Главная Коллекция "Otherreferats" Строительство и архитектура Проект многоэтажного здания с неполным каркасом

Проект многоэтажного здания с неполным каркасом

Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия. Характеристики прочности бетона и арматуры. Сбор нагрузок на фундамент. Конструирование стыков колонн. Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 10.12.2013
Размер файла 707,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра производства строительных изделий и конструкций

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Строительные конструкции»

на тему «Проект многоэтажного здания с неполным каркасом»

Краснодар 2013г.

Введение

При разработке проектов зданий и сооружений выбор конструктивных решений производят исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемых за счет внедрения эффективных строительных материалов и конструкций, снижения массы конструкций и т.п. При выборе конструктивного решения особое внимание следует уделять применению индустриальных типовых изделий массового производства.

Применение унифицированных типовых изделий, изготовляемых централизованно на заводах и полигонах, позволяет максимально механизировать и автоматизировать процесс их производства, что ведет к значительному удешевлению конструкций. Одновременно упрощается и ускоряется процесс их монтажа на строительной площадке.

Снижение расходов материалов и веса конструкции достигается также выбором наиболее рациональной в статическом отношении схемы и установлением расчетным путем или по конструктивным соображениям минимально допустимых размеров поперечных сечений элементов конструкций.

Технико-экономическое обоснование выбора типа строительных конструкций представляет собой важнейшее звено при проектировании зданий и сооружений.

В современном индустриальном строительстве особенно широко применяются сборные железобетонные конструкции, в том числе наиболее прогрессивные -- предварительно напряженные.

Железобетонные конструкции имеют наибольшее распространение в виде крупноразмерных панелей перекрытий, покрытий и стен зданий и сооружений, ферм, арок, оболочек, колонн, фундаментов, резервуаров, труб, мачт и др.

Железобетон обладает многими преимуществами перед другими материалами несущих конструкций зданий и сооружений. Содержание железобетонных конструкций не требует больших расходов, поскольку арматурная сталь предохраняется бетоном от коррозии, а с течением времени прочность бетона несколько увеличивается. Железобетон хорошо сопротивляется динамическим ударным и вибрационным воздействиям. Кроме того, железобетон позволяет совмещать ограждающие и несущие функции конструкций, обеспечивает единство архитектурной выразительности и эффективности конструкций.

К основному недостатку железобетона относятся сравнительно большая масса конструкций, а также наличие собственных напряжений, вызываемых усадкой бетона и температурно-влажностными воздействиями окружающей среды. Сравнительно большие трудности в строительстве создаются в связи с организацией и проведением контроля качества материалов, а также текущим контролем арматурных и бетонных работ.

Принятые конструктивные схемы должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость; элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специальных предприятиях.

При проектировании производственных зданий необходимо стремиться к наиболее простой форме в плане и избегать перепадов высот. При проектировании должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях возведения и эксплуатации.

Увеличение объема капитального строительства при одновременном расширении области применения бетона и железобетона требует всемерного облегчения конструкций и, следовательно, постоянного совершенствования методов их расчета и конструирования.

РЕФЕРАТ

В данном курсовом проекте произведен расчет четырехэтажного здания с неполным каркасом (с наружными несущими стенами и внутренним железобетонным каркасом). В соответствии с нормативной документацией разработана конструктивная схема сборного перекрытия. Выполнены расчеты ребристой преднапряженной панели перекрытия, ригеля, колонны и фундамента.

1. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия

Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания, за счет чего достигается повышение жесткости, что необходимо в зданиях с большими проемами. На средних опорах ригели опираются на консоли колонн, а по краям заделываются в несущие стены. Принимаем прямоугольную форму сечения ригеля как наиболее простую для расчета.

Исходя из технико-экономического анализа, выбираем продольное расположение плит относительно длины здания.

Поскольку нормативная нагрузка (8,5кПа) больше 5 кПа, принимаем ребристые предварительно напряженные плиты номинальной шириной 1400 мм. Связевые плиты располагаем по рядам колонн. В крайних пролётах - монолитные участки шириной 350 мм.

Принимаем привязку осей 250х260 мм.

Исходя из климатических условий района строительства, принимаем толщину стен в два кирпича, то есть 510мм.

Поскольку длина здания больше 72м, в середине здания в поперечном направлении устраиваем деформационный шов.

