Расчет плиты КЖС курсовая. ЖБК расчет плиты КЖС. Оглавление Исходные данные Данные для проектирования кжс панелей Список использованной литературы Исходные данные

• Название: Оглавление Исходные данные Данные для проектирования кжс панелей Список использованной литературы Исходные данные
• Анкор: Расчет плиты КЖС курсовая
• Дата: 07.02.2023
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: ЖБК расчет плиты КЖС.doc
• Тип: Документы; #925365

Оглавление

1. 
   Исходные данные….………………………………………………………2
   
2. 
   Данные для проектирования КЖС панелей………...…………………....3
   
3. 
   Список использованной литературы .……………….…………………15
   

1.Исходные данные:

1. Тип здания: “Крытый стадион”.

2. Шаг колонн – 6 м.

3. Размеры пролетов – 30 м.

4. Вид строительной конструкции – КЖС

5. Длина здания – 102 м.

6. Тип местности по снеговой нагрузке – IV.

7. Район строительства – г. Томск.


Расчет железобетонных сводчатых панелей-оболочек типа КЖС

Панели-оболочки типа КЖС (крупноразмерные, железобетонные, сводчатые) согласно Руководству [10] предназначаются для покрытий одно- и многоэтажных зданий пролетами 12, 18 и 24 м, с фонарями и без фонарей, бескрановых и оборудованных подвесным транспортом грузоподъемностью до 5 т или мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т. В покрытии панели опираются на балки, уложенные по колоннам с шагом 6÷12 м (рис. 5.24). Номинальные размеры основных панелей в плане 3x12, 3x18.и 3x24 м. При соответствующем обосновании возможно изготовление панелей непосредственно на строительной площадке размерами 3x30 и 3x36 м. Доборные панели и панели для повышенных нагрузок (снеговых, крановых и т. п.) допускается проектировать шириной 1,5 и 2 м. По панелям устраивают теплое или холодное покрытие. Отвод воды с кровли осуществляется через внутренние водостоки. В местах ендов и расположения воронок предусматривают укладку дополнительного слоя бетона классов В7,5÷В10 и водоизоляционного ковра (рис. 1, узлы 1, 11, 111).



Рис. 1. План, разрезы и детали узлов покрытия с панелями — оболочками КЖС

a—план ;б — узелI; в — узел II; г — узел III; 1— колонны крайнего ряда; 2—колонны среднего ряда; 3—подстропильная балка крайняя; 4 — то же, средняя; 5 — панели-оболочки КЖС; 6 — покрытие со слоями сверху вниз гравий на битумной мастике, дополнительный (в ендове) и основные слои водоизоляционного ковра (по проекту), выравнивающая стяжка (по проекту), теплоизоляционный слой (по расчету), пароизоляция — один-два слоя рубероида на мастике по СНиП II-26-76; 7 — стеновая панель; 8 - набетонка из бетона класса В10; 9 - слой рулонного кровельного материала; 10 - колонна верха; 11-воронка.
Конструкция панели-оболочки типа КЖС представляет собой короткий цилиндрический пологий предварительно напряженный свод-оболочку с двумя ребрами-диафрагмами сегментного очертания (рис. 5.25). Высоту поперечного сечения панели в середине пролета принимают 1/20÷l/15lo в зависимости от величины нагрузки и пролета. Очертание верхней поверхности оболочки — по квадратной параболе, минимальная толщина 30 мм. Диафрагмы проектируют облегченными с вертикальными ребрами жесткости. Минимальная толщина стенки диафрагмы в пролете 40 мм, а вблизи опоры 50 мм. Сопряжение оболочки с диафрагмами выполняют с устройством пологих вутов, уклон i=1/5 (рис. 5.26).

Основная рабочая напрягаемая арматура располагается в нижней утолщенной зоне диафрагм. Эта арматура принимается в основном из стержневой свариваемой стали (одного или двух вплотную расположенных стержней в каждом ребре), можно применять высокопрочную проволоку класса В-II или Вр-II, а также канаты. В опорных узлах панели предусматривают стальные анкерные детали, обеспечивающие надежное закрепление рабочей арматуры в бетоне, выполняющей роль затяжки сводчатой конструкции.

