КР ЖБК2 (автовосстановление). Проектирование сборного междуэтажного железобетонного перекрытия
 Скачать 0.62 Mb.
|
   Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» Кафедра «Строительные конструкции» ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНОГО МЕЖДУЭТАЖНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ Курсовая работа дисциплина «Железобетонные и каменные конструкции» КР 08.03.01.к403.01.06 ПЗ-БО446ПГС Студент _____ А.А. Ефимова (подпись, дата) Преподаватель _____ ________________________________ А.В. Самодина (подпись, дата) Хабаровск 2022 СОДЕРЖАНИЕ Современное индустриальное строительное производство ведётся на базе разбитой сети заводов-изготовителей, направляющих на строительные площадки, подготовленные к монтажу укреплённые элементы зданий массой до 50 тонн, в соответствии с грузоподъёмностью монтажных кранов. Значительная часть промышленных зданий и сооружений возводится по типовым проектам. Типизация заключается в постоянном отборе наиболее универсальных для данного периода объёмно-планировочных и конструктивных решений, дающих наибольший экономический эффект в строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Современные типовые здания и сооружения отличаются от своих предшественников тем, что они унифицированы, подготовлены для возведения методами строительной индустрии. Унификация производителя путём применения наиболее экономичных и универсальных элементов здания, отобранных в соответствии с возможностями заводов-изготовителей, простой перевозки, монтажа и тому подобным критериям. РЕЦЕНЗИЯ на курсовой проект (курсовую работу) студента ________________________________________________________________ (ф.и.о. студента) группы _________ на тему __________________________________________________________________. (полное наименование темы) __________________________________________________________________
Курсовой проект (курсовая работа) может быть допущен (не допущен) к защите. Рецензент_____________________________ ________________ _________________ (подпись) (И.О. Фамилия) 1 РАЗБИВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА 1.1 Исходные данные для проектирования Здания четырёхэтажное с железобетонным каркасом. Расстояние в свету между стенами 28,2 х 18,9. Высота этажа 3,6 м. Нормативная нагрузка 5,5 кПа, в том числе длительная 2,5 кПа. Плиты многопустотные с круглыми пустотами. Класс бетона балок В20, класс арматуры – А400. Влажность воздуха выше 40%. 1.2 Общие показания по разбивке балочной клетки Пролёт балок перекрытия (ригеля) принимается от 5 до 8 м. Опирание плит на кирпичные стены 0,1-0,15 м. Номинальная длина плит с круглыми пустотами: 5400 м; 5700 м; 6000 м; 6300 м; 6600 м. Номинальная ширина: 1,2 м; 1,6 м; 2,2 м. Монолитные участки должны быть не более 0,3 м. Связевые плиты размещаются по рядам колонн. Пролеты балок должны отличаться не более, чем на 20%. 1.3 Варианты разбивки балочной клетки Первый вариант – балки расположены вдоль помещения (рисунок 1.2). Характеристики варианта: плиты 6,6 х 2,2 – 6 шт., 6,6 х 1,6 – 2 шт., 6,6 х 1,2 – 4 шт.; 6,3 х 2,2 – 12 шт., 6,3 х 1,6 – 4 шт., 6,3 х 1,2 – 8 шт.; связевые плиты 6,6 х 2,2 – 3 шт., 6,3 х 2,2 – 6 шт.; пролеты балок (по осям колонн): крайних – 6,9 м; средних – 7,2 м. Второй вариант – балки расположены поперек помещения (рисунок 1.3). Характеристики варианта: плиты 5,7 х 2,2 – 10 шт., 5,7 х 1,6 – 35 шт.; связевые плиты 5,7 х 1,6 – 10 шт.; пролеты балок (по осям колонн): крайних – 6,25 м; средних – 6,4 м. Для того, чтобы можно было сравнить варианты по расходу железобетона, необходимо определить требуемые размеры балок перекрытия в двух вариантах при одинаковом коэффициенте армирования. Экономическое значение этого коэффициента для барок равно э = 1,2 – 1,7%. Принимаем э = 1,2%.  Рисунок 1.2 – Первый вариант  Рисунок 1.3 – Второй вариант 1.4 Расчет вариантов 1.4.1 Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия Нормативную нагрузку от собственного веса пола можно принять по приложению 2 методических указаний. Собственный вес плиты назначается 2,5 кН/м2. Нагрузки на 1 м2 перекрытия приведены в таблице 1.1 Таблица 1.1 – Сбор нагрузок на перекрытие
