Расчет элементов железобетонного здания

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………….2 
1.Проектирование сборного ригеля среднего пролета(Р1)…………………………3 
   1.1. Расчетная схема ригеля, нагрузки, усилия……………………………………3 
   1.2. Расчет прочности нормальных сечений………………………………………5 
   1.3. Расчет прочности наклонных сечений………………………………………..6 
   1.4.Конструирование арматуры ригеля……………………………………………9 
   1.5.Расчет ригеля на монтажные нагрузки………………………………………..12 
2.  Проектирование предварительно напряженной панели перекрытия………….13 
2.1 Сбор нагрузок на перекрытие…………………………………………………....13 
2.2. Расчетная схема панели, расчетный пролет, нагрузки, усилия………………13 
2.3.  Расчет прочности нормальных сечений………………………………………15 
_{2.4. Расчет прочности наклонных сечений………………………………………....17} 
2.5.   Расчет полки панели на местный изгиб………………………………………19 
2.6.  Расчеты по второй группе предельных состояний…………………………....21 
  2.6.1. Определение геометрических характеристик приведенного сечения….…21 
  2.6.2. Определение потерь предварительных напряжений в арматуре…………..22 
  2.6.3.  Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси панели…..24 
  2.6.4. Расчет панели перекрытия по деформациям…………………………….…28 
3.   Проектирование колонны подвала среднего ряда (К1)……………………...…30 
   3.1. Исходные данные, нагрузка на колонну, расчетная схема, расчетное усилие……………………………………………………………………………………...30 
   3.2  Нагрузка на колонну, расчетная схема, расчетное усилие………….………31 
   3.3.   Расчет прочности колонны………………………………………………...…33 
4.  Проектирование фундамента под колонну среднего ряда………………….…35 
  4.1. Исходные данные………………………………………………………….…..35 
  4.2. Расчет основания………………………………………………………….……35 
  4.3.  Расчет тела железобетонного фундамента………………………………..…36 
  4.4 Компоновка размеров фундамента………………………………………….…37 
  4.5.   Проверка высоты нижней ступени фундамента………………………...…..38 
  4.6.  Расчет арматуры у подошвы фундамента……………………………………39 
5. Проектирование монолитного балочного перекрытия с балочными плитами..40 
5.1.  Компоновка перекрытия……………………………………………………….40 
5.2. Расчет и армирование монолитной балочной плиты…………………………42 
5.3. Расчет и армирование второстепенной балки…………………………………45 
5.4.Расчет прочности наклонных сечений…………………………………….……50 
Список использованной литературы…………………………………………..…….53

Введение. 
Целью курсового проекта является изучение методов расчета железобетонных конструкций. В курсовом проекте необходимо запроектировать элементы 5-ти этажного каркасного промышленного здания(ребристую панель перекрытия, ригель, колонну среднего ряда, фундамент под колонну среднего ряда, монолитное ребристое перекрытия(плиту и второстепенную балку)).

Исходные данные. Компоновка перекрытия(с маркировкой элементов) 
Таблица 1.

№ задания	Сетка колонн , м	Число пролетов, k	Ширина панели	Тип панели	Тип ригеля	Число этажей n	м	м	Сопротивление грунта R, МПа	Временная нагрузка	Район строительства
2	5,45,4	5	1,8	Ребристая	Прямоугольный	5	3,9	3,2	0,28	10	Иркутск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 План компоновки сборного балочного перекрытия

1.Проектирование сборного ригеля среднего пролета(Р1)

1.1. Расчетная схема ригеля, нагрузки, усилия

Требуется запроектировать  ригель прямоугольного сечения. Шаг ригелей а=5,4

Расчетная схема ригеля- балка  на двух опорах с шарнирным закреплением т.к. здание со связевым каркасом  т.е. стык ригеля с колонной шарнирный.

Рис.2 Ригель

Определение размеров ригеля.

