|
|
|
|
|
|
В Закладки Главная Официальная Новости Курсовые работы Дипломные проекты Лекции и конспекты Рефераты Софт Ссылки Справочник Студента Гостевая Почта Сегодня мультиварка это обязательный кухонный атрибут каждой уважающей себя хозяйки. Citizen часы швейцарские наручные часы часы moschino. |
|
Монолитное железобетонное ребристое перекрытие промышленного здания железобетонные конструкцииСанкт – Петербургский Государственный Политехнический УниверситетИнженерно – строительный факультет Кафедра строительных конструкций и материалов
Пояснительная записка к курсовому проекту
Выполнил: студент гр. 4014/2 Мо$%^енко А. Ю. Проверил: Кононов Ю. И. Санкт – Петербург 2002 г. Оглавление. Разбивка балочной клетки Предварительное назначение размеров элементов Составление схемы перекрытия Расчет и проектирование балочной плиты Определение нагрузок, действующих на плиту Подбор арматуры Схема армирования балочной плиты Расчет и проектирование главной балки перекрытия Определение нагрузок, действующих на главную балку Подбор продольной рабочей арматуры Подбор поперечной арматуры (хомутов) Схема армирования главной балки и эпюра материалов Расчет и проектирование колонны, работающей на сжатие Определение нагрузок, действующих на колонну Подбор продольной и поперечной арматуры в колонне Схема армирования колонны Расчет и проектирование отдельностоящего монолитного фунда- мента под колонну, работающую на сжатие Определение габаритных размеров фундамента – площади по- дошвы и высоты Подбор арматуры в фундаменте Схема армирования фундамента 1. Разбивка балочной клетки. 1.1. Предварительное назначение размеров элементов. Межэтажные перекрытия в составе промышленных и гражданских зданий яв- ляются одним из основных конструктивных элементов, благодаря которым обеспе- чивается общая пространственная жесткость здания. До 50% общего объема мате- риалов идет на выполнение межэтажных перекрытий. Перекрытия могут выполняться из сборного или монолитного железобетона. В данном проекте будет рассчитываться ребристое перекрытие с балочными плитами. Ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из трех элементов: 1 – главные балки – их направление совпадает с направлением длинной стороны здания (lгл= 6 ? 8 м); 2 – второстепенные балки – их направление совпадает с направлением короткой стороны здания (lвт= 5 ? 7 м); 3 – колонны – устанавливаются в местах пересечений второстепенных балок с глав- ными балками. lгл = 7,5 м; lвт = 5 м hгл = (1/8 ? 1/12)lгл = 93,75 ? 62,5 см bгл = (0,5 ? 0,4)hгл = 46,875 ? 25 см hвт = (1/10 ? 1/15)lвт = 50 ? 33,3 см bвт = (0,5 ? 0,4)hвт = 25 ? 13,32 см Для того чтобы уменьшить высоту плиты и свести проектирование плиты к проектированию балочной плиты, разделим участок между колоннами на 4 равные части, которые определяют пролет балочной плиты. lпл = 1,875 м hпл ? 1/30 lпл = 6,25 см hпл ? 6 см Округляя до 5 см в меньшую сторону, получаем размеры балок: главной – 80 х 40 см второстепенной – 40 х 20 см Толщину плиты примем 9 см 1.2. Составление схемы перекрытия. Смотри Рис. 1. 2. Расчет и проектирование балочной плиты. 2.1. Определение нагрузки, действующей на плиту. Статический расчет плиты, как всякой инженерной конструкции, начинается с установления расчетной схемы и подсчета нагрузок. При расчете из перекрытия мысленно вырезается (перпендикулярно второстепенным балкам) полоса шириной один метр, которая и рассматривается как многопролетная неразрезная балка, не- сущая постоянную и временную нагрузки. Постоянная нагрузка включает в себя собственный вес плиты и вес пола. За- проектируем чистый цементный пол по шлакобетону. 