1.4.2 Расчет первого варианта Назначаем предварительных размеров балки. Высота:  Принимаем высоту балки 0,7 м. Ширина:  Принимаем ширину балки 0,35 м. Собственный вес 1 погонного метра балки:  где — это средняя плотность железобетона, равная 25 кН/м3. Расчетная нагрузка на погонный метр балки равна:  Момент в первом пролете:  Момент во втором пролете:  Для дальнейших расчетов используем максимальный момент  =336,39 кНм.Коэффициент армирования э = 1,2%. Тогда относительная высота сжатой зоны:  где  – расчетное сопротивление продольной арматуры на растяжение, равное 340 МПа для А400;  – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, равное 11,5 МПа для В20;  – коэффициент условия работы, равный 0,9.Определяем значения рабочей высоты h0, для этого определим значение граничной относительной высоты сжатой зоны  :  где  = 0,0035 – относительная деформация сжатого бетона. Относительная деформация растянутой арматуры  : Так как  = 0,394 = 0,538, тогда: Относительная высота сжатой зоны:  В первом приближении защитный слой принимаем а = 0,05 м. Тогда высота сечения балки с защитным слоем h = h0 + а = 0,542 + 0,05 = 0,592 м. Принимаем высоту h = 0,6 м. Тогда ширина балки  Принимаем ширину b = 0,3 м.1.4.2 Расчет первого варианта Назначаем предварительных размеров балки. Высота:  Принимаем высоту балки 0,6 м. Ширина: Принимаем ширину балки 0,3 м. Собственный вес 1 погонного метра балки:  где — это средняя плотность железобетона, равная 25 кН/м3. Расчетная нагрузка на погонный метр балки равна:  Момент в первом пролете:  Момент во втором пролете:  Для дальнейших расчетов используем максимальный момент =238,99 кНм.Коэффициент армирования э = 1,2%. Тогда относительная высота сжатой зоны: где – расчетное сопротивление продольной арматуры на растяжение, равное 340 МПа для А400; – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, равное 11,5 МПа для В20; – коэффициент условия работы, равный 0,9.Определяем значения рабочей высоты h0, для этого определим значение граничной относительной высоты сжатой зоны : где = 0,0035 – относительная деформация сжатого бетона. Относительная деформация растянутой арматуры : Так как = 0,394 = 0,538, тогда: Относительная высота сжатой зоны:  В первом приближении защитный слой принимаем а = 0,05 м. Тогда высота сечения балки с защитным слоем h = h0 + а = 0,494 + 0,05 = 0,544 м. Принимаем высоту h = 0,55 м. Тогда ширина балки  Принимаем ширину b = 0,25 м.1.5 Сравнение вариантов Несмотря на то, что расход железобетона на плиты составляет примерно 65% общего расхода на перекрытие, он составляет постоянным для обоих вариантов (перекрывается одинаковая площадь). Поэтому сравнение производится по расходу железобетона на балки и колонны в пределах этажа. Размер сечения колонны принимается не менее 0,25 м и не менее ширины балок. Принимается 0,4 х 0,4 м. При небольшой разнице в расходе железобетона (5%) предпочтение может быть отдано варианту с меньшим количеством железобетонных деталей. Результаты сведены в таблицу 1.2. Таблица 1.2 – Сравнение вариантов
Сравниваем по количеству используемых деталей:  при втором варианте используется на 21% больше деталей, чем при первом. Сравниваем по расходу железобетона:  при втором варианте расходуется на 44% меньше железобетона, чем при первом. Вывод: исходя из полученных значений второй вариант выгоднее по расходу железобетона, а первый по количеству деталей. Для дальнейших расчетов будет использовать второй вариант, т.к. расход железобетона на 44% меньше. 2 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ С КРУГЛЫМИ ПУСТОТАМИ 2.1 Исходные данные, характеристика материалов и технология изготовления плиты Таблица 2.1 – Исходные данные
Сопротивление бетона при расчете по 1-ой группе предельных состояний: Расчетное сопротивление бетона  ;  .Сопротивление бетона при расчете по 2-ой группе предельных состояний:  ;  . Модуль деформации бетона  (бетон тяжелый). Класс предварительно напрягаемой арматуры А600. Сопротивление напрягаемой арматуры:  ;  ;  . Модуль деформации  . Класс арматуры сварной сетки Вр500 (Rs = 415 МПа). Влажность воздуха окружающей среды менее 75 %,  – коэффициент условия работы. Плиты формируют на металлическом поддоне с теплообработкой в тоннельных камерах. Натяжение арматуры на упорах электротермическим способом. Нагрузка на 1 м2 плиты приведена в таблице 1.1. 2.2 Назначение основных размеров плиты Расчетный пролет средней балки:  где  – пролет плиты;  – ширина балок.Для предварительно напряженных плит высота равна:   Принимаем  Основные размеры поперечного сечения многопустотных плит с круглыми пустотами рис. 2.1. Проверка:   Рис. 2.1 – Поперечное сечение плиты 2.3 Расчет по первой группе предельных состояний 2.3.1 Расчет полки плиты на изгиб Для расчета выделяют полосу плиты шириной в один метр. Сбор нагрузок на полку приведен в таблице 2.1. Таблица 2.1 – Загружение полки плиты
