Курсовая работа: Компоновка сборного железобетонного междуэтажного перекрытия
Курсовая работа: Компоновка сборного железобетонного междуэтажного перекрытия
Министерство образования РФ
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра строительных конструкций
Курсовой проект
по дисциплине:
"Железобетонные и каменные конструкции"
КРАСНОДАР 2007
Содержание
1. Компоновка сборного ж. б. междуэтажного перекрытия
2. Проектирование предварительно напряжённой плиты
перекрытия
2.1 Данные для расчёта
2.2 Расчётный пролёт и нагрузки
2.3 Усилия от расчётных и нормативных нагрузок
2.4 Компоновка поперечного сечения панели
2.5 Расчёт полки на местный изгиб
2.6 Расчёт прочности сечений нормальных к оси панели
2.7 Расчёт прочности по наклонным сечениям
2.8 Расчёт преднапряжённой плиты
по предельным состояниям второй группы
2.9 Расчёт панели на усилия, возникающие при изготовлении,
транспортировании и монтаже
3. Расчёт неразрезного ж. б. ригеля
3.1 Статический расчёт неразрезного ж. б. ригеля
3.2 Расчёт ригеля по сечениям нормальным к продольной оси
3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям наклонным к
продольной оси
3.4 Построение эпюры арматуры
![](/image/7444_1.jpeg)
Рис.1. Схема
компоновки сборного ж. б. перекрытия.
Размеры
здания в осях: длина 63м., ширина22,2м. В продольном направлении проведено 4
оси т.е. получили 3 пролёта, в поперечном направлении проведено 11 осей т.е. получили
10 пролётов. Ригели укладываются в поперечном направлении. Размеры
конструктивной ячейки 6.3 7.4 м. Ребристые
плиты опираем поверху и укладываем в продольном направлении. Схема сборного ж. б.
перекрытия изображена на рисунке №1.
Сбор
нагрузок на перекрытие.
Постоянные
нагрузки, действующие на элементы перекрытий (покрытий) складываются из
нагрузки от веса пола (кровли) и нагрузки от веса несущих ж. б. конструкций.
Нагрузки от
веса конструкций пола (на плиту
перекрытия) принимаем одинаковой на всех этажах.
![](/image/7444_2_1.jpeg)
Рис.2. Элемент
перекрытия.
Таблица 1.1
Нагрузка 1 междуэтажного перекрытия
№
п/п
|
Наименование нагрузки |
Нормативная
нагрузка, Па.
|
Коэф. надёж-ности по
Нагрузке ![](/image/7444_4_1.png)
|
Расчётная
Нагрузка Па.
|
1 |
Постоянная:
керамическая плитка t=15мм.
цементно-песчаная стяжка
t=20мм.
звукоизоляция (керамзитобетон)
t=60мм.
Нагрузка от пола
Сборная ж. б. ребристая плита с заполнением швов раствором
ИТОГО:
|
300
360
600
1260
2500
3760
|
1.1
1.2
1.2
1.1
|
330
430
720
1480
2750
4230
|
2 |
Временная полезная нагрузка
в том числе
длительная
кратковременная
|
9000
7500
1500
|
1.2
1.2
|
10800
9000
1800
|
Высоту
сечения предварительно напряжённых плит, предварительно назначаем равной
.
Для
дальнейшего расчёта принимаем ![](/image/7444_6_1.png)
Расчётный
пролёт при опирании плиты на ригель по верху:
![](/image/7444_7_1.png)
где l - номинальный пролёт панели, м. Рис.2.2
-ширина ригеля, м. К
определению расчётного
пролёта панели
![](/image/7444_3_1.jpeg)
Номинальная ширина
плиты 1.48м. Материал для плиты: бетон класса В30, напрягаемая арматура класса
А-lllв.
Призменная
прочность нормативная ; расчётная ; коэффициент условий
работы бетона . Нормативное сопротивление
при растяжении , расчётное . Начальный модуль
упругости бетона .
Арматура продольных
рёбер класса Аlllв нормативное сопротивление , расчётное сопротивление , модуль упругости .
Ненапрягаемая
арматура: в полке панели сварные сетки класса Аlll c ; в продольных и поперечных
рёбрах сварные каркасы с продольной рабочей арматурой класса А1 .
Технология
изготовления плиты -агрегатно-поточная с пропариванием.