1 - цементный слой 3 см (? = 2200 кг/м3) – 660 Н/м2 2 - шлакобетон 8 см (? = 1200 кг/м3) – 960 Н/м2 Всего gн = 1620 Н/м2 Рис. 2. Схема пола. Нагрузки Норм. нагр. кН/м2 Коэф. безопасно- сти по нагр. Расчет. нагр. кН/м2 Пол Плита (?=2500 кг/м3; h=0,09 м) Постоянная нагрузка: 4,518 Полезная нагр. Всего: 27,381 g = 4,518 кН/м2 p = 22,8 кН/м2 При обычном статическом расчете неразрезных балок предполагается шар- нирное опирание их на опоры, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия, будучи монолитно связанной с балками, не может сво- бодно поворачиваться на промежуточных опорах. Это упругое защемление плиты на промежуточных опорах отражается главным образом на изгибающих моментах в се- чениях средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты во вто- ростепенных балках в качестве условной расчетной и временной нагрузок принима- ют q' = g* + 0,5 p* p' = 0,5 p* где g* = gb и p* = pb – соответственно постоянная и временная расчетные нагрузки, подсчитаны с учетом коэффициентов перегрузки, действующие на 1 пог. м. балки шириной b = 1 м. g* = 4,518 кН/м; p* = 22,8 кН/м g' = 15,918 кН/м; p' = 11,4 кН/м Указанному перераспределению нагрузки соответствует уменьшение поворо- та опорных сечений, которое тем самым как бы учитывает упругое защемление пли- ты на опорах. При статическом расчете плиты (балки шириной b = 1м) можно не строить эпюру М, достаточно определить моменты в пролетах и на опорах. Моменты в плите и других элементах монолитного перекрытия определяются либо по упругой стадии, либо с учетом образования пластических шарниров. Для перекрытий промышленных сооружений, подверженных действию динамических на- грузок, можно рекомендовать расчет по упругой стадии. В этом случае при равных пролетах неразрезной балки или пролетах, отличающихся друг от друга не более, чем на 10%, изгибающие моменты можно определить с помощью готовых таблиц. В противном случае, если пролеты отличаются друг от друга более, чем на 10%, необ- ходимо пользоваться общими методами строительной механики. Если пролетов более пяти, то моменты в крайних пролетах (первом и послед- нем) определятся как моменты в первом пролете пятипролетной балки; моменты во вторых от края пролетах – втором и предпоследнем – как моменты во втором проле- те, а во всех промежуточных – как в среднем (третьем) пролете пятипролетной бал- ки. Аналогично определяются изгибающие моменты на опорах. Рис. 3. Общий вид балочной плиты. Рис. 4. Расчетная схема пятипролетной балки. Таким образом, в плите с пятью пролетами и более необходимо найти пять значений изгибающих: М1, М2, М3, МВ, МС. Моменты М1, М2, М3 – наибольшие положительные моменты (Мmax) соответст- венно в 1, 2 и 3-м пролетах, а моменты МВ и МС – наибольшие отрицательные мо- менты (Мmin) соответственно на 2 и 3-й опорах. Значения этих моментов определяют с учетом невыгоднейшего расположения временной нагрузки. Схемы невыгоднейше- го расположения нагрузки устанавливаются с помощью линий влияния. Изгибающие моменты в расчетных сечениях определим из формулы M = ?*g'l2пл + ?*p'l2пл где ?* - коэффициенты влияния от действия постоянной нагрузки g'; ?* - коэффициенты влияния от действия временной полезной нагрузки p'. Сечение Схема Загружения 2.2. Определение площади сечения арматуры. Для элементов монолитного ребристого перекрытия примем бетон марки М400 (Rb = 1,75 кН/см2) и арматуру класса А2 (Rs = 27 кН/см2). По таблице находим граничные значение относительной высоты сжатой зоны и площади арматуры: ?R = 0,57; A0R = 0,41 Уточним полезную высоту плиты по наибольшему пролетному моменту. Зада- димся оптимальным процентом армирования: ? = 0,75% Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона: ? = (?