Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра строительных конструкций

Курсовой проект

на тему: "Проектирование ребристой плиты 3ПГ6-5Ат-IVC"

Выполнил: студент гр. ПСКз-06

Проверил: Логинов А.С.

г. Пермь - 2010 г.

1. Исходные данные

1. Марка плиты: 3ПГ6-5Ат-IVC.

2. Нагрузки:

2.1 Расчетная с учетом собственного веса (1): 830 кгс/м².

2.2 Нормативная с учетом собственного веса (₌1): 650 кгс/м².

2.3 Расчетная без собственного веса (>1): 655 кгс/мІ.

2.4 Нормативная без собственного веса (=1): 490 кгс/мІ.

3. Класс бетона: В 25.

4. Шаг поперечных ребер: 1000 мм.

5. Степень агрессивности среды: неагрессивная.

6. Категория трещиностойкости: 3.

7. Ширина раскрытия трещин: а_crc1=0,4 мм, а_crc2=0,3 мм.

8. Расчетные сопротивления бетона:

R_b = 148 кгс/см²;

R_bt = 10,7 кгс/см²;

R_b,ser=188 кгс/см²;

R_bt,ser=15,8 кгс/см².

2. Расчет полки панели по прочности

==2,82Расчетный случай №2: полка плиты работает как многопролетная балка. Рассматриваем расчетную полосу шириной 1 м. Рабочая арматура устанавливается в направлении короткого пролета ячейки полки, т.е. вдоль длинной стороны всей плиты.

Определяем нагрузку на полку плиты:

gⁿ_пол = с·д = 2500·0,03 = 75 кгс/м².

g^рас_пол = с·д·г_s = 2500·0,03·1,1 = 82,5 кгс/м².

г_s- коэффициент надежности по нагрузке.

q_пол = g^рас_пол + q_n = 82,5 + 655 = 737,5 кгс/м².

Определяем расчетные моменты:

для крайнего пролета: ===65,05 кгм.

для среднего пролета: ===46,1 кгм.

Выбираем максимальный момент: М = М_кр=65,05 кгм.

Определяем коэффициент:

=.

_b2=0,9 - коэффициент условий работы бетона, учитывающий длительность действующей нагрузки.

R_b=148·10⁴ кг/м² - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (призменная прочность).

b=1 м - ширина сжатой зоны (полосы).

h_{0 -} рабочая высота сечения, h₀=30-1,25= 28,75 мм.

_m= = 0,059.

По методичке в зависимости от _m принимаем =0,97.

Определим площадь сечения арматуры на полосу шириной 1м:

А_s=,

где о - относительная высота сжатой зоны бетона, .

R_s-расчетное сопротивление арматуры класса В 500 (Вр-I).

R_s = 415 МПа = 4250 кгс/см².

А_s= = 0,6 см².

По сортаменту принимаем 4 стержня диаметром 5 мм, А_s=0,785 см², шаг = 250 мм.

В другом направлении принимается арматура класса В 500 диаметром 3 мм конструктивно с шагом 300 мм.

Сетка полки плиты - С-1.

3. Расчет поперечных ребер по прочности

Расчетный пролет поперечного ребра l₀ = 2970-100 = 2870 мм.

Собственный вес поперечного ребра:

g = Aс1,1

A-площадь сечения поперечного ребра

g = Мпа.

q₁=q_полa,

а - расстояние между осями поперечных ребер, а = 1,0 м.

q₁=737,51,0 = 737,5 кг/м.

Расчетный момент:

М===781,4 кгм.

Определяем коэффициент _m:

_m===0,035.

b'_f = l₁= 1,0 м - ширина сжатой зоны.

h_o=15-2=13cм - расстояние от центра рабочей арматуры до сжатой грани _m=0,035 =0,982, =0,036.

Определяем площадь сечения рабочей арматуры:

А_s= == 1,7·10^-4 м ² = 1,7 см².

Армирование поперечного ребра арматурой АЙЙЙ (R_s= 360·10⁵ кгс/м²).

Принимаем по сортаменту 1 стержень диаметром 16 мм АIII А_s=2,011 см².

В качестве поперечной арматуры (хомуты) принимаем проволочную арматуру класса В 500 диаметром 5 мм с шагом 100 мм. Первые два шага от края каркаса принимаются по 50 мм для надежной заделки его в бетоне.