2. Расчет ребристой предварительно напряжённой плиты перекрытия по двум группам предельных состояний

2.1 Расчет плиты по предельным состояниям первой группы

2.1.1 Расчетный пролет и нагрузки

Для установления расчетного пролета плиты задаёмся размерами сечения ригеля:

- высота:

Принимаем

- ширина:

Принимаем

При опирании на ригель по верху расчётный пролёт равен:

Рисунок 2 - К определению расчетного пролета плиты

Таблица1- Нагрузка на 1м2 междуэтажного перекрытия

№ п/п

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка, кПа

Коэфф. надёжности по нагрузке

Расчётная нагрузка. кПа

1

1.1

Постоянная

Плиты цементно-бетонные

0,750

1,1

0,825

1.2

Цементно-песчаный раствор

0,640

1,3

0,832

1.3

Керамзитобетон

0,540

1,3

0,702

1.4

Пергамин

0,027

1,3

0,0351

1.5

Вес плиты

2,25

1,1

2,475

Итого

4,207

-

4,8691

2

Временная

8,500

1,2

10,200

2.1

Длительного действия

5,950

1,2

7,140

2.2

Кратковременная

2,550

1,2

3,06

3

Полная нагрузка

12,707

-

15,0691

4

Длительного действия

10,157

-

12,0091

Расчётная нагрузка на 1 м при ширине плиты 1,4 м с учётом коэффициента

надёжности по назначению здания

постоянная

полная

временная

Нормативная нагрузка на 1 м длины:

постоянная

полная

в том числе длительная :

2.1.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

Рисунок 3- Расчетная схема плиты

От расчетной нагрузки:

От нормативной нагрузки:

От нормативной длительной нагрузки:

2.1.3 Установление размеров сечения плиты

Высота сечения ребристой предварительно напряженной плиты

Рабочая высота сечения

Ширина продольных ребер понизу

Ширина верхней полки .

В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки таврового сечения ; отношение при этом в расчет вводится вся ширина полки .

Расчетная ширина ребра

Рисунок 4- Поперечные сечения ребристой плиты: а) проектное сечение; б) приведенное сечение

2.1.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

Ребристую предварительно напряженную плиту армируем стержневой арматурой класса А-V c электротермическим напряжением на упоры форм.

К трещиностойкости плиты предъявляют требования 3-й категории. Изделие подвергаем тепловой обработке при атмосферном давлении.

Бетон тяжелый класса В40, соответствующий напрягаемой арматуре.

Призменная прочность нормативная ;

расчетная; коэффициент условий работы бетона ;

нормативное сопротивление при растяжении ; расчетное ; начальный модуль упругости бетона .

Арматура продольных ребер - класса А-V, нормативное сопротивление , расчетное сопротивление , модуль упругости

.

Предварительное напряжение арматуры принимаем равным

.

Проверяем выполнение условия при электротермическом способе натяжения:

условие выполняется.

Вычисляем 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 принимаем:

Предварительное напряжение с учётом точности натяжения:

2.1.5 Расчёт прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси

Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне.

Условие::

Т.к. , условие выполняется, т.е. нижняя граница сжатой зоны располагается в пределах полки,

Вычисляем

По таблице 3.1[1] находим: ; ;

- нейтральная ось проходит в пределах сжатой полки;

Вычисляем граничную высоту сжатой зоны:

-при электротермическом способе натяжения;

, т.к.

- характеристика деформативных свойств бетона;

Коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление

напрягаемой арматуры выше условного предела текучести:

для арматуры класса А-V; принимаем

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры:

Принимаем 2O20 А-V с .

2.1.6 Расчёт полки на местный изгиб

Рисунок 5- К расчету полки плиты на местный изгиб

Расчётный пролёт при ширине рёбер вверху 0,08 м составит

,

Нагрузка на полки:

Расчётная нагрузка на полки составляет:

где - расчётная постоянная нагрузка на плиту от пола,

- расчётная нагрузка от собственного веса полки,

Изгибающий момент для полосы шириной 1м определяем с учётом частичной заделки в рёбрах

Рабочая высота сечения

Арматура O4 Вр-I с

Принимаем 6O5Вр-I с

и соответствующую рулонную сетку марки

с

2.2 Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям II группы

2.2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения

Отношение модулей упругости:

Площадь приведённого сечения:

Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней грани:

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Момент инерции приведённого сечения:

где момент инерции части сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести этой части сечения;

Момент сопротивления приведённого сечения по нижней зоне

Момент сопротивления приведённого сечения по верхней зоне

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

То же, наименее удаленной от растянутой зоны (нижней):

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:

где - коэффициент, принимаемый для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне.

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

где - коэффициент, принимаемый для таврового сечения с полкой в растянутой зоне при и

2.2.2 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

Коэффициент точности натяжения арматуры при этом

Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения канатов:

Потери от температурного перепада, между натянутой арматурой и упорами , так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделием.

Усилие обжатия с учётом полных потерь:

Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведённого сечения:

Напряжение в бетоне при обжатии:

Устанавливаем величину передаточной прочности бетона из условия:

Принимаем

Вычисляем сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от усилия обжатия и с учётом изгибающего момента от массы: , тогда

Потери от быстронатекающей ползучести:

и при составляет

Первые потери

С учетом напряжение :

Потери от усадки бетона

Потери от ползучести бетона составляют

Вторые потери

Полные потери

т.е. больше установленного минимального значения потерь.

Усилие обжатия с учётом полных потерь:

2.2.3 Расчёт прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси

Влияние продольного усилия обжатия

Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчёту.

