97014

Многоэтажное здание из сборных железобетонных конструкций

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Расчет прочности пустотной панели включает расчет продольного ребра и полки на местный изгиб. При расчете ребра панель рассматривается как свободно лежащая балка таврового сечения, на которую действует равномерно распределенная нагрузка (см. рис.2). Задаемся серийным ригелем по серии ИИ-04 или 1.020 с размерами b=400 мм.

Русский

2015-10-13

604.5 KB

0 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

НОВОСИБИРСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ

АРХИТЕКТУРНО – ХУДОЖЕСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра Строительного

производства

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: «Многоэтажное здание из сборных железобетонных конструкций»

Выполнил ст. 312гр

Губин А.Г.

Проверил: Куликовский А.П.

Новосибирск  2013

  1.  Компоновка конструктивной схемы сборного

перекрытия

Здание имеет размеры в плане 19,2 х 72,0 м и сетку колонн 4,8 х 7,2 м. Принимается поперечное расположение ригелей. Пролет ригелей - 4,8 м. шаг - 7,2 м. Плиты перекрытий – многопустотная с горизонтальными пустотами. Ширина основных плит – 1,5 м (по 3 плиты в пролете);

3. Расчет пустотной панели с напрягаемой арматурой по предельным состояниям первой группы

Расчет прочности пустотной панели включает расчет продольного ребра и полки на местный изгиб. При расчете ребра панель рассматривается как свободно лежащая балка таврового сечения, на которую действует равномерно распределенная нагрузка (см. рис.2).

Задаемся серийным ригелем по серии ИИ-04 или 1.020 с размерами b=400 мм. h=450 мм для многопустотных и  ребристых плит.

Для определения расчетного пролета плиты предварительно задаются размерами сечения ригеля: h = 1/10 = 660/10 = 66 см; b = 0,4h = 0,4∙66 = 26 см; принимаем h = 65 см: b = 25 см (кратно 5 см).

Расчетный пролет плиты l0 принимают равным расстоянию между осями ее опор. При опирании на полки ригеля  расчетный пролет плиты (см. рис. 3) составит l0=l-200-20=7200-200-20=6980 мм.

Где l- расстояние между осями.

Рис. 2а. К расчету полки плиты на местный изгиб:

расчетная схема полки и изгибающие моменты

Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в табл.1

3.1. Расчет нагрузки на 1 м2 перекрытия

Таблица 1

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кH2

Коэффициент надёжности по нагрузке , γf

Расчетная нагрузка, кH2

1

2

3

4

Постоянная:

1. пустотная ж/б плита

(с заливкой швов), h пр = 0,09 м

2. Линолеум

(Ɣ=18000 Н/м3)

3. цементный раствор

(δ=20 мм, Ɣ=1800 Н/М3)

4. шлакобетон (δ=50 мм,      Ɣ=15000 Н/М3)

4. керамические плитки

(δ=20 мм, ρ=1800 кг/м3)

5. перегородки

2250

100

360

750

1,1

1,1

1,3

1,3

2275

110

468

975

Итого

3460

4028

Временная (по заданию)

В том числе:

длительная

5000

3500

1,2

1,2

6000

4200

Полная нагрузка

В том числе длительная

8460

6950

-

10028

8228

Расчетная нагрузка на 1 м длины при ширине плиты 1,5 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn = 0,95:

постоянная - g = 4028∙1,5∙0,95 = 5739,9 кН/м;

полная - g + v = 100281,50.95 = 14289,9 кН/м;

Здесь γf принимается по [2] в зависимости от вида нагрузки.

3.2. Назначение размеров сечения плиты :

Длина плиты составит: lп = 7200-200-20=6980 мм.

высота сечения пустотной предварительно напряженной плиты

h = lп/20 = 6980/20 = 389 мм, принимаем высоту плиты 200 мм.

Расчетная длина плиты составит: l0 = lп-90 мм =6980 мм.

Рабочая высота сечения h0 = h - а = 220 - 20 = 180 мм;

где а – расстояние от центра тяжести арматуры до грани растянутой зоны бетона.

а=30 мм для многопустотных плит.

ширина верхней полки 146 см. толщина 2,5 см.

В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетное сечение тавровое (см. рис. 6):

расчетная толщина сжатой полки таврового сечения hf'= 2,5 см.

расчетная ширина ребра b1 = 6,5 см, b2 = 7 см

Отношение hf'/h = 2,5/2= 1,25 > 0,1, при этом в расчет вводится вся ширина полки  bf' = 146 см.

Рис. 6. Поперечный разрез плиты перекрытия с назначенными размерами и расчетное сечение плиты перекрытия.

