Строительство многоэтажной конструкции

МИНОБР НАУКИ  РФ ФГБОУВПО

 

 

Кафедра «Мосты и транспортные тоннели»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    Содержание

Введение 3

1 Расчет и конструирование панелей перекрытия 4

1.1 Данные для проектирования. 4

1.2 Усилия  действующие на панели перекрытия 6

1.3 Расчетные характеристики материалов. 8

2.0 Расчет панели по предельным состояниям первой группы. 8

2.1 Расчёт прочности панели по сечению, нормальному к продольной оси 8

2.2 Расчет прочности панели по сечению, наклонному к продольной оси 10

3.0 Проектирование Ригеля 13

3.1 Предварительный подбор сечения прокатной балки 13

3.2 Расчетные нагрузки и определение действующих усилий на ригель для расчета по первой группе предельных состояний. 13

3.3 Расчет прочности ригеля 13

4.0 Расчет ригеля по второй группе предельных состояний 14

4.1 Расчетные нагрузки и определение действующих усилий на ригель для расчета по второй группе предельных состояний. 14

4.2 Определение прогиба ригеля 14

4.3 Окончательный расчет балки перекрытия с учетом собственного веса 15

5.0 Расчет колонны со случайным эксцентриситетом 16

5.1 Задание на проектирование 16

5.2 Расчетные характеристики материалов 16

5.3 Расчетная схема и нагрузки, действующие на колонну в стадии эксплуатации 16

5.4 расчет армирования колонны 19

Список литературы: 21

 

 

 

 

 

 

Введение

        В   состав сборного балочного перекрытия  входят панели (настилы) и несущие  их ригели, которые опираются  на колонны и стены.

         Компоновка конструктивной схемы  перекрытия заключается в выборе  направления ригелей и определении  размеров панелей.

         Возможны две схемы решения  сборного балочного перекрытия: с продольным  и поперечным расположением ригелей относительно длины здания.

         Выбор направления ригелей обусловливается  экономическими, архитектурными, конструктивными соображениями .

          Количество типоразмеров панелей  в проекте должно быть по  возможности минимальным, желательно  не более трёх: первый тип - связевые панели (панели-распорки) шириной 600 мм и более, укладываемые по осям колонн (продольная ось панелей - распорок совмещается с разбивочной осью); второй тип - доборные (пристенные) элементы, укладываемые у стен, на которые опираются ригели; третий тип - «рядовые» панели, укладываемые в промежутках между связевыми панелями и доборными элементами.

         Назначая номинальную ширину  панелей, можно брать в •расчет  следующие параметры в зависимости  от типа поперечного сечения:

- ширину рядовых многопустотных панелей принимать от 1,0 до 2,4 м с градацией через 100 мм;

- ширину рядовых ребристых панелей с рёбрами вниз принимать от 1,0 до 1,8 м с градацией через 100 мм.

Связевые плиты-распорки следует принимать шириной от 0,6 м до 1,8 м. Их поперечное сечение  может быть ребристым с ребрами  вверх или многопустотным с круглыми пустотами.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчет и конструирование панелей перекрытия

1. Данные для проектирования.

Вариант                                                                                                                 12

Шаг колонн в продольном направлении, м                                                      8

Шаг колонн в поперечном направлении, м                                                        6

Временная нормативная нагрузка на перекрытия, кН/м²                                  16

Постоянная нормативная  нагрузка от массы пола, кН/м²                                0,9

Класс бетона для сборных  конструкций                                                        В30

Класс предварительно-напрягаемой  арматуры                                           А-VI

Способ натяжения арматуры на упоры                                                    эл.терм.

Условия твердения бетона                                                                      тепл. обр.

Вид бетона для плиты                                                                              тяжелый

Влажность окружающей среды                                                                      60%

Класс ответственности здания                                                                             1

 

Определяем  количество плит.

 

Общая ширина плит равна:

 

 

где l₁ длина поперечного пролета.

 

 

 

Ширина 1 плиты равна:

 

 

Где К количество плит (принимаем равное 4)

 

 

 

Принимаем 4 плиты шириной по 1.4 м. каждая.

 

Высота  плиты равна:

 

 

где l₂ – длина продольного пролета.

 

 

Определяем  количество пустот.

 

Диаметр  пустот  принимаем равным 0.159м.

 

Конструктивная  ширина плиты равна:

 

 

 

 

 

Число отверстий найдем из формулы:

н

 

 

Где P-толщина промежуточных ребер, принимаем равной 30мм.

 

 

 

Принимаем количество отверстий равное 7.

Ширина  крайних ребер равна:

 

 

 

 

 

Определим площадь отверстий

 

 

 

 

Общая площадь отверстий равна:

 

 

 

 

 

Площадь плиты равна:

 

 

 

 

Площадь бетонного сечения равна:

 

 

 

 

 

Постоянная  нагрузка от массы панели:

 

 

 

 

 

 

 

Определим размеры сечения ригеля.

Высота  сечения  ригеля

 

 

 

 

Ширину  сечения ригеля принимаем равной 25см.

1.2 Усилия  действующие на панели перекрытия

 

Панели перекрытий любого поперечного сечения свободно опираются  на ригели или стены. Следовательно, их расчётная схема для определения  усилий - свободно опертая балка. Подсчет  нагрузок производится в табличной  форме (табл. 1).  

 

 

 

 

Таблица 1.1  

Нагрузки, действующие  на 1 м² перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке yf	Расчетная Нагрузка кН/м2
Постоянная: От массы панели От массы пола	0,17∙25=4,25 0.9	1.1 1.2	4,4 1,08
Итого постоянная: Временная	=5,15 vn=16	1.2	g=5,48 v=19,2
Полная нагрузка	gn+vn=21,15		24,68

 

 

Переходим от расчётной нагрузки на 1 м² к линейной на 1 м длины балки при ширине панели B = 1,4 м с учётом коэффициента надёжности по назначению здания у_n = 1

Для расчётов панели по первой группе предельных состояний:

 

 

 

 

 

Длина расчетного пролета  будет равна:

 

 

 

 

Расчётные усилия:

- изгибающий момент

  

 

 

 

 

- поперечная сила

 

 

 

1.3 Расчетные  характеристики материалов.

Расчетные характеристики тяжелого бетона класса В30, при коэффициенте условий работы бетона при влажности расчетное сопротивление бетона осевому сжатию R_b=17 Мпа; расчетное сопротивление бетона осевому растяжению R_bt=1,2

Нормативные и расчетные  характеристики арматуры класса А-VI: нормативное сопротивление арматуры растяжению R_sn=980 Мпа; расчетное сопротивление арматуры растяжению R_s=815 Мпа; модуль упругости арматуры E_s=19∙10⁴ Мпа.

При электротермическом способе  натяжения арматуры

 

Тогда

Принимаем

2.0 Расчет  панели по предельным состояниям  первой группы.

2.1 Расчёт  прочности панели по сечению,  нормальному к продольной оси

 

Расчётный изгибающий момент М = 158,36 кНм. Приводим сечение панели к расчётному тавровому с полкой в сжатой зоне.

При / =60,95/265 = 0,23 > 0,1 расчётная ширина полки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочая высота сечения:

 

 

где а - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до растянутой грани.

 

 

Проверяем условие:

 

 

 

 

 

Следовательно, нейтральная  ось проходит в полке, и расчёт производим для прямоугольного  сечения шириной b = b'_f = 1360 мм.

 

Определяем значение коэффициента α_m:

 

 

 

 

 

Пользуясь прил. 1, находим  ξ = 0,14 и ζ= 0,93 .

Для тяжелого бетона класса В30 при Ɣ_b2 = 0,9 и арматуре класса А- VI

 ξ_R = 0,45.

 

Производим сравнение: ξ = 0,14 <ξ_R= 0,45.

Находим коэффициент условий  работы предварительно-напряженной  арматуры Ɣ_s6

При ξ< ξ_R – Ɣ_s6 определяется по формуле:

 

                                    

 

Где  ƞ коэффициент  для арматуры класса А-VI равный 1,1

 

 

 

 

Вычисляем требуемую площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

 

 

 

 

 

Принимаем по сортаменту 8 стержней  диаметром 12мм.

2.2 Расчет  прочности панели по сечению,  наклонному к продольной оси

Расчетная поперечная сила Q_max = кН. Эквивалентная распределенная нагрузка

q₁=q=37,02 кН/м.

Допускается не устанавливать  поперечную арматуру в многопустотных панелях, если она не требуется по расчету. Выполним сначала проверку прочности сечения панели на действие поперечной силы при отсутствии поперечной арматуры.

Проверяем условие прочности:

 

 

Принимаем  приближенно значение:

        Q_b1 = Q_bmin и с = 2,5· h₀  =587,5мм,

где «с» - пролет среза) (длина  проекции наиболее опасного наклонного сечения на горизонтальную ось). Находим усилие обжатия от растянутой продольной арматуры, принимая потери предварительного напряжения равными 30 % от начального контролируемого напряжения σ_sp.

Тогда:

 

 

 

 

Вычисляем коэффициент φ_n, учитывающий увеличение несущей способности по наклонному сечению при предварительном напряжении:

 

 

 

 

 

принимаем φ_n = 0.5. Коэффициент φ_b3 учитывает вид бетона, для тяжелого бетона φ_b3 ⁼ 0,6. Тогда

 

 

 

 

Определим поперечную силу от расчетных нагрузок в опасном  наклонном сечении:

 

 

 

 

 

для обеспечения прочности  наклонных сечений требуется  поперечная арматура. Устанавливаем через ребро четыре плоских каркаса с поперечными стержнями из (арматуры класса Вр-1) диаметром 3 мм с площадью

А_sw= 28,3мм с шагом S= 100 mm.

Расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры R_sw = 270 МПа, Е_s = 170000 МПа

       Определяем коэффициент φ_f , учитывающий положительное влияние свесов полки таврового сечения на прочность наклонного сечения. В работе сечения учитывается только часть свесов полки, не превышающая 3h`_f , при восьми ребрах в сечении плиты

      

 

 

Тогда:

 

 

 

 

 

 

где φ_b2 - коэффициент, зависящий от вида бетона, для тяжелого бетона  φ_b2 = 2,

 

M_b =2∙1,5∙1,08∙347∙235² = 62,08∙10⁶Н∙мм,

 

 

 

 

 

Принимаем S_φ= 1,5.

 

Усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения:

 

 

 

 

 

 

Проверяем условие:

 

Поскольку

 

 

значение М_b остается неизменным.

 

При этом   с₀ = 2h₀ = 2∙235= 470 мм,    Q_b = Q_bmin.

     Определим  длину опасного наклонного сечения с: так как

0,56 q_sw = 0,56∙76,4 = 42,81 Н/мм > q₁=37,02 Н/мм, то значение с вычисляем по формуле:

c=

 

c= = 1.29 м.

 

Поскольку

принимаем с = 0,783 м и Q_b = Q_bmin ⁼ 79261Н.

• Поперечная сила от расчетных нагрузок в опасном наклонном сечении:

 

 

 

Несущая способность наклонного сечения по поперечной силе

 

 

Так как Q = 79,29 кН <Q_sb ⁼ 115,17 кН, прочность наклонного сечения обеспечена.

3.0 Проектирование  Ригеля

3.1 Предварительный  подбор сечения прокатной балки

Расчетная схема конструкции - разрезная балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой от панелей  перекрытия.

Расчетный пролет балки при  опирании её на консоли колонн без учёта зазора

 

 

 

где - шаг колонн в поперечном направлении; h_col - размер поперечного сечения колонны, в первом приближении принимаем h_col = 400 мм, с - вылет консоли колонны.

3.2 Расчетные  нагрузки и определение действующих  усилий на ригель для расчета  по первой группе предельных  состояний.