Расчет прочности нормальных сечений.

Курсовой проект

Расчёт железобетонных конструкций многоэтажного производственного здания.

 

 

Преподаватель Нифонтов А.В.

Студент гр.153 Розыева Л.О.

 

 

Нижний Новгород – 2012 г.

Содержание

Задание на выполнение курсового проекта

Введение

1. Исходные данные для проектирования

2. Компоновка здания

3. Расчет ребристой плиты

3.1. Исходные данные для проектирования плиты

3.2. Расчет плиты по прочности

3.3. Расчет плиты по второй группе предельный состояний

3.3.1. Расчет по образованию трещин

3.3.2. Расчет ширины раскрытия трещин

3.3.3. Расчет плиты по прогибам

4. Расчет сборного ригеля поперечной рамы

4.1. Исходные данные для проектирования ригеля

4.2. Расчет ригеля по прочности

4.3. Определение площади поперечного сечения
поперечной арматуры на отрыв

4.4. Расчет ригеля на прочность по наклонным сечениям

на действие поперечных сил

4.5. Определение длины приопорных участков

4.6. Обрыв продольной арматуры в ригеле

5. Расчет сборной железобетонной средней колонны

5.1. Исходные данные для проектирования колонны

5.2. Расчет колонны первого этажа

5.3. Расчет колонны на поперечную силу

5.4. Расчет консоли колонны

Библиографический список

Введение

Задачей данной курсовой работы является проектирование и конструирование элементов междуэтажного перекрытия и каркаса здания в сборном железобетоне в соответствии с заданными исходными данными.

Требуется разработать план, поперечный разрез здания; запроектировать, рассчитать сборную ребристую плиту перекрытия над первым этажом с ненапрягаемой арматурой в продольных ребрах, сборные ригель и среднюю колонну двух нижних этажей.

Выполнить рабочие чертежи плиты, ригеля и колонны, составить спецификации арматуры и арматурных изделий на перечисленные элементы.

В ходе работы решаются следующие задачи:

· освоение методики компоновки сооружений из железобетона;

· определение расчетных нагрузок на конструктивные элементы;

· расчет и конструирование элементов сборного железобетонного перекрытия;

· выполнение рабочих чертежей железобетонных конструкций.

Исходные данные для проектирования

Здание проектируется по жесткой конструктивной схеме, с полным каркасом, поперечными стенами из кирпича и с продольными навесными панельными стенами в сборном железобетоне. Район строительства – г. Гороховец.

Сетка колонн:

поперек здания – (пролет число пролетов) – ;

вдоль здания – (шаг колонн число шагов) – .

Направление ригелей (главных балок) – поперек здания.

Высота этажа – , количество этажей – , отметка уровня земли – .

Коэффициент надежности по ответственности здания .

Временная нормативная нагрузка (включая кратковременную) на междуэтажных перекрытияx и

Коэффициент снижения временной нагрузки:

а) для сборных ригелей - ;

б) для колонн - .

Бетон тяжелый класса:

а) для плит: В15;

б) для ригелей: В15;

в) для колонн:В20;

г) для колонн:В15.

Рабочая арматура классов:

а) полка сборной плиты сетки по ГОСТ

б) продольных ребер плиты:А300;

в) ригеля:А400;

г) колонны:А300;

д) для колонн: А300.

Поперечную арматуру в продольных ребрах плиты, в ригеле и колонне принять самостоятельно.

Расчетное сопротивление грунта ;

 

Ригель средний с 2 каркасами.

 

 

Компоновка здания.

В соответствии с заданием проектируются сборные железобетонные конструкции 4 – этажного, 4 – пролетного производственного здания без подвала, с обычными условиями эксплуатации помещений. На рисунке 1 показаны план и поперечный разрез рассчитываемого здания. Расстояния между разбивочными осями здания – продольными и поперечными ; высота этажей – . Здание имеет полный железобетонный каркас с рамами, расположенными в поперечном направлении. Поперечные рамы образуются из колонн, располагаемых на пересечениях осей, и ригелей, идущих поперек здания. Ригели опираются на консоли колонн. Места соединения ригелей и колонн, после сварки выпусков арматуры и замоноличивания стыков, образуют жесткие рамные узлы.