Сечение колонны принимаем 

Расчетная длина ригеля

Расчетный пролет 

Высоту(h) и ширину ригеля(b) назначаем в соответствии с СП 52-101-2003

1)принимаем

2) принимаем

 

 

 

 

 

Таблица 2. Сбор нагрузки на 1м² панели перекрытия.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка кН/м2
А.Постоянная
Собственный вес плиты перекрытия	2,5	1,1	2,75
Вес пола: Цементная стяжка	0,44	1,3	0,57
Керамическая плитка	0,24	1,2	0,29
Итого(g):			3,61
Б.Временная
Длительная	8	1,2	9,6
Кратковременная	2	1,2	2,4
Итого(v):			12

 Полная расчетная нагрузка на ригель: , где

Полная постоянная нагрузка:  
- нагрузка от 1 метра ригеля.

Полная временная нагрузка: тогда

 

Определим усилия в ригеле от расчетных  нагрузок.

 

 

 

 

 

1.2. Расчет прочности нормальных сечений.

 

 

 

 

 

 

 

Механические характеристики материала ригеля:

1) Бетон класса В-30

-нормативное сопротивление бетона осевому сжатию R_b,n, МПа  18,5;

-расчётное сопротивление бетона осевому сжатию R_b, МПа         17,0;

-нормативное сопротивление осевому растяжению R_bt,n, МПа           1,75;

-расчётное сопротивление осевому растяжению R_bt, МПа              1,15

-начальный модуль упругости бетона E_b, МПа               32,5

2) Арматура класса А400(А III)

-нормативное сопротивление R_s,n, МПа        400;

-расчётное сопротивление R_s, МПа         355;

-модуль упругости E_s, МПа                               2*10⁵

Подбор площади продольной рабочей арматуры.

 

Где  - высота рабочего сечения,

Рассчитаем коэффициент:

 

По таблице 8 прил. 1 так как   сжатая арматура в сечении не требуется.

 =14,32 см²

Для обеспечения прочности  нормальных сечений у нижний грани  ригеля по табл. 7 прил.1 принимаем А-400 с А_s=15.20 см²

 

Подсчитаем коэффициент  армирования:

 

1.3. Расчет прочности наклонных  сечений.

Цель: поверить прочность  наклонных сечений при принятой по конструктивным требованиям поперечной арматуре.(п.п. 8.3.10-8.3.11[1])

Прочность следует проверить  только на действие поперечной силы Q. Прочность на действие М обеспеченна, так как продольная арматура верхнего ряда обрываемая в пролете, заводится за точки теоретического обрыва на длину w.(п.п. 3.64[1])

При диаметре продольных рабочих  стержней арматуры 22мм с учетом требований 8.3.10 назначаем поперченные стержни(хомутов) 6мм А-400, с (площадь сечения стержня)

В поперечном сечении устанавливаем 2 каркаса тогда , где

n-число каркасов,

Согласно п.п. 8.3.11  СП 53-101-2003  шаг стержней в приопорных участках

, примем

Шаг стержней в пролете  принимаем 40см

Максимально допустимый шаг хомутов  в приопорных участках(3.35 [4]):

 -принятый шаг не превышает максимально допустимого.

 

Проверим  прочность  бетонной полосы между наклонными трещинами  на действие главных сжимающих напряжений(3.30,3,43 [4]) .

 

 прочность бетонной полосы между наклонными трещинами обеспеченна.

Расчет ригеля по наклонному сечению  производится из условия:

, где

-поперечная сила воспринимаемая бетоном.

-поперечная сила воспринимаемая арматурой.

Усилие в хомутах  у опор на единицу длины(п.п. 3,31):

 

 

Условие п.п. 3.49 [4] выполняется хомуты учитываются полностью.

По 3,46

Определим длину наиболее опасной  наклонной трещины(п.п. 3,32)

, где =q-0.5q_v=88.49-0.5*64.8=560.2

 

Проверим условия п.п. 3,32[4].

 

1)

2)=0,28<2 условия выполняются, принимаем с=155,3 см.

Поперечная сила на расстоянии с  от опоры.

 

Выполним проверки п.п. 3,41[4]

1)

2)Q_max ≤ 2,5R_btbh_o,

Условие 1 не выполняется, поэтому необходим расчет с учетом поперечной рабочей арматуры.

Поперечная сила воспринимаемая бетоном:

, при  и

 

 

 условия выполняются.