Проверяем принятое количество продольной арматуры из условия переармирования:

_R=,

где - относительная деформация растянутой зоны арматуры с физическим пределом текучести;

- предельная относительная деформация сжатого бетона, принимаемая равной 0,0035.

_R= = 0,528.

Уточним относительную высоту сжатой зоны бетона:

===0,04.

Мы получаем, что _R сечение не переармировано.

Каркас поперечного ребра - КР-1.

4. Расчет прочности продольных ребер по первой группе предельных состояний

4.1 Расчетная схема

l₀= l_к - 0,1 = 5970-100 = 5870 мм.

l₀-расчетный пролет по осям опорных площадок.

Определяем нагрузки на продольные ребра:

полная расчетная нагрузка(_f>1): q_tot=8302,97 = 2465,1 кг/м.

полная нормативная нагрузка(_f=1): q_n=6502,97=1930,5 кг/м.

длительная нагрузка: задаемся при условии 70 % от полной нормативной нагрузки q_ln=0,7q_n=0,71930,5=1351,35 кг/м.

кратковременная нагрузка: q_sh=0,3q_n=0,31930,5=579,15 кг/м.

Определяем моменты и поперечные силы:

М_tot===10617,46 кгм.

М_n===8314,88 кгм.

М_ln===5820,42 кгм.

М_sh===2494,46 кгм.

Q_tot===7235,07 кг.



a = 30мм; b=200мм; h_o=270мм; h'_f = 30мм.

.

Находим коэффициент :

_m===0,051.

_m=0,051 =0,974.

Определяем относительную высоту сжатой зоны:

.

Определяем граничную высоту сжатой зоны бетона:

_R==.

где - относительная деформация в арматуре растянутой зоны, для арматуры с условным пределом текучести:

.

= 0,0035 - предельная относительная деформация сжатого бетона.

Предварительное напряжение .

Так как минимальные потери напряжений 100 МПа, то в формулу вводим с коэффициентом; т.е. . Принимаем .

При расчете прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой при условии расчетное сопротивление арматуры умножается на коэффициент условий работы арматуры :

.

Принимаем

А_s== = 6,19 см².

R_s=5300 кгс/см² - предел прочности при растяжении для АтIVC.

По сортаменту принимаем: 2 стержня диаметром 20 мм АтIVC А_s=6,28 см².

4.2 Расчет прочности наклонных сечений

Задаемся диаметром поперечной арматуры в каркасе: 6 Вр-I.

Проверяется выполнение условия:

Q 0,3_w1bR_bbh₀,

_w1 - коэффициент, учитывающий влияние хомутов,

_w1=1+5_w 1,3

=

- коэффициент приведения арматуры к бетону.

E_s=20010⁴ кгс/см ²; E_b=30610³ кгс/см²

==6,53.

_w=

- коэффициент армирования

.

=0,01-для тяжелого бетона.

A_sw=0,283 см², b-ширина двух ребер: b=200 мм,

n_w- число ветвей хомутов в поперечном сечении: n_w=2,

- шаг хомутов в см.

=,

R_sw-расчетное сопротивление поперечной арматуры:

R_sw=300 МПа=3060 кгс/см².

Усилие, воспринимаемое хомутами на единице длины:

q_sw=,

_b2= 2 -для тяжелого бетона, Q =7235,07 кг.

R_bt-осевое растяжение, R_bt = 1,05 МПа = 10,7 кгс/см².

q_sw== 41,9 кг/см.

== 41,3 см.

Проверяем _max:

_max=,

_b4=1,5-для тяжелого бетона,

_n=== 0,005?0,5.

Р - усилие предварительного обжатия:

.

_max= = 32,5 см.

=41,3 см >_max=32,5 см => уменьшаем диаметр арматуры до 5 мм.

тогда A_sw= 0,196 см².

== 28,6 см.

_max - условие выполняется.

s_констр= h/2 = 150 мм.

Выбираем минимальный шаг: =s_констр=150 мм.

_w== 0,0013.

_w1=1+56,530,0013=1,042.

0,3_w1bR_bbh₀=0,31,0420,81482027=19986,4 кг.

Q=7235,07 кг19986,4 кг - условие выполняется => прочность наклонных сечений обеспечена.

Каркас КР-2.

