ЖБК. КП-1 Пояснилка, ОСН часть. 2. Исходные данные для выполнения курсового проекта
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Определение расчётных изгибающих моментов ригеля в опорных сечениях. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 Изгибающий момент ригеля в опорном сечении (изгибающий момент от 4 схемы загружения) находим из уравнений строительной механики (из уравнения трёх моментов) по формуле: 6. Определяем изгибающие моменты ригеля в пролётных сечениях: - в крайнем пролёте – невыгодная комбинация схем загружения “1+2”, изгибающий момент в опорном сечении: Поперечные силы: Максимальный изгибающий момент в пролётном сечении: - в среднем пролёте – невыгодная комбинация схем загружения “1+3”, изгибающий момент в опорном сечении: Максимальный изгибающий момент в пролётном сечении: 7. Перераспределение моментов ригеля под влиянием образования пластического шарнира. В соответствии с [2, 5] практический расчёт заключается в уменьшении не более, чем на 30% опорных моментов ригеля для комбинации схем загружения “1+4”, при этом намечается образование пластического шарнира на опоре. К эпюре моментов комбинации схем загружения “1+4” добавляют выравнивающую треугольную эпюру так, чтобы уравнялись опорные моменты для удобства армирования опорного узла. Для комбинации схем загружения “1+4” уменьшаем на 30% максимальный опорный момент и вычисляем ординаты выравнивающей треугольной эпюры моментов: 11,08 кH Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 3,69 К эпюре моментов для комбинации “1+4” прибавляем выравнивающую эпюру. Значения изгибающих моментов ригеля в опорных сечениях на эпюре выровненных моментов: ; ; ; (-+(-4,95))+3,69=-51,68 Изгибающие моменты ригеля в пролётных сечениях на эпюре выровненных моментов: - в крайнем пролёте – изгибающий момент ригеля в опорном сечении для комбинации схем загружения “1+4”: ; Поперечные силы: ; . Расстояние от опоры, в которой значение перерезывающих усилий в крайнем пролёте равно 0 (координата, в которой изгибающий момент в пролёте максимален), находим из уравнения: ; . Находим значение изгибающего момента в пролётном сечении для комбинации “1+4” по формуле: . Определяем значение изгибающего момента на выравнивающей эпюре в точке с координатой : . Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении на эпюре выровненных моментов: . - в среднем пролёте – изгибающий момент ригеля в опорном сечении на второй и третьей опорах для комбинации схем загружения “1+4”: ; . Перерезывающие усилия в среднем пролёте ригеля: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 ; . Изгибающий момент в пролётном сечении среднего ригеля для комбинации схем загружения “1+4”, который находится в центре среднего пролёта ригеля: . Значение момента на выравнивающей эпюре в центре среднего пролёта: . Изгибающий момент в пролётном сечении на эпюре выровненных моментов: 8. Определяем изгибающие моменты ригеля в опорных сечениях по грани колонны. На средней опоре при комбинации схем загружения “1+4” опорный момент ригеля по грани колонны не всегда оказывается расчётным для подбора арматуры. Поэтому опорные моменты ригеля по грани колонны необходимо вычислять при всех комбинациях загружений. Вычисляем изгибающие моменты в опорном сечении по грани крайней колонны слева: - для комбинации “1+4” и выровненной эпюре моментов: Поперечные силы: где – высота сечения колонны, . - для комбинации “1+3”: - для комбинации “1+2”: Вычисляем изгибающие моменты в опорном сечении по грани крайней колонны справа: - для комбинации “1+4” и выровненной эпюре моментов: Перерезывающая сила на опоре: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 изгибающий момент: По остальным схемам загружения действующие изгибающие моменты ригеля в опорном сечении справа колонны меньше, чем слева, т. е. их можно не вычислять. По результатам вычислений расчётный (максимальный) изгибающий момент ригеля в опорном сечении по грани средней колонны равен: Расчётный изгибающий момент ригеля в пролётном сечении: - в крайнем пролёте: - в среднем пролёте: Дополнительные данные: Для крайнего ригеля: 50,4 кН*м 48,49 кН*м 58,83 кН*м 55,44 кН*м Для среднего ригеля: 23,65 кН*м 21,52 кН*м Этап 3. Расчёт монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям первой группы Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 3.1 Расчёт ригеля на прочность по сечениям, нормальным к продольной оси На этом этапе необходимо выполнить подбор продольной рабочей арматуры монолитного железобетонного ригеля крайнего пролёта второго этажа. Все необходимые усилия для расчёта были получены на этапе 2. Определим площадь сечения продольной арматуры в пролётном сечении ригеля. Расчёт производим в предположении, что сжатая арматура по расчёту не требуется. 1. Согласно результатам компоновки сборно-монолитного перекрытия (см. этап 1), геометрические размеры поперечного сечения ригеля составляют: Толщину защитного слоя бетона назначаем с учётом требований п. 4,5 [3], величину принимаем равной 30 мм. 2. Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжёлый, класс бетона монолитных конструкций по бланку задания (см. этап 1) B30, по табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие: Продольная рабочая арматура по заданию – класса A400, расчётное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2.6 [3]: Расчётный изгибающий момент в пролётном сечении крайнего пролёта: По табл. 3.2 [3] находим: 3. Определяем рабочую высоту сечения бетона: 4. Проверяем условие : Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке ригеля. Согласно п.3.25 [3], площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной 5. Вычисляем : =0,39 - сжатая арматура не требуется. 6. Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона: 7. Требуемая площадь растянутой арматуры: . Количество стержней принимаем равным: n = (b\150) = Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 По сортаменту принимаем (5∅14 - пять стержней диаметром 14 мм). Определяем, насколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчёту: 8. Толщина защитного слоя составляет: Продольную сжатую арматуру принимаем конструктивно 5 стержней класса А240 диаметром, равным диаметру поперечных стержней (5 мм). Определим площадь сечения продольной арматуры в опорном сечении ригеля. На опоре растянутая зона располагается в верхней части поперечного сечения ригеля, следовательно, рабочая арматура будет расположена в этой зоне. С целью обеспечения удобства армирования опорного узла было произведено выравнивание изгибающих моментов в опорных сечениях ригеля. Согласно п. 8 расчётов по этапу 2, расчётным изгибающим моментом ригеля в опорном сечении по грани средней колонны является момент, полученный по комбинации схем загружения “1+2” (см. табл. 3). При подборе продольной арматуры растянутые свесы полки ригеля в расчётах не учитываем. Однако, учитывая тот факт, что сборные плиты перекрытия имеют арматурные выпуски, которые замоноличиваются в ригель, можно сделать вывод о том, что бетон сжатой зоны ригеля и бетон плиты перекрытия работают совместно. В связи с этим поперечное сечение ригеля на опоре будем рассматривать как тавровое с полками в сжатой зоне. Высота свесов полок поперечного сечения плиты перекрытия составляет Ширину свесов полок принимаем равными Расчёт выполняем согласно п. 3.24 [3]. 1. Геометрические размеры поперечного сечения ригеля на опоре составляют: , . Толщину защитного слоя бетона назначаем с учётом требований п. 4,5 [3], величину принимаем равной 30 мм. 2. Характеристики бетона и арматуры (см. подбор продольной арматуры в пролётном сечении ригеля): Продольная рабочая арматура по заданию – класса A400, Расчётный изгибающий момент в опорном сечении ригеля (см. результаты расчетов по этапу 2): 3. Определяем рабочую высоту сечения бетона: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 4. Проверяем условие: – следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке расчётного поперечного сечения ригеля. Согласно п. 3.25 [3], площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной 5. Вычисляем : 0,39 - сжатая арматура не требуется. 6. Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона: 7. Требуемая площадь растянутой арматуры: Количество стержней на опоре принимаем на 1 больше, чем в пролете. По сортаменту принимаем (6∅12 – шесть стержней диаметром 12 мм). Определяем, насколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчёту: 8. Толщина защитного слоя составляет Конструирование монолитного ригеля. Рабочая арматура в пролетном сечении ригеля объединяется в плоский каркас КР-1, с помощью поперечных стержней и продольных стержней (диаметр принимается равным диаметру поперечных, стержни крайних каркасов смещаются вниз на 30 мм см. сечение 2-2 лист 3). Рабочая арматура в сечении ригеля на опоре принимается в виде отдельных стержней пoз.1, вылет стержней принимается равным ¼ пролета ригеля плюс 10 диаметров стержней. Для надежной анкеровки и предотвращения выпучивания стержни закрепляем с помощью деталей пoз.3, устанавливаемых шагом 200 мм. В зоне стыка ригеля и колонны закрепление осуществляем с помощью деталей пoз.4. Конструктивная арматура в опорном сечении в виде стержней пoз.3 служит для работы монолитного ригеля по неразрезной схеме и располагается между каркасами КР-1. Их диаметр принимается равным таким же, как и у стержней растянутой арматуры в пролете (или меньшему из них), т.е. 12мм, количество назначается на один стержень меньше, чем растянутой арматуры в пролете. Следовательно, принимаем 4 шт. диаметром 14мм. Вылет стержней должен составлять не менее Монтажную арматуру пoз.5 принимаем 5 В500 и устанавливаем шагом 200 мм. В полке монолитного ригеля устанавливаем сетки С-1 и С-2, продольные и поперечные стержни принимаем диаметром 8 мм с шагом 200 мм из арматуры класса А240 (для восприятия опорного момента в плитах перекрытия. В зоне стыка ригеля с колонной выполняется нахлест сеток и для этого сетка С-2 изготавливается с вырезом под размеры сечения колонны. Величина нахлеста должна составлять не менее 200 мм. 3.2 Расчёт ригеля на прочность по сечениям, наклонным к продольной оси. На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля по полосе между наклонными трещинами, подбор поперечной арматуры для ригеля крайнего пролёта второго этажа. Все необходимые усилия для расчёта были получены на этапе 2. Расчёт монолитного ригеля по полосе между наклонными трещинами выполняем согласно п. 3.30 [3].
, , Рабочая высота сечения бетона: 2. Характеристики бетона: Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 - 3. Определяем предельную поперечную силу в сечении, нормальном к продольной оси ригеля: 4. Проверяем условие: Прочность элемента по полосе между наклонными трещинами обеспечена. Требуется произвести расчёт по прочности на действие поперечной силы по наклонному сечению. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 Проверку прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси, на действие поперечной силы выполняем согласно п. 3.31 – 3.42 [3]. 1. Геометрические параметры поперечного сечения ригеля – см. расчёт по полосе между наклонными сечениями. 2. Характеристики бетона: . По табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на растяжение: Т. к. диаметр продольной растянутой арматуры каркаса КР-1 составляет 22мм, наименьший допустимый диаметр стержней поперечного направления из условия свариваемости составляет 5мм. Класс поперечной арматуры назначаем B500, – по табл. 16,5 [1]. Количество поперечных стержней принимаем равным количеству продольных – 7шт. Тогда площадь сечения стержней поперечной арматуры Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 диаметром 4мм составит 137,5 Шаг поперечных стержней на опоре, согласно п. 5.21 [3], назначается из условий: , ; Принимаем шаг поперечных стержней на опоре – кратно Шаг поперечных стержней в пролёте, согласно п. 5.21 [3], назначается из условий: , ; Принимаем шаг поперечных стержней в пролёте – кратно . Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 - значение полной расчётной нагрузки на ригеля от перекрытия с учётом его собственного веса равно: (см. результаты расчёта этапа 1). 3. Определяем значение : 4. Интенсивность установки поперечных стержней на опоре () и в пролёте () составляет: 5. Находим длину проекции наклонного сечения: 6. Проверяем условия , : – условия не выполняются, и, согласно п. 3.32 [3], значение не корректируем. 7. Проверяем условие : 1221,19мм условие выполняется. 8. Значение принимаем Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 9. Длину проекции наклонной трещины принимаем равной : 10. Проверяем условие : - условие выполняется. 11. Значение принимаем равным 12. Поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении: 13. Поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении: 14. Поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции от внешних сил принимается в сечении, нормальном к продольной оси элемента, проходящем на расстоянии от опоры, и определяется по формуле: 15. Проверяем условие : – условие выполняется, прочность элемента по сечениям, наклонным к продольной оси обеспечена. При уменьшении интенсивности хомутов от опоры – к пролёту с до , вызванном увеличением шага поперечных стержней, длину участка с интенсивностью хомутов следует принимать не менее пролёта монолитного ригеля и не менее значения , определяемого в зависимости от : Т. к. согласно п. 3.34 [3], значение определяем по формуле: ; где Проверяем условие : – условие выполняется, следовательно, значение и не корректируем: С учётом ширины площадки опирания ригеля на наружные кирпичные стены ( – см. общие сведения о сборно-монолитном перекрытии, этап 1), значение составит: Значение необходимо принимать не менее пролёта ригеля, что составляет Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 Окончательно длину участка с интенсивностью хомутов назначаем кратно шагу поперечных стержней на опоре: , кратно. Конструирование монолитного ригеля показано в графической части. Этап 4. Расчёт монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям второй группы На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля крайнего пролёта второго этажа по предельным состояниям второй группы: определить момент трещинообразования, вычислить ширину продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин, нормальных к продольной оси ригеля, выполнить расчёт по деформациям. Все необходимые усилия были получены на этапе 2. В случае, если трещины не образуются, расчёт по раскрытию трещин выполнять не следует. Момент образования трещин с учётом упругих деформаций определяем согласно п. 4.4 – 4.8 [3]. 1. Геометрические параметры поперечного сечения ригеля: , 2 где 20мм – минимальная толщина защитного слоя бетона, 4мм – диаметр сжатой арматуры в пролетном сечении. 2. Характеристики бетона и арматуры для расчёта ригеля по предельным состояниям второй группы: бетон тяжёлый, класс бетона B30, по табл. 2.1 [3] расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие Значение начального модуля упругости бетона принимаем по табл. 2.4 [3]: Продольная рабочая арматура по заданию – класса A300, значение модуля упругости арматуры принимаем равным (см. п. 2.20 [3]). Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в пролётном сечении составляет (6∅22 и 1∅20), продольной сжатой: (76). За расчётный диаметр стержней растянутой арматуры принимаем наибольший диаметр –22. Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия полной нормативной нагрузки равен в т. ч. изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки 3. Площадь поперечного сечения ригеля в пролётном сечении: см. этап 1. 