 |
 |
 |
|
|||||||||
|
 | |||||||||||
|
 |
||||||||
|
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Многоэтажное производственное зданиеМногоэтажное производственное здание56 Кафедра "“Железобетонные и каменные конструкции” КУРСОВОЙ ПРОЕКТ "МНОГОЭТАЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЗДАНИЕ" Минск 2009 Аннотация В курсовом проекте выполнена разбивка сетки колон. Определены расчетные и нормативные нагрузки на плиту перекрытие. Определена высота поперечного сечения плиты, подобрана арматура. Собраны нагрузки на второстепенную балку, определена высота поперечного сечения балки, подобрана арматура, построена эпюра материалов. Скомпоновано сечение колоны, которое обеспечивает прочность колоны и общую устойчивость. Осуществлена компоновка и расчет фундамента. Перечень графического материала: 2 листа формата А2. Содержание
Установка нескольких лишних второстепенных балок меньше сказывается на общем расходе бетона на перекрытие, чем увеличение толщины плиты. Исходя из этих соображений, пролёт плиты выбирают, как правило, в пределах 1,7 - 2.7 м. В настоящее время для многоэтажных производственных зданий принимаются унифицированные расстояния между колоннами (кратные модулю 3000 мм и равные 6,9 и 12 м) и унифицированные высоты этажей (кратные модулю 600 мм и равные 3,6: 4.2; 4.8; 6.0 и 7.2 м). По методическим соображениям дли курсового проектирования размеры в плане и высоты этажей задаются, как правило, неунифицированными. Несмотря на это. все габаритные размеры должны подчиняться единой модульной системе на базе модуля 100 мм. Для возможности более быстрого статического расчета с применением готовых формул и таблиц элементы перекрытия - рекомендуется назначать с равными пролетами или пролетами, не отличающимися более чем на 20% для плит и более чем па 10% для балок. Обычно крайние пролеты плиты, второстепенных и главных балок выполняю меньше средних. В этом случае изгибающие моменты и перерезывающие силы в крайних пролетах приближаются по величине к расчетным усилиям в средних пролетах. Расположение главных балок по продольному или поперечному направлениям принимаются в зависимости от архитектурных, конструктивных и технологических требований. При курсовом проектировании ограничиваемся выбором конструктивной схемы перекрытия на основе сравнения нескольких вариантов перекрытия по расходу бетона. Крайние разбивочные оси в производственных зданиях располагаются по внутренним граням стен (нулевая привязка) либо со смещением внутрь стены на расстояние, кратное 100 мм. В настоящей работе принята нулевая привязка. В целях унификации высоту балок принимает кратной 50 мм при размерах до.600 ми и кратной 100 мм при больших размерах. Ширину сечения балок назначают 100.120, 150, 200, 220, 250 и далее кратной 50 мм. Таким образом, выполнение проекта начинается с выбора сетки колонн, привязки наружных стен к крайним разбивочным осям и компоновки конструктивных схем междуэтажного перекрытия. На основании всех требований и рекомендаций применяем: пролет плиты Lпл = 1700мм пролет второстепенной балки Lвб = 5800 мм пролет главной балкиLгб = 6800 мм высота и ширина главной балки соответственно hгб = 600 мм bгб = 300 мм высота и ширина второстепенной балки соответственно hвб = 400 мм bвб = 200 мм Толщина плиты при нормативной нагрузке 9500 Н/м2 принимается равной hпл = 70 мм. Исходные данные: здание имеет размеры в плане 20,4х40-м; высота этажа - 4,8 м количество этажей - 8 наружные стены - кирпичные несущие нормативная полезная нагрузка на перекрытие 4кПа. В настоящей работе принимаем привязку 200 мм. При наружных станах из кирпичной кладки длину опираниия плиты на стену принимаем 120 мм, второстепенной балки - 250 мм и главной балки - 380 мм Рис. 1. План монолитного перекрытия. 1.2 Расчёт и конструирование плиты перекрытияЭлементы железобетонного монолитного ребристого перекрытия (плиту, второстепенную и главную балку) рассчитывают отдельно. Расчёт элементов производится в соответствии с указаниями СНиП II 21 75 и "Руководства по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона."Монолитные ребристые перекрытия выполняются из бетонов классов по прочности на сжатие В10... В15. Класс арматуры принимается в зависимости от принятого варианта армирования.Подсчет нагрузок на отдельные элементы перекрытия, несмотря на его монолитность, ведется, как для разрезных конструкций.Для балочных плит повышение несущей способности, обусловленное опиранием по коротким сторонам, относительно невелико. Поэтому для расчета балочной плиты на равномерно распределенную нагрузку из неё мысленно выделяется полоса шириной в 1 м, опертая на второстепенные балки. Такая полоса рассматривается как отдельная неразрезная балка и изгибается в одном направлении.1.2.1 Определение нагрузокНагрузки на 1 м2 плиты складываются из постоянной нагрузки (от собственной массы плиты и заданной конструкции пола) и временной (полезной), принимаемой по заданию. Для определения расчетных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузке определяются по СНиП II01.07. 85 "Нагрузки и воздействия" [2]: пп.2.2 и 3.7СниП II01.07. 85, от веса железобетонных конструкций = 1,1, от веса выравнивающих и отделочных слоев (плиты, засыпки, стяжки и др.), выполняемых: в заводских условиях = 1,2, на строительной площадке = 1,3, для равномерно распределенных временных нагрузок =1,2. Определение нагрузок на 1 м2 перекрытия приведено в табл.2. При ширине полосы в 1 м нагрузка, приходящаяся на 1 м2 плиты, равна по величине нагрузке на 1 п. м полосы.Таблица 2
Рис. 3. Эпюры расчётных изгибающих моментов и поперечных сил при расчёте плиты. 1.2.3 Определение высоты сечения плитыТолщину плиты, предварительно принятую для вычисления ее веса, необходимо уточнить по наибольшим расчетным усилиям. В расчетном отношении плита представляет собой изгибаемый элемент прямоугольного сечения шириной равной b = 100 см и высотой hПринимаем бетон класса В15По табл.13 СНиП 2.03.01 -84* находим для тяжелого бетона марки В15;расчетное сопротивление при осевом сжатии Rв= 8.5 МПарасчетное сопротивление осевому растяжению Rвt = 0.75 МПаПо табл.18 СНиП 2.03.01 -84* находим начальный модуль упругости бетона Еб = 23000 МПа. Принимаем арматуру класса АI с расчетным сопротивлением на растяжение Rs= 225 Мпа. Полезная высота плиты h0 равнаb2 - коэффициент условий работы, равный 0,9Для плит опт=0,10,2Принимаем опт=0,15 тогда m=0,139Полная высота плиты h = h0 + аа - защитный слойh = 35 + 14 = 49 мма = 10 +d/2+ 10 +8/2= 14 ммd = 8 мм - диаметр предполагаемой рабочей арматуры плитыПринимаем толщину плиты h = 60 ммп.5.5. СНиП 2.03.01-84*Для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя должна составлять, как правило, не менее диаметра стержня и в плитах толщиной до 100 мм включительно - не менее 10 мм.п.5.3. СНиП 2.03.01-84Толщина монолитных плит должна приниматься не менее:для покрытий - 40 мм;для междуэтажных перекрытий производственных зданий - 60 мм.Уточняем h0 = h - a = 60 - 14 = 46 ммПроверяем условие: Q < в4*Rвt*b2*b* h0, в4 - для тяжелого бетона равен - 0,6Q = 0,6*0,75*100*0,9*4,6*100 = 18630 H = 18,63 кН > Qmax = 6,088 кН установка поперечной арматуры для плиты не требуется.1.2.4 Подбор сечения арматурыАрмирование плиты может осуществляться в виде отдельных стержней или сварных рулонных или плоских сеток. Подбор продольной арматуры в каждом сечении плиты определяется по соответствующим изгибающим моментам. Для плиты первого пролетаНаходим М1 - изгибающий момент в первом пролете, Н см, h0 - рабочая высота плиты, см, Rв - расчетное сопротивление сжатию бетона. По таблице по величине m =0,081 находим =0,085 = 0,9575. Выполним проверку сопоставления и R, где R - граничное значение высоты сжатой зоны бетона:Где - деформативная характеристика бетона = a - 0,008*Rв*b2= 0,85 - 0,008*8,5*0,9 = 0.7888Условие R=0,70 > = 0, 1925 выполняется, следовательно, имеем право найти требуемую площадь рабочей арматуры:Подбор арматуры для полос 1 и 2.Шаг рабочей арматуры в плитах принимается 100, 150, 200 мм.Для распределительной арматуры шаг принимается 250 мм.fa1= Asтр*f/100=1,313*10/100 = 0,1313см2Принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2fa2 =1,313*15/100 = 0.197 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2fa3 =1,313*20/100 = 0,263см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2Экономически более целесообразно принимать арматуру d = 6 мм с Аs = 0,283 см2 с шагом 200 мм.