Оболочку армируют по расчету сетками рулонного типа. Площадь сечения арматуры оболочки в средней части панели (между точками 4—5, рис. 5.27) должна составлять не менее: поперечной 0,3, продольной 0,2 %. Диафрагмы армируют сварными каркасами только в приопорных зонах (длиной 0,1l₀ или немного больше), а в средней части стержнями-подвесками, расположенными в вертикальных ребрах. Панели типа КЖС проектируют из бетона классов по прочности на сжатие B25÷B50. Конструкция панелей позволяет устраивать в оболочке технологические отверстия диаметром 400÷1450 мм, а также прямоугольные отверстия для устройства светоаэрационных или зенитных фонарей размером 2,5x6 или 2,5x9 м. По контуру отверстия оболочку усиливают утолщением с армированием по расчету.






Рис.5.27. Расчетная геометрическая схема панели-оболочки

a - продольный разрез; б — план опорной части по оси диафрагмы; 1÷5 номера характерных точек продольного сечения по оси панели; 6 — ось оболочки; 7 — ось напрягаемой арматуры диафрагмы; 8 — деталь анкера; α — наклона нижней поверхности оболочки у торца панели (tgα ≤ 0,5).
Расчет панели-оболочки типа КЖС-30

Задание: спроектировать панель-оболочку пролетов 30 м для двухпролетного одноэтажного промышленного, здания. Здание неотапливаемое. Район строительства — 4 по весу снегового покрова, расчетная температура -47 °С. Влажность помещений; не более 70%. Арматура напрягаемая — класса A-800, для сварных каркасов и сеток — А-400. Бетон класса В45. Передаточная прочность бетона R_bp=0,7В=31,5МПа. Здание второго класса, коэффициент надежности по назначению y_n = 0,95.

Решение. Определение нагрузок и усилий. Подсчет нагрузок приведен в табл. 1.

Та блица 1. Подсчет нагрузок на панель-оболочку

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент, γf	Расчетная нагрузка, Н/м2
Постоянная
от слоя гравия на битумной мастике t=20мм, ρ=2000 кг/м3	400	1,3	520
от трехслойного рубероидного ковра на битумной мастике	150	1,2	180
От слоя рубероида насухо	50	1,2	60
от пароизоляции – двух слоев пергамина	100	1,2	120
от собственного веса панели-оболочки, Н/м2	2015	1,1	2216
ИТОГО	g3=2715		g=3096
временная (снеговая) - p	2000	1,4	2800
в том числе:
длительная (50%), pld	1178	1,4	1649
кратковременная, pcd	1178	1,4	1649
ВСЕГО	5071		6394
постоянная и длительная	3893		4745
кратковременная	1178		1649

Решение.

Определение нагрузок и усилий. Подсчет нагрузок приведен в табл. 1. При этом расчет собственного веса плиты-оболочки принят при массе панели 10,35т для панелей типа КЖС по альбому серии 1 465.1-14, вып.3. С учетом коэффициента надежности по назначению γ_n = 0,95 нагрузку принимаем: нормативная (γ_f = 1) — полная — 5071*0,95=4818 Н/м²; постоянная и длительная 3893*0,95 = 3698 Н/м²; кратковременная 1178*0,95 = 1084 Н/м²; расчетная (при γ_f > 1) — полная (g+p)— 6394*0,95 = 6074Н/м²; постоянная и длительная 4745*0,95=4508 Н/м²; кратковременная 1649*0,95 = 1567 Н/м².

Расчетный изгибающий момент в середине пролета панели.



q=(g+p)b = 6074*3=19,18 кН/м.

Расчетная поперечная сила



Расчетные усилия от нормативных нагрузок:

от полной нагрузки:





от постоянной и длительной нагрузок:





от кратковременной нагрузки:





Исходные данные.

Расчетные характеристики материалов: бетона класса В45 — R_b=25 МПа, γ_в2=0,9, ;R_bt = 1,45 МПа,

R_bn = R_bSer = 32 МПа, R_btn=R_bt,ser=2,2МПа, E_b = 0,34*10⁵ МПа — при тепловой обработке изделий при атмосферном давлении; арматура класса A-800 — R_sn=R_s,ser = 800 МПа, R_s=695 МПа, ;R_sc= 400 МПа, E_s=2,0*10⁵ МПа.