Условие: - удовлетворяется.

При принимаем

Другое условие:

- условие удовлетворяется также.

Следовательно, поперечная арматура не требуется по расчету.

На приопорных участках длиной конструктивно устанавливаем в каждом ребре плиты поперечные стержни O4 Вр-I с шагом , в средней части пролета шаг

.

Поскольку поперечная арматура принята конструктивно, проверку прочности не производим.

2.2.4 Расчёт по образованию трещин, нормальных к продольной оси

Выполняем для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин. При этом для элементов, к трещиностойкости которых предъявляют требования 3-й категории, принимаем значения коэффициента надежности по нагрузке:

Условие:

Вычисляем момент образования трещин по приближённому способу ядровых моментов:

Здесь ядровый момент усилия обжатия при :

Поскольку ,трещины в растянутой зоне образуются. Проверяем, образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её обжатии при значении коэффициента точности натяжения . Изгибающий момент от собственной массы плиты

Расчётное условие

Поскольку ,

условие удовлетворяется, начальные трещины не образуются: здесь - сопротивление бетона растяжению соответствующее передаточной прочности бетона .

2.2.5 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси

Предельная ширина раскрытия трещин: непродолжительная , продолжительная . Изгибающие моменты от нормативных нагрузок: постоянной и длительной полной

Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок:

где плечо внутренней пары сил;

так как усилие обжатия Р2 приложено в центре тяжести нижней напрягаемой арматуры;

момент сопротивления сечения по растянутой арматуре;

Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки:

Вычисляем:

- ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки:

где

d-диаметр продольной арматуры, м

- 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:

Следовательно, конструкция в целом отвечает требованиям трещиностойкости.

2.2.6 Расчет плиты на деформативность

Прогиб плиты определяем от нормативного значения постоянной и длительной нагрузок; предельный прогиб составляет

Вычисляем параметры, необходимые для определения прогиба плиты с учетом трещин в растянутой зоне. Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузок,

Суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия с учетом всех потерь и при ; эксцентриситет

коэффициент при длительном действии нагрузок.

Вычисляем

Коэффициент, характеризующий неравномерности деформаций растянутой арматуры на участке между трещинами, определяем по ф.:

Вычисляем кривизну оси при изгибе:

где при длительном действии нагрузок;

Вычисляем прогиб плиты по формуле:

2.2.7 Расчёт плиты на усилия, возникающие в период изготовления, транспортирования и монтажа

Расчет ведем на совместное действие внецентренного сжатия и нагрузки от собственного веса.

За расчётное сечение принимаем сечение, расположенное на расстоянии 1 м от торца панели.

Нагрузка от собственного веса:

Момент от собственного веса:

Определяем

, тогда

Принимаем арматуру 2O20 А-IV с

Рисунок 6- Расчетная схема плиты в период изготовления, транспортирования и монтажа

2.2.8 Расчет монтажных петель

Расчет ведем с учетом обрыва одной из четырех петель:

Вес плиты

G=(b(h-hf')+ bf'*hf')p*g*l

G=(0,16(0,4-0,05)+ 1,35*0,05)*10*1,5*8.02*2500= 37,143 кН

Площадь сечения арматуры:

As=G/3Rs

As =37,143*103/3*225*106=0,55*10-4 м2.

Принимаем 3O5А240 с Аs=0,59 м2.

3. Расчет трехпролетного неразрезного ригеля

бетон арматура фундамент сборный

Расчетный пролет ригеля между осями колонн , а в крайних пролетах:

где привязка оси стены от внутренней грани, м

глубина заделки ригеля в стену, м

3.1 Материалы ригеля и их расчетные характеристики

Бетон тяжелый класса: В25, , коэффициент

условий работы бетона .

Арматура:

- продольная рабочая из стали кл.А-III ; модуль упругости

- поперечная из стали класса Вр - II диаметром 8мм,

3.2 Статический расчет ригеля

Предварительно определяем размеры сечения ригеля:

- высота:

Принимаем

- ширина:

Принимаем

Нагрузка от собственного веса ригеля

Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной, равной

номинальной длине плиты перекрытия.

Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.

Постоянная:

-от перекрытия с учётом коэффициента надёжности по назначению здания

:

-от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности и

Итого:

Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению здания :

Полная расчетная нагрузка:

Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил находим в предположении упругой работы неразрезной трехпролетной балки. Схемы загружения и значения M и Q в пролетах и на опорах приведены в табл.2.