Для плиты на первой опореfa1 = 0,984*10/100 = 0,0984 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2fa2 = 0,984*15/100 = 0,1476 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2fa3 = 0,984* 20/100 = 0, 197 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2Наиболее экономически целесообразно принять арматуру d = 6 мм с Аs = 0,283 см2 с шагом 200 мм.Для плиты на промежуточных опорах и в промежуточных пролетахfa1 = 0,8764*10/100 = 0,08764 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2fa2 = 0,8764*15/100 = 0,1315 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2fa3 = 0,8764* 20/100 = 0,1753 см2 принимаем d = 6 мм с Аs = 0,283 см2Экономически наиболее целесообразно принять арматуру d = 6 ммАs = 0.283 см2 c шагом 200 мм.Для полосы 2:Для плиты первого пролетаТак как изгибающий момент в первом пролете на I полосе и на II полосе одинаков, то расчет будет идентичным расчету по нахождению требуемой площади рабочей арматуры для плиты первого пролета на полосе I.Для плиты на первой опоре.Так как изгибающий момент на первой опоре на I полосе и на II полосе одинаков, то расчет будет идентичным расчету по нахождению требуемой площади рабочей арматуры для плиты на первой опоре на полосе I.Для плиты на промежуточных опорах и в промежуточных пролетахfa1 = 0,697*10/100 = 0.0697 см2 принимаем d = 6 мм As = 0,283 см2fa2 = 0,697*15/100 = 0.293 см2 принимаем d = 6 мм As = 0,283 см2fa3 = 0,697*20/100 = 0.39 см2 принимаем d = 6 мм As = 0,283 см2Экономически наиболее целесообразно принять арматуру d = 6 мм As = 0.283 см2 с шагом 200 мм. Площадь сечения арматуры, требуемая по расчёту и принятая приведена на рисунке 4.Рис. 4. Схема требуемой площади арматуры плиты перекрытия для полосы 1 и 2 и схемы принятой арматуры для полос 1 и 2 монолитной плиты перекрытия. 1.2.5 Конструирование плитыПлиты ребристых перекрытий армируют сварными рулонными сетками с продольной или поперечной рабочей арматурой или вязаными сетками. Наиболее экономичным является армирование плит сварными сетками. Их изготавливают из обыкновенной холоднотянутой проволоки класса BpI диаметром 3-5 мм или из стали класса А-Ш диаметром 6-9 мм согласно ГОСТ 8478 "Сетки сварные для армирования железобетонных конструкций". Вязаные сетки состоят из стержней диаметром 6-12 мм из стали класса А-1 или А-П п.5.20 СНиП 2.03.01-84Расстояния между осями рабочих стержней в средней части пролета плиты и над опорой (вверху) должны быть не более 200 мм при толщине плиты до 150 мм и не более 1,5 h - при толщине плиты более 150 мм, где h. - толщина плиты.В плитах расстояний между стержнями, заводимыми за грань опоры, не должая превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на I м ширины плиты должна составлять не менее 1/3 площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту.Сечение распределительной арматуры должно быть не менее, 10% сечения рабочий арматуры (но не менее 3 стержней на I М. П).Сетки следует проектировать пригодными для применения многоэлектродных точечных машин при соблюдении следующих требований: ширина сетки не долина быть более 3800 мм; диаметр продольных стержней класса А-1 для плоских сеток должен быть не более 12 мм, а класса А-Ш, - не более 10мм; диаметр поперечных стержней класса А-1 не более 10 мм и класса А-Ш - не более 8 мм; шаг продольных стержней должен быть кратным 50 мм, не более 500 мм и не менее 100 мм, а на месте раза сеток 50 мм; шаг поперечных стержней должен быть кратный 25 мм, не более 400 мм и не менее 50 мм; длина плоских сеток не должна быть более 9000 мм. Рис. 5. Схема расположения сеток.1 Полоса., 2 Полоса.1.3 расчёт второстепенной балки1.3.1 Определение нагрузокНесмотря на неразрезность конструкций, при подсчёте нагрузок они рассматриваются как разрезные. Нагрузки на второстепенную балку принимаются с полосы шириной, равной расстоянию между осями второстепенных балок. Размеры ребра второстепенной балки назначаются предварительно в зависимости от пролёта балки.1.3.2 Определение расчётных усилийЗа расчётные пролёты второстепенной балки принимаются: для средних пролётов - расстояния между главными балками в свету; для крайних пролётов - расстояния от грани главной балки до оси опоры на стене. Многопролётные второстепенные балки с равными пролётами или с пролётами, отличающимися не более, чем на 10%, рассчитываются, как равнопролётные неразрезные балки, свободно лежащие на опорах и загруженные равномерно распределённой нагрузкой.