Размеры расчетного сечения панели-оболочки принимаем согласно Рекомендациям [10]: толщину оболочки 30 мм, толщину стенки диафрагмы 40х50 мм и нижнегоутолщения 100x100 мм, высоту опорной части панели 150 мм (см. рис. 5.27,6).
Расчет продольной рабочей арматуры

(5.4)

где z_о— расстояние по вертикали от оси оболочки до оси рабочей арматуры диафрагмы;

A_sр=2115000/1,435*695(100) =21,67 см²;

здесь z_о=h—a—h_f/2 = 1500—50—30/2 = 1435мм;принимаем 4 ø 28 A-800,

∑A_s = 24,68 см².

Расчет толщины оболочки.

Проверяем толщину оболочки h_f,4-5 в середине пролета по формуле

(5.5)

где y_b0 — коэффициент условий работы тонкой оболочки, принимаемый равным для панелей шириной 3 м — 0,75; 2 м — 0,9; 1,5 м — 1;



принимаем 3 см.

Минимальная толщина оболочки в приопорпой части панели h_f,3-4

(5.6)

где х — расстояние от рабочей поверхности анкера рабочей арматуры диафрагмы до рассматриваемого сечения (рис. 5.27, а); а₁ — расстояние по горизонтали от оси рабочей арматуры диафрагмы до продольной грани панели на опоре;



что меньше принятой толщины 5 см; условие (5.6) удовлетворяется.

Проверяем достаточность толщины оболочки на условные критические напряжения сжатия по формуле

(5.7)

где l_0f— расчетный пролет оболочки, равный расстоянию в свету между вутами (см. рис. 5.29,6); М"_о — изгибающий момент от нормативных нагрузок в середине пролета при γ_f = 1; y’₀— расстояние от центра тяжести приведенного сечения панели до оси оболочки.

Геометрические характеристики приведенного сече­ния в середине пролета панели (рис. 5.28):

α= E_s / E_b = 2,0* 10⁵/ (0,34*10⁵)=5,58

α' = 25*10⁵/(0,34*10⁵)=7,35

площадь приведенного сечения бетона



где A = 294* 3+2* 37* 9/2+10*10*2+2*6*3.3/2+2*84*2 = 2091см²;

A'_s= 1,96 см² (10 ø 5 Вр-I);

А_sp=24,68(4 ø 28 A-800); :

значением A'_sввиду малости пренебрегаем; статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани (рис. 5.28, б).



расстояние от нижней грани до центра тяжести сечен и я

y₀ = S_red / A_red = 252833/2192 = 115,3 см;

момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения

Расстояние до верхней и нижней границы ядра сечения or центра тяжести приведенного сечения





Проверяем толщину оболочки по формуле (5.7)



таким образом, принятая толщина оболочки 3 см по условиям прочности и устойчивости достаточна.


Рис. 5.28. Расчетные схемы панели-оболочки КЖС

a—схема 1 нагружения панели полной равномерно распределенной нагрузкой и схема 2 — с временной нагрузкой на половине пролета слева;

б — поперечный разрез панели а середине пролета.
Расчет арматуры в торце плиты.

Определяем расчетное усилие N_t , в торцевой арматуре по формулам (принимается большее из двух значений)

(5.8)

(5.9)

где g— расчетная нагрузка от веса панели на 1 м²; b_s— расстояние между осями рабочей арматуры диафрагм; 2000 — сопротивление отрыву при съеме панели с формы.

Площадь сечения торцевой арматуры A_s,t класса А-400, R_s=365 МПа (при d≥10 мм)

A_s,t = N_t,max / R_s =199800/365(100) =5,47 см²,

принято 2 ø 20 А-400 , A_S = 6,28 см³;





принимаем для расчета N_t2
Расчет диафрагм на действие поперечной силы.

Значение Q = 285 кН. С учетом влияния изгибающего момента рассмотрим сечение, расположенное на расстоянии 1м от оси опоры. В этом сечении h_o=26,7 см, z_о = 24,4 см, tgф=0.19, толщина диафрагмы b'=10 см, R_bi=1,45 МПа. Усилия в этом сечении:

Q_o= 285—24,68*1 = 260 кН;

М= 285*1 —24,68*1²/2= 272,66кН-м.