Таблица 2- Определение изгибающих моментов и поперечных сил

Схема загружения

Изгибающие моменты, кНм

Поперечные силы, кН

M1

M2

M3

MВ

MС

QА

QВ1

QВ2

0,08·41,23·5,32·21,1= 93,3

0,025·41,23·62= 37,38

93,3

-0,1·41,23·62= -149,5

-149,5

0,4·40,23·5,3 =88,04

-0,6·40,23·5,3= -132,06

0,5·40,23·6=124,59

0,1·79,46·5,32=223,2

-0,05·79,46·62=-143,03

223,2

-0,05·79,46·62=-143,03

-143,03

0,45·79,46·5,3= 189,51

-0,55·79,46·5,3=-231,63

0

-0,025·79,46·5,32= -55,8

0,075·79,46·62=214,54

-55,8

-0,05·79,46·62=-143,03

-143,03

-0,05·79,46·5,3= -21,06

-0,05·79,46·5,3= -21,06

0,5·79,46·6=238,38

163,4

151,45

37,76

-0,117·79,46·62-334,68

-0,033·79,46·62= -94,4

0,383·79,46·5,3=161,3

-0,617·79,46·5,3=-259,84

0,583·79,46·6= 277,95

1+2

316,6

-105,65

316,6

-290,53

-290,53

277,55

-363,69

124,59

1+3

37,5

251,92

37,5

-290,53

-290,53

66,98

-153,12

362,97

1+4

256,7

188,83

128,96

-484,18

-243,9

249,34

-391,9

398,64

Наиневыгоднейшая комбинация

316,6

251,92

316,6

-484,18

-287,86

277,55

-391,9

398,64

Размещено на http://www.allbest.ru/

По данным табл.2 строим эпюры изгибающих моментов и поперечных сил для различных комбинаций нагрузок. При этом значения M и Q от постоянной нагрузки входят в каждую комбинацию. Далее производим перерасчет усилий.

Исходя из опорного момента, отдельно для каждой комбинации осуществляем перераспределение моментов между опорными и промежуточными сечениями добавлением треугольных эпюр моментов.

Опорный момент ригеля по грани колонны на опоре «В» при высоте сечения колонны

(56)

Для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимаем значения поперечных сил ригеля, большие из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов.

3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

Высоту сечения ригеля уточняем по пролетному наибольшему моменту.

Определяем рабочую высоту сечения ригеля:

Полная высота сечения:

Принимаем ,

Для опорных и пролётных сечений принято расстояние от границы растянутой грани до центра тяжести растянутой арматуры а=0,06 м при расположении арматуры в 2 ряда и а =0,03 м при расположении арматуры в 1 ряд.

Рисунок 7 - К расчету прочности ригеля - сечение

- в пролете (а) - на опоре (б)

Сечение в первом пролёте: ,

Расчет сечения арматуры выполняем, используя вспомогательные таблицы, вычисляем

По табл. находим ,

Проверяем принятую высоту сечения ригеля. Поскольку , сечение не будет переармированным.

Определяем площадь сечения продольной арматуры:

По сортаменту принимаем для армирования 2O22А-II +2O28А-II с .

Сечение во втором пролёте,

По сортаменту принимаем 2O22А-II+2O28A-II c

Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.

Сечение на опоре «В»,

,

Для армирования опорных сечений принимаем:

- со стороны 1го пролета 2O22 А-II +2O25

- со стороны 2го пролета 2O22 А-II +2O25

3.4 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре слева)

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной арматурой диаметром и принимаем равным класса Вр-II с .Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям принимаем. На всех приопорных участках длиной принимаем шаг; в средней части пролета шаг, но не более 0,5м- принимаем s=0,5м.

Вычисляем

Условие выполняется.

Требование - выполняется.

При расчете прочности вычисляем:

Поскольку вычисляем значение (с) по формуле

Тогда

Поперечная сила в вершине наклонного сечения

Длина проекции расчетного наклонного сечения

Вычисляем

Условие удовлетворяется.

Проверка прочности по сжатой наклонной полосе:

Условие прочности:

удовлетворяется.

3.5 Построение эпюры арматуры

Эпюру арматуры строим в такой последовательности:

- определяем изгибающие моменты М, воспринимаемые в расчетных сечениях, по фактически принятой арматуре;

- устанавливаем графически или аналитически на огибающей эпюре моментов по ординатам М места теоретического обрыва стержней;

- определяем длину анкеровки обрываемых стержней , причем поперечная сила Q в месте теоретического обрыва стержня, принимаем соответствующей изгибающему моменту в этом сечении; здесь d - диаметр обрываемого стержня.

- в пролете допускается обрывать не более 50% расчетной площади сечения стержней, вычисленных по максимальному изгибающему моменту.

Рассмотрим сечение первого пролёта. Арматура 2O22А-II +2O28А-II c .

Определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые параметры:

,

Арматура 2O22A-II обрывается в пролете, а стержни 2O28 А-II c

доводятся до опор.

Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой:

,

Графически определяем точки обрыва двух стержней 2O22А-II . В первом сечении поперечная сила , во втором . Интенсивность поперечного армирования в первом

сечении при шаге хомутов равна:

.

Длина анкеровки

Во втором сечении при шаге хомутов

Сечение во втором пролете: принята арматура 2O22А-II+2O28A-II c.

Определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые параметры:

,

Арматура 2O22A-II обрывается в пролете, а стержни 2O28А-II c доводятся до опор.

Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой :

,

Графически определяем точки обрыва двух стержней 2O22 A-II. Поперечная сила в сечении . Интенсивность поперечного армирования при шаге хомутов равна:

Длина анкеровки

На первой промежуточной опоре слева принята арматура 2O22А-II+2O25A-II

c .

, ,

Стержни 2O22А-II c доводятся до опор.

Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой:

, ,

,

.

Поперечная сила . Интенсивность поперечного армирования при шаге хомутов равна

.

Принимаем .

На первой промежуточной опоре справа принята арматура 2O22А-II+2O25A-II

c .

, ,

Стержни 2O22А-II c доводятся до опор.

Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой:

, ,

,

.

Поперечная сила . Интенсивность поперечного армирования при шаге хомутов равна

.

Принимаем .

3.6 Расчет стыка ригеля с колонной

Рассматриваем вариант бетонированного стыка. В этом случае изгибающий момент на опоре воспринимается соединительными стержнями в верхней растянутой зоне и бетоном, заполняющим полость между торцом ригелей и колонной.

Принимаем бетон для замоноличивания класса В20 стыковые стержни из арматуры класса A-III;

Изгибающий момент ригеля на грани колонны ,

рабочая высота сечения

по табл.III.I.[1] находим соответствующее значение и определяем площадь сечения стыковых стержней

Принимаем арматуру 2O36А-III c .

Длину сварных швов для приварки стыковых стержней с закладными деталями ригеля определяем следующим образом:

где

Коэффициент 1,3 вводим для обеспечения надежной работы сварных швов в случае перераспределения опорных моментов вследствие пластических деформаций.

При двух стыковых стержнях и двусторонних швах длина каждого шва (с учетом непровара) будет равна:

Конструктивное требование .

Принимаем

Закладная деталь ригеля приваривается к верхним стержням каркаса при изготовлении арматурных каркасов. Сечение этой детали из условия прочности на растяжение:

Конструктивно принята закладная деталь в виде гнутого швеллера из полосы длиной .

Длина стыковых стержней складывается из размера сечения колонны, двух зазоров по 5 см между колонной и торцами ригелей и двух длин сварного шва:

Рисунок 8 - К расчету бетонированного стыка

3.7 Расчет ригеля на усилия возникающие при транспортирование и монтаже

Определим собственный вес ригеля:

Определим нагрузку от собственного веса ригеля с учетом коэффициента динамичности :

Подъем осуществляется траверсой.

при .

Нижнюю арматуру не рассматриваем, т.к. изгибающий момент при транспортировании и монтаже меньше предельного изгибающего момента при эксплуатации. Рассчитанное количество продольной арматуры в стадии эксплуатации достаточно для восприятия изгибающих моментов в стадии эксплуатации, транспортирования и монтажа.

Расчет монтажных петлей:

Определим вес ригеля приходящейся на 1 петлю: .

Определим площадь сечения арматуры

.

Принимаем 1O12А- 240, . Всего 2 петли с

Рисунок 10 - Эпюра фактической несущей способности ригеля

4. Расчет центрально нагруженной колонны

4.1 Определение продольных сил от расчетных нагрузок

Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн 6,2х6,4м равна: . Подсчет нагрузок приводим в таблице 3.

Таблица 3 - Нормативные и расчетные нагрузки

№ п/п

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка, кПа

Коэфф. надёжности по нагрузке

Расчётная нагрузка. кПа

1

1.1

1.1.1

Постоянная

постоянная:

-от рулонного ковра в три слоя;

0,12

1,2

0,15

1.1.2

-от цементного выравнивающего слоя,

0,4

1,3

0,52

1.1.3

- от утеплителя- пенобетонных плит,

;

0,48

1,2

0,58

1.1.4

- от пароизоляции в один слой;

0,04

1,2

0,05

1.1.5

- от ребристой плиты;

2,25

1,1

2,475

1.1.6

- от ригеля;

0,427

1,1

0,47

Итого

3,717

-

4,245

1.2

Снеговая: в том числе длительная кратковременная

0,7

1,4

0,98

2

2.1

2.1.1

От перекрытия:

постоянная:

- от керамических плиток,

;

0,240

1,1

0,265

2.1.2

- от цементного раствора,

;

0,44

1,3

0,575

2.1.3

- от ребристой плиты;

2,25

1,1

2,475

2.1.4

- от ригеля;

0,427

1,1

0,47

Итого

3,357

-

3,785

3

Временная

8,5

1,2

10,2

3.1

Длительного действия

5.95

1,2

7,140

2.2

Кратковременная

2,55

1,2

3,06

4

Полная от перекрытия

11,857

-

13,985

Сечение колонн предварительно принимаем

Фактическую длину колонны вычислим с учетом следующих параметров:

- расстояние, необходимое для удобства монтажа, ;

- заглубление колонны первого этажа в фундамент,

- расстояние до уровня чистого пола от уровня фундамента,

Расчетная продольная сила, действующая на колонну от собственного веса с учетом коэффициента на действие нагрузки ?f=1,1:

N1-5=(N1-N2-5)

де N1-расчетная продольная сила от собственного веса колонны первого этажа, кН

N1= H1· bcol· hcol· g ·?

