Реферат: 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
1. Компоновка сборного ж. б. междуэтажного перекрытия
/>
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.
2. Проектирование предварительно напряжённой плиты перекрытия
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.
/>
Рис.2. Элемент перекрытия.
Таблица 1.1 Нагрузка 1/> междуэтажного перекрытия
№
п/п
Наименование нагрузки
Нормативная
нагрузка, Па.
Коэф. надёж-ности по
Нагрузке />
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
2.1 Данные для расчёта
Высоту сечения предварительно напряжённых плит, предварительно назначаем равной
/>.
Для дальнейшего расчёта принимаем />
Расчётный пролёт при опирании плиты на ригель по верху:
/>
где l — номинальный пролёт панели, м. Рис.2.2
/>-ширина ригеля, м. К определению расчётного
/> пролёта панели
/>
/>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 />.
--PAGE_BREAK--/>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 />
2.2 Расчётный пролёт и нагрузки
Расчётная нагрузка на 1 м длинны при ширине плиты 1.48м
постоянная: />
полная: />
Нормативная нагрузка на 1 м длинны.
постоянная: />
полная: />
в том числе постоянная и длительная полная: />
2.3 Усилия от расчётных и нормативных нагрузок
От расчётной нагрузки:
/>
/>
От нормативной полной нагрузки:
/>
/>
От нормативной постоянной и длительной:
/>
/>
2.4 Компоновка поперечного сечения панели
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 -/>
/>
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
/>.
2.5 Расчёт полки на местный изгиб
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
/>
Рабочая высота сечения
/>
Арматура Аlll с
/>
/>
Из таблицы 3.1 (2) найдём
/>, />
По приложению 6 (2) принимаем 7ø6 Аlll с шагом 180мм с />
2.6 Расчёт прочности сечений нормальных к оси панели
/>
Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне, вычисляем
/>
Из таблицы 3.1 (2) найдём
/>/>; />
Нейтральная ось проходит в пределах сжатой зоны
/>
Вычисляем характеристики сжатой зоны
/>;
/>;
/>,
/>,
Проверим, выполняется ли условие: />/>; где при электротермическом способе натяжения />, где l — длина элемента в пролётах.
/>;
/>;
/>;
условие выполняется
/>
/>.
Вычисляем предельное отклонение предварительного напряжения:
D/>,
где n=2 — число напрягаемых стержней плиты.
Коэффициент точности натяжения
/>D/>
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/>/>;
/>,
/>-коэффициент, принимаемый равный для класса арматуры Аlllв 1,2
продолжение--PAGE_BREAK--
/>
Применяем для арматуры класса Аlllв
/>
/>
По приложению 6 (2) принимаем 2ø20 Аlllв с />
2.7 Расчёт прочности по наклонным сечениям
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.
/>
/>-коэффициент, учитывающий сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах, определяется по формуле
/>
/>, суммарное значение />
Принимаем />.
В расчётном наклонном сечении:
/>
/>
принимаем />, тогда
/>,
следовательно поперечная арматура по расчёту не требуется.
На приопорных участках длинной /> устанавливаем конструктивную арматуру
ø6 Аlll с шагом/>. В средней части пролёта />.
2.8 Расчёт преднапряжённой плиты по предельным состояниям второй группы
Геометрические характеристики приведённого сечения (рисунок 2.3)
Отношение модулей упругости
/>
Площадь приведённого сечения
/>
Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней грани
/>
/>
Момент инерции приведённого сечения
/>
Момент сопротивления приведённого сечения по нижней зоне
/>
Момент сопротивления приведённого сечения по верхней зоне
/>
Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны (верхней) до центра тяжести приведённого сечения
/>
Где
/>
/>,
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
/>
где /> — коэффициент, принимаемый для таврового сечения с полкой в растянутой зоне при
/> и />
Потери предварительного напряжения арматуры: потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения
/>
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
/>
Эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведённого сечения
/>
Напряжение в бетоне при обжатии:
/>
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
/>
Потери от быстронатекающей ползучести
/>, где
/>
/>,
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:
/>
Расчёт по образованию трещин, нормальных к продольной оси.
/>
Вычисляем момент образования трещин по приближённому способу ядровых моментов
/>
Здесь ядровый момент усилия обжатия при
/>, />
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:
/>
/> —
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 />
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.
продолжение--PAGE_BREAK--
/>
— момент сопротивления сечения по растянутой арматуре.
Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки:
/>
Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия всей нагрузки
/>
/>
/> — диаметр продольной арматуры.
Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок.
/>
Ширина раскрытия трещин от постоянной и длительной нагрузок
/>
Непродолжительная ширина раскрытия трещин
/>
Продолжительная ширина раскрытия трещин
/>
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 />
Коэффициент /> при длительном действии нагрузки
/>
Принимаем />.
Определяем коэффициент />, характеризующий неравномерность деформаций растянутой арматуры на участках между трещинами.
/>
Вычисляем кривизну оси при изгибе:
/>
где
/>/>/>
/>
Вычисляем прогиб:
/>
2.9 Расчёт панели на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже
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
/>
Определяем
/>,
По таблице 3,1 (2) находим />, тогда />
/>
Следовательно в верхней зоне должно быть не менее 2ø16 класса Аlll с />
/>
Рисунок 2.4 — К расчёту панели в стадии изготовления, транспортирования и монтажа.
3. Расчёт неразрезного ж. б. ригеля
3.1 Статический расчёт неразрезного ж. б. ригеля
Определяем расчётные пролёты:
крайний пролёт:
/>
средний пролёт: />
Определяем размеры ригеля:
/>, />
Нагрузка от массы ригеля:
/>
Нагрузки собираем на ригель с грузовой полосы линейно равной номинальной длине плит перекрытия.
постоянная на перекрытие с учётом коэффициента надёжности по назначению здания
/>, />
от массы ригеля с учётом коэффициента надёжности /> и />
/>
Итого
/>
Временная нагрузка с учётом коэффициента надёжности по назначению здания/>:
/>;
q=/>
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 />
В среднем:
/>/>/>
Для временной расчётной
/> и />
В среднем:
/>/>
Жёсткостные параметры рамы:
/>
/>
/>
/>
/>Рисунок 3,1 — Схема расположения сосредоточенных нагрузок.
3.2 Расчёт ригеля по сечениям нормальным к продольной оси
/>
/>/>
/>
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 />
/>
по таблице 3,1 (2) />/>.
Проверяем принятую высоту сечения ригеля по наибольшему моменту.
Поскольку /> сечение не будет переармированным.
Определяем площадь поперечного сечения продольной арматуры:
/>
По сортаменту (приложение 6 (2)), принимаем 4ø28 класса Аlll с />
Сечение в среднем пролёте />
/>
по таблице 3,1 (2) />.
/>
По сортаменту (приложение 6 (2)), принимаем 4ø20 класса Аlll с />. Количество верхней арматуры определяем по величине опорных изгибающих моментов. На опоре <Б>.
/>
продолжение--PAGE_BREAK--
по таблице 3,1 (2) />.
/>
Для армирования опорных сечений справа и слева принимаем 4ø25 класса Аlll с />.
3.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси
На крайней опоре поперечная сила />, вычисляем проекцию расчётного наклонного сечения на ось по формулам гл.3 (2)
/>
В расчётном наклонном сечении:
/>, отсюда />,
принимаем />, тогда
/>,
следовательно необходима поперечная арматура, вычисляем:
/>/>
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:
/>,
/>
/>
/>
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:
/>/>
Определяем шаг поперечных стержней
/>.
Принимаем на приопорном участке длинной />, слева от опоры />. На первой промежуточной опоре слева:
/>/>,
Вычисляем:
/>/>
Определяем шаг поперечных стержней
/>.
Принимаем на приопорном участке справа />, в средней части второго пролёта принимаем />.
3.4 Построение эпюры арматуры
Сечение в первом пролёте 4ø28 класса Аlll с />, определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые параметры:
/>/>
/>, />
/>
Арматура 2ø28 класса Аlll с /> доводится до опор а стержни 2ø28 обрываются в пролёте. Определяем момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2ø28 Аlll.
/>/>
/>, />
/>
Графически определяем точки обрыва двух стержней ø28. В первом сечении поперечная сила />, во втором />. Интенсивность поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов /> равна:
/>,
/>
Во втором сечении при шаге хомутов />
/>
/>
На первой промежуточной опоре слева и справа принята арматура 2ø25+2ø25 с />.
/>/>
/>, />
/>
Вместе теоретического обрыва остаются 2ø25 с />. Определяем момент, воспринимаемый сечением с этой арматурой.
/>/>
/>, />
/>
Графически определяем точки обрыва двух стержней ø25.
поперечная сила, />. Интенсивность поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов /> равна:
/>
/>
Расчёт эпюры арматуры для второго пролёта.
Сечение во втором пролёте 4ø20 класса Аlll с />, определяем момент, воспринимаемый сечением, для чего рассчитываем необходимые параметры:
/>/>
/>, />
/>
Арматура 2ø20 класса Аlll с /> доводится до опор а стержни 2ø28 обрываются в пролёте. Определяем момент, воспринимаемый сечением с арматурой 2ø20 Аlll
/>/>
/>, />
/>
Графически определяем точки обрыва двух стержней ø20
поперечная сила, />. Интенсивность поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов /> равна:
/>
/>
На первой промежуточной опоре справа принята та же арматура что и слева, следовательно момент от 4ø25 />
момент от 2ø25 />
Графически определяем точки обрыва двух стержней ø25. поперечная сила, />. Интенсивность поперечного армирования в первом сечении при шаге хомутов /> равна:
/>
/>