скачать рефераты

МЕНЮ


Проектирование гражданского здания

Проектирование гражданского здания

Оглавление


Введение

1. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы

2. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям второй группы

3. Определение усилий в ригеле поперечной рамы

4. Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

5. Конструирование арматуры ригеля

6. Расчет сборной железобетонной колонны

7. Расчет монолитного центрально-нагруженного фундамента


Введение


Цель курсового проекта – расчет и проектирование ж/б конструкций трехэтажного каркасного здания, расположенного в городе Баку, с высотой этажа – 4,2 м., который имеет размер в плане 17,4X64 м и сетку колонн 5,8x8 м. Временная нормативная нагрузка – 1600 кг/м2. Стеновые панели навесные из легкого бетона, в торцах здания замоноличиваются совместно с торцевыми рамами, образуя вертикальные связевые диафрагмы. Коэффициент надежности по нагрузке γf=1,2, Коэффициент надежности по назначению здания γn=0,95.

Снеговая нагрузка – по I району.

Ригели поперечных рам – трехпролетные, на опорах жестко соединены с крайними и средними колоннами. Многопустотные плиты, с предварительно напряженной арматурой, принимаем с номинальной шириной 120 см, опираются на ригели.


1. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы


Расчетный пролет и нагрузки. Расчетный пролет


м.


Подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в табл. 1.


Табл. 1. Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 перекрытия

Нагрузка

Нормативная нагрузка. Н/м2

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, Н/м2

Постоянная:

Собственный вес многопустотной плиты с круглыми пустотными

3000

1,1

3300

то же слоя цементного

раствора δ=20 мм

(ρ=2200 кг/м3)

440

1,3

570

то же керамических плиток,

δ=13 мм (ρ=1800 кг/м3)

240

1,1

264

Итого

3680


4134

Временная:

5000

1,2

6000

длительная

3500

1,2

4200

кратковременная

1500

1,2

1800

Полная нагрузка:

8600

10134

постоянная и длительная

7180

кратковременная

1500


Расчетная нагрузка на 1 м2 при ширине плиты 1,2 м с учетом коэффициента надежности по назначению здания γn= 0,95: постоянная g = 4,134*1,2*0,95 = =4.71 кН/м2; полная g+v = 23.334*1.2*0.95=26.6 кН/м2

Нормативная нагрузка на 1 м2: постоянная g=3.680*1.2*0.95 = 4.19 kH/м2; полная: g+v = 19.680*1.2*0.95 = 22.43 кН/м2

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок. От расчетной нагрузки:


 кН/м2;

кН/м2.


От нормативной полной нагрузки:


 кН/м2;

 кН/м2.


Установление размеров сечения плиты. Высота сечения многопустотной (6 круглых пустот диаметром 16 см) предварительно напряженной плиты см; рабочая высота сечения


h0=h-a==26-3=23 см.


Размеры: толщина верхней и нижней полок (26—16) 0,5=5 см. Ширина ребер: средних - 3 см, крайних -- 4,5см. В расчетах по предельным  состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки таврового сечения h/f=5 см; отношение


,


при этом в расчет вводится вся ширина полки b/f = 120 см; расчетная ширина ребра b=120-6*16=24 см.

Характеристики прочности бетона и арматуры. Многопустотную предварительно напряженную плиту армируют стержневой арматурой класса АV с электротермическим натяжением на упоры форм. К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории. Изделие подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В25, соответствующий напрягаемой арматуре Согласно прил. 1...4 призменная прочность нормативная Rbn = Rb,ser= 18,5 МПa, расчетная Rb = 14,5 МПа; коэффициент условий работы бетона γb2=0,9; нормативное сопротивление при растяжении Rbth=Rb,ser=1,60 МПа, расчетное Rbt=1,05 МПа; начальный модуль упругости бетона Еb =30 000 МПа. Передаточная прочность бетона Rbp, устанавливается так, чтобы при обжатии  отношение напряжений σbp/Rbp<0,75. Арматура продольных ребер — класса  А-V, нормjтивное сопротивление Rsn = 785 МПа, расчетное сопротивление Rs = 680 МПа, модуль упругости  Es = 190000 МПа. Предварительное напряжение арматуры равно: σs= 0,75Rsn= =0,75*785=590 МПа. Проверяют выполнение условия. При электротермическом способе натяжения  МПа; σsp+р = 590+75 = =665<Rsn=785 МПа — условие выполняется. Вычисляют предельное отклонение предварительного напряжения при числе напрягаемых стержней nр=7:


.


Коэффициент точности натяжения:. При проверке по образованию трещин в верхней зоне плиты при обжатии принимают . Предварительные напряжения с учетом точности натяжения МПа. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному и продольной оси, М=200,73 кН/м. Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне. Вычисляют


По табл. 3.1 находят  ξ = 0,26; x=ξh0=0.26*23=5.98≤6 см — нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки; ζ = 0,86.