3.3. Определение усилий от расчетных и нормативных нагрузок

Рис. 7. Расчетная схема плиты и эпюры М и Q.

    Рис.  8.  Расчетный пролет плиты при опирании  - на полки ригелей.

Изгибающий момент от расчетной нагрузки в середине пролета

М = (g + v)l02/8 = 14,289∙6,892/8 = 84,8 кН∙м.

Поперечная сила от расчетной нагрузки на опоре

Q = (g + v)∙l0/2 = 14,289∙6,89/2 = 49,2 кН.

4. Выбор бетона и арматуры, определение расчетных характеристик материалов

Пустотная предварительно напряженная плита армируется стержневой арматурой класса Ат-VI с электротермическим натяжением на упоры форм.

Изделие подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В20. соответствующий напрягаемой арматуре. Согласно [1]:

нормативное сопротивление бетона сжатию

Rbn = Rb.ser = 15 МПа (прил. 1).

здесь Rb.ser расчетное сопротивление бетона сжатию для предельных состояний второй группы;

расчетное сопротивление бетона сжатию для предельных состояний первой группы Rb = 11,5 Мпа;

коэффициент условий работы бетона γb2 = 0,9;

нормативное сопротивление при растяжении

Rbtn = Rbt.ser = 1,4 МПа (прил. 1);

расчетное сопротивление при растяжении Rbt = 0,9 МПа;

начальный модуль упругости бетона Eb = 27000 МПа.

Передаточная прочность бетона Rbp устанавливается так, чтобы при обжатии отношение напряжений σbp/Rbp  0,75, кроме того, Rbp  0,5 В.

Для напрягаемой арматуры класса Ат-VI:

нормативное сопротивление растяжению Rsn = 980 МПа (прил. 2);

расчетное сопротивление растяжению Rs = 815 МПа;

начальный модуль упругости Es = 190000 МПа.

Предварительное напряжение арматуры принимается равным:

σsp = 0,6∙ Rsn = 0,6∙980 = 588 МПа.

Рекомендуется [1] назначать σsp с учетом допустимых отклонений р так, чтобы выполнялись условия:

σsp + p  Rs.ser , σsp - р 0.3∙ Rs.ser.

Значение р при электротермическом способе натяжения арматуры определяется по формуле (в МПа): р = 30 + 360/l, l - длина натягиваемого стержня: м.

Проверяем выполнение условий, если

р = 30 + 360/7,2 = 30 + 50= 80 МПа:

σsp + р = 588+ 80 = 688 < Rs.ser = 980 МПа.

σsp - р = 688 – 80 = 608 > 0,3∙ Rs.ser = 0,3∙980 = 294 МПа.

Условия выполняются.

Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры γsp:

γsp = 1 ± Δγsp.

Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения:

Δγsp = 0,5(р/σsp)∙(1+1/√n) = 0,5(80/688) ∙ (l+l/√2) = 0,09;

здесь n = 2 - число напрягаемых стержней в сечении плиты.

При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимается γsp = 1 + 0,09 = 1,09;

при расчете по прочности плиты γsp = 1 – 0,09 = 0,91.

Предварительное напряжение с учетом точности натяжения

σsp = 0,91∙688 = 626,08 МПа.

5. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки

М = 84,8 кН∙м.

Расчетное сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.

Предполагаем, что нейтральная ось проходит в полке шириной bf'. Вычисляем коэффициент αm:

αm =[ M- Rb (bf'-b) bf'(h0 -0,5 hf')]\ Rbbh02 = 84,8-11,5(1,46 – 0,27) ∙0,025 ∙(0,18 – 0,5 ∙ 0,025)\11500 ∙ 0,27∙0,18  = 27,5/558,3=0,04.

По приложению 5 находим ξ = 0,05, ξ = 0,975.

Высота сжатой зоны х = ξ ∙ h0 = 0,05∙18 = 0,9 < 3 см - нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки.

Вычисляем характеристику сжатой зоны ω:

ω = 0,85 - 0,008 b2∙Rb = 0,85 – 0,008∙0,9∙14,5 = 0,75.

Определяем граничную относительную высоту сжатой зоны бетона ξR по формуле 25 [3]:

Здесь σSR - напряжение в растянутой арматуре, принимаемое для арматуры классов А-IV, A-V, A-VI

σSR = Rs + 400 - σsp = 815 + 400 - 438,2 = 776,8 МПа:

σsc.u - предельное напряжение в арматуре сжатой зоны,

σsc.u = 500 МПа. так как γb2 < 1;

предварительное напряжение -с учетом полных потерь

σsp = 0.7 626,08 = 438,2 МПа.