Рассчитываемая
панель будет работать в закрытом помещении при влажности воздуха окружающей
среды выше 40%.
Требования
предельных состояний второй группы:
к трещиностойкости
панели перекрытия предъявляется 3-я категория трещиностойкости: допускается
ограничение по ширине непродолжительное и
продолжительное раскрытие трещин.
Предельно
допустимый прогиб панели <l<10м) равен ![](/image/7444_25_1.png)
Расчётная
нагрузка на 1 м длинны при ширине плиты 1.48м
постоянная: ![](/image/7444_26_1.png)
полная: ![](/image/7444_27_1.png)
Нормативная
нагрузка на 1 м длинны.
постоянная: ![](/image/7444_28_1.png)
полная: ![](/image/7444_29_1.png)
в том числе
постоянная и длительная полная: ![](/image/7444_30_1.png)
От расчётной
нагрузки:
![](/image/7444_31_1.png)
![](/image/7444_32_1.png)
От
нормативной полной нагрузки:
![](/image/7444_33_1.png)
![](/image/7444_34_1.png)
От
нормативной постоянной и длительной:
![](/image/7444_35_1.png)
![](/image/7444_36_1.png)
Принимаем
панель со следующими параметрами (рис2.3): высота сечения
предварительно-напряжённой плиты ,
принимаем ,
Рабочая
высота сечения , ширина панели
понизу , ширина панели по верху , толщина полки , ширина продольных рёбер
по низу -![](/image/7444_43_1.png)
![](/image/7444_4_1.jpeg)
Рис 2.3 Ребристая
панель: а) проектное сечение; б) приведённое сечение.
Приведённое
поперечное сечение (рис.2.3б) имеет тавровую форму со следующими параметрами , , при этом вводится вся (ребристая
панель) ширина полки , расчётная
ширина ребра
.
Расчётный
пролёт при ширине рёбер вверху составит ,
где 8см - ширина продольного ребра вверху. Расчётная нагрузка на полки:
,
где и принимаются по табл.1
-
нагрузка от
собственной массы полки.
Изгибающий
момент для полосы шириной 1м определяется с учётом пластичной заделки в рёбрах
![](/image/7444_53_1.png)
Рабочая
высота сечения
![](/image/7444_54_1.png)
Арматура Аlll с
![](/image/7444_20_2.png)
![](/image/7444_55_1.png)
Из таблицы 3.1
(2) найдём
,
По
приложению 6 (2) принимаем 7ø6
Аlll с шагом 180мм с ![](/image/7444_58_1.png)
![](/image/7444_59_1.png)
Сечение
тавровое с полкой в сжатой зоне, вычисляем
![](/image/7444_60_1.png)
Из таблицы 3.1
(2) найдём
; ![](/image/7444_63_1.png)
Нейтральная
ось проходит в пределах сжатой зоны
![](/image/7444_64_1.png)
Вычисляем
характеристики сжатой зоны
;
;
,
,
Проверим,
выполняется ли условие: ![](/image/7444_10_10.png) ; где при
электротермическом способе натяжения , где l - длина элемента в пролётах.
;
;
;
условие
выполняется
![](/image/7444_74_1.png)
.
Вычисляем
предельное отклонение предварительного напряжения:
D ,
где n=2 - число напрягаемых стержней плиты.
Коэффициент
точности натяжения
D![](/image/7444_78_1.png)
Предварительное
натяжение с учётом точности натяжения:
,
Предварительное
напряжение с учётом полных потерь предварительно принято равным .
При расчёте
на прочность железобетонных элементов с высокопрочной арматурой классов: А4,
А5, А6, В2, К7и К19 при соблюдении условия ,
расчётное сопротивление арматуры должно
быть умножено на коэффициент![](/image/7444_10_11.png) ;
,
-коэффициент, принимаемый
равный для класса арматуры Аlllв 1,2
![](/image/7444_86_1.png)
Применяем
для арматуры класса Аlllв
![](/image/7444_87_1.png)
![](/image/7444_88_1.png)
По
приложению 6 (2) принимаем 2ø20
Аlllв с ![](/image/7444_89_1.png)
Вычисляем
проекцию расчётного наклонного сечения на продольную ось ”С” по формуле:
,
где для тяжёлого бетона
коэффициент, учитывающий влияние вида бетона
- коэффициент,
учитывающий влияние продольных сил.