Вычисляют площадь сечения растянутой арматуры:


 см2


принимаем  7○ 16 А-V .

Расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси, Q=102.28 кН. Проверяют, требуется ли поперечная арматура по расчету. Условие: — удовлетворяется.

На приопорных участках длиной l/4 арматуру устанавливают конструктивно, ○ 4 Вр-1 с шагом  см; в средней части пролета поперечная арматура не применяется.


2. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям второй группы


Геометрические характеристики приведенного сечения.

Круглое очертание пустот заменяют эквивалентным квадратным со стороной h=0,9d=0,9*16=14.4 см. Толщина полок эквивалентного сечения hf/=hf=(26-14.4)0,5=5.8см. Ширина ребра 120-6*14,4 =33,6 см. Ширина пустот 120-33,6=86,4 см. Площадь приведенного сечения

Ared=120*26-86.4*14.4=1875.8 см2 {пренебрегают ввиду малости величиной α=As).

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения

y0=0,5h+hf=0,5*14,4+5,8=13 см.

Момент инерции сечения (симметричного):


 см4


Момент сопротивления сечения по нижней зоне


 см3;


то же, по верхней зоне Wred/= 11866,2 см3.

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

 см;


то же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней) rinf=5,38 см; здесь.

Отношение напряжения в бетоне от нормативных нагрузок и усилия обжатия к расчетному сопротивлению бетона для предельных состояний второй группы предварительно принимают равным 0,75.

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне

Wpl=γWred=1,5*11866,2=17799,3 см3, здесь γ=1,5—для двутаврового сечения. Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия Wpl/=17799,3 см3.

Определение потерь предварительного напряжения арматуры. Расчет выполняют в соответствии с подглавой, коэффициент точности натяжения арматуры при этом  Потерь от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения  Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами , так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделиями.

Усилие обжатия


 


Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведенного сечения . Напряжение в бетоне при обжатии в соответствии с формулой


 


Устанавливают передаточную прочность бетона из условия


  ;


принимаем Rbp=12,5.

Тогда

Вычисляют сжимающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от усилия обжатия Р1 и с учетом изгибающего момента от веса плиты



Потери от быстронатекающей ползучести при  и при . Первые потери . Потери от усадки бетона σ8=35. Потери от ползучести бетона составляют


 


Вторые потери



Полные потери



Усилие обжатия с учетом полных потерь


.


Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси.

Вычисляют для выяснение необходимости поверхности по раскрытию трещин. При этом для элементов, к трещиностойкости которых предъявляют требования 3-й категории, принимают значения коэффициента надежности по нагрузке    по формуле . Вычисляют момент образования трещин по приближенному способу ядровых моментов по формуле:



здесь ядровый момент усилия обжатия по формуле;  при  составляет


 


Поскольку , трещины в растянутой зоне образуется. Следовательно, необходим расчет по раскрытию трещин.

Проверяют, образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при значении коэффициента точности натяжения .

 ;


- условие удовлетворяется, начальные трещины не образуется; здесь - сопротивление бетона растяжению, соответствующее передаточной прочности бетона  

Расчет по раскрытию трещин, нормальных продольной оси при  . Предельная  ширина раскрытия трещин: непродолжительная , продолжительная . Изгибающие моменты нормальных нагрузок, постоянной и длительной . Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок по формуле:


 


Здесь принимают - плечо внутренней пары сил , так как усилие обжатия Р приложено в центре тяжести площади нижней напрягаемой арматуры:

- момент сопротивления сечения по растянутой арматуре.

Вычисляют по формуле: ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки;



здесь ;    диаметр продольной арматуры.;

 ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок



ширину раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок



где

Непродолжительная ширина раскрытия трещин


 


Продолжительная ширина раскрытия трещин



Расчет прогиба плиты. Прогиб определяют от нормативного значения постоянной и длительных нагрузок; предельный прогиб составляет  см. Вычисляют параметры, необходимые для определения прогиба плиты с учетом трещин в растянутой зоне. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузок  кНм; суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатию с учетом всех потерь и при   эксцентриситет  коэффициент при длительном действии нагрузок

Коэффициент, характеризующий неравномерности деформаций растянутой арматуры на участке между трещинами, определяют по формуле



Вычисляют кривизну оси при изгибе по формуле


 


Здесь ; -при длительном действии нагрузок;

Вычисляют прогиб по формуле;


 . 


3.                Определение усилий в ригеле поперечной рамы.


