курсовая работа. КП МЭИ. Курсовой проект по дисциплине Строительные конструкции Тема Проектирование несущих железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания из сборного железобетона

• Название: Курсовой проект по дисциплине Строительные конструкции Тема Проектирование несущих железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания из сборного железобетона
• Анкор: курсовая работа
• Дата: 06.03.2023
• Размер: 1.02 Mb.
• Имя файла: КП МЭИ.docx
• Тип: Курсовой проект; #972166
• страница: 2 из 4

Материалы для плиты

Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В20:

Rb,n = Rb,ser = 15,0 МПа; Rbt,n = Rbt,ser = 1,35 МПа; Rb = 11,5 МПа; Rbt = 0,9 МПа; γb1 = 0,9; Начальный модуль упругости бетона Eb= 27,5 ·10³ МПа.

Технология изготовления плиты — агрегатно-поточная. Плита подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении. Натяжение напрягаемой арматуры осуществляется электротермическим способом.

Арматура:

 Продольная напрягаемая класса А600: Rs,n = Rs,ser = 600 МПа; Rs = 520 МПа; Es = 2,0 ·10⁵ ;

 Ненапрягаемая класса B500: Rs = 435 МПа; Rsw = 300 МПа.
2.2. Расчет плиты по предельным состояниям первой группы. Определение внутренних усилий
Расчетный пролет плиты в соответствии с рис. 2:



Поперечное конструктивное сечение плиты заменяется эквивалентным двутавровым сечением (рис. 3). Размеры сечения плиты h = 22 см;

h₀ = h – a = 22 – 3 = 19 см; h_f = h_f = (22 – 15,9) ·0,5 = 3,05 см; b_f = 119 см; b_f = 119 – 3 = 116 см; b = 119 – 15,9·6 = 23,6см.


8
Плита рассчитывается как однопролетная шарнирно-опертая балка, загруженная равномерно-распределенной нагрузкой (рис. 4).



8
Рис. 3 Расчетное сечение плиты


8
Рис. 4 Расчетная схема плиты и эпюры усилий
Усилия от расчетной полной нагрузки:

• 
  
  9
  Изгибающий момент в середине пролета:
  

• 
  Поперечная сила в опорах
  

Усилия от нормативной нагрузки (изгибающие моменты):

• 
  Полной:
  

• 
  Постоянной и длительной:
  

Расчет по прочности нормального сечения при действии изгибающего момента

При расчете по прочности расчетное поперечное сечение плиты принимается тавровым с полкой в сжатой зоне (свесы полок в растянутой зоне не учитываются). При расчете принимается вся ширина верхней полки b_f = 116 см, так как



где l — конструктивный размер плиты.

Положение границы сжатой зоны определяется из условия:



где М — изгибающий момент в середине пролета от полной нагрузки (g+V);

M — момент внутренних сил в нормальном сечении плиты, при котором нейтральная ось проходит по нижней грани сжатой полки;

R_b — расчетное сопротивление бетона сжатию; остальные обозначения приняты в соответствии с рис. 5.

Если это условие выполняется, граница сжатой зоны проходит в полке, и площадь растянутой арматуры определяется как для прямоугольного сечения шириной, равной :

5602


10


условие выполняется, т.е. расчет ведем как для прямоугольного сечения. Далее определяем:



;

Здесь - относительная высота сжатой зоны бетона, должно выполняться условие

,

Значение определяется по формуле



где — относительная деформация арматуры растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения, равного Rs;

— относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных Rb, принимаемая равной 0,0035 (п. 6.1.20 [2]).

Для арматуры с условным пределом текучести (арматура А600 имеет условный предел текучести) значение определяется по формуле



где — предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь и коэффициентом _sp = 0,9.


11
Предварительное напряжение арматуры принимают не более 0,9R_sn для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры (А600) и не более 0,8R_sn для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.

Принимаем = 0,8 R_sn = 0,8 600 = 480 Мпа.

При проектировании конструкций полные суммарные потери следует принимать не менее 100 МПа,  = 100 МПа.


11
При определении





Площадь сечения арматуры определяем по формуле

12

Если соблюдается условие , расчетное сопротивление напрягаемой арматуры Rs допускается умножать на коэффициент условий работы s3, учитывающий возможность деформирования высокопрочных арматурных сталей при напряжениях выше условного предела текучести и определяемый по формуле

s3= 1,25 - 0,25

Если 0,6, что для плит практически всегда соблюдается, можно принимать максимальное значение этого коэффициента, т.е. s3 = 1,1.



Rs = 520 МПа = 52 кН/см2.