; где
-
усилие
предварительного обжатия, после проявления всех потерь принято равным 0,7 от
начального натяжения.
![](/image/7444_95_1.png)
-коэффициент,
учитывающий сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах, определяется по
формуле
![](/image/7444_97_1.png)
, суммарное значение ![](/image/7444_99_1.png)
Принимаем .
В расчётном
наклонном сечении:
![](/image/7444_101_1.png)
![](/image/7444_102_1.png)
принимаем , тогда
,
следовательно поперечная арматура по расчёту не требуется.
На
приопорных участках длинной устанавливаем
конструктивную арматуру
ø6 Аlll с
шагом . В средней части пролёта .
Геометрические
характеристики приведённого сечения (рисунок 2.3)
Отношение
модулей упругости
![](/image/7444_108_1.png)
Площадь
приведённого сечения
![](/image/7444_109_1.png)
Статический
момент площади приведённого сечения относительно нижней грани
![](/image/7444_110_1.png)
![](/image/7444_111_1.png)
Момент
инерции приведённого сечения
![](/image/7444_112_1.png)
Момент
сопротивления приведённого сечения по нижней зоне
![](/image/7444_113_1.png)
Момент
сопротивления приведённого сечения по верхней зоне
![](/image/7444_114_1.png)
Расстояние
от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней) до центра
тяжести приведённого сечения
![](/image/7444_115_1.png)
Где
![](/image/7444_116_1.png)
,
отношение предварительно принимаем
0,75 согласно таблице 2.4 (2)
Упругопластический
момент сопротивления по растянутой зоне.
,
- коэффициент, принимаемый
для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне.
Упругопластический
момент по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия элемента
![](/image/7444_121_1.png)
где - коэффициент, принимаемый
для таврового сечения с полкой в растянутой зоне при
и ![](/image/7444_124_1.png)
Потери
предварительного напряжения арматуры: потери от релаксации напряжений в
арматуре при электротермическом способе натяжения
![](/image/7444_125_1.png)
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
![](/image/7444_127_1.png)
Эксцентриситет
этого усилия относительно центра тяжести приведённого сечения
![](/image/7444_128_1.png)
Напряжение в
бетоне при обжатии:
![](/image/7444_129_1.png)
Устанавливаем
величину придаточной прочности бетона из условия:
принимаем ,
вычисляем
сжимающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от
усилия обжатия с учётом
изгибающего момента от массы.
, тогда
![](/image/7444_134_1.png)
Потери от
быстронатекающей ползучести
, где
![](/image/7444_136_1.png)
,
принимаем , тогда
; : потери от усадки бетона , потери от ползучести
бетона при , .
Вторичные
потери
,
полные
потери
,
т.е. больше
установленного минимального значения потерь.
Усилие
обжатия с учётом полных потерь:
![](/image/7444_147_1.png)
Расчёт по
образованию трещин, нормальных к продольной оси.
![](/image/7444_148_1.png)
Вычисляем
момент образования трещин по приближённому способу ядровых моментов
![](/image/7444_149_1.png)
Здесь
ядровый момент усилия обжатия при
, ![](/image/7444_151_1.png)
Поскольку , трещины в растянутой зоне
образуются, следовательно необходим расчёт по раскрытию трещин.
Проверим,
образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её обжатии при
значении коэффициента точности натяжения изгибающий
момент от собственной массы плиты .
Расчётное
условие:
![](/image/7444_155_1.png)
-
условие
удовлетворяется, начальные трещины не образуются: здесь - сопротивление бетона
растяжению соответствующий передаточной прочности бетона .
Расчёт по
раскрытию трещин, нормальных к продольной оси.
Изгибающий
момент от нормативных нагрузок:
постоянной и
длительной ![](/image/7444_158_1.png)
полной .
Приращение
напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузок:
,
Где - плечо внутренней пары
сил; т.к Р - усилие обжатия
приложено в центре тяжести площади нижней напрягаемой арматуры.
- момент
сопротивления сечения по растянутой арматуре.
Приращение
напряжений в арматуре от действия полной нагрузки:
![](/image/7444_163_1.png)
Ширина
раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки
![](/image/7444_164_1.png)
![](/image/7444_165_1.png)
- диаметр продольной
арматуры.
Ширина
раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной
нагрузок.