Расчетная схема и нагрузки. Поперечная многоэтажная рама имеет регулярную расчетную схему с равными пролетами ригелей и равными стоек (высотами этажей). Сечения ригелей и стоек по этажам также приняты постоянными. Такую многоэтажную раму расчленяют для расчета на вертикальную нагрузку на одноэтажные рамы с нулевыми точками моментов – шарнирами, расположенными по концам,- в середине длины стоек всех этажей, кроме первого. Расчетная схема рассчитываемой рамы средних этажей изображена на рис.5,1

Нагрузка на ригель от многопустотных плит считается равномерно распределенной, от ребристых плит при числе ребер в пролете ригеля более четырех – также равномерно распределенной. Ширина грузовой полосы на ригель равна шагу поперечных рам, в примере – 6 м. подсчет нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в табл.3,1.

Вычисляют расчетную нагрузку на 1 м длины ригеля.

Постоянная: от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания  ; от веса ригеля сечением ; итого

Временная с учетом   

Полная нагрузка

Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля.

Опорные моменты вычисляют по (табл.2 прил. 11 Байков) для ригелей, соединенных с колоннами на средних опорах жестко, по формуле


.


Табличные коэффициенты  и   зависят от схем загружения ригеля и коэффициента - отношения погонных жесткостей ригеля и колонн. Сечение ригеля принято равным- см, сечение колонн- см, длина колонн- 4,6 м. Вычисляют

Вычисление опорных моментов ригеля от постоянных нагрузки и различных схем загружения временной нагрузкой приведено в табл.5,1.

Таблица  5,1 Определение моменты ригеля при различных схемах загружения.

 Схема загружения

  Опорные комнаты, кН*м

 М12

  М21

  М23

 М32

g


 


 

 

 


Расчетные схемы для

опорных моментов

 1+2

  -257,45

 1+4

  -681,76

 1+4

  -617,11

 1+4

  -337,31

Расчетные схемы для пролетных моментов

 1+2

  -257,45

 1+2

  -426,51

 1+3

  -410,94

 1+3

  -410,94


Пролетные моменты ригеля:

1) в крайнем пролете – схемы загружения 1+2, опорные моменты   ; нагрузка ; поперечныесилы


 ;


Максимальныйпролетныймомент



2) в среднем пролете – схемы загружения 1+3, опорные моменты


; максимальный пролетный момент


;


Эпюры моментов ригеля при различных комбинациях схем загружения строят по данным табл.5,1 (рис.5,1 б). Постоянная нагрузка по схеме загружения 1 участвует во всех комбинациях: 1+2, 1+3, 1+4.

Перераспределение моментов под влиянием образования пластических шарниров в ригеле. Практический расчет заключается в уменьшении примерно на 30% опорных моментов ригеля и  по схемам загружения 1+4; при этом намечается образование пластических шарниров на опоре.

К эпюре моментов схем загружения 1+4 добавляют выравнивающую эпюру моментов так, чтобы уравнялись опорные моменты   и были обеспечены удобства армирования опорного узла (рис.5,1 в). Ординаты выравнивающей эпюры моментов:


, ;


при этом


;


Разность ординат в узле выравнивающей эпюры моментов передается на стойки. Опорные моменты на эпюре выровненных моментов составляют:


; ;

; ;


Пролетные моменты на эпюре выровненных моментов могут привести значения пролетных моментов при схемах загружения 1+2 и 1+3, тогда они будут расчетными.

Опорные моменты ригеля по грани колонн. На средней опоре при схемах 1+4 опорный момент ригеля по грани колонны не всегда оказывается расчетными (максимальным по абсолютному значению). При большой временной нагрузке и относительно малой погонной жесткости колонн он может оказаться расчетным при схемах загружения 1+2 или 1+3, т. е. при больших отрицательных моментах в пролете. Необходимую схему загружения для расчетного опорного момента ригеля по грани колонны часто можно установить сравнительным анализом значений опорных моментов по табл.5,1 и ограничить вычисления одной этой схемой. Ниже приведены вычисления по всем схемам. Опорный момент ригеля по грани средней колонны слева М(21) (абсолютные значения):

по схемам загружения 1+4 и выровненной эпюре моментов


,


по схемам загружения 1+3


;

по схемам загружения 1+2


;


Опорный момент ригеля по грани средней колонны справа М(23),1:


по схемам згруженич 1+4 и выровненной эпюре моментов


,

 


по схемам згруженич 1+4

Следовательно, расчетный опорный момент ригеля по грани средней опоры  М=396,05 кНм.

Опорный момент ригеля по грани крайней колонны по схеме загружения 1+4 и выровненной эпюре моментов


,


Поперечные силы ригеля. Для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимают значение поперечных сил ригеля, большие из двух расчетов: упорного расчета и с учетом перераспределения моментов. На крайней опоре Q1=319,68 кН, на средней опоре слева по схеме загружения 1+4  


.


На средней опоре справа по схеме загружения 1+4


.


Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси.

Страницы: 1, 2


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.