Определение изгибающих моментов производится с учётом их перераспределения в следствие пластических деформаций.Определение нагрузки приведено в таблице.Таблица 3 Нормативные и расчётные значения нагрузок на 1 п. м второстепеннойПри ширине сечения главной балки bгб = 300 мм расчётные пролёты второстепенной балки:1. в крайнем пролёте l0кр = 5500-20-15+25/2 = 5275 мм2. в среднем пролёте l0ср = 5800-30 = 5500 ммРисунок 6. Схема расчётных пролётов монолитной железобетонной второстепенной балки. Ординаты огибающей эпюры моментов определяются по формуле М = * (g+p) *l2 Где g - постоянная нагрузка, кН/м; р - временная нагрузка, кН/м l - расчётный про лёт, м Значения коэффициента принимаем по отношению p/g = 7.752/6.304 = 1.23 Нулевые точки положительных моментов расположены на расстоянии 0,15*1от грани опор, а положение нулевой точки отрицательных моментов в первом пролёте зависят от соотношения p/g Величины перерезающих сил у опоры определяется по формулам: У опоры AQA = 0.4* (p+g) * l0кр= 0.4*31.415*6.975 = 87.65 кН У опоры В слева QB = 0.6* (p+g) * l0кр= 0.6*31.415*6.975 = 131.47 кН У опоры В справа и у остальных опорQC = 0.5* (p+g) * l0ср= 0.5*31.415*6.9 = 108.38 кН Определение изгибающих моментов приведено в таблице 5. Окончательные огибающие эпюр моментов и перерезающих сил приведены на рисунке. Таблица 4
Рис.7. Схема требуемой площади арматуры. 1.3.5 Расчет поперечной арматурыРасчет на действие поперечной силы не производится, если соблюдается условие:Q< в4 *Rbt * b2 * b*h0где -в4 - коэффициент для тяжёлого бетонаRbt - расчётное сопротивление класса В 15 на растяжениеb2 - коэффициент условий работыQ< 0,6 * 0,75 *100 *0,9 * 20 *36 = 29160 Н = 29,160 кНQвл = 131, 74 кН > Q = 29,160 кН расчёт на действие поперечной силы требуется.При армировании балки вязанными сетками, хомуты бывают диаметром 6 - 8 мм из стали класса АI с шагом кратным 5 см. Затем вычисляют и сравнивают с поперечной силой у грани опор балки. Если > Q - отогнутые стержни (утки) проектируется конструктивно, если < Q отогнутые стержни рассчитываются. Рис. 8. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие поперечной силы. Расстояния между хомутами S, между опорой и концом отгиба, ближайшего к опоре S1, а также между концом предыдущего и началом последующего отгиба S2, должен быть не более величиныгде = 2,0 - для тяжелого бетонаПринимаем двухветвевые хомуты d = 6 ммШаг хомутов в крайней зоне пролета равен:Так как h = 500 мм > 450 мм, то S1 = h/3= 50/3 = 16,67 см и не более 15 смПринимаем S1 = 100 ммВ средней зоне пролета S2 = 3*h/4=3*50/4 = 37,5 см и не более 500 ммПринимаем S2 = 350ммОпределим величину поперечной силы, которая воспринимается хомутами и бетоном.Q = Qsw + Qb = qsw * Cw + (b2 (1 + f + n) R bt b2 b h02) / C0C0 - проекция наклонной трещины на продольную ось элементаqsw - интенсивность поперечного армированияqsw = R sw * A sw / S1 = (175*100*2*0,283) /10 = 990,5 Н/смA sw - площадь сечения двухветвевого хомутаf - коэффициент учитывающий свес полокf = 0, так как на опоре полки растянутыn - учитывает продольные силыЗначение Cw находим из условия2 h0< Cw < C0Принимаем Cw = 85,83 смНаходим:отгибы по расчету не требуется по конструктивным соображениям.1.3.6. Назначение количества и диаметров продольной рабочей арматурыОпределив необходимое сечение арматуры в пролётах и на опорах, а так же отогнутой арматуры, переходят к назначению количества и диаметра стержней. При этом руководствуются следующими положениями:1. Количество стержней необходимо назначать таким, что бы арматура поместилась в одном ряду (но не менее 3 стержней). Диаметр