На ригели опираются плиты перекрытий (перекрытия), располагаемые длинной стороной вдоль здания и длина плит равна расстоянию между осями рам . Плиты ребристые, у продольных стен укладываются плиты половинной ширины, называемыми пристенными или доборными. По рядам колонн размещаются связевые (межколонные) плиты, приваренные в четырех точках к закладным деталям ригелей и соединяющиеся между собой поверх продольных ребер стальными накладками.

Продольные стены выполняются навесными или самонесущими из легкобетонных панелей. Привязка колонн крайних рядов и наружных стен к продольным разбивочным осям – «нулевая» (рисунок 1).

Поперечные стены (торцевая и внутренняя) выполняются самонесущими кирпичными. Расстояние между поперечными стенами , что меньше . В этом случае в поперечном направлении здание будет с жесткими опорами, при которых элементы каркаса (ригели и колонны) рассчитываются только на вертикальные нагрузки, а горизонтальная (ветровая) нагрузка воспринимается поперечными стенами, выполняющими функции вертикальных связевых диафрагм. В продольном направлении жесткость здания обеспечивается металлическими портальными вертикальными связями, устанавливаемыми в одном среднем пролете по каждому продольному ряду колонн.

 

 

Рисунок 1 – Конструктивная схема многоэтажного каркасного здания

Расчет ребристой плиты.

Исходные данные для проектирования плиты.

Для сборного железобетонного перекрытия, представленного на плане и разрезе рисунка 1, требуется рассчитать сборную ребристую плиту с ненапрягаемой арматурой в продольных ребрах. Сетка колонн . Направление ригелей междуэтажных перекрытий – поперек здания. Нормативное значение временной нагрузки на междуэтажные перекрытия , длительная - . Коэффициент надежности по назначению здания принимается ; коэффициент надежности по нагрузке: временной – ; постоянной - . Бетон тяжелый класса В15.

Расчетные сопротивления бетона и .

Для расчета по первой группе предельных состояний:

; ;

Для расчета по второй группе предельных состояний:

;

Основные размеры плиты (рисунок 2):

· длина плиты ;

· номинальная ширина ;

· конструктивная ширина

Высота плиты ориентировочно определяется по выражению, принимая всю нагрузку длительной:

Принимаем .

 

Расчет плиты по прочности.

Расчет полки плиты.

Толщина полки принята .

Пролет полки в свету по рисунку 2а, меньший размер:

больший размер:

Рисунок 2 – Расчет ребристой плиты

 

Расчетная нагрузка на полки:

Постоянная с коэффициентом надежности по нагрузке :

- вес полки:

где – вес 1 м³ тяжелого железобетона;

- вес пола и перегородок (при отсутствии сведений о конструкции пола и перегородок, их нормативный вес принят ).

Итого постоянная нагрузка:

 

Временная нагрузка (с ):

 

Полная расчётная нагрузка (с ):

Схема армирования плиты и эпюра моментов в полке плиты представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема армирования плиты и эпюра М в полке плиты

Изгибающий момент в полке (в пролете и на опорах) при прямоугольных полях ():

 

Площадь арматуры при (a = защитный слой 15 мм + расстояние до середины толщины сетки при арматуре Ø3В500).

Расчетное сопротивление арматуры (таблица Приложения «В»)

Проверка условия :

Граничная относительная высота сжатой зоны:

Таким образом, условие выполняется. При невыполнении данного условия, необходимо повысить класс бетона.

Принята сетка:

Процент армирования полки:

 

Расчет поперечных ребер.