Определяем часть поперечной силы Q_d, воспринимаемую диафрагмами, по формуле

(5.10)

где φ — угол наклона оси оболочки; при этом должно соблюдаться условие

(5.11)

Q_d= 260—0,19*272,66/0,244 = 37 кН;

проверяем условие (5.11)

37 000/(2*10*26,7) =69,2Н/см²<0,5*1,45(100) =72,5 Н/см³,

условие соблюдается. Следовательно, поперечная арматура по расчету не требуется, устанавливаем ее по конструктивным требованиям: ø6 А-400 с шагом 150 мм приопорном участке длиной 0,1*l ≈ 3 м. В вертикальных ребрах жесткости диафрагм через 1,5-1,6 м ставим подвески из арматуры ø10 А-400.
Расчет анкеров.

Площадь рабочей поверхности анкера рабочей арматуры каждой диафрагмы определяется ;из условий

(5.12)

где M₁— изгибающий момент на всю ширину панели в сечении, расположенном на расстоянии 1,5 м от рабочей поверхности анкера; z₁ — расстояние по вертикали от оси рабочей арматуры диафрагмы о оси оболочки в этом же сечении.

При наличии подвесных кранов значения M₁и z₁определяют в сечении, под грузом, ближайшим к опоре, нашем примере z₁ = 33 см, а момент M₁будет:

М₁= 285*1,5—0,5*24,68*1,5²= 399,7кН·м.

Площадь поверхности анкера по формуле (5.12)

A_1,a=3997 0000/[2*33*0,9*25(100)] =269см²;

принят анкер с упорной плитой шириной 180 и высотой 150 мм (в типовых решениях рекомендуется ширина 180-220 и высота 140-150мм), A_1,a= 18*15 = 270 см²>269 см².
Определение потерь предварительного напряжения арматуры.

Предварительное напряжение в напрягаемой арматуре до обжатия бетона при коэффициенте натяжения γ_sp = 0,9



соответствующее усилие в этой арматуре

P₀₁= σ_spA_sp = 551(100)*24,68 =1359,9*10³ Н = 1359,9кН;

изгибающий момент в середине пролета от собственного веса панели

Мс = q_c l²₀/8=6600*29,7/8 = 727*10³ Н-м = 727 кН-м,

где q_c = 2216*2,98=6600 Н/м;

напряжения в бетоне на уровне напрягаемой арматуры в момент его обжатия



определяем потери напряжений: от быстронатекающей ползучести

σ₆ =0,85*40 σ_bp / R_bp =0,85*40*21/31,5= 22,7 МПа,

где σ_bp / R_bp=21/31,5 = 0,67 < α = 0,25+0,025*31,5 =1,0375 >0,8 (при α>0,8 принимаем α = 0,8);

от усадки бетона класса В45 — σ₈=35 МПа; от пол­зучести бетона (при α—0,85 и σ_bp/R_bp=21/31,5 = 0,67<0,75)

σ₉=0,85*150 σ_bp / R_bp=0,85*150*0,67=85,43 МПа;

общие потери σ_los= σ₆+ σ₈ + σ₉ = 22,7 + 35 + 85,43 = 143 МПа (другие виды потерь согласно Руководству [10] не учитываются),

Аналогичные вычисления производим при коэффициенте натяжения y_sp= 1:

σ_sp = 0,9*800*1=612 МПа;

Р₀₁=612 (100)*24,68 = 1510*10³ Н = 1510 кН;



потери напряжений

σ₆=0,85*40*15,1/31,5 = 16,3 МПа; σ₈ = 35 МПа;

σ₉=0,8*150*15,1/31,5 =57,5 МПа;

общие потери σ_los =16,3+35+57,5=108,8 МПа.

То же, при y_sp=1,1:

σ_sp = 0.9*800*1.1=673,2 МПа;

Р₀₁=.673,2 (100)*24,68 = 1661*10³ Н = 1661 кН;



потери напряжений

σ₆=0,85*40*28,85/31,5 = 31,15 МПа; σ₈ = 35 МПа;

σ₉=0,8*150*28,85/31,5 =109,9 МПа;

Общие потери σ_los = 31,15+35+109,9= 176 МПа.
Расчет панели по деформациям (прогибам).