5. Расчет продольных ребер по трещиностойкости (вторая группа предельных состояний)

5.1 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

Размещено на http://www.allbest.ru/

b = 2940мм =294см; h = 30мм = 3см;

b = 200мм =20см; y_p = 13,5см=135мм;

а = 30мм = 3см; А_s = 6,28см²;

h = 300мм = 30см; h_p = 27см = 270мм;

Площадь приведенного сечения:

A_red=A+A_s=bh+b(h-h)+A_s,

== = 6,53.

E_s=20·10⁴Мпа.

E_b=30·10³Мпа.

А_red=2943+20(30-3)+6,536,28=1463 см².

Статический момент относительно нижней грани:

S_red=b h y + b h_p y_p + A_s а,

S_red=294328,5+202713,5+6,536,283 = 32550,03 см³

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

y===22 см.

Расстояние от центра тяжести напрягаемой арматуры до центра тяжести приведенного сечения: e_0p= y - a = 22-3=19 см.

Момент инерции приведенного сечения:

J_red=,

J_red== = 124550,03 см⁴.

Момент сопротивления сечения относительно нижней грани:

W_red == = 5661,4 см³.

Момент сопротивления сечения относительно верхней грани:

W_red = = = 15568,8 см³.

Упругопластический момент сопротивления относительно нижней грани при г=1,30:

W_pl = 1,30W_red = 1,35661,4=7359,82 см³.

Упругопластический момент сопротивления относительно верхней грани при г=1,25:

W_pl = 1,2515568,8= 19461 см³.

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

= = =3,87 см.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней ядровой точки:

r_inf см.

5.2 Определение потерь предварительных напряжений

Потери, происходящие до обжатия бетона:

- потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения для стержневой арматуры. прочностной трещиностойкость ребро плита

- потери от температурного перепада, так как они учитываются только для стендовой технологии.

- потери от деформации формы, воспринимающей усилие натяжения, так как учитываются только при механическом способе натяжения.

- потери от деформации анкеров, так как учитываются только при механическом способе натяжения.

=16,2 Мпа.

Потери, происходящие после обжатия бетона.

- потери от усадки бетона,

где - деформация усадки бетона, принимаемая равной 0,0002 для бетона класса В 25.

.

- потери напряжений от ползучести бетона, зависят от уровня обжатия (отношение ).

.

== 6,53 - коэффициент приведения арматуры к бетону.

.

=2,5 - коэффициент ползучести бетона, определяемый по т.4 методички.

- напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры.

- усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь.

- эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения элемента. При отсутствии напрягаемой арматуры в верхней зоне и , а .

Так как напряжение определяется на уровне нижней напрягаемой арматуры и отсутствует напрягаемая арматура в верхней зоне, то .

М - изгибающий момент от собственного веса элемента, действующий в стадии обжатия в рассматриваемом сечении. При расчете ребристых плит, изготовляемых по агрегатно-поточной технологии можно принимать М=0, так как монтажные петли в типовых плитах расположены по торцам изделия.

- площадь приведенного сечения и момент его инерции относительно центра тяжести приведенного сечения.

=22-3=19 см.

.

.

Определяем полные потери напряжений:

.

Напряжение в арматуре с учетом всех потерь:

.

Усилие обжатия с учетом всех потерь:

.

5.3 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси

Момент трещинообразования:

M_crc=R_b,.serW_pl+M_rp,

R_{bt.ser -} расчетное сопротивление бетона осевому растяжению,

R_bt.ser=1,55 МПа,

W_pl=7359,82 cм³.

Момент обжатия бетона напрягаемой арматурой относительно ядровой точки, наиболее удаленной от зоны, в которой определяется трещинообразование:

M_rp=P₍₂₎(e_0р+)_sp;

_sp=0,9 - коэффициент точности натяжения.

M_rp=2294(19+3,87)0,9=47217,4.

M_crc=1,557359,82+47217,4=58625,1 = 5862,51 кг•м.

M_crc =5862,51 кгм,

M_tot =10617,46 кгм,

M_n=8314,88 кгм,

M_ln=5820,42 кгм.

M_crc<M_n от нормативных нагрузок трещины образуются.

5.4 Расчет по раскрытию нормальных трещин

Ширину раскрытия нормальных трещин определяем по формуле:

.