Коэффициент .условий работы арматуры γs6 учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести, определяется по формуле 27 [1]:

γs6 = η - (η – 1)∙(2ξ/ξR - 1) < η.

γs6 = 1,2 - (1,2 - 1)∙(2∙0,05/0,50 - 1) = 1,04 < η = 1,20.

Здесь η - коэффициент, принимаемый равным для арматуры класса A-VI = 1,20.

Следовательно. γs6 = η = 1,20.

Вычисляем площадь сечения напрягаемой растянутой арматуры:

Asp= M/(γs6Rsξh0)=8480000/(l,2∙815∙0,975∙18∙(100))=4,94 см2.

Принимаем 6 10 Ат-VI с Аsp = 4,710 см2 [прил. 4].

Проверяем процент армирования:

μ = Аsp ∙ 100/(bh0) = 4,96∙100/(27∙18) = 1,01 % > μm1n= 0,05 %.

6. Расчет прочности ребристой плиты по сечению, наклонному к продольной оси

При изгибе плиты вследствие совместного действия поперечных сил и изгибающих моментов возникают главные сжимающие σmc и главные растягивающие σmt напряжения. Разрушение может произойти при σmt > Rbt или σmc > Rb Для обеспечения прочности наклонных сечений изгибаемых элементов должен производиться расчет: 1) на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами; 2) на действие поперечной силы по наклонной трещине.

Поперечная сила от расчетной нагрузки Q = 49,2 кН.

1. Для обеспечения прочности на сжатие бетона в полосе между наклонными трещинами в элементах с поперечной арматурой должно соблюдаться условие

Q < 0,3∙φw1φb1Rbbh0. (1)

Коэффициент φw1, учитывающий влияние поперечной арматуры, определяется по формуле

φw1 = 1 + 5α∙ μw < 1,3.

Коэффициент армирования μw равен:

μw = Asw/(bs) = 2∙0,196/(27∙10) = 0,0014,

здесь Asw = 2∙0,196 = 0,392 см2 - площадь поперечного сечения двух стержней диаметром 5 мм (изначально можно задаться диаметром 4 мм);

Для ребристой плиты количество каркасов равняется количеству продольных ребер. Для многопустотных плит количество каркасов принимается в зависимости от ширины плиты.

s = 10 см  - шаг поперечных стержней;

b = 2 ∙ bp = 27 см.

Коэффициент приведения арматуры к бетону α при модуле упругости арматуры класса Bp-I   Es = 190000 МПа равен:

α = Es/Eb = 190000/27000 = 7,037.

Коэффициент φw1 = 1 + 5∙7,03∙0,0014 = 1,05 < 1,3.

Коэффициент φb1 учитывающий влияние вида бетона. определяется по формуле

φb1 = 1 – 0, 01∙b2∙Rb = 1 – 0,01∙0,9∙11,5 = 0,89.

Величина внутреннего усилия, воспринимаемого сечением,

0,3∙ φw1∙ φb1Rbbh0 = 0,3∙1,05∙0,89∙11,5∙27∙18∙(100) = 156687 Н = 156,6 кН.

Условие Q = 49,2 кН < 156,6 кН выполняется. Следовательно, размеры сечения ребер достаточны. Если условие (1) не выполняется, необходимо увеличить размеры сечения или повысить класс бетона.

2. Наклонная трещина в элементе не образуется, если главные растягивающие напряжения σmt ≤ Rbt. Для железобетонных конструкций этому условию соответствует приближенная опытная зависимость:

Q < φb3∙(1 + φf + φn)∙Rbtbh0. (2)

Коэффициент φf, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых сечениях, определяется по формуле

φf = 0,75∙(bf' - b)∙ hf'/(bh0 ) < 0,5.

φf  = 0,75 ∙(146-27) ∙2,5/27∙18= 0,45 < 0,5;

Коэффициент φn, учитывающий влияние продольных сил N, определяется по формуле

φn = 0,1∙N/(Rbtbh0) < 0,5;

φn = 0,1∙80/0,9∙27∙18 = 0,018 < 0,5;

для предварительно напряженных элементов в формулу вместо N подставляется усилие предварительного обжатия Р.

Значение 1 + φf + φn во всех случаях .принимается не более 1,5 [3].

Коэффициент φb3 принимается равным для тяжелого бетона 0,6.

Проверим условие (2), считая 1 + φf + φn = 1,46:

Q = 49,2 > 0,6∙1,46∙0,9∙27∙18∙(100)) = 38,5кН.