где Н1-высота первого этажа, м

bcol- ширина сечения колонны, м

hcol- высота сечения колонны, м

?- плотность тяжелого бетона, кг/м3

Сечение колонн предварительно принимаем bcol ? hcol=0,4? 0,4м

Расчетная длина колонн во втором-пятом этажах равна высоте этажа

H2 = Hэт=4,7 м, а для первого этажа Н1= 4,9м

N1= 4,9· 0,4· 0,4· 2,5 ·10=19,6 кН

N2-5 - расчетная продольная сила от собственного веса колонн 2-5 этажей, кН

N2-5= n· H1· bcol· hcol ·g· ?

где n - количество последующих этажей

N2-5=4·4,9·0,4·0,4·2,5·10=78,4 кН

N1-5=(19,6+78,4)1,1=107,8 кН

Продольная сила от полной расчетной нагрузки с учетом коэффициента надежности по назначению здания ?n=0,95:

N= ((q+p)1· Atot + n·(q+p)2· Atot + N1-5)·?n

где (q+p)1 - полная расчетная нагрузка от покрытия, кН/м2

(q+p)2 - полная расчетная нагрузка от перекрытия, кН/м2

n - количество покрытий

Atot - грузовая площадь одной колонны, м2

N= (5,225· 45,6+ 4·13,985·45,6+ 107,8)·0,95=2752,08 кН

Продольная сила от постоянных и длительно-действующих нагрузок с учетом коэффициента надежности по назначению здания:

Nl = ((q+pl)1· Atot + n·(q+pl)2· Atot + N1-5) ·?n

где (q+ pl)1 -расчетная постоянная и временная длительно-действующая нагрузка от покрытия, кН/м2

(q+ pl)2 - расчетная постоянная и временная длительно-действующая нагрузка от перекрытия, кН/м2

n - количество покрытий

Atot - грузовая площадь одной колонны, м2

Nl = (4,245· 45,6+ 4·10,925·45,6+ 107,8)·0,95=2150,89 кН

4.1.2 Расчетная схема колонны

Колонну первого этажа рассчитывают как стойку длиной от оси ригеля до обреза фундамента. Нижний конец стойки защемлен, верхний конец имеет шарнирно неподвижное опирание. Расчетная длина колонны при этом составит:

где высота первого этажа;

расстояние от пола междуэтажного перекрытия до оси ригеля;

расстояние от пола первого этажа до верха фундамента.

h1=?0+hpn+hp/2

где ?0 - толщина конструкции пола, м

hpn- высота сечения плиты, м

hp- высота сечения ригеля, м

h1=0,105+0,4+0,7/2=0,855 м

l0=0,7·(4,9-0,855+0,15)=2,906 м

Характеристики прочности бетона и арматуры :

Бетон тяжелый класса В20; расчетное сопротивление на осевое сжатие

, коэффициент условий работы бетона .

Арматура:

- продольная класса А400,

расчетное сопротивление на осевое растяжение

- поперечная класса А240, .

4.1.3 Расчет прочности колонны

Площадь поперечного сечения колонны:

где - коэффициент, учитывающий гибкость колонн длительного

загружения

? - коэффициент армирования ?=0,01

При условии квадратного сечения колонны вычисляем размеры ее стороны:

m

Принимаем сечение колонны 0,4х0,4м.

Условие прочности сжатых элементов прямоугольного сечения со случайным эксцентриситетом имеет вид:

где А-площадь сечения бетона;

(As +As') - площадь сечения всей арматуры в поперечном сечении;

?- коэффициент, учитывающий гибкость элемента, длительность загружения, характер армирования.

Значение коэффициентов принимаем из таблицы 2[3]

и

Определим гибкость элемента 5< =7,265< 10 тогда минимальный процент армирования ? = 0,002

(As +As')= ?·bk·hk

(As +As')=0,002·0,4·0,4=0,00032 м2

условие выполняется.

Искомая площадь сечения арматуры:

Проверяем коэффициент армирования

Так как ?min=0,002<?=0,022< ?max=0,03 , то условие выполняется.

В следствии того, что армирование колонны симметричное, принимаем 4O20А400+4O28А400 c

Проверяем фактическую несущую способность сечения колонны:

Несущая способность обеспечена и превышена на 1,16%

Поперечную арматуру устанавливаем конструктивно: арматура А240O8мм (принимаем из условия свариваемости арматуры). Устанавливаем шаг стержней из условия

S?20d и S<500 мм,

где d- наименьший диаметр, мм

S?20·20=400 мм

Принимаем шаг 400 мм (кратное 50)

Определим количество поперечных стержней

nш=lcol/S

nш - число шагов поперечных стержней, шт

nш=2,906 /0,4=7 шагов

nс= nш+1

где nс- количество стержней, шт

nс= 7+1=8 шт

8 стержней с шагом S=400 мм расположены по длине l0=7·0,4=2,8м. Оставшиеся 0,106м распределяем следующим образом: 0,03·2=0,06м - толщина защитного слоя и расстояние от концов продольных стержней до первого поперечного стержня: 0,106-0,06/2=0,076 м.