Рассчитаем ширину раскрытия трещин при действии постоянных и длительных нагрузок. При продолжительном действии нагрузки ; для арматуры периодического профиля ; для изгибаемых элементов ; предварительно назначаем .

см.

Тогда .

Базовое расстояние между трещинами определяем по формуле:

.

Для этого найдем площадь растянутого бетона:

.

<, поэтому принимаем ; тогда площадь растянутого бетона:

.

Отсюда:

.

Принимаем (принимается не менее 10ds и 10 см и не более 40ds и 40 см).

Получаем:

мм <.

- предельно допустимая ширина раскрытия трещин согласно нормативным документам.

Рассчитаем ширину раскрытия трещин от кратковременного действия полного момента. При непродолжительном действии нагрузки . Остальные коэффициенты и те же, что и для .

.

Получаем:

.

Рассчитаем ширину раскрытия трещин от кратковременного действия момента от постоянных и длительных нагрузок. При непродолжительном действии нагрузки . Остальные коэффициенты и те же, что и для ; .

Получаем:

.

Полную ширину раскрытия трещин (при непродолжительном раскрытии) рассчитывается по формуле.

<.

Трещиностойкость обеспечена.

6. Расчет панели в стадии изготовления, транспортирования и монтажа

6.1 Проверка прочности

Прочность бетона принимается равной передаточной:

Rbp=0,7·25=17,5 Мпа.

Призменная прочность:

Rb=14,5 Мпа =148 кгс/см².

Прочность на растяжение:

Rbt,ser=1,55 Мпа=15,8 кгс/см².

Усилие обжатия в предельном состоянии:

P_оп=(гsp·sp-su)·Asр,

где гsp-коэффициент точности натяжения.

_sp=1,1.

Предварительное напряжение за вычетом первых потерь:

_sp =540-16,2 = 523,8 МПа.

Для стержневой арматуры su=330МПа.

Pоп=(1,15238-3300)·6,28 = 15460,1 кг

Изгибающий момент относительно верхней (в данном случае растянутой) арматуры:

Моп = Pоп ·(h0-aґ) =15460,1(0,27-0,015) =3942,3 кг·м.

Момент от собственного веса плиты в месте размещения монтажной петли:

М_g=,

где г_f = 1,1.

k=1,6 - коэффициент динамичности при транспортировании.

gn=160*3=480 кг/м - погонная нагрузка от собственного веса панели.

l₀ = 5,87м - пролет панели.

М_g= = 3638,65 кг·м.

m=,

b=200 мм=0,2 м - ширина двух рёбер.

h0ґ= h-a=300-20 =280 мм = 28 см.

_m=< 0,4 => Прочность сжатой зоны обеспечена.

6.2 Проверка трещиностойкости панели на стадии изготовления

Определяется усилие обжатия с учётом первых потерь при гsp=1.

P₍₁₎ = гsp(sp- sp(1))As=1(540-16,2)·6,28 = 3289,5 МПа·см ² = 32895 кг.

Момент обжатия:

Mp = P(l)·eop = 32895·0,19 = 6250,05 кг·м.

Момент от собственного веса без учёта коэффициента динамичности:

Mg===2067,4 кг·м.

Эксцентриситет приложения усилия:

eopґ== = 0,13 м = 13 см.

Условие отсутствия трещин в верхней зоне панели в момент обжатия представлено выражением:

Rbt,ser·Wpl'?P(l)(eopґ-rґinf).

Rbt,ser = 1,55 Мпа.

W'_pl = 19461 см³.

r_inf = 10,6 см.

Rbt,ser·W'pl=1,55·19461·10-І= 3016,5 кг·м.

P(l)(eopґ-rґinf)=32895(0,13-0,106) = 789,5 кг·м.

Условие выполнено => трещин в верхней зоне панели нет.

6.3 Подбор монтажных петель

Для монтажных подъёмных петель применяется арматура класcа А-I марок Bст 3сп 2 и Bcт 3сп 2.

Нормативное усилие, приходящееся на одну петлю, принимается при подъёме за 4 петли стропами:

P_n=,

где G - собственная масса изделия.

G=2680 кг.

P_n==893,3кг.

Принимаем диаметр стержня петли 12 мм, P_n=1100 кг.