![](/image/7444_167_1.png)
Ширина
раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок
![](/image/7444_168_1.png)
Непродолжительная
ширина раскрытия трещин
![](/image/7444_169_1.png)
Продолжительная
ширина раскрытия трещин
![](/image/7444_170_1.png)
Расчёт плиты
по деформациям (определение прогиба).
Заменяющий
момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузки , суммарная продольная сила
равна усилию предварительного обжатия с учётом всех потерь при .
, эксцентриситет ![](/image/7444_173_1.png)
Коэффициент при длительном действии
нагрузки
![](/image/7444_175_1.png)
Принимаем .
Определяем
коэффициент , характеризующий
неравномерность деформаций растянутой арматуры на участках между трещинами.
![](/image/7444_178_1.png)
Вычисляем
кривизну оси при изгибе:
![](/image/7444_179_1.png)
где
![](/image/7444_181_1.png) ![](/image/7444_182_1.png)
![](/image/7444_183_1.png)
Вычисляем
прогиб:
![](/image/7444_184_1.png)
За расчётное
сечение принимаем сечение, расположенное на расстоянии 0,8м от торца панели.
Расчет ведём
на совместное действие внецентренного сжатия и
изгибающего момента от собственной массы.
тогда
![](/image/7444_187_1.png)
Определяем
,
По таблице 3,1
(2) находим , тогда ![](/image/7444_10_12.png)
![](/image/7444_190_1.png)
Следовательно
в верхней зоне должно быть не менее 2ø16
класса Аlll с ![](/image/7444_191_1.png)
![](/image/7444_5_1.jpeg)
Рисунок 2.4
- К расчёту панели в стадии изготовления, транспортирования и монтажа.
Определяем
расчётные пролёты:
крайний
пролёт:
![](/image/7444_192_1.png)
средний
пролёт: ![](/image/7444_193_1.png)
Определяем
размеры ригеля:
, ![](/image/7444_195_1.png)
Нагрузка от
массы ригеля:
![](/image/7444_196_1.png)
Нагрузки
собираем на ригель с грузовой полосы линейно равной номинальной длине плит
перекрытия.
постоянная
на перекрытие с учётом коэффициента надёжности по назначению здания
, ![](/image/7444_198_1.png)
от массы
ригеля с учётом коэффициента надёжности и
![](/image/7444_197_2.png)
![](/image/7444_200_1.png)
Итого
![](/image/7444_201_1.png)
Временная
нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению здания :
;
q=![](/image/7444_203_1.png)
Статический
расчёт ригеля на вертикальную нагрузку производится в составе поперечной рамы
так как сосредоточенных нагрузок по пять в каждом пролёте то заменяем их
эквивалентной равномернораспределённой нагрузкой.
Нагрузки на ригель
передаются через рёбра ребристых плит и составит:
и ![](/image/7444_205_1.png)
В среднем:
![*](/image/7444_10_14.png)
Для
временной расчётной
и ![](/image/7444_209_1.png)
В среднем:
![](/image/7444_211_1.png)
Жёсткостные
параметры рамы:
![](/image/7444_212_1.png)
![](/image/7444_213_1.png)
![](/image/7444_214_1.png)
![](/image/7444_6_1.jpeg)
Рисунок 3,1 - Схема
расположения сосредоточенных нагрузок.
![](/image/7444_215_1.png)
![](/image/7444_217_1.png)
![](/image/7444_218_1.png)
Полная
высота сечения принимаем . Для опорных и в пролётах
сечениях принято расстояние от границы растянутой зоны до центра тяжести
арматуры а=6см.
Сечение в
первом пролёте и ![](/image/7444_221_2.png)
![](/image/7444_223_1.png)
по таблице
3,1 (2) .
Проверяем
принятую высоту сечения ригеля по наибольшему моменту.
Поскольку сечение не будет
переармированным.
Определяем
площадь поперечного сечения продольной арматуры:
![](/image/7444_227_1.png)
По
сортаменту (приложение 6 (2)), принимаем 4ø28
класса Аlll с ![](/image/7444_228_1.png)
Сечение в
среднем пролёте ![](/image/7444_229_1.png)
![](/image/7444_230_1.png)
по таблице
3,1 (2) .
![](/image/7444_232_1.png)
По
сортаменту (приложение 6 (2)), принимаем 4ø20
класса Аlll с .
Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов.
На опоре <Б>.
![](/image/7444_234_1.png)
по таблице
3,1 (2) .