рабочих стержней следует назначать от 12 мм до 25 мм.2. Число стержней в пролете следует согласовать с требуемым по расчету сечением отогнутой арматуры и с количеством отогнутых стержней, которое требуются, чтобы перекрыть участок огибающей эпюры поперечных сил.3. Всю отогнутую арматуру следует получить посредством отгиба нижних продольных стержней и, в крайнем случае, если их не хватает, поставить "утки". Количество плоскостей отгибов и площадь отогнутых стержней в каждой плоскости должны быть не меньше требуемых по расчету. Угол наклона отгибов к оси балки (при h < 800 мм) принимается 45°.4. Следует стремиться к меньшему количеству разных диаметров рабочей арматуры. Разница в диаметрах рабочей арматуры не должна быть меньше 2 мм.5. Из лежащих по визу балки стержней не менее чем два стержня должны быть доведены до опоры по низу балки (при b > 150 мм).6. Подбор количества стержней и их диметров должен быть осуществлен таким образом, чтобы разность расчетной площади сечения арматуры и суммарной площади уложенных в пролетах стержней была минимальной (до ±5%).7. При размещении в поперечном сечении стержней следует обязательно следить за соблюдением зазора между ними, исходя из принятой ширины балки. Над опорой зазоры между стержнями в ряду увеличиваются для удобства бетонирования.При расположении нижней арматуры более чем в два ряда по высоте сечения расстояние между стержнями, расположенными в третьем и следующих рядах, должны приниматься не менее 50 мм.8. Требуемая на опорах по расчету на момент, продольная рабочая арматура должна быть получена за счет пролетной арматуры, которую можно отогнуть, и арматуры, принятой по отрицательному моменту в соседних пролетах и укладываемой на крайние свободные места с тем, чтобы они являлись ' одновременно и монтажными стержнями.Площадь сечения стержней первой плоскости отгибов (при отсутствии "уток"), считая от опоры, но только слева иди только справа от опоры, не учитывается. Эти отгибы имеют, как правило, горизонтальный участок на опоре всего 50 - 100 мм и не могут воспринимать изгибающий момент.В опорном сечении на восприятие изгибающего момента работает тот стержень, который имеет до опорного сечения прямой участок не менее ho / 2.В некоторых случаях допускается для получения на опоре требуемой площади сечения арматуры устанавливать дополнительные прямые стержни, которые укладывают на крайние свободные места.9. Стержни с отгибами рекомендуется располагать на расстоянии не менее 2d от боковых граней элемента, где d - диаметр отгибаемого стержняНа основании этих требований подберём диаметр и количество стержней.I пролёт Asтр = 35.68 см2.. Принимаем арматуру: 3d12 As=. см2 >Asтр = см2. Произведем расстановку арматуры:Рис.9. Сечение второстепенной балки в первом полёте.II пролёт Asтр = см2Принимаем арматуру: 3 As = см2As = см2 >Asтр = см2Произведём расстановку арматуры: Рис. 10. Сечение второстепенной балки во втором полёте.Опора В:Площадь арматуры на опоре В получается из:2 12 - монтажная арматура As = 2,26 см2один отгиб из второго пролёта, т.е.1 As = см2Общая площадь арматуры равна As =По расчёту необходимо на опоре В Asтр = см2Дополнительно устанавливаем 1 12 As = 1,131 см2Общая площадь арматуры равна As =Необходима установка арматуры в два ряда.Произведём расстановку арматуры. (рисунок 7 и 8)Так как значение h0 изменяется, то необходимо пересчитать требуемую площадь арматуры.а = (3,39 * 3,5 + 5,09 * 3,8 + 2,545 * 8) / (3,39 + 5,09 + 2,545) = 4,68 смh0 =h - a = 50 - 4,68 = 45,32 смm = Mв / (Rb*b2* bf'* h02) = 109,277*105 / (8,5*100*0,9*25*45,322) = 0,278. По m =0,278 =0,3339 = 1 - / 2 = 0.831Так как As = 11,025 см2 > Asтр = 10,36 см2 дополнительная арматура не нужна. Разница в площадях равна ( (11,025 - 10,36) /10,36) * 100% = 6,4%Рис. 11 Сечение второстепенной балки на опоре В слева.Рис. 12. Сечение второстепенной балки на опоре В справа.Опора С:Площадь арматуры на опоре С получается из:2 12 - монтажная арматура As = 2,26 см2один отгиб из второго пролёта, т.е.1 18 As = 2,545 см2один отгиб из третьего пролёта, т.