Условие (2) не соблюдается, поэтому необходим расчет поперечной арматуры. При соблюдении условия (2) расчет наклонных сечений по поперечной силе не требуется и арматура может быть назначена по конструктивным соображениям:

На приопорных участках продольных ребер длиной 1/4 пролета при

h < 450 мм шаг поперечных стержней должен быть

Sh/2 = 200/2 = 100 мм

S ≤ 100 мм.

3. Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться из условия

QQb + Qsw,

где Qb = Mb /C = φb2∙(1 + φf + φn )∙Rbtbh02/C.

Вычисляем величину Мb   при φb2 = 2,0 и 1+φf+ φn= 1,5:

Мb = φb2∙( 1 + φf + φn )∙Rbt∙b∙h02 = 2∙1,46∙0,9∙106 0,27∙0,182 = 22971Н∙м.

где q- полная расчетная нагрузка на плиту равная 20,16 кН/м.

=1,26 м, что больше чем Сmax=2.5h0 = 2.50,18=0,45 м. Принимаем С=2,5h0=0,45 м.

Qb= Mb/C =22971/0,45=10,336 кН.

Qsw=qswc0

где qsw – равномерно распределенное усилие, воспринимаемое поперечными стержнями.

Rsw – расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению, принимаемое по приложению 3. Для диаметра 5 проволоки Вр-I Rsw =290 МПа;

Аsw – площадь одного поперечного стержня, в первом приближении принимаем диаметр 5 с Аsw=0,196 см2;

S – шаг поперечных стержней, принимаемый в первом приближении h/2, 200/2=100 мм.

n – количество опорных каркасов.

Н/м

;    =0,5м, что больше чем 2h0. Принимаем с0=2h0 = 20,20=0,4 м.

Qsw=101,920,5=50,96 кН.

Проверяем условие:   QQb + Qsw,

49,2 кН < 10,336 + 50,96 = 61,29 кН.

Условие выполняется, поперечная арматура подобрана верно.

Окончательно принимаем 5 Вр-I с шагом 150 мм.  Поперечную арматуру объединяем в каркас КР1 длинной l/4 = 6,98/4=1,74 м.

7. Конструирование многопустотной плиты перекрытия.

  1. Проектируемая плита перекрытия многопустотная с круглыми пустотами, с размерами в плане 1490х6980 мм. Высота плиты 200 мм. Расчетное сечение плиты – тавровое с полкой в сжатой зоне. Бетон плиты В20, рабочая арматура А-VI.

  2. Для восприятия изгибающего момента в растянутой зоне плиты устанавливаем 6 стержня диаметром 10 мм А-VI, с площадью Аsp=4,710 см2. Для увеличения жесткости плиты и уменьшения вертикальных деформаций, а так же для увеличения трещиностойкости арматуру преднапрягаем с усилием sp=218 МПа. Преднапряжение создается электротермическим методом.

  3. Для восприятия поперечной силы на опоре устанавливаем 3 каркаса КР1 длинной 1740 мм. Каркас КР1 состоит из двух продольных стержней 5ВрI

и поперечных стержней  5ВрI с шагом S=150 мм.

  4. Для подъема, транспортирования и монтажа конструкции в плите предусмотрено 4 петли П1. Диаметр и длина плиты принимаются в зависимости от массы изделия по таблице 5 приложения.

  5. В сжатой зоне плиты устанавливается сетка С1 по всей ширине и длине плиты. Сетка С1 состоит из продольных стержней 5ВрI с шагом 110 мм и поперечных стержней 5ВрI с шагом 110 мм.

  6. В растянутой зоне в приопорных участках устанавливается сетка С2 для предохранения бетона от раскалывания предварительным обжатием. Сетка С2 состоит из продольных стержней 3ВрI с шагом 150 мм и поперечных стержней 4ВрI с шагом 100 мм. Сетка С2 устанавливается на всю ширину плиты, длинной 800 мм.

8. Список использованной литературы.

  1.  СНиП 2.03.01-84*.  Бетонные и железобетонные конструкции.

      М.: Стройиздат.

  1.  СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат.

  1.  В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат.