4. Определяем коэффициент приведения арматуры к бетону: . 5. Площадь приведённого сечения ригеля: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 6. Статический момент полного приведённого сечения относительно растянутой грани: ; где статический момент стенки монолитного ригеля относительно растянутой грани; статический момент полки ригеля относительно растянутой грани; статический момент сжатой и растянутой арматуры относительно растянутой грани. 7. Расстояние от наиболее растянутого волокна бетона до центра тяжести приведённого сечения ригеля: 62639401,83/336539,87= Расстояние от наиболее сжатого волокна бетона до центра тяжести приведенного сечения монолитного ригеля будет равно: 8. Момент инерции приведённого сечения относительно его центра тяжести: ; где момент инерции поперечного сечения бетона ригеля относительно центра тяжести приведённого сечения; момент инерции растянутой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения; момент инерции сжатой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения; 9. Момент сопротивления : 10. Согласно п. 4.8 [3], для тавровых сечений при определении момента образования трещин с учётом неупругих деформаций растянутого бетона допускается заменять значение на , где – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения элемента, определяемый по табл. 4.1 [3]. Для элемента таврового профиля коэффициент . Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 11. Момент образования трещин с учётом неупругих деформаций бетона: 12. Проверяем условие : условие выполняется, трещины образуются, требуется расчёт по раскрытию трещин. Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси ригеля, определяем согласно п. 4.4 – 4.8 [3]. 1. Исходные данные см. расчёт по определению момента трещинообразования. 2. коэффициент приведения арматуры к бетону: 3. Напряжения в растянутой арматуре монолитного ригеля определяют по формуле: -момент инерции приведенного поперечного сечения монолитного ригеля, определяемого с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона, площадей сечения растянутой и сжатой арматуры, принимая в соответствующих формулах значения коэффициента приведения арматуры к бетону . Для определения высоты сжатой зоны бетона вычисляем коэффициенты армирования: , , , где - площадь сжатых свесов полок. , , Высоту сжатой зоны определяем по формуле 4.44 [3]: Принимая, находим: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона, площадей сечения растянутой и сжатой арматуры определяем по формуле: , где момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести с учетом площади сечения только сжатой зоны; момент инерции растянутой арматуры относительно центра тяжести приведенного сечения; момент инерции сжатой арматуры относительно центра тяжести приведенного сечения. Принимая , находим: 6. Определяем высоту растянутой зоны бетона: ; где – поправочный коэффициент, равный для элементов таврового сечения с полкой в сжатой зоне; 7. При определении площади сечения растянутого бетона высота растянутой зоны бетона принимается не менее и не более : условие не выполняется, принимаем . 8. Площадь сечения растянутого бетона: 9. Базовое расстояние между трещинами : . где см. исходные данные определения момента трещинообразования. 10. Значение принимают не менее и : Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 условие выполняется, значение не корректируем. 11. Значение принимают не более и : окончательно принимаем . 17. Значение напряжения в растянутой арматуре монолитного ригеля определяем по формуле: где – к определению ширины раскрытия трещин при действии полной нормативной нагрузки; – к определению ширины раскрытия трещин при действии нормативной длительной нагрузки. напряжение в растянутой арматуре при действии полной нормативной нагрузки; напряжение в растянутой арматуре при действии нормативной длительной нагрузки. 18. Значение коэффициента , учитывающего неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами: ; при действии полной нормативной нагрузки; при действии нормативной длительной нагрузки. 19. Значения коэффициентов согласно п. 4.10 [3]: – учитывает продолжительность действия нагрузки, равный при непродолжительном действии нагрузки; равный – при продолжительном. – учитывает профиль продольной арматуры, равный для арматуры класса A300; – учитывает характер нагружения, равный для изгибаемых элементов. 20. Ширина раскрытия трещин: ; при продолжительном действии длительных нагрузок: ; при непродолжительном действии полной нагрузки: ; при непродолжительном действии длительных нагрузок: . Согласно п. 4.14 [3], ширина продолжительного раскрытия трещин: . Ширина непродолжительного раскрытия трещин: Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист КГАСУ. ИС. ЖБ и КК. Кп-1 0315257 . 16. Проверяем условие ; где – предельно допустимая ширина раскрытия трещин, равная: – при продолжительном раскрытии трещин; – при непродолжительном раскрытии трещин. – условие выполняется; – условие выполняется. Следовательно, требования к монолитному ригелю по трещиностойкости удовлетворяются. |