Определяем прогиб fⁿ₀ панели в середине пролета с учетом длительного действия нагрузки при коэффициентах надежности по нагрузке γ_f =1 по формуле
(5.13)

где q_cd— кратковременно действующая часть нагрузки; φ_b2 — коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона, равный 2 по табл. 2.17 (табл. 34 СНнП 2.03.01—84) при продолжительном действии нагрузки и влажности среды 40÷75 %; q_ld— длительно действующая часть нагрузки; q_ep— эквивалентная по моменту в середине пролета равномерно распределенная нагрузка от сил предварительного напряжения, вычисляемая по формуле

q_ep=8 P₀₁e_op /l²₀ ,(5,14)

где P₀₁ — равнодействующая усилий в напрягаемой арматуре до обжатия бетона при y_sp=1;

σ_los= σ₆+ σ₈ + σ₉ — потери напряжений в арматуре; σ’_los— потери напряжений для уровня сжатой зоны бетона,

Определяем нормативные нагрузки (см. табл. 5.9);

q_cd=1143*3 = 3429 Н/м; q_ld = 5128*3=15384 Н/м;

усилие P₀₁в напрягаемой арматуре при y_sp=1,

P₀₁= σ_spA_sp = 673,2(100)*24,68 = 1661*10³ Н = 1661 кН;

По формуле (5.14) определяем q_ep

q_ep = 8 *1661 *10³*1,103/29,7= 16616 Н/см.

Вычисляем потери σ_losдля крайнего сжатого волокна бетона, если бы там находилась напрягаемая арматура; для этого находим напряжения сжатия σ’_losв сжатом волокне в момент передачи сжатия на бетон



где h_oc= h—a = 1500—50 = 1450 мм;

потери напряжений будут равны:

от быстронатекающей ползучести — σ₆ = 0,85*40*1,42/31,5 = 1,53 МПа; от усадки бетона σ₈=35 МПа и от ползучести бетона σ₉= 0,85*150*1,42/31,5 =5,7 МПа; общие потери σ_los=1,53+35+5,7=42,23 МПа.

При σ_los= 176 МПа (см. ранее определение потерь преднапряжения арматуры) и φ_b2=2 прогиб в середи­не пролета панели от длительных и постоянных нагрузок



Условие по прогибу удовлетворяется.
Расчет панели-оболочки по образованию трещин.

Рассмотрим сечение в середине пролета панели. Момент сопротивления для растянутой грани сечения


Расстояние r_уот центра тяжести сечения до верхней ядровой точки с учетом коэффициента 0,8 определяем по формуле

r_y = 0,8W_red / A_red = 0,8*49696/2192=18,13 см.

Момент сопротивления W_ptдля растянутой грани сечения с учетом неупругих деформаций бетона

M_crc = R_bt,serW_pl+P₀₁ (e_0p + r_y)

Равнодействующая усилий Р_о2в напрягаемой арматуре с учетом всех потерь при y_sp=1

P₀₂=(σ_sp-σ_los)A_sp= (673,2-176)*(100)*24,68 = 1225 000Н = 1225кН.

Определяем изгибающий момент М_сгсв середине пролета панели при образовании трещин

M_crc =R_bt,serW_pl+P₀₁ (e_0p + r_y)=2,2*(100)*48.700+

+1225 000*(110,3+18,13) =157,3*10⁶ Н-см = 157,3 кН-м

это соответствует равномерно грузке при образовании трещин

q_crc = 8M/3lⁿ₀ = 8*157,3*10 ² /3*29,7² = 4755 Н/м²,

где 3 — номинальный размер ширины панели.

Таким образом, трещиностойкость панели при γ_n=1 обеспечена, трещины появляются при нагрузках с коэффициентом надежности по нагрузке γ_n>1, при которых расчетный изгибающий момент M = 1225*10⁶ Н-см>^ >; M_crc = 157,3*10⁶ Н-см.
Список использованной литературы.

1. 
   СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»
   
2. 
   СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменением N 2).
   
3. 
   СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2).
   
4. 
   Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения к СНиП 2.03.01-89.
   
5. 
   Байков В.Н., Сигалов Э.Е. «Железобетонные конструкции: Общий курс», М.: Стройиздат, 1991.
   
6. 
   Мандриков А.П. «Примеры расчета железобетонных конструкций», М.: Стройиздат, 1989.