4.2 Расчет и конструирование короткой консоли

Размеры опорной консоли определяются в зависимости от опорного давления ригеля Q=391,9кН.

Длина опорной площадки:

где bbm - ширина ригеля, м

Принимаем

Вылет консоли с учётом зазора ? между торцом ригеля и гранью колонны:

Зазор принимаем равным для бетонированного стыка ригеля с колонной не менее 5 см.

Расстояние от грани колонны до силы Q:

Высота консоли в сечении у грани колонны принимают равной:

где hbm - высота ригеля, м

Принимаем h=0,5 м.

Рабочая высота сечения консоли

У свободного края при угле наклона сжатой грани =45 высота консоли:

h1=0,5 - 0,25=0,25 м

Принимаем h1=0,25 м. Поскольку выполняется условие , то консоль считается короткой. Короткие консоли высотой сечения h=0,5м>2,5с=2,5·0,1=0,25м армируются горизонтальными хомутами. Суммарное сечение отгибов, пересекающих верхнюю половину отрезка lw находят:

Аi=0,002·b·h0

где b- ширина консоли, м

Аi=0,002·0,4·0,47=3,37·10-4 м2

Принимаем арматуру отгибов 3O12А400 с

Длину отгибов принимаем 0,3 м. Из условия:

di? 1/15li и di? 25мм

где di - диаметр отгибов, мм

li - длина отгиба, мм

di? 1/15·300=20 мм

Так как di=12 < 20 мм, то отгибы подобраны, верно.

Горизонтальные хомуты принимаются из условия свариваемости с продольной арматурой колонны. Для них используется арматура класса А240 и диаметр 8 мм. Шаг хомутов принимается не более 150 мм, не более h/4= 0,49/4=0,122, т.е. принимаем 0,12 м. Площадь сечения двух стержней (хомутов) .

Конструкция консоли у грани колонны должна отвечать условию, обеспечивающему прочность бетона по наклонной сжатой колонне между грузом и опорой:

Q0,8· ?w2·?2·Rb·b·lb·sin?

где ? - угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали;

lb - ширина сжатой полосы;

lb = lsup· sin?

lb=0,2·0,902=0,1804 м

Коэффициент ?w2, учитывающий влияние хомутов, расположенных по высоте консоли, определяется по формуле

(94)

где

где Asw - площадь сечения хомутов в одной плоскости;

Sw - расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.

391,9 ? 0,8· 1,087·0,9·11,5·103·0,4·0,1804·0,902= 585,82кН - прочность консоли обеспечена.

Высоту короткой консоли в опорном сечении проверяют также по условиям:

- условие удовлетворяется.

- условие удовлетворяется.

Площадь сечения продольной арматуры консоли подбирают по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25 %:

Принимаем 2O18А400 с

Площадь ее должна быть не менее

As =0,005·b·h0 =0,005·0,4·0,36=7,2·10-4м2. Окончательно принимаем площадь сечения продольной арматуры консоли 4O18 А400 с

Рисунок 11 - Схема армирования короткой консоли: 1 - каркас колонны; 2 - продольная рабочая арматура консоли; 3 - наклонные хомуты; 4 отгибы; 5 - хомуты

4.3 Конструирование стыков колонн

В следствии того, что колонна в данном здании работает при малых эксцентриситетах, то принимаем сухой стык с торцевыми листами и центрирующей прокладкой, в местах контактов концентрирующего напряжения, поэтому торцевые участки колонны усиливают косвенной арматурой. Косвенное армирование представляет собой пакет поперечных сварных сеток. Для этих сеток принимаем арматуру класса А240. Конструктивно принимаем армирование стыков колонны.

- шаг сеток должен быть не менее 60 мм, не более 1/3 размера меньшей стороны сечения и не более 150 мм; Sсет ? 1/3·400=130 мм, принимаем Sсет=60 мм

- размеры ячеек сеток должны назначаться не менее 45 мм, не более 1/4 меньшей стороны сечении элемента и не более 100 мм;

mсет ? 1/4·400=100 мм, принимаем mсет=45 мм

Устанавливаем 4 сетки у торца элемента располагаться; первая сварная сетка располагается на расстоянии 15 мм от нагруженной поверхности элемента.

Рисунок 12 - Конструкция стыка колонны

4.4 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа

Длина сборного элемента колонны:

l=4,9+0,35+0,15+0,6=6 м

При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в середине пролета между подкладками нагрузка от собственной массы колонны вызовет изгибающие моменты.