4.        А.Б. Голышев, В.Я.Бачинский, В.П. Полищук, А.В. Харченко, И.В. Руденко. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие. Киев.:Будивельник 1985.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25252. Суперечка між універсалістами та комунітаристами в сучасній політичній філософії 23.5 KB
  Якщо ж переходити до сучасності то Роулз намагався реконструювати кантіанські принципи де є пріоритет права над благом. Тобто Роулз та його прибічники ліберали намагаються відшукати загальний консенсус та розмірковують над зародками світового громадянського правового ладу. Метою Роулза є втілити принципи всезагальної справедливості у реальне життя та зробити суспільство стабільним. Роулз у Теорії справедливості€ навіть пропонує у вихідній позиції представити що не знаєте свого віку статі соціального походження.
25253. Соціальна філософія Франкфуртської школи 27 KB
  Подібну думки висловлює і Маркузе в роботі Одномірна людина. Одномірна людина керується такою ж бідною та плоскою філософією. На думку Еріха Фрома людина народжується тоді коли він розриває первісні звязки з природою що характеризують тваринне існування. Розірвавши їх людина стає одинокою що змушує її обрати 1 із 2х можливих шляхів: скоритися іншому або скорити іншого.
25254. Культура як об’єкт і предмет філософського осмислення 29.5 KB
  В той же час формується і протилежний підхід до питання про вплив культури на людське життя. Виділяють наступні підходи до вивчення історії людської культури: Формаційний Маркс Енгельс: Історія розглядається як зміна супільноекономічних формацій рухомою силою якої вважається класова боротьба. Кожній формації властивий власний тип культури який еволюціонує в своєму розвитку від формації до формації. Процес розвиток культури наділяється прогресивним характером який підпорядковується єдиній логіці історичного процесу утвердження...
25255. Моральні цінності і основні тенденції сучасної культури 27 KB
  Біоетичні проблеми: вторгнення в природу людини пересадка органів клонування €œсуррогатне материнство€ штучне запліднення зміна статі евтаназія виявляє неможливість узгодження моральної і медицинської позицій. Таким чином під сучасними €œгуманістичними тенденціями€ приховуються цілком протилежні процеси егоїстичне і руйнівне ставлення людини до природи як до навколишньої так і до власної; гіпертрафія значення індивідуальної людини що нерідко приховує за собою інтереси конкретних соціальних груп.
25256. Здобутки сучасної науки і проблеми прикладної етики 34 KB
  Здобутки сучасної науки і проблеми прикладної етики Прикладка етика сфера знання і поведінки предметом якої є практичні моральні проблеми які мають междисциплінарний і відкритий характер. біоетики екологічної етики етики господарювання політичної етики етики науки і ін. представляеть собою нову багатоманітну сферу знання і суспільної практики яка виникає на межі етики і ін. є додатком етичної теорії до практики і має свої витоки в античності; це новий варіант професійної етики; сукупність особливого роду практичних моральних питань...
25257. Специфічні риси античної філософської парадигми 30 KB
  Основні досократичні школи: Мілетська школа Фалес Анаксімандр Анаксімен Вчення Геракліта Ефеського Атомізм Демокріта Піфагорійський союз Елейська школа Ксенофан Парменід Зенон Софісти Сократичні школи: мегарська Евклід синтезували вчення Парменіда про буття з вищим поняттям сократівської етики поняттям добра кінічна основою щастя вважали нехтування суспільними нормами циніки кіренайська гедонізм Платон учень Сократа засновник Академії: вчення про ідеї як досконалі речі€ теорія пізнання знання як пригадування...
25258. Монізм-плюралізм. Суть „елейської кризи” в античній філософії 27.5 KB
  буття єдине істине нерухоме умоглядне розум та умовиводи. Існує лише буття небуття не існує тотожність мислення і буття. Оскільки небуття не можливо помислити то його не має Пізнання засобами органів відчуттів не достовірне. Апорії Зенона Ахілл і черепаха€ Стріла€: логічно неможливе мислення множинності речей припущення руху приводить до суперечностей Опоненти олеатів сперечалися з постулатами про єдність буття і його нерухомість апелювали до чуттєвоконкретної реальності що є багатоманітною і мінливою.
25259. Суть Сократовських тез 22.5 KB
  Осн заслуга в тому що діалог був осн методом знаходження істини. Даний вислів був переосмислений Сократом і означав 1 відмову від космологічної спекуляції досократиків 2 кореляцію осн постулата інтелектуальної етики Сократа добродетелб есть знание який передбач самопізнання пізнання своєї моральної сутності та її наступна реалізація пізнай хто ти єсть і стань ним шляхом досягнення щастя.
25260. Проблема співвідношення філософії та релігії 67.5 KB
  Спільне філософії і науки: конкретний предмет дослідження; обґрунтовуються особливими способами доказів філософія верифікація само наукове знання інколи служить доказом філософського принципу; обидва знання узагальнення ідей але ступінь узагальнення різний філософію часто називають метатеорією теорія теорії; ціль збагачення досвіду людини; метод абстракції. Відмінності: наука вивчає лише відносне а філософія ще й абсолютне; наукове мислення інтелектуальне а філософське розумове оскільки про відносне можна знати лише...