Высота ребра , арматура А400, расчётный пролёт:

Расчётная нагрузка от собственного веса ребра:

Временная расчётная нагрузка на ширине ребра 0,1м

Расчётная схема ребра, эпюра нагрузки и моментов представлена на рисунке 4.

 

Рисунок 4 – Расчетная схема и эпюра М к расчету поперечного ребра

 

 

т.о., изгибающий момент в пролёте поперечного ребра будет равен:

Сечение тавровое, расчётная ширина полки:

 

 

Расчёт арматуры:

Принят с

Расчет продольных ребер.

Продольные ребра рассчитываются в составе всей плиты, рассматриваемой как балка П-образного сечения с высотой и номинальной шириной (конструктивная ширина ). Толщина сжатой полки .

Расчетный пролет при определении изгибающего момента принимает равным расстоянию между центрами опор на ригелях:

Расчетный пролет при определении поперечной силы:

Нагрузка на 1 пм плиты составит:

– постоянная:

где – расчетная нагрузка от собственного веса трех поперечных ребер

– расчетная нагрузка от собственного веса двух продольных ребер с заивкой швов

где – средняя ширина двух ребер и шва

– временная:

– полная:

Усилия от расчетной нагрузки для расчета на прочность:

А. Аналитический метод

При равномерно распределенной нагрузке длина приопорного участка определяется в зависимости от:

Поскольку

Значение

Так как , длина приопорного участка определяем по формуле:

 

 

Б. Графический метод

Рисунок 6 – К определению графическим методом

 

Длина приопорного участка принимается большая из двух значений. Т.е. по рисунку 6

 

 

Расчет плиты по прогибам

Полная кривизна для участков с трещинами в растянутой зоне определяется по формуле:

Полный прогиб плиты:

где – кривизна от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузки

Из расчета

Момент инерции приведенного сечения без учета растянутого бетона:

где – коэффициент ползучести бетона

Принято:

 

Кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки:

Из расчета

 

Кривизна от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузки:

Из расчета т.к. нагрузка носит непродолжительный характер

.

Плита удовлетворят требованиям:

а) эстетико – психологическим

б) конструктивным

Вывод: плита удовлетворяет требованиям по второй группе предельных состояний.

Исходные данные для проектирования ригеля

Для сборного железобетонно перекрытия требуется рассчитать сборный ригель. Сетка колон . Для ригеля среднего пролета необходимо построить эпюры моментов от нагрузки и его несущей способности.

Данные для расчета: бетон тяжелый, класс бетона B15. Коэффициент работы бетона . Расчетные сопротивления бетона с учетом :

и . Продольная и поперечная арматура – класса А400. Коэффициент снижения временной нагрузки .

Армирование ригеля предоставлено двумя продольными каркасами и двухрядным расположением стержней (рисунок 8).

Рисунок 8 – Поперечное сечение ригеля

 

 

Расчет ригеля по прочности

Нагрузка на ригель собирается с грузовой полосы (представленной на рисунке 1) шириной , равной расстоянию между осями ригелей.

а) Постоянная нагрузка (с и ):

- вес железобетонных плит с заливкой :

;

- вес пола и перегородок:

;

- собственный вес ригеля сечением (размеры предварительные)

;

Итого: постоянная нагрузка .

 

б) Временная нагрузка с коэффициентом снижения (с и ):

.

Полная расчетная нагрузка .

 

При поперечном сечение колонн , вылет консолей . Расчетные пролеты ригеля равны:

- крайний пролет

- средний пролет

 

В средних пролетах и на средних опорах

Отрицательные моменты в пролетах при , в среднем пролете для точки «6» при

 

Поперечная сила в каждом пролете определяется как для простой балки с опорными моментами на концах.

На опоре В справа и на средних опорах:

 

 

 

 

Для арматуры класса , , . Принимаем ширину сечения . Высоту ригеля определяем по опорному моменту , задаваясь значением , . Сечение рассчитывается как прямоугольное по формуле

Принимаем .

Расчет арматуры

а) Средний пролет: ; ;

Принято

(где – толщина закладной детали, к которой привариваются продольные стержни; – диаметр арматуры по рифам; – расстояние между стержнями диаметром )

 

б) Средняя опора: ; ; ;

Принято

, что соответствует ранее принятому значению.

 

в) Верхняя пролетная арматура среднего пролета по моменту в сечении «6»: ; ; ;

Принято

Рисунок 10 – Расчетные сечения среднего ригеля в пролете и на опоре В

 

Арматуры на отрыв.

Нагрузка на ригель приложена в пределах высоты его сечения. Поэтому неободима дополнительная вертикальная (поперечная) арматура, площадь которой определяется расчетом на отрыв. Отрывающая нагрузка, приходящаяся на 1 мп длины ригеля и передающаяся через его полки на среднюю часть равна (без учета нагрузки от собственного веса ригеля и нагрузки на его ширине равной 0,3м):

где – ширина поперечного сечения ригеля

Так как шаг поперечных хомутов меньше , площадь будет уменьшаться пропорционально

 

На действие поперечных сил

В крайнем и среднем пролетах ригеля устанавливаем по два плоских сварных каркаса с односторонним расположением рабочих продольных стержней. Наибольший диаметр продольных стержней в среднем пролете составляет .

Принимаем во всех пролетах поперечные стержни из арматуры класса А400 диаметром . . Количество поперечных стержней в нормальном сечении равно числу плоских сварных каркасов в элементе, т.е. n = 2.

 

Средний пролет

Исходя их условий сварки принимаем поперечную арматуру () с шагом

 

Проверка прочности наклонной сжатой полосы:

Прочность сжатой полосы обеспечена.

 

Проверка прочности наклонной сечения:

Хомуты полностью учитываются в расчете и определяется по формуле:

Поскольку

Принято ;

При шаге прочность наклонного сечения обеспечивается. А при шаге прочность наклонных сечений не обеспечивается.

 

 

4.5. Определение длины приопорных участков среднего ригеля.

А. Аналитический метод

В середине пролета ригеля предварительно принимаем арматура класса . Тогда:

Поскольку , то

 

Б. Графический метод

Рисунок 11 – К определению графическим методом в среднем ригеле

 

Принимаем .

 

 

Исходные данные для проектирования колонны.

Колонна принимается двухэтажной резки. Сечение колонны на всех этажах постоянное – .

Нагрузка на внутреннюю колонну собирается с грузовой площади.

Подсчет нагрузок на грузовую площадь сведен в таблицу 2.

Собственный вес колонны длиной 5,4 м (на один этаж) с учетом веса двусторонней консоли будет (при ):

- нормативный:

- расчетный (с ):

Бетон тяжелый класса , арматура класса

 

Расчет консоли колонны

 

Консоль колонны предназначена для опирания ригеля рамы. Консоли колонны бетонируются одновременно с ее стволом, поэтому выполняется также из тяжелого бетона класса имеем расчетное сопротивление бетона , , модуль упругости бетона . Продольная арматура выполняется из стали класса с расчетным сопротивлением . Поперечное армирование консолей выполняется в виде горизонтальных двухветвевых хомутов из стержней диаметром класса . Модуль упругости поперечных . Консоль воспринимает нагрузку от опорной реакции ригеля которая является максимальной.

Максимальная расчетная поперечная сила, передаваемая на консоль составляет:

Принимаем вылет консоли , высоту сечения консоли в месте примыкания ее к колонне, . Угол наклона сжатой грани консоли к горизонту . Рабочая высота опорного сечения консоли:

Расстояние от приложения силы до опорного сечения консоли будет:

Размеры сечения консоли должны удовлетворять условию прочности на действие поперечной силы:

Размеры консоли достаточны.

Определение площади продольной арматуры .

Момент в опорном сечении, взятый с коэффициентом , равен:

Площадь сечения арматуры будет равна:

Принимаем с

 

Рисунок 16 – К расчету консоли.

Библиографический список

1. СНиП 2.011.07-85*. Нагрузки и воздействия [Текст]; утв. Госстроем России 29.05.2003; взамен СНиП II-6-74; дата введения 01.01.87. – М.: ГУП ЦПП, 2003. -44с

2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения [Текст]; утв. Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно – коммунальному комплексу от 30.06.2003; взамен СНиП 2.03.01-84; дата введ. 01.03.2004. – М: ГУП НИИЖБ, 2004.-26с.

3. СП 52.101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры [Текст]: утв. Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу от 30.06.2003: взамен СНиП 2,03,01-84: дата введ. 01.03.2004.-М.: ГУП ГИИЖБ, 2004.-55с.

4. Нифонтов А.В. Расчет сборных железобетонных конструкций многоэтажного производственного здания. Части 1, 2. Методические указания для выполнения курсовых и дипломных проектов по железобетонным конструкциям. / Нифонтов А.В., Малышев В.В., Иваев О.О. – Н.Новгород. ННГАСУ. 2010, 37с.

 

 

Курсовой проект

Расчёт железобетонных конструкций многоэтажного производственного здания.

 

 

Преподаватель Нифонтов А.В.

Студент гр.153 Розыева Л.О.

 

 

Нижний Новгород – 2012 г.

Содержание

Задание на выполнение курсового проекта

Введение

1. Исходные данные для проектирования

2. Компоновка здания

3. Расчет ребристой плиты

3.1. Исходные данные для проектирования плиты

3.2. Расчет плиты по прочности

3.3. Расчет плиты по второй группе предельный состояний

3.3.1. Расчет по образованию трещин

3.3.2. Расчет ширины раскрытия трещин

3.3.3. Расчет плиты по прогибам

4. Расчет сборного ригеля поперечной рамы

4.1. Исходные данные для проектирования ригеля

4.2. Расчет ригеля по прочности

4.3. Определение площади поперечного сечения
поперечной арматуры на отрыв

4.4. Расчет ригеля на прочность по наклонным сечениям

на действие поперечных сил

4.5. Определение длины приопорных участков

4.6. Обрыв продольной арматуры в ригеле

5. Расчет сборной железобетонной средней колонны

5.1. Исходные данные для проектирования колонны

5.2. Расчет колонны первого этажа

5.3. Расчет колонны на поперечную силу

5.4. Расчет консоли колонны

Библиографический список

Введение

Задачей данной курсовой работы является проектирование и конструирование элементов междуэтажного перекрытия и каркаса здания в сборном железобетоне в соответствии с заданными исходными данными.

Требуется разработать план, поперечный разрез здания; запроектировать, рассчитать сборную ребристую плиту перекрытия над первым этажом с ненапрягаемой арматурой в продольных ребрах, сборные ригель и среднюю колонну двух нижних этажей.

Выполнить рабочие чертежи плиты, ригеля и колонны, составить спецификации арматуры и арматурных изделий на перечисленные элементы.

В ходе работы решаются следующие задачи:

· освоение методики компоновки сооружений из железобетона;

· определение расчетных нагрузок на конструктивные элементы;

· расчет и конструирование элементов сборного железобетонного перекрытия;

· выполнение рабочих чертежей железобетонных конструкций.

Исходные данные для проектирования

Здание проектируется по жесткой конструктивной схеме, с полным каркасом, поперечными стенами из кирпича и с продольными навесными панельными стенами в сборном железобетоне. Район строительства – г. Гороховец.

Сетка колонн:

поперек здания – (пролет число пролетов) – ;

вдоль здания – (шаг колонн число шагов) – .

Направление ригелей (главных балок) – поперек здания.

Высота этажа – , количество этажей – , отметка уровня земли – .

Коэффициент надежности по ответственности здания .

Временная нормативная нагрузка (включая кратковременную) на междуэтажных перекрытияx и

Коэффициент снижения временной нагрузки: