратора 1.45 MB
  В современном мире для решения задач мониторинга местности все чаще стали применятся беспилотные летательные аппараты БПЛА которые могут выполнять поставленную им задачу например полет по маршруту по заданным точкам в автоматическом режиме.
82104. СОБЫТИЙНЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ В РАЗВИТИИ ТУРИСТИЧЕСКОЙ ИНДУСТРИИ РЕГИОНА (НА ПРИМЕРЕ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ) 594 KB
  Важно также учитывать влияние глобальных процессов, таких как социальная мобильность, медиатизация и урбанизация, на преобразования, происходящие в регионах. Эти процессы интересны тем, что они приводят к интенсификации взаимосвязей между центральными и региональными системами.
82105. Электрогидравлический привод подачи фрезерного станка 1.61 MB
  Отсчет перемещения стола 10 относительно станины 9 осуществляется линейным индуктосином 11, который является индуктивным датчиком перемещения. Измерение осуществляется за счет сдвига вектора магнитной индукции при перемещении движка индуктосина относительно основной шкалы...
82106. Система автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения двигателя 858.5 KB
  Построение желаемой ЛАЧХ системы и оценка качества САР. Коррекция САР и расчет параметров корректирующего устройства Расчет переходной характеристики скорректированной САР Заключение. Для получения характеристического уравнения найдем главную передаточную функцию замкнутой САР.
82107. Электрогидравлический следящий привод с объемным регулированием 1.16 MB
  В систему также может подключаться с помощью выключателя 17 датчик угловой скорости 15 вала гидромотора. Сигнал от датчика обратной связи поступает на усилитель-сумматор, который определяет ошибку регулирования (где - управляющее напряжение) и усиливает сигнал ошибки.
82108. Электрогидравлический следящий привод с машинным управлением 923 KB
  В данной курсовой работе рассматривается электрогидравлический следящий привод с машинным управлением. Электрогидравлический следящий привод с машинным управлением (рисунок 1) имеет силовую часть, состоящую из регулируемого насоса 11 и гидродвигателя 12, и управляющую часть.