При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы вводится коэффициент динамичности 1,6.

При монтаже конструкции вводится кН коэффициент динамичности 1,4

Монтажные петли располагаются на расстоянии 1/4 длины элемента от концов, т.е. на расстоянии 1,5 м.

а) б)

Рисунок 13 - К расчету колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа: а) в стадии транспортирования; б) в стадии монтажа

Определяем опорные реакции в стадии транспортирования:

Опорный момент:

Пролетный момент:

Определим опорные моменты в стадии монтажа:

Опорный момент:

Пролетный момент:

Изгибающий момент, воспринимаемый сечением колонны при армировании:

М = Rs ·As ·Zs

где Zs = hcol - a - a'

здесь а, а' - защитный слой бетона.

Zs =0,4 - 0,06=0,34 м

М =365·103·0,34·37,19·10-4 =461,53кНм

4.5 Расчет монтажных петель

Определим вес колонны

Принимаем 1O16А240 с

5. Расчет трехступенчатого центрально-нагруженного фундамента

5.1 Сбор нагрузок на фундамент

Продольные усилия колонны:

Условное расчетное сопротивление грунта:

Класс бетона B20, , ,

Арматуру класса А400, .

Нормативную продольную силу Nn для расчета основания (размеров подошвы) фундамента устанавливают по формуле:

где ?f = 1,15- усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке. кН

Высота фундамента должна удовлетворять условиям:

-

-

где высота сечения колонны;

длина анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента определяемая по табл. 3;

высота фундамента от подошвы до дна стакана, принимаем ;

требуемый зазор между торцом колонны и дном стакана.

Принимаем высоту фундамента и величина h округляется до размера, кратного 15 см =>

Глубину заложения фундамента принимают равной

где 0,15 м - расстояние от уровня чистого пола до верха фундамента.

Размер стороны подошвы квадратного в плане фундамента определяют по формуле

где R0 - расчетное сопротивление грунта основания;

?m = 20 кН/м3 - усредненный объемный вес материала фундамента и грунта на его ступенях.

м

Принимаем 3,6м (кратно 300мм)

Определяем минимальную рабочую высоту фундамента из условия его продавливания по поверхности пирамиды:

где - отпор грунта от расчетного продольного усилия без учета веса фундамента и грунта на его ступенях.

Тогда полная высота фундамента будет:

где а1 - толщина защитного слоя бетона.

Полученную по формуле высоту h округляем в большую сторону до размера, кратного 15 см; .

Окончательную высоту фундамента принимаем ,

Высоту ступеней назначаем в зависимости от полной высоты плитной части фундамента ,,

5.2 Расчет на прочность и раскалывание фундамента

Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры, высоту нижней ступени

проверяют на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном.

где =(а-а1)/2=(3,6-2)/2=0,8м

с=

Для единицы ширины этого сечения: , вычисляем:

-условие удовлетворяется.

Проверку прочности фундамента на раскалывание производим из условия:

где ? = 0,75 - коэффициент трения бетона по бетону;

? = 1,3 - коэффициент условия работы фундамента в грунте;

А1 - площадь вертикального сечения фундамента в плоскости, проходящей по оси сечения колонны за вычетом площади стакана.

Глубина стакана:

Площадь стакана:

- условие выполняется.

Причинами разрушения фундаментов под сборные колонны могут также быть продавливание дна стакана и раскалывание фундамента. Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана производим из условия:

где - расчетная продавливающая сила;

- среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания колонной от дна стакана.

-условие не выполняется

Прочность фундамента считается обеспеченной, если удовлетворяется хотя бы одно из условий.

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям по граням ступеней и грани колонны как для консольных балок. При двухступенчатом фундаменте значения расчетных изгибающих моментов в сечениях I-I и II-II равны:

-ширина нижней плиты фундамента, м

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента можно вычислить, принимая

Из двух значений выбираем большее и по сортаменту производим подбор арматуры в виде сетки. Шаг стержней принимаем S=0,15. На длине подошвы фундамента можно расположить (nw+1) стержней, где nw- число шагов, определенное по:

nw=(а-2)/ S

где - расстояние от конца стержня сетки до грани фундамента, м

nw=(3,6-2·0,03)/ 0,15=23,6

Принимаем 24 стержня, при этом количество стержней составляет

nS = nw+1=25 штук. Найдем требуемый диаметр стержня:

= / 25=0,73м2

Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 25O14А400 c

5.3 Расчет монтажных петель

Определим собственный вес фундамента с учетом динамичности 1,6

Принимаем 1O14А240 с

Рисунок 14 - Трехступенчатый фундамент

ЛИТЕРАТУРА

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М., 1991.

2. Попов Н. Н., Расторгуев Б.С., Вопросы расчета и конструирования специальных сооружений. М., 1980.

3. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1985.

4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.,1986.

5. СНиП II.7-81. Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования. М., 1982.

Размещено на Allbest.ur


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены