- •Факультет пгс-о. Кафедра асп курсовой проект
- •Мытищи 2009 г. Оглавление
- •Раздел I. Конструирование сборных железобетонных конструкций пятиэтажного здания.
- •Раздел II. Монолитное балочное перекрытие с плитами,
- •Раздел I. Конструирование сборных железобетонных конструкций пятиэтажного здания.
- •1.1.Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия
- •1.2. Расчет ребристой плиты
- •1.2.1. Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям первой группы
- •1.2.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы.
- •Ширина раскрытия трещин
- •Ширина раскрытия трещин от кратковременного действия длительной нагрузки.
- •Ширина раскрытия трещин при продолжительном действии длительной
- •Кривизна от непродолжительного действия
- •1.2.4. Расчет прочности плиты в стадии транспортирования
- •1.2.5. Расчет прочности штаты в стадии монтажа
- •1.2.6. Расчет монтажной петли
- •1.2.7. Конструирование плиты
- •Назначение арматуры
- •1.3. Проектирование ригеля
- •1.3.1. Расчет ригеля в стадии эксплуатации
- •Определение усилий в ригеле
- •Прочность нормальных сечений ригеля
- •Прочность наклонного сечения подрезки ригеля по поперечной силе.
- •Прочность наклонного сечения в месте изменения сечения подрезки
- •Окончательно принимаем:
- •1.3.2. Проектирование стыка ригеля с колонной.
- •1.3.3. Построение эпюры материалов в ригеле и конструирование ригеля.
- •Назначение арматуры
- •1.4.Расчет средней колонны в стадии эксплуатации
- •1.4.1.Сбор нагрузок и определение усилий в колонне
- •1.4.2. Расчет прочности колонны 1 этажа.
- •1.4.3.Расчет прочности колонны 3 этажа.
- •1.4.4. Расчет прочности колонны первого этажа в стадии монтажа.
- •1.4.5. Проектирование консолей колонны.
- •1.4.6. Расчет жесткой консоли колонны.
- •1.4.8. Конструирование колонны.
- •1.5. Проектирование отдельного фундамента под среднюю колонну
- •1.5.1.Определение размеров фундамента
- •1.5.2.Расчет прочности подошвы фундамента
- •1.5.3.Конструирование фундамента
- •Технико-экономические показатели фундамента
- •Раздел II. Монолитное балочное перекрытие с плитами, работающими в одном направлении.
- •2.1. Проектирование монолитной плиты перекрытия.
- •2.2.Расчет плиты перекрытия в стадии эксплуатации.
- •2.2.1. Размеры и расчетные пролеты элементов перекрытия.
- •2.2.2. Сбор нагрузок и определение усилий в плите
- •Для расчетов по предельным состояниям первой группы
- •2.2.3. Прочность нормальных сечений плиты (подбор арматуры)
- •Арматура средних пролетов
- •Арматура крайних пролетов
- •Расчет плиты на действие поперечных сил
- •Проверка плиты по образованию нормальных трещин
- •Проверка плиты по раскрытию нормальных трещин
- •2.2.4. Конструирование плиты
- •Назначение арматуры в плите
- •2.3. Проектирование второстепенной балки монолитного перекрытия.
- •2.3.1. Установление размеров и расчетных пролетов балки перекрытия
- •2.3.2. Определение усилий в балке
- •2.3.3. Прочность нормальных сечений (расчет рабочей продольной арматуры)
- •Арматура в средних пролетах
- •2.3.4. Прочность наклонных сечений (расчет вертикальных стержней) Сечение над первой промежуточной опорой (слева)
- •Сечение над первой промежуточной опорой (справа)
- •Сечение над первой опорой
- •Сечение над средней промежуточной опорой
- •2.3.5. Конструирование второстепенных балок
- •Назначение арматуры
- •2.4.Технико-экономические показатели перекрытия
- •3. Список использованной литературы.
1.2.2 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы.
• Геометрические характеристики расчетного сечения.
Расчетное сечение таврового профиля с полкой в сжатой зоне. Бетон тяжелый класса ВЗО, Rb = 22 МПа (22∙ 103 кН/м2), нормативное сопротивление Rbn= 29 МПа (29∙ 103 кН/м2) Rbt,ser = 2,1МПа (2,1 ∙ 103 кН/м2), напрягаемая арматура А800, расчетное сопротивление Rs= 695МПа (695∙103 кН/м2 ), нормативное сопротивление Rsn=800 МПа (800∙103 кН/м2). Модуль упругости стали Es= 20∙ 104 МПа (20∙107 кН/м2), бетона Еb =3,6∙ 104 МПа (3,6∙107 кН/м2), размеры сечения h=45см, , ширина ребра b =14 см, , рабочая высота сечения ho = 42 см, (а = Зсм).
Площадь бетона
Коэффициент приведения
Площадь приведенного сечения:
≈0,1345м2.
Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:
Расстояние от оси, проходящей через нижнюю грань продольного ребра до центра тяжести приведенного сечения:
у0 = 42389/1345 = 31,5см.
Момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести сечения:
Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне:
Wred = Jred / уо = 240133,6/31,5=7623,3см3= 0,0076233м3,
то же по верхней зоне:
W|red = Jred / (h-уо)= 240133,6/(45-31,5) =17787,7см3= 0,0177877м3,
Упругопластический момент для таврового сечения с полкой в сжатой зоне для расчетов в стадии эксплуатации при γ = 1,3
Wp1 = γ Wred =1,3∙7623,3=9910,3см3 = 0,00991036м3.
То же для таврового сечения с полкой в растянутой зоне для расчетов в стадии изготовления при: , коэффициент γ=1,15
W/p1 = γ W/red =1,15∙17787,7=20455,9см3 = 0,0204559м3.
Коэффициент γ определяется по таблице 11 приложения.
• Установление уровня предварительного натяжения арматуры.
Уровень предварительного напряжения для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры назначается так, чтобы соблюдались условия:
σsp ≤ 0,9Rs,ser; σsp ≥ 0,3Rs,ser
Коэффициент точности натяжения арматуры (учет возможных отклонений) при определении потерь предварительного натяжения и расчетах по второй группе предельных состояний принимется равным γsp=l,0.
Предварительно назначим уровень преднапряжения 80% от Rsn
σsp =0,8Rsp=0,8∙800=640 МПа.
• Расчет потерь предварительного напряжения арматуры.
Расчет потерь производится в соответствии со СНиП при коэффициенте точности натяжения арматуры уsp = 1,0,
∆σsp1 - потери от релаксации напряжений в стержневой арматуре А800 при электротермическом способе натяжения
∆σsp1 = 0,03σsp = 0,03∙ 640 = 19,2 МПа,
∆σsp2 - потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами не учитываются, так как форма пропаривается в пропарочной камере вместе с изделием, ∆σsp2=0,
∆σsp3 - потери от деформации формы при неодновременном натяжении арматуры в расчетах не учитываются, так как уже учтены в расчете удлинений арматуры, ∆σsp3=0
∆σsp4 - потери от деформации анкеров при электротермическом способе натяжения учтены в расчете полных удлинений арматурных стержней и поэтому равны нулю, ∆σsp4=0,,
∆σsp5 -потери от усадки бетона.
Для бетонов В35 н ниже относительная деформация усадки бетона εb,sh= 0,0002
∆σsp5 = εb,sh ∙ Еs = 0,0002 ∙ 20 ∙ 104= 40 МПа.
∆σsp6 -потери от ползучести арматуры определяются по формуле:
Здесь
• коэффициент приведения а = Es /Еb = 5,56;
• эксцентриситет силы обжатия P1 относительно центра тяжести приведенного сечения еsp= уо -а =31,5 - 3 = 28,5 см =0,285 м;
• коэффициент армирования сечения (без учета ненапрягаемых стержней)
• μsp=Asp/A=9,82/1290=0,0076;
• коэффициент ползучести бетона φsp=2,3; находится по таблице 10 приложения для бетона ВЗО и влажности 40-75%;
Первые потери преднапряжения равны:
∆σsp(1)= ∆σsp1+∆σsp2+∆σsp3+∆σsp4=19,2+0+0+0 = 19,2 МПа.
Начальное усилие обжатия с учетом первых потерь
P1 = Аsp(σsp -∆σsp(1)) =9,82∙ 10-4(640 - 19,2)103 = 609,6 кН.
Максимальное сжимающее напряжение в бетоне при обжатии силой P1 на уровне крайнего нижнего волокна, у = 0,285+0,03=0,315м, без учета влияния собственного веса плиты:
Согласно /6/, передаточная прочность бетона Rbp назначается не менее 15 МПа и не менее 50% прочности от класса бетона. Принимаем Rbp= 40 МПа. Сжимающие напряжения в бетоне от силы P1 в стадии предварительного обжатия не должны превышать 90% от передаточной прочности RbP
σbp=27,3 МПа < 0,9Rbp = 0,9∙40 = 36 МПа. Требование выполняется. Определим напряжения в бетоне с учетом разгружающих напряжений от веса плиты на уровне центра тяжести продольной арматуры, то есть, при уо = еор = 0,285 м. Из таблицы 1 нагрузка от веса 1 м2 плиты принята 2500 Н. Изгибающий момент от собственного веса плиты вычислен при расчетном пролете 10= 8,96 м.
кН∙м,
Вторые потери
∆σsp(2)= ∆σsp5+∆σsp6=40+110=150МПа
Полные потери
∆σsp= ∆σsp(1)+∆σsp(2)=19,2+150=169,2МПа>100МПа.
Принимаем полные потери
∆σsp= 169,2МПа
Напряжения в напрягаемой арматуре после проявления всех потерь
σsp2= 640-169,2=470,8МПа
Усилие обжатия с учетом полных потерь
Р2 = 9,82∙10-4(640 – 169,2)103 ≈462,3 кН.
•Расчет трещиностойкости плиты
Исходные данные. Коэффициент надежности по нагрузке γf =1 и, соответственно, расчетный момент равен нормативному Мн =227,88 кНм, момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне Wred =7623,3см3, Wpl=9910,3см3, усилие обжатия с учетом полных потерь Р2 = 462,3 кН, эксцентриситет силы обжатия еор= 0,285м, r=Wred/Ared= 7623,3/ = 5,7см, напряжения в напрягаемой арматуре после проявления всех потерь σsp2= 470,8МПа.
Условием необразования трещин является соблюдение условия:
Mn≤Mcrc
Момент, соответствующий образованию трещин Mcrc определяем по приближенному способу ядровых моментов:
Mn≤Mcrc=Rbt,serWpl+Mrp
где:
Mrp=P2(еор +r)=462,3(0,285+0,057)=158,1кНм.
Rbt,ser ∙Wpl = 2,1 ∙103∙9910,3∙10-6= 20,8кНм.
Mcrc = 20,8+ 158,1= 179,8кНм < Мн = 227,88 кНм.
Условие не выполняется, трещины в растянутой зоне образуются. Необходим расчет по раскрытию нормальных трещин.
• Ширина раскрытия нормальных трещин продольных ребер
Исходные данные. Предельная ширина раскрытия трещин аcrc,ult, для конструкций к которым не предъявляются требования непроницаемости, при арматуре А800, не должна превышать 0,2 мм при продолжительном раскрытии и 0,3мм при непродолжительном раскрытии. Так как конструктивная ненапрягаемая арматура 2Ø8 В500, As =1,01см2 в определении геометрических характеристик не учитывалась, то усилие Р2 приложено в центре тяжести нижней арматуры, еsp = 0,0; напрягаемая арматура 2Ø25 А800; Asp= 9,82см2, Р2=462,3 кН, изгибающие моменты от нормативных нагрузок: от полной нормативной нагрузки Мn = кНм, от постоянной и длительной Мдл, =170,94кНм.
Расчет по раскрытию трещин производят из условия:
acrc≤ acrc,uit
где acrc е - ширина раскрытия трещин от внешней нагрузки, acrc,uit - предельно допускаемая ширина раскрытия трещин.
Ширина раскрытия трещин от внешней нагрузки вычисляется по формуле:
acrc =φ1 φ2ψsσsls/Es
Приращение напряжений в растянутой арматуре для прямоугольных, тавровых и двутавровых сечений разрешается принимать при z ≈ 0,7ho, если выполняется условие acrc≤ acrc,uit или определять по по формуле z = ζho, где коэффициент ζ принимется по таблице 20 приложения.