е.1 18 As = 2,545 см2Общая площадь арматуры равна As = 2,26 + 2,545 + 2,545 = 7,35 см2По расчёту необходимо на опоре В Asтр = 8,25 см2Так как As = 8,25 < Asтр = 7,35 см2, необходимо дополнительно устанавливать арматуру на опоре С. Дополнительно устанавливаем 1 16 As = 2,011 см2. Общая площадь арматуры равна As = 2,26 + 2,545 + 2,545 + 2,011 = 9,361 см2Необходима установка арматуры в три ряда. Произведём расстановку арматуры.Рис. 13. Сечение второстепенной балки на опоре С справа.Так как значение h0 изменяется, то необходимо пересчитать требуемую площадь арматуры.а = (2,26 * 3,5 + 2,545 * 3,8 + 2,011 * 7,5 + 2,545 * 11) / (2,26 + 2,545 + 2,011 + 2,545) = 6,48 смh0 =h - a = 50 - 6,48 = 43,52 смm = Mв / (Rb*b2* bf'* h02) = 93,749*105 / (8,5*100*0,9*25*43,522) = 0,259 По m =0,259 =0,306 = 1 - / 2 = 0.847Так как As = 9,361 см2 > Asтр = 9,06 см2 дополнительная арматура не нужнаРазница в площадях равна ( (9,361 - 9,06) /9,06) * 100% = 3,32 1.3.7. Построение эпюры материаловПрочность балки должна быть обеспечена по всей ее длине, однако не следует забывать и экономическую сторону проектирования. Площади сечения арматуры найдены по усилиям в наиболее загруженных сечениях и, естественно, что по мере уменьшения изгибающих моментов по длине балки часть стержней обрывают или переводя! в другую зону. Определяются места обрывов и уточняются места отгибов стержней при помощи построения эпюры материалов.Эпюра материалов представляет собой графическое изображение значений моментов, которые могут быть восприняты балкой в любом сечении. Сопоставляя эпюру материалов с огибающей эпюрой моментов, можно проверить прочность балки на изгиб во всех сечениях по её длине.В любом сечении балки момент внешних сия не должен быть больше того момента, который может быть воспринят бетоном и арматурой в этом сечении, т. с. эпюра материалов должна везде перекрывать эпюру моментов. Чем ближе на всём протяжении балки эпюра материалов подходит к огибающей эпюре моментов, тем рациональнее и экономичнее запроектирована балка.К началу построения эпюры материалов балка должна быть заармирована. Несущая способность того или иного сечения балки меняется в зависимости от соответствующего изменения площади сечения арматуры, полезной высоты сечения и плеча внутренней пары сил.Подсчет ординат эпюры материалов осуществляется для арматуры, уложенной по низу балки и воспринимающей положительные моменты, и для стержней, уложенных по верху балки и воспринимающих отрицательные моменты.Определение ординат эпюры материалов приведено в таблице 6.Определим ординаты эпюры материалов в дополнительных характерных сечениях. Рис. 14. Сечение второстепенной балки на опоре В слева. Так как значение h0 изменяется, то а = (3,39 * 3,5 + 2,505 *8) / (3,39 + 2,505) = 5,41 см h0 =h - a = 50 - 5,41 = 44,59 см Рис. 15 Сечение второстепенной балки на опоре В справа. Так как значение h0 изменяется, то а = (3,39 * 3,5 + 5.09 *3.8) / (3,39 + 5.09) = 3.68 см h0 =h - a = 50 - 5.09 = 46.32 см Рис.16. Сечение второстепенной балки на опоре С слева. Так как значение h0 изменяется, то а = (2,26 * 3,5 + 2,011 *7,5 + 2,505 *11) / (2,26 + 2,011 + 2,505) = 7,46 см h0 =h - a = 50 - 7,46 = 42,54 см Так как значение h0 изменяется, то а = (2,26 * 3,5 + 2,011 *7,5 + 2,505 *3,8) / (2,26 + 2,011 + 2,505) = 4,80 см h0 =h - a = 50 - 4,80 = 45,20 см Рис.17. Сечение второстепенной балки на опоре С справа. Для обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента в элементах постоянной высоты продольные растянутые стержни, обрываемые в пролете, должны заводится за точку теоретического обрыва на величину , определим по формуле: = (Q - Rsw * As inc * sin ) / qsw или по формуле = Q / qsw + 5 d > 20d qsw = (Rs *Asw / S) + 5 d d - диаметр обрываемого стержня Q - поперечная сила в точке теоретического разрыва Asw - площадь хомутов S - шаг хомутов Для стержня обрываемого в первом пролете: Q= 95.47 кH d = 18 мм AII Rs = 280 МПа qsw = (280* 100*0.57/10) = 1596 Н/см = 95470/1596+5 * 1,8 = 68,8 cм ? 20d = 20 * 1,8 = 36 см Принимаем = 70 см Для стержней, обрываемых во втором пролете слева: Q= 34,56 кH d=18 мм AII Rs = 280 МПа qsw = (280* 100 *0.57/35) = 456 Н/см = 34560/456+5 * 1,8 = 84,8 см ? 20d = 20 * 1,8 = 36 см Принимаем = 88 см 3. Для стержня, обрываемого во втором пролете справа: Q= 45,55 кH d= 18 мм AII Rs = 280 МПа qsw = (280* 100 *0.57/35) = 456 = 45550/456+5*1,8 = 108,9 см ?20d=20*1,8=36 см Принимаем = 110 см2. 2. Расчёт и конструирование монолитной железобетонной колонныПод действием вертикальной нагрузки на здание от покрытия и перекрытий в колоннах возникают продольные силы и изгибающие моменты от неравномерного распределения полезной нагрузки.В учебных целях допускается расчёт колонны производить, как центрально сжатый элемент квадратного сечения с симметричной арматурой со случайным эксцентриситетом.2.1 Сбор нагрузок на колонну.Нагрузки на колонну складываются из постоянной (от собственной массы колонны, конструкций покрытия и перекрытий) и временной (снеговой и полезной) нагрузки. Нагрузка на колонну передаётся с грузовой площади.А = (6.3/2+6.3/2) * (7.2/2+7.2/2) = 6.3 * 7.2 = 45.36 м2Рис. 18. Схема грузовой площади колонны.Сбор нагрузок приведен в таблице 7Таблица 7Определим нагрузку от собственного веса колонны. Принимаем сечение колонны в = h = 0,5Нагрузка равна Nк = 0,4 * 0,4* Нэт* f * n * *g = 0,5 * 0,5 * 4,8 * 1,1 * 0,95 * 2500 * 10 *4 = 125400 H,где Нэт - высота этажа, мДлительная нагрузкаКратковременная нагрузкаОпределим нагрузку действующую на колонну первого этажа2.2 Расчёт сечения колонны.Рассчитаем колонну как центрально сжатый элемент квадратного сечения с симметричной арматурой со случайным эксцентриситетом. Это допускается для колонны прямоугольного сечения с симметричной арматурой класса АI, II, III при < 20*h и случайным эксцентриситетом < h/30. Исходные данные: Бетон класса В15, Rb = 8.5 МПа, арматура A-III, Rsc = 365 МПаNколI = 2558,686 кНОпределим предварительные размеры колонныAтр = NколI / (Rb + Rsc ) - коэффициент армирования колонны. - коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле: = в + 2 (ж - в) * (Rsc /Rв) * ж, в - коэффициенты, принимаемые по табл. IV.1. в книге "Железобетонные конструкции. Общий курс", 1978 г. - Байков В.Н., Сигалов Э.И.Значения коэффициентов зависят от отношений Nl/ N и l0/h, где Nl - длительно действующая нагрузка на колонну первого этажа, равнаяN - общая нагрузка на колонну первого этажа, h - размер сечения колонны, - расчетная длина колонны. Расчётная длина колонныДля определения размеров сечения зададимся коэффициентом армирования min = 0,01 и коэффициентом = 1,0. Тогда площадь сечения колонныСечение колонны:Сторона колонны должна быть кратной 5 см, поэтому принимаем 50 смПри Nl/ N = 2265,66/2558,686 = 0,89 и l0/h = 3,57/0,5 =7,14 определяем, что ж = 0,9143 в = 0,9143. Тогда ж = в=0,9143. Тогда = 0,9143Определим требуемую площадь рабочей арматуры колонныAb - площадь сечения колонныПринимаем 4 28 с As = 24,63 см2Разность в площадях равна ( (24,63 - 24,27) / 24,27) *100% = 1,48%Определим процент армирования:As / Ab * 100% < 3% As / Ab = (24,63/50*50) *100%=0,985%< 3%Определим шаг поперечных стержней, который равен 15d, тогдаS = 15d = 15*28 = 420 ммШаг хомутов принимается кратно 5 см в меньшую сторону, тогда S = 400 ммДиаметр хомутов равен 1/4 d = 1*24/4= 6 ммПринимаем арматуру класса AI 6Рис.19. Схема армирования колонны. 3. Расчет фундаментаФундамент под колонну среднего ряда рассчитываются как центрально нагруженный в виду малости возможного изгибающего момента и выполняется квадратным в плане. Устанавливают фундаменты на естественный грунт, бетонную, щебневую или песчаную подготовку толщиной 10 см.Сварная сетка, укладывается у подошвы фундамента. Выполняется из арматуры классов AII или AIII одинакового шага (100 …200 мм) и диаметра стержней не менее 10 мм и не более 18 мм в обоих направлениях. Минимальная толщина защитного слоя при монолитном фундаменте на бетонной подготовке - 35мм, а при ее отсутствии - 70 мм.Площадь подошвы фундамента вычисляется с учетом деформации основания по нормативному продольному усилию Nн по формуле:A = Nн / (R - mH)где Nн = N /fmN - расчетное продольное усилие, передаваемое колонной на фундамент. N = 2558.686 кН, fm =1,15 - усредненный коэффициент надежности по нагрузке, Nн = 2558,686/1,15 = 2224,94 кН, Н - глубина заложения фундамента; принимаем Н = 1,5 м, m - 20 кН/м3 - средний вес тела фундамента и грунта на его ступенях, R - условное расченое давление на грунт, равное 0,21 МПаА = 2224,94 * 103/ (0,21 * 100 - 20 * 10-3 * 150) = 123607.78 см2Для квадратного в плане фундамента размер стороны подошвыа1 = b1 = а1 = b1 = = 351,58 смПолученное значение а1 и b1 округляем в большую сторону кратно 30см, окончательно получаем а1 = b1 = 360 см.В дальнейшем расчете принимаем площадь подошвы фундамента Аf = 3,6*3,6 = 12,96 м2Высота фундамента Нf определяется из условия его прочности на продавливание по поверхности пирамиды, боковые грани которой наклонены по углом 45.При колонне квадратного сечения со стороной hк площадь нижнего основания пирамиды продавливания равна (hк + 2 h0) 2Тогда продавливающая сила F = N - p (hк + 2 h0) 2где p = N/Af - реактивное давление грунта под подошвой фундаментаp = 2558,686*103/12,96 = 197429,48 Н/м2 = 0, 197 МпаМинимальная рабочая высота центрально напряженного фундамента с квадратной подошвой условия прочности на продавливание:Для фундаментов можно принять b2 =1,0Полная высота фундамента Нf = h0+aа = 3,5 см - так как под подошвой фундамента присутствует бетонная подготовка, тогдаНf = 57,19 + 3,5 = 60,69 смИз конструктивных условий минимальная высота фундамента принимается равнойНf,2 = hк+25= 50+25= 75 смВысота фундамента в зависимости от анкеровки рабочей арматуры в фундаменте.На основании п.5.14 СНиП 2.03.01-84* длинна анкеровки равна и на основании таблицы 37 СНиП 2.03.01-84*, Нf,3= 100,55 смПринимаем окончательную высоту фундамента Нf,3 = 1100 ммТак как Нf,3 = 1100 мм>900 мм, то фундамент выполняем трехступенчатым с высотой нижней и средней ступени 400 мм и верхней 300 мм.Рабочая высота фундамента равна: h0= Нf -а = 1100 - 35 = 1065 мм Рис. 20 Площадь нижнего основания продавливания равна:(0,5+2 * 1,065) 2 = 6,9169 м2Продавливающая сила равна:F = 2558,686 * 103 - 0, 197 * 100 * 6,9169 *104 = 1196056.7 Н = 1, 196 МНУсловие прочности на продавливание имеет вид:F ? Rbt *b2 *Um *h0F= 1, 196 МН < 0,75*1*6,26*1,065 = 5,0 МНUm = 4 (hк + h0) = 4 (0,5+1,065) = 6,26 м среднеарифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания.Условие прочности на продавливание выполняется. Рис. 21. Проверим нижнюю ступень фундамента на срез:c = (a1 - hк - 2h0) * 0,5 = (3,6 - 0,5 - 2*1,065) * 0,5 = 0,485мУсловие прочности нижней ступени на срез выполняется.Площадь сечения рабочей арматуры сетки, укладываемой по подошве фундамента, определяется из расчета на изгиб консольного выступа ступеней защемленных в массив фундамента.Значение изгибающих моментов в этих сечениях:М1-1= 0,125р (аф - hк) 2* bф М2-2= 0,125р (аф - а1) 2* bф М3-3= 0,125р (аф - а2) 2* bф М1-1= 0,125*0, 197*100 (360 - 50) 2*360 = 851,93 кН*мМ2-2= 0,125*0, 197*100 (360 - 130) 2*360 = 468,96 кН*мМ3-3= 0,125*0, 197*100 (360 - 210) 2*360= 199,46 кН*мПлощадь сечения арматуры на всю ширину фундамента определяем по формулам:Аs1= М1-1/ (0,9Rs h0) = 851,93 *105/ 0,9 * 280 * 100 * 106.5 = 31.74 см2Аs2= М2-2/ (0,9Rs h02) = 468,96 *105/ 0,9 * 280 * 100 * (80 - 3.5) = 24.33 см2Аs3= М3-3/ (0,9Rs h01) = 199,46 * 105/ 0,9 * 280 * 100 * (40 - 3.5) = 21,69 см2Диаметр и количество стержней на всю ширину фундамента в одном направлении подбираем по наибольшему из Аs1 и Аs2 иАs3 т.е. по Аs1 = 31.74 см2Принимаем арматуру 14 с шагом 150 мм и два доборных шага по 80 мм.Площадь принятой арматурыАs=36,936 см2 > Аsтр=31,74 см2Так как ширина фундамента больше 3 м, то каждый второй стержень делается короче на 20%. Рис. 22. Конструкция сетки фундамента Литература1. СниП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М., Стройиздат. 2. СниП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования.М., Стройиздат. 3. СниП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. М., Стройиздат, 1985 4. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций. М., Стройиздат 1987 5. Байков В.Н., Сигалов Э.И. Железобетонные конструкции. Общий курс", 1971 г. |
РЕКЛАМА
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
 |
© 2010 | |