Поперечная сила воспринимаемая арматурой в наклонном сечении по 3.47 [4]:

,

Где - проекция наклонной трещины принимаемая с =, но не более 2

С=2=112

 

Выполним  проверку:

87083,07+67750,2=154833,27 проверка выполняется следовательно прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих напряжений обеспечена.

Определить на каком  расстояние от опор можно увеличить  шаг хомутов.

Усилие в хомутах на единицу длины.

 

Проверим  условие:

403,280 условие 3.49 [4] не выполняется тогда

 см. 3,34[4]

Длина участка  c интенсивностью хомутов

 

 

Где , при   и

 

 

 принимаем 

 

Принимаем с шагом хомутов

Для обеспечения  прочность наклонных сечений  от действия поперечной силы на приопорные участки длиной установлены поперечные стержни с шагом , в средней части пролета шаг принят

 

1.4.Конструирование  арматуры ригеля

Для экономного армирования ригеля продольные стрежни  верхнего ряда обрывают в пролете в соответствии с характером эпюры изгибающих моментов. Для определения местоположения сечений за которыми расположение стержней верхнего ряда не требуется по расчету(точек теоретического обрыва), строится эпюра материалов.

Определение ординат эпюры  материалов.

Определение несущей способности сечения 1-1.

 

 

 

=0.235(1-0.5*0235)=0.204

 

 

Определение несущей способности сечения 2-2

 

 

 

 

 

Рис. 4 Эпюра материалов ригеля

 

Определение точек теоретического обрыва арматуры верхнего ряда.

Точки теоретического обрыва стрежней соответствую сечениям на расстоянии у от опор в  которых ординаты эпюр моментов и  несущая способность сечения 2-2 равны:

 

 

 

 

Примем  у = покольку что не имеет смысла.

Определение длины заделки  обрываемых стрежней.

Для обеспечения прочности наклонных  сечений обрываемую арматуру надо завести за точки теоретического обрыва на расстояние w, которая определяется согласно п.п. 3.47[4]. Поперечная сила в сечении у проходящая через точку теоретического обрыва:

 

Усилие в хомутах на единицу  длины:

,

 

Так как  то

 

Принимаем

Согласно  пункту 3.45 пособия к СП 52-101-2003длина  анкеровки должна быть не менее следующего значения:

-длина анкеровки.

 

,

 

 

,

 

Принимаем окончательную длину заделки  продольных стержней верхнего ряда за точки теоретического обрыва равной наибольшему из значений . W= Так как длина заделки то обрывать стержни верхнего ряда не имеет смысла, доводим их до конца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.Расчет ригеля на монтажные нагрузки

Для восприятия ригелем монтажных нагрузок у  верхней грани ставится продольная арматура .

 

Рис. 5 Расчетная схема и эпюра моментов от монтажных нагрузок

Проверка  состоит в сравнении:

    условие обеспечения прочности на монтажные нагрузки.

 

 - опорный момент(на петле)

 -расстояние от края ригеля до монтажных петель 0,7м.

 

 

Несущая способность сечения.

1)

2)

3)

 прочность ригеля на монтажные нагрузки обеспечена.

 

2.  Проектирование  предварительно напряженной панели  перекрытия

2.1 Сбор  нагрузок на перекрытие.

  Таблица 3           Подсчет нагрузок на 1м² панели перекрытия.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка , кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка кН/м2
А.Постоянная
Собственный вес плиты перекрытия	2,5	1,1	2,75
Вес пола: Цементная стяжка	0,44	1,3	0,57
Керамическая плитка	0,24	1,2	0,29
Итого(g):			3,61
Б.Временная
Длительная Vln	8	1,2	9,6
Кратковременная Vsh	2	1,2	2,4
Итого(v):	10		12
Итого( q=g+v)	13.18		15.61

 

2.2. Расчетная  схема панели, расчетный пролет, нагрузки, усилия.

Расчетная схема  панели - балка свободно лежащая на двух опорах.

Конструктивная  длина:

Расчетный пролет:

Нагрузки  на расчетную схему(собирается с  номинальной ширины м), усилии определяем с учетом коэффициента надежности здания по назначению

- полная расчетная нагрузка:

-полная нормативная  нагрузка:  
-длительная нормативная нагрузка: