Проектування цивільного будівлі

Зміст

Введення

1. Розрахунок багатопустотних плити по граничним станом першої групи

2. Розрахунок багатопустотних плити по граничним станом другої групи

3. Визначення зусиль в ригелі поперечної рами

4. Розрахунок міцності ригеля по перерізах, нормальних до поздовжньої осі

5. Конструювання арматури ригеля

6. Розрахунок збірної залізобетонної колони

7. Розрахунок монолітного центрально-навантаженого фундаменту

Введення

Мета курсового проекту - розрахунок і проектування ж / б конструкцій триповерхового каркасного будинку, розташованого в місті Баку, з висотою поверху - 4,2 метри, який має розмір в плані 17,4 X 64 м і сітку колон 5,8 x 8 м . Тимчасова нормативне навантаження - 1600 кг / м 2. Стінові панелі навісні з легкого бетону, в торцях будівлі замонолічується спільно з торцевими рамами, утворюючи вертикальні зв'язевим діафрагми. Коефіцієнт надійності за навантаженням γ _f = 1,2, Коефіцієнт надійності за призначенням будівлі γ _n = 0,95.

Снігове навантаження - по I району.

Ригелі поперечних рам - трипрольотні, на опорах жорстко з'єднані з крайніми і середніми колонами. Багатопустотні плити, з попередньо напруженою арматурою, приймаємо з номінальною шириною 120 см, спираються на ригелі.

1. Розрахунок багатопустотних плити по граничним станом першої групи

Розрахунковий проліт і навантаження. Розрахунковий проліт

м.

Підрахунок навантажень на 1 м ² перекриття наведено в табл. 1.

Табл. 1. Нормативні та розрахункові навантаження на 1 м ² перекриття

Розрахункове навантаження на 1 м ² при ширині плити 1,2 м з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням будівлі γ _n = 0,95: постійна g = 4,134 * 1,2 * 0,95 = = 4.71 кН / м ^2; повна g + v = 23.334 * 1.2 * 0.95 = 26.6 кН / м ²

Нормативне навантаження на 1 м ^2: постійна g = 3.680 * 1.2 * 0.95 = 4.19 kH / м ^2; повна: g + v = 19.680 * 1.2 * 0.95 = 22.43 кН / м ²

Зусилля від розрахункових і нормативних навантажень. Від розрахункового навантаження:

кН / м ^2;

кН / м ^2.

Від нормативної повного навантаження:

кН / м ^2;

кН / м ^2.

Встановлення розмірів перерізу плити. Висота перерізу багатопустотних (6 круглих пустот діаметром 16 см) попередньо напруженої плити см; робоча висота перерізу

h ₀ = h - a == 26-3 = 23 см.

Розміри: товщина верхньої і нижньої полиць (26-16) 0,5 = 5 см. Ширина ребер: середніх - 3 см, крайніх - 4,5 см. У розрахунках за граничними станами першої групи розрахункова товщина стислій полиці таврового перерізу h ^/ _f = 5 см; ставлення

,

при цьому в розрахунок вводиться вся ширина полки b ^/ _f = 120 см; розрахункова ширина ребра b = 120-6 * 16 = 24 см.

Характеристики міцності бетону та арматури. Багатопустотні попередньо напружену плиту армують стрижневою арматурою класу А V з електротермічним натягом на упори форм. До тріщиностійкості плити пред'являють вимоги 3-ї категорії. Виріб піддають тепловій обробці при атмосферному тиску.

Бетон важкий класу В25, відповідний напруженою арматурою Згідно дод. 1 ... 4 призмова міцність нормативна R _bn = R _{b, ser} = 18,5 МП a, розрахункова R _b = 14,5 МПа, коефіцієнт умов роботи бетону γ _{b 2} = 0,9; нормативний опір при розтягуванні R _bth = R _{b, ser} = 1,60 МПа, розрахункове R _bt = 1,05 МПа; початковий модуль пружності бетону Е _b = 30 000 МПа. Передавальна міцність бетону R _bp, встановлюється так, щоб при стисненні відношення напруг σ _bp / R _bp <0,75. Арматура поздовжніх ребер - класу А-V, норм j тивное опір R _sn = 785 МПа, розрахунковий опір R _s = 680 МПа, модуль пружності E _s = 190000 МПа. Попереднє напруження арматури одно: σ _s = 0,75 R _sn = = 0,75 * 785 = 590 МПа. Перевіряють виконання умови. При електротермiчному способі натягу МПа; σ _sp + р = 590 +75 = = 665 <R _sn = 785 МПа - умова виконується. Обчислюють граничне відхилення попереднього напруження при числі напружених стержнів n _р = 7:

.

Коефіцієнт точності натягу: . При перевірці на утворення тріщин у верхній зоні плити при стисненні беруть . Попередні напруги з урахуванням точності натягу МПа. Розрахунок міцності плити по перерізу, нормальному і поздовжньої осі, М = 200,73 кН / м. Перетин Таврове з полицею в стислій зоні. Обчислюють

За табл. 3.1 знаходять ξ = 0,26; x = ξ h ₀ = 0.26 * 23 = 5.98 ≤ 6 см - нейтральна вісь проходить в межах стиснутої полиці; ζ = 0,86.

Обчислюють площу перерізу розтягнутої арматури:

см ²

приймаємо 7 ○ 16 А-V.

Розрахунок міцності плити по перерізу, похилому до поздовжньої осі, Q = 102.28 кН. Перевіряють, чи потрібне поперечна арматура з розрахунку. Умова: - Задовольняється.

На приопорних ділянках довжиною l / 4 арматуру встановлюють конструктивно, ○ 4 Вр-1 з кроком см; в середній частині прольоту поперечна арматура не застосовується.

2. Розрахунок багатопустотних плити по граничним станом другої групи

Геометричні характеристики приведеного перерізу.

Кругле обрис порожнеч замінюють еквівалентним квадратним зі стороною h = 0,9 d = 0,9 * 16 = 14.4 см. Товщина полиць еквівалентного перерізу h _f ^/ = h _f = (26-14.4) 0,5 = 5.8см. Ширина ребра 120-6 * 14,4 = 33,6 см. Ширина порожнеч 120-33,6 = 86,4 см. Площа приведеного перерізу

A _red = 120 * 26-86.4 * 14.4 = 1875.8 см ² {нехтують зважаючи малості величиною α = A _s).

Відстань від нижньої межі до центру тяжіння приведеного перерізу

y ₀ = 0,5 h + h _f = 0,5 * 14,4 +5,8 = 13 см.

Момент інерції перерізу (симетричного):

см ⁴

Момент опору перерізу по нижній зоні

см ^3;

те ж, по верхній зоні W _red ^/ = 11866,2 см ^3.

Відстань від ядрової точки, найбільш віддаленої від розтягнутої зони (верхньої), до центру ваги перерізу за формулою:

см;

те ж, найменш віддаленої від розтягнутої зони (нижньої) r _inf = 5,38 см; тут .

Відношення напруги в бетоні від нормативних навантажень і зусилля обтиску до розрахункового опору бетону для граничних станів другої групи попередньо приймають рівним 0,75.

Пружнопластичних момент опору по розтягнутій зоні

W _pl = γ W _red = 1,5 * 11866,2 = 17799,3 см ^3, тут γ = 1,5-для двотаврового перерізу. Пружнопластичних момент опору по розтягнутій зоні в стадії виготовлення і обтиснення W _pl ^/ = 17799,3 см ^3.

Визначення втрат попереднього напруження арматури. Розрахунок виконують згідно з подглавой, коефіцієнт точності натягу арматури при цьому Втрат від релаксації напружень в арматурі при електротермічному способі натягу Втрати від температурного перепаду між натягнутою арматурою і упорами , Так як при пропарюванні форма з упорами нагрівається разом з виробами.

Зусилля обтиснення

Ексцентриситет цього зусилля щодо центра ваги приведеного перерізу . Напруга в бетоні при стисненні в відповідно до формули

Встановлюють передатну міцність бетону з умови

;

приймаємо R _bp = 12,5.

Тоді

Обчислюють стискальне напруження в бетоні на рівні центра тяжіння напруженої арматури від зусилля обтиску Р ₁ і з урахуванням згинального моменту від ваги плити

Втрати від швидкоплинної повзучості при і при . Перші втрати . Втрати від усадки бетону σ ₈ = 35. Втрати від повзучості бетону складають

Другі втрати

Повні втрати

Зусилля обтиснення з урахуванням повних втрат

.

Розрахунок на утворення тріщин, нормальних до поздовжньої осі.

Обчислюють для з'ясування необхідності поверхні з розкриття тріщин. При цьому для елементів, до тріщиностійкості яких пред'являють вимоги 3-ї категорії, приймають значення коефіцієнта надійності за навантаженням за формулою . Обчислюють момент утворення тріщин по наближеному способу ядровим моментів за формулою:

тут ядровим момент зусилля обтиску по формулі; при складає

Оскільки , Тріщини в розтягнутій зоні утворюється. Отже, потрібен розрахунок з розкриття тріщин.

Перевіряють, утворюються чи початкові тріщини у верхній зоні плити при значенні коефіцієнта точності натягу .

;

- Умова задовольняється, початкові тріщини не утворюється; тут - Опір бетону розтягуванню, відповідне передавальної міцності бетону

Розрахунок з розкриття тріщин, нормальних поздовжньої осі при . Гранична ширина розкриття тріщин: нетривала , Тривала . Згинальні моменти нормальних навантажень, постійної і тривалої . Приріст напружень в розтягнутій арматурі від дії постійної і тривалої навантажень за формулою:

Тут беруть - Плече внутрішньої пари сил , Тому що зусилля обтиску Р докладено в центрі ваги площі нижньої напруження арматури:

- Момент опору перерізу по розтягнутій арматурі.

Обчислюють за формулою: ширину розкриття тріщин від нетривалої дії всього навантаження;

тут ; діаметр поздовжньої арматури.;

ширину розкриття тріщин від нетривалої дії постійної і тривалої навантажень

ширину розкриття тріщин від постійної та тривалої навантажень

де

Нетривала ширина розкриття тріщин

Тривала ширина розкриття тріщин

Розрахунок прогину плити. Прогин визначають від нормативного значення постійної і тривалих навантажень; граничний прогин становить див. Обчислюють параметри, необхідні для визначення прогину плити з урахуванням тріщин в розтягнутій зоні. Заміняє момент дорівнює вигинає моменту від постійної та тривалої навантажень кНм; сумарна поздовжня сила дорівнює зусиль попереднього обтиснення з урахуванням всіх втрат і при ексцентриситет коефіцієнт при тривалій дії навантажень

Коефіцієнт, що характеризує нерівномірності деформацій розтягнутої арматури на ділянці між тріщинами, визначають за формулою

Обчислюють кривизну осі при вигині за формулою

Тут ; -При тривалій дії навантажень;

Обчислюють прогин за формулою;

.

3. Визначення зусиль в ригелі поперечної рами.

Розрахункова схема і навантаження. Поперечна багатоповерхова рама має регулярну розрахункову схему з рівними прольотами ригелів і рівними стійок (висотами поверхів). Перерізи ригелів і стійок по поверхах також прийняті постійними. Таку багатоповерхову раму розчленовують для розрахунку на вертикальне навантаження на одноповерхові рами з нульовими точками моментів - шарнірами, розташованими по кінцях, - у середині довжини стійок всіх поверхів, крім першого. Розрахункова схема розраховується рами середніх поверхів зображена на рис.5, 1

Навантаження на ригель від багатопустотних плит вважається рівномірно розподіленим, від ребристих плит при числі ребер в прольоті ригеля понад чотирьох - також рівномірно розподіленою. Ширина вантажний смуги на ригель дорівнює кроку поперечних рам, у прикладі - 6 м. підрахунок навантажень на 1 м ² перекриття наведено у таблиці 3, 1.

Обчислюють розрахункове навантаження на 1 м довжини ригеля.

Постійна: від перекриття з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням будівлі ; Від ваги ригеля перетином ; Разом

Тимчасова з урахуванням

Повне навантаження

Обчислення згинаючих моментів у розрахункових перерізах ригеля.

Опорні моменти обчислюють за (табл.2 дод. 11 Байков) для ригелів, поєднаних з колонами на середніх опорах жорстко, за формулою

.

Табличні коефіцієнти і залежать від схем завантаження ригеля і коефіцієнта - Відносини погонних жорсткостей ригеля і колон. Перетин ригеля прийнято рівним- см, перетин колон- см, довжина колон-4,6 м. Обчислюють

Обчислення опорних моментів ригеля від постійних навантаження і різних схем завантаження тимчасовим навантаженням наведено в табл.5, 1.

Таблиця 5,1 Визначення моменти ригеля при різних схемах завантаження.

Пролітні моменти ригеля:

1) у крайньому прольоті - схеми завантаження 1 +2, опорні моменти ; Навантаження ; Поперечниесіли

;

Максимальныйпролетныймомент

2) у середньому прольоті - схеми завантаження 1 +3, опорні моменти

; Максимальний пролітний момент

;

Епюри моментів ригеля при різних комбінаціях схем завантаження будують за даними табл.5, 1 (мал. 5, 1 б). Постійне навантаження за схемою завантаження 1 бере участь у всіх комбінаціях: 1 +2, 1 +3, 1 +4.

Перерозподіл моментів під впливом освіти пластичних шарнірів в ригелі. Практичний розрахунок полягає у зменшенні приблизно на 30% опорних моментів ригеля і за схемами завантаження 1 +4; при цьому намічається освіта пластичних шарнірів на опорі.

До епюрі моментів схем завантаження 1 +4 додають вирівнює епюру моментів так, щоб зрівнялися опорні моменти і були забезпечені зручності армування опорного вузла (рис.5, 1 в). Ординати вирівнює епюри моментів:

, ;

при цьому

;

Різниця ординат у вузлі вирівнює епюри моментів передається на стійки. Опорні моменти на епюрі вирівняних моментів складають:

; ;

; ;

Пролітні моменти на епюрі вирівняних моментів можуть привести значення прогонових моментів при схемах завантаження 1 +2 і 1 +3, тоді вони будуть розрахунковими.

Опорні моменти ригеля по грані колон. На середній опорі при схемах 1 +4 опорний момент ригеля по грані колони не завжди виявляється розрахунковими (максимальним за абсолютним значенням). При великій тимчасової навантаженні і відносно малою погонною жорсткості колон він може виявитися розрахунковим при схемах завантаження 1 +2 або 1 +3, тобто при більших негативних моментах у прольоті. Необхідну схему завантаження для розрахункового опорного моменту ригеля по грані колони часто можна встановити порівняльним аналізом значень опорних моментів по табл.5, 1 і обмежити обчислення однієї цією схемою. Нижче наведені обчислення за всіма схемами. Опорний момент ригеля за межі середньої колони ліворуч М _{(21) (абсолютні} значення):

за схемами завантаження 1 +4 і вирівняною епюрі моментів

,

за схемами завантаження 1 +3

;

за схемами завантаження 1 +2

;

Опорний момент ригеля за межі середньої колони праворуч М _{(23), 1:}

за схемами згруженіч 1 +4 і вирівняною епюрі моментів

,

за схемами згруженіч 1 +4

Отже, розрахунковий опорний момент ригеля за межі середньої опори М = 396,05 кНм.

Опорний момент ригеля за межі крайньої колони по схеми завантаження 1 +4 і вирівняною епюрі моментів

,

Поперечні сили ригеля. Для розрахунку міцності по перетинах, похилим до поздовжньої осі, приймають значення поперечних сил ригеля, більші з двох розрахунків: наполегливої ​​розрахунку і з урахуванням перерозподілу моментів. На крайньому опорі Q ₁ = 319,68 кН, на середній опорі зліва по схеми завантаження 1 +4

.

На середній опорі праворуч по схеми завантаження 1 +4

.

Розрахунок міцності ригеля по перерізах, нормальних до поздовжньої осі.

Характеристика міцності бетону та арматури. Бетон важкий класу В25; розрахунковий опору при стиснень R _b = 14,5 МПа: при розтягувань R _bt = 1,05 МПа, коефіцієнт умов роботи бетону модуль пружності E _b = 30000 МПа.

Арматура поздовжня робоча класу А-III, розрахунковий опір R _s = 365 МПа, модуль пружності E _s = 200000 МПа.

Визначення висоти перерізу ригеля. Висоту перерізу підбирають по опорному моменту при , Оскільки на опорі момент визначений з урахуванням утворення пластичного шарніра. Прийняте ж перетин ригеля слід потім перевірити за граничним моменту (якщо він більше опорного) так, щоб відносна висота стиснутої зони була і виключалося переармірованное неекономічне розтин. По (табл. 3,1, по Байкову) і при знаходять значення а за формулою визначають граничну висоту стиснутої зони.

де ; .

Обчислюють

приймаємо h = 60 см. Прийняте розтин не перевіряють у даному випадку по прогінній моменту, так як . Підбирають перерізу арматури в розрахунках перетинах ригеля.

Перетин в першому прольоті (рис. 6,1 а)

а) б)

Рис.6, 1. До розрахунку міцності ригеля перерізу в прольоті (а) на опорі (б).

;

обчислюють:

;

по (табл. 3,1, по Байкову)

Прийнято з

Перетин в середньому прольоті - М = 350,71 кНм;

;

по (табл. 3,1, по Байкову)

Прийнято з

Арматура для сприйняття негативних моменту в прольоті встановлюють за епюрі моментів. Прийнято А-III c A _s = 3.03см ^2.

Перетин на середній опорі

арматура розташована в один ряд ; Обчислюють:

;

по (табл. 3,1, по Байкову)

Прийнято

з

Перетин на крайньому опорі

;

Прийнято з

3. Розрахунок міцності ригеля по перетинах, похилим до поздовжньої осі

На середній опорі поперечна сила Q = 677,9 кН.

Діаметр поперечних стержнів встановлюють з умови зварювання їх з поздовжньою арматурою діаметром d = 32 мм і приймають рівним d _sw = 8 мм (додаток 9. По Байкову) з площею A _s = 0.503 см ^2. При класі А-III R _sw = 285 МПа; оскільки d _sw / d = 8 / 32 = , Вводять коефіцієнт умов роботи і тоді Число каркасів-2, при цьому A _sw = 2 _* 0.503 = 1.01 см ²

Крок поперечних стержнів за конструктивними умовами s = h / 3 = 60 / 3 = 20см. На всіх приопорних ділянках довжиною l / 4 прийнято s = 20см, в середній частині прольоту крок s = 3 h / 4 = 3 _* 60 / 4 = 45см.

Розрахунок ведуть за формулами.

Обчислюють:

- Умова задовольняється. Вимога

s _max =

- Задовольняється.

Розрахунок міцності по похилих перетину. Обчислюють

.

Оскільки

значення «з» обчислюють за формулою

.

При цьому

.

Поперечна сила в вершині похилого перерізу Довжина проекції розрахункового похилого перерізу

.

Обчислюють

Умова міцності

- Забезпечує.

Перевірка міцності по стиснутій смузі між похилими тріщинами.

Умова

- Задовольняється.

5. Конструювання арматури ригеля

Стик ригеля з колоною виконують на ванної зварюванні випусків верхніх над опорних стержнів і зварюванні закладних деталей ригеля і опорною консолі колони відповідно до (рис. 8,1).

Рис. 8,1. Конструкції стиків збірного ригеля з колоною.

1) арматурні випуски з ригеля і колони; 2) ванна зварювання; 3) вставка арматури; 4) сталеві заставні.

Ригель армують двома зварними каркасами, частина поздовжніх стрижнів каркасів обривають відповідно до зміни обвідної епюри моментів і по епюрі арматури (матеріалів). Обривається стрижні заводять за місце теоретичного обриву на довжину закладення W.

Епюру арматури будують у такій послідовності:

1. визначають згинальні моменти М, що сприймаються в розрахункових перерізах, за фактично прийнято арматурі; 2) встановлюють графічно на обвідної епюрі моментів по ординатам М місця теоретичного обриву стрижнів; 3) визначають довжину анкерування обриваємо стрижнів , Причому поперечну силу Q в місці теоретичного обриву стрижня беруть відповідної вигинає моменту в цьому перерізі.

6. Розрахунок збірної залізобетонної колони

Будівля на проектування. Розраховувати та конструювати колону середнього ряду.

Висота поверху H = 4,2 м. Сітка колон м. Верх фундаменту заглиблений нижче за відмітку підлоги на 0,6 м. будівля зводиться у I кліматичному районі сніговому покриву. Конструктивно будівля вирішено з несучими зовнішніми стінами, горизонтальна (вітрова) навантаження сприймається поперечними стінами і стінами сходових клітин. Членування колон поверхове. Стики колон розташовуються на висоті 0,6 м від рівня верха панелей перекриття. Ригель спираються на консолі колон. Клас бетону за міцністю на стиск колон не більш В30, поздовжня арматура класу А-III. За призначенням будівля відноситься до другого класу. Приймаються

Рішення. Визначення навантажень і зусиль. Вантажна площа від перекриттів і покриттів при сітці колон м дорівнює . Підрахунок навантажень зведений в табл. 9,1. При цьому висота і ширина перерізу ригеля прийняті: h = 60см, b = 40см. При цих розмірах маса ригеля на 1 м довжини складе: , А на 1 м ²

Таблиця 9.1 Нормативні та розрахункові навантаження.

-Від утеплювача-

пінобетонних плит при b = 120 мм;

-Від пароізоляції в один шар

-Від збірних

многопуст. плит

-Від ригелів

-Від вентиляційних коробів і

трубопроводів