/100) * (Rs/ Rb) = 0,1157 < ?R По найденному ? из таблицы найдем А0 = 0,113. Из пяти найденных пролетных моментов выберем наибольший по абсолютной вели- чине и определим полезную высоту плиты и полную высоту плиты: h = h0 + a = 8,85 см где a = 15 мм толщина защитного слоя бетона. Полученную толщину плиты округлим до целого значения в большую сторону и получим h = 9 см. Эту толщину плиты сохраним во всех пролетах. Расчет арматуры выполним в табличной форме. Сечение 2.3. Схема армирования балочной плиты. Смотри Рис. 5. 3. Расчёт и проектирование главной балки перекрытия. 3.1. Определение нагрузок, действующих на главную балку. Статический расчёт главных балок монолитных ребристых перекрытий следо- вало бы выполнить с учётом влияния жёсткости колонн, то есть как ригелей рамной конструкции. Однако, вследствие того, что погонные жёсткости колонн, как правило, значительно меньше погонных жёсткостей главных балок, последние обычно рас- считываются без учёта защемления в колоннах. Нагрузка на главную балку передаётся от второстепенных балок в виде со- средоточенных сил G и P. Постоянная нагрузка G складывается из собственного веса пола, плиты пере- крытия, второстепенной балки и собственного веса участка главной балки длиной, равной м: Подсчёт значений ординат огибающих эпюр М и Q производим в табличной форме. 3.2. Подбор продольной рабочей арматуры As в пролётах и на опорах. Материалы для изготовления главной балки используются те же, что и для плиты: М400 (Rb = 1,75 кН/см2; Rbt = 0,12 кН/см2) и арматуру класса А2 (Rs = 27 кН/см2; ?R = 0,57; A0R = 0,41). Уточним полезную высоту плиты по наибольшему пролетному моменту. Зада- димся оптимальным процентом армирования: Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона: ? = (?/100) * (Rs/ Rb) = 0,3086 < ?R По найденному ? из таблицы найдем А0 = 0,262. Из найденных пролетных моментов выберем наибольший по абсолютной величине и определим полезную высоту балки и полную высоту балки: h = h0 + a = 79 см где a = 60 мм толщина защитного слоя бетона. Полученную высоту балки округлим до целого значения и получим h = 80 см. Эту толщину балки сохраним во всех пролетах. Расчет арматуры на опорах. Определим граневый момент: где: Qmin – минимальная по абсолютному значению поперечная сила на опоре В; bК – ширина колонны. Значение параметра А0 определяется по формуле: Далее по таблице определяем значение ?. Расчетная площадь арматуры определяется по формуле: Расчет арматуры в пролетах. Ограничения b': ? Если , то и ? Если , то В нашем случае следовательно, м и м. Принимаем b' = 1,875 м. Порядок расчета тавровых сечений. Определяем значения Определяем расчетный случай тавра. Мп.т. – момент, который может быть воспринят полкой тавра относительно растяну- той арматуры: В нашем случае Мп.т. > М2,5,8, тогда в этом случае расчет такого тавра сводится к расчету прямоугольного сечения b'*hГЛ. То есть: Расчет арматуры выполним в табличной форме. 3.3. Подбор поперечной арматуры (хомутов). Из статики находим QВН = QВ ЛЕВ: QВН = 686,88 кН Принятое сечение должно удовлетворять условию: Определим величину - максимальную поперечную силу, восприни- маемую бетоном: Так как , то необходимо продолжить расчет и определить d хомутов и шаг хомутов из условия прочности. Определим максимальный шаг хомутов: По таблице уточним S1 = f(h) и S2 = 2*S1 S1 = 25 см S2 = 50 см Задаемся из конструктивных соображений диаметром хомутов dSW: Принимаем dSW = 10 мм. Зная схему армирования балки продольной арматурой, установим число плоских каркасов: nS = 8 – число продольных стержней арматуры в пролете nSW = nS / 2 = 4 – число каркасов – число хомутов. Теперь проверим прочность хомутов по условиям: RSW = 21 кН/см2 – арматура класса A1. fSW = 0,785 см2 3.4. Схема армирования главной балки и эпюра материалов. Момент, выдерживаемый арматурой, вычисляется по формуле: Ms = ?