Принимаем 5Ø12 А600; Аsp,ef = 5,66 см² . Напрягаемые стержни должны располагаться симметрично, и расстояние между ними должно быть не более 400 мм и не более 1,5h, при h> 150 мм.
Расчет по прочности при действии поперечной силы
Поперечная сила от полной нагрузки Q = кН.

Расчет предварительно напряженных элементов по сжатой бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия:



где — коэффициент, принимаемый равным 0,3; b — ширина ребра, b = 23,6 см;

Q = 139,23 кН;

кН


12
Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по наклонному сечению производят из условия



где Q — поперченная сила в наклонном сечении;

— поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

— поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении;
, принимаем не более 0,25 и не менее 0,5· ;







Действующая в сечении поперченная сила Q = 37,41 кН> 18,16 кН, следовательно, необходима установка поперечной арматуры по расчету. (Если поперечная сила, действующая в сечении, меньше, чем то поперечную арматуру можно не устанавливать.

Допускается производить расчет прочности наклонного сечения из условий:











поперечная арматура учитывается в расчете, если q_sw ≥ q_sw,min;



Принимаем



Назначаем шаг хомутов получаем ;

Принимаем на приопорных участках плиты по четыре каркаса длиной, равной 1/4 продольного размера плиты с поперечной рабочей арматурой, расположенной с шагом Sw = 10 см. Для 4Ø4B500C в одном сечение имеем

проверяем прочность сечения

13




Так как условие выполняется, то прочность по наклонному сечению обеспечена.
2.3. Расчет плиты по предельным состояниям второй группы. Геометрические характеристики приведенного сечения

Круглое очертание пустот заменим эквивалентным квадратным со стороной с = 0,9d = 0,9·15,9 = 14,3 см.

Размеры расчетного двутаврового сечения: толщина полок = = (22 – 14,3) ·0,5 = 3,85 см; ширина ребра b = 116 – 14,3·6 = 30,2 см; ширина полок = 116 см; = 119 см. Определяем геометрические характеристики приведенного сечения:



Площадь приведенного сечения:



А = 1336,61 см2 — площадь сечения бетона.



Удаление центра тяжести сечения от его нижней грани:



Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:

+ +


14


Момент сопротивления приведенного сечения по нижней грани:


То же, по верхней грани:



Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по раскрытию трещин производят в тех случаях, когда соблюдается условие:

М > Mcrc,

где М — изгибающий момент от внешней нагрузки (нормативной);

Mcrc — изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин и равный:

Mcrc = Rbt,ser Wpl + P eяр,

где Wpl — момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна;

eяр — расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны;

e_яр = е_0р + r;

е_0р — то же, до центра тяжести приведенного сечения;

r — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки;

Wpl =1,25Wred для двутаврового симметричного сечения;

Р — усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента. Определяем











15

Потери предварительного напряжения арматуры

15
Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы (упоров).

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона при натяжении арматуры на упоры. Потери от релаксации напряжений арматуры определяют для арматуры классов А600-А1000 при электротермическом способе натяжения в соответствии:



Потери от температурного перепада при агрегатно-поточной технологии принимаются равными 0; = 0.

Потери от деформации формы при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают; = 0.

Потери от деформации анкеров при электротермическом способе натяжения арматуры не учитывают; = 0.

Первые потери:



Потери от усадки бетона:

- для бетона, подвергнутого тепловой обработке, где — деформации усадки бетона, значения которых можно принимать в зависимости от класса бетона равными:

0,00020 — для бетона классов В35 и ниже;

0,00025 — для бетона класса В40;

0,00030 — для бетона классов В45 и выше;




16
Потери от ползучести бетона определяются по формуле:







— напряжение в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j-й группы стержней напрягаемой арматуры;



— усилие предварительного обжатия с учетом только первых потерь;

е_0р — эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения;
y — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна;

y = е_0р + 3(см).



— коэффициент армирования, равный A_spj /A, где А — площадь поперечного сечения элемента; A_spj — площадь рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры.



= 14,4 МПа = 1,44 кН/см2;

= 5,66 (48 – 1,44) = 263,53 кН; е0р = 7,7 см,

y = 10,7 см;







Полное значение первых и вторых потерь





При проектировании конструкции полные суммарные потери для арматуры, расположенной в растянутой зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100 Мпа, поэтому принимаем = 96 МПа. После того, как определены суммарные потери предварительного напряжения арматуры, можно определить М_crc.



где — усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь;

= (48,0 – 10,0) ·5,66 = 215,08 кН;

Мcrc = 0,135· + 215,08 ·13,5 = 4252 кН·см = 42,52 кН·м.


17

Так как изгибающий момент от полной нормативной нагрузки Мn = кН·м больше, чем Мcrc = 42,52 кН·м, то трещины в растянутой зоне от эксплуатационных нагрузок образуются.