![](/image/7444_236_1.png)
Для
армирования опорных сечений справа и слева принимаем 4ø25 класса Аlll с .
На крайней
опоре поперечная сила , вычисляем
проекцию расчётного наклонного сечения на ось по формулам гл.3 (2)
![](/image/7444_239_1.png)
В расчётном
наклонном сечении:
, отсюда ,
принимаем , тогда
,
следовательно
необходима поперечная арматура, вычисляем:
![](/image/7444_245_1.png)
Диаметр
поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной арматурой ø=28мм по приложению 9 (2) класса Аlll
с .
Число
каркасов 2 при этом . Определяем шаг , на приопорных участках
длинной , в средней части пролёта .
Проверяем
прочность по сжатой полосе между наклонными трещинами:
,
![](/image/7444_253_1.png)
![](/image/7444_254_1.png)
![](/image/7444_255_1.png)
Условие
удовлетворяется!
Очевидно,
что условие будет удовлетворятся и для наклонных сечений у опоры <Б>,
поэтому расчёт в дальнейшем не повторяем. На первой промежуточной опоре слева
поперечная сила из предыдущего
расчёта принимаем , тогда в
расчётном приопорном сечении:
,
отсюда
,
Вычисляем:
![](/image/7444_261_1.png)
Определяем
шаг поперечных стержней
.
Принимаем на
приопорном участке длинной , слева
от опоры . На первой промежуточной
опоре слева:
,
Вычисляем:
![](/image/7444_268_1.png)
Определяем
шаг поперечных стержней
.
Принимаем на
приопорном участке справа , в
средней части второго пролёта принимаем .
Сечение в
первом пролёте 4ø28 класса Аlll с ,
определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые
параметры:
![](/image/7444_273_1.png)
, ![](/image/7444_275_1.png)
![](/image/7444_276_1.png)
Арматура 2ø28 класса Аlll
с доводится до опор а
стержни 2ø28 обрываются в
пролёте. Определяем момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2ø28 Аlll.
![](/image/7444_278_1.png)
, ![](/image/7444_280_1.png)
![](/image/7444_281_1.png)
Графически
определяем точки обрыва двух стержней ø28.
В первом сечении поперечная сила , во
втором . Интенсивность поперечного
армирования в первом сечении при шаге хомутов равна:
,
![](/image/7444_285_1.png)
Во втором
сечении при шаге хомутов ![](/image/7444_286_1.png)
![](/image/7444_287_1.png)
![](/image/7444_288_1.png)
На первой
промежуточной опоре слева и справа принята арматура 2ø25+2ø25
с .
![](/image/7444_290_1.png)
, ![](/image/7444_292_1.png)
![](/image/7444_293_1.png)
Вместе
теоретического обрыва остаются 2ø25
с . Определяем момент, воспринимаемый
сечением с этой арматурой.
![](/image/7444_295_1.png)
, ![](/image/7444_297_1.png)
![](/image/7444_298_1.png)
Графически
определяем точки обрыва двух стержней ø25.
поперечная
сила, . Интенсивность поперечного
армирования в первом сечении при шаге хомутов равна:
![](/image/7444_300_1.png)
![](/image/7444_301_1.png)
Расчёт эпюры
арматуры для второго пролёта.
Сечение во
втором пролёте 4ø20 класса Аlll с ,
определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые
параметры:
![](/image/7444_302_1.png)
, ![](/image/7444_304_1.png)
![](/image/7444_305_1.png)
Арматура 2ø20 класса Аlll
с доводится до опор а
стержни 2ø28 обрываются в
пролёте. Определяем момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2ø20 Аlll
![](/image/7444_307_1.png)
, ![](/image/7444_309_1.png)
![](/image/7444_310_1.png)
Графически
определяем точки обрыва двух стержней ø20
поперечная
сила, . Интенсивность поперечного
армирования в первом сечении при шаге хомутов равна:
![](/image/7444_312_1.png)
![](/image/7444_313_1.png)
На первой
промежуточной опоре справа принята та же арматура что и слева, следовательно
момент от 4ø25 ![](/image/7444_314_1.png)
момент от 2ø25 ![](/image/7444_315_1.png)
Графически
определяем точки обрыва двух стержней ø25.
поперечная сила, . Интенсивность
поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов равна:
![](/image/7444_317_1.png)
![](/image/7444_318_1.png)
|