*h0*Asфакт*Rs Длина обрыва стержней второго ряда должна быть не меньше 20ds и не меньше w, определяемого по формуле: Для пролетной арматуры: Для опорной арматуры: Смотри Рис. 6. 4. Расчет и проектирование колонны, работающей на сжатие. 4.1 Определение нагрузок действующих на колонну. В практике проектирования гражданских и промышленных зданий колонны, расположенные внутри здания, могут рассматриваться как колонны, работающие на центральное сжатие при условии симметричного расположения нагрузки на пере- крытие. Однако, изготовить колонну, работающую на центральное сжатие, практиче- ски достаточно сложно. Это связано с тем, что при центральном сжатии нагрузка должна быть прило- жена точно в центре тяжести на пересечении осей. Имеет место случайный эксцен- триситет. Нормы вводят в расчет величину случайного эксцентриситета: Фактически колонна работает на внецентренное сжатие. В практике с целью упрощения расчета колонны, работающей на сжатие, разрешается рассчитывать ее без учета случайного эксцентриситета при условии: l0 ? 20*bк. В данном случае это условие выполняется. Условие прочности: где: m = 1 – масштабный коэффициент; ? - коэффициент продольного изгиба: где: AS – площадь арматуры в поперечном сечении колонны; Ab – площадь поперечного сечения колонны. Колонна, работающая на центральное сжатие, имеет квадратное сечение. Материалы для изготовления колонны: бетон марки М400 (Rb = 1,75 кН/см2) и арма- тура класса А2 (RS = 27 кН/см2). Nвн = NДЛ + NКР = 2560,3 кН NДЛ = АГР.КОЛ*gСР*n + GКОЛ = 850,275 кН АГР.КОЛ = lГЛ*lВТ = 7,5*5 = 37,5 м2 кН/м2 - средний собственный вес перекрытия. n = 3 – количество этажей ?b = 25 кН/м3; ?f = 1,2 NКР = АГР.КОЛ*р*(n – 1) = 1710 кН р = 22,8 кН/м2 4.2 Подбор продольной и поперечной арматуры в колонне. Определим площадь арматуры AS (приняв ? = 0,85): Так как AS < 0, то конструктивно принимаем 4?16 и As = 8,042 см2. Определяем ?факт: ?b = 0,90; ?s = 0,91; ? = 0,0613 Проверим выполнение условия прочности: Диаметр поперечных хомутов выбираем наибольший из: Принимаем dSW = 6 мм. 4.3. Схема армирования колонны. Смотри Рис. 7. 5. Расчет и проектирование отдельностоящего монолитного фундамента под колонну, работающую на сжатие. 5.1. Определение габаритных размеров фундамента – площади по- дошвы и высоты. АФ – площадь подошвы фундамента. НФ – высота фундамента. Для фундамента применяем бетон марки М200 (Rbt = 0,075 кН/см2) и арматуру клас- са А2 (Rs = 27 кН/см2). Железобетонный фундамент работает на изгиб. НЗАГЛУБ = 1,6 м – определяется условиями промерзания района или технологиче- ским назначением подвала; ?ср = 20 кН/м3 - средний объемный вес фундамента и грунта; RГР = 240 кН/м2. Принимаем: м и Аф = 13,69 м2 SK = 2(aK + bK) = 180 см – периметр колонны; Rbср = 2*Rbt = 0,15 кН/см2. Принимаем Hф = 105 см. Так как НФ > 100 см, то делаем 3 ступени. Определяем фактическое напряжение в грунте и проверяем прочность грунта: k = 1 – эмпирический коэффициент; Р – расчетная продавливающая сила; рСР = 2(аК + bК + НФ) = 3,7 м – среднее арифметическое между периметром верх- него и нижнего основания пирамиды. FОСН = (аК + 2НФ)*(bК + 2НФ) = 5,52 м2 5.2 Армирование фундамента. Арматуру рассчитываем по наибольшей получившейся площади арматуры. Принимаем арматуру: 21?18. 5.3. Схема армирования фундамента. |
|