6.4 Расчет по деформациям продольных ребер плиты

Определение кривизны на участках с трещинами в растянутой зоне.

Полная кривизна определяется по формуле:

,

- кривизна от кратковременного действия всей нормативной нагрузки;

- кривизна от длительной части нагрузок;

- выгиб от действия усилия обжатия;

- кривизна (обратный выгиб) преднапряженной ЖБК за счет влияния усадки и ползучести бетона;

.

кг•м.

ц_b1=0,8 - коэффициент, учитывающий увеличение деформаций вследствие кратковременной ползучести бетона.

I_red = 124550,03 см ⁴ - приведенный момент инерции сечения.

Е_b = 30•10³ МПа = 30,6•10^{4 -} модуль упругости бетона.

.

ц_b2 = 2 - (при влажности воздуха окружающей среды 40-75 % для тяжелого бетона) - коэффициент, учитывающий увеличение деформаций сжатой зоны элемента вследствие длительной ползучести бетона.

.

.

- сумма потерь от ползучести бетона.

E_s= 20•10⁴ МПа - модуль упругости рабочей арматуры.

h₀ = 27см.

Полная кривизна:

= 1,6•10^-5 + 3,8•10^-5-1,4•10^-6-3,2•10^-5 = 49,4•10^-6.

Полная величина прогиба:

- Полная величина прогиба удовлетворяет установленным нормам.

7. Проверка удлинения и определение длины заготовки при электротермическом способе натяжения арматуры

7.1 Определение полного удлинения арматуры

_ДL_n=_ДL₀+_Д L_c+_Д L_ф+_ДL_н+ с_t.

_ДL_o- удлинение, соответствующее заданной величине предварительного напряжения,

_Д L_o=,

E_s=210⁵МПа - начальный модуль упругости арматуры.

L_y=6,4м=6400мм - расстояние между наружными гранями упоров на форме.

_sp= 540 МПа - величина предварительного напряжения.

k=1,085-коэффициент, учитывающий упругопластические свойства стали.

_.ДL_o=м=19 мм.

_ДL_с=4 мм=0,004 м - величина обжатия анкеров.

_Д L_ф=0,00045970=2,4 мм=0,0024 м - продольная деформация формы.

_ДL_н=0- остаточная деформация (учитывается только для высокопрочной проволоки).

c_t=3,2 мм - дополнительное удлинение, обеспечивающее свободную укладку арматурного стержня в упоры с учетом остывания при переносе стержня, принимаемое не менее 0,5 мм на 1м длины арматуры.

_ДL_п=19+4+2,4+0+3,2 = 28,6 мм.

7.2 Определение возможного удлинения с учетом ограничения максимальной температуры нагрева

_ДL_t=(t_p-t_o)L_kt

- возможное удлинение арматуры при нагреве до заданной максимальной температуры.

t_p=400 ^oC - рекомендуемая температура нагрева (но не более максимально допустимой),

t_o=20 ^oC - температура окружающей среды,

L_k=5970мм - расстояние между токопроводящими контактами,

_t =1510^{-6 -} коэффициент линейного расширения стали,

_ДL_t=(400-20)59701510^-6=34,03мм.

_ДL_t<_ДL_n принимаем max температуру нагрева: t=450 ^oC,

_ДL_t=(450-20)59701510^-6=38,5 мм;

Получили, что _Д L_t=38,5 мм > _Д L_n=28,6 мм => условие выполнено, значит, заданная _sp обеспечивается без перегрева арматуры.

7.3 Определение длины заготовки арматуры

Длина арматурной заготовки (расстояние между внутренними поверхностями анкеров):

L_з=L_y-_ДL_c-_ДL_ф-_ДL_н-_ДL_o=6400-4-2,4-0-19=6374,6 мм.

Требуемая длина отрезаемого стержня:

L_o=L_з+2a,

где а длина стержня, используемая для образования временного анкера на стержне,

a=2,5d+5=2,520+5=55 мм,

L_o=6374,6+255=6484,6 мм.

Список литературы

1. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. - М., 2004.

2. СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М., 2004.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). - М., 2004.

4. СП 52-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. - М., 2004.

5. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004). - М., 2005.

6. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по дисциплине "Железобетонные конструкции" / сост. Т.В. Юрина; строит. факультет ПГТУ. - Пермь, 2008.

Размещено на Allbest.ru