И  згибающий момент: Рис. 2.2 – Схема работы полки плиты Полезная высота сечения при расположении арматуры в середине полки:  Рисунок 2.2 – Схема работы полки плиты Подбор сечения арматуры:    Принимаем минимальную сварную сетку по ГОСТ 8478-8 с площадью  с площадью  в поперечном направлении.2.3.2 Предварительный подбор сечения продольной арматуры Изгибающий момент в середине пролета:  В расчетах по предельным состояниям первой группы расчетная толщина сжатой полки приведенного таврового сечения принимается равной фактическому значению  . Ширина полки  , вводимой в расчет, принимается равной всей ширине верхней полки плиты (1560 мм), так как имеет место [1, п. 8.1.11]:  Условие выполняется.  Рисунок 2.3 – Расчетное сечение плиты Ширина ребра:  Предположим, что нейтральная ось проходит в пределах полки, то есть   где   Тогда  условие выполняется. Для расчета по первой группе предельных состояний принимаем коэффициент условия работы арматуры γs = 1,15. Требуемое сечение арматуры равно:  Принимаем 514 по прил. 4 (  ). Размещение арматуры приведено на рисунке 2.4.  Рисунок 2.4 – Размещение арматуры 2.3.3 Определение приведенных характеристик сечения Заменяем пустоты равновеликими по площади и моментам инерции прямоугольниками. При круглых пустотах диаметрами d сторона квадратного отверстия равна:  Толщина полок, приведенного сечения:  Ширина ребра:   Рис. 2.5 – Приведенное сечение плиты Коэффициент приведения арматуры к бетону:  Расстояние от нижней грани плиты до центра тяжести арматуры:  Приведенная площадь сечения:   Приведенный статический момент относительно нижней грани сечения:   Положение центра тяжести приведенного сечения (от нижней грани):  Приведенный момент инерции: (  расчет – [6, стр. 32 пример 4.2]):   Момент сопротивления по нижней зоне:  то же по верхней зоне:  Поскольку в нагруженном элементе трещины будут раскрываться в нижней зоне, момент сопротивления по верхней зоне не рассчитываем. 2.3.5 Определение потерь предварительного напряжения Для определения расчетного значения предварительного напряжения арматуры необходимо выполнить расчет потерь предварительного напряжения. Первые потери: 1. От релаксации напряжений арматуры. При электротермическом натяжении стержневой арматуры:  2. От температурного перепада. Так как форма с изделием подогревается в тоннельной камере до одинаковой температуры, то:  3. От деформации стальной формы. При электротермическом способе натяжения в расчете не учитывается:  4. От обмятия анкеров. При электротермическом способе натяжения в расчете не учитывается:  5. От трения о стенки каналов или поверхность конструкции. При натяжении арматуры на упоры потери отсутствуют:  Предварительное напряжение в арматуре с учетом первых потерь:  Вторые потери: 6. От усадки бетона. При тепловой обработке изделия при атмосферном давлении (класс бетона В30):  7. От ползучести бетона. При тепловой обработке бетона:  где ϕb,cr = 2,5 – коэффициент ползучести бетона. Сжимающие напряжения в бетоне от силы Р1:  где  Момент от собственного веса плиты:  Расстояние от центра тяжести приведенного сечения плиты до центра тяжести арматуры и эксцентриситет усилия Р1:  Тогда:  Коэффициент армирования:  где  (за вычетом пустот).Тогда:  Итого величина полных потерь составила:  Окончательно принимаем ∆σsp(2) = 100 МПа. Предварительное напряжение в арматуре с учетом полных потерь:  2.3.9 Расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси по поперечной силе Необходимо соблюдение условия:  Расчетная поперечная сила на опоре равна:  Усилие, воспринимаемое бетоном:  где  – принимается 1,5; С – длина проекции наклонного сечения, принятая равной 2 h0 (наиболее неблагоприятный случай для бетона).Тогда:  условие выполняется Длина зоны передачи предварительного напряжения на бетон равна:  где  – периметр арматуры;  – сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона: где  – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным 2,5 для напрягаемой горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры класса А;  – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным 1 для напрягаемой арматуры.При этом  Тогда окончательно принимаем lp = 200 мм.Тогда длина армируемых участков на концах плиты должна быть не менее:  Максимальный шаг стержней принимаем 5 см. 2.3.10 Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами Необходимо выполнение следующего условия:  где  – коэффициенты, принимаемые равными 0,3.  прочность по сжатой полосе обеспечена. 3 РАСЧЕТ РИГЕЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ 3.1 Исходные данные для расчета В соответствии с данными первого раздела, ригель представляет собой пятипролетную неразрезную балку с пролетами, равными расстоянию от стены до оси первой колонны – 6,25 м и до оси второй колонны – 6,40 м, расстояние между ригелями – 5,7 м и от ригеля до стены – 5,55 м. Сечение ригеля прямоугольное 0,25×0,55 м. Постоянная расчетная нагрузка на перекрытие от собственного веса составляет g = 4,534 кН/м2 , временная – 5,5 кН/м2 , класс бетона В20. Класс арматуры A400. 3.2 Сбор нагрузок на погонный метр ригеля Постоянная расчетная нагрузка:  Временная расчетная нагрузка:  Полная нагрузка:  3.3 Определения изгибающих моментов и поперечных сил Изгибающие моменты и поперечные силы в упругой неразрезной балке с пролетами, отличающимися не более чем на 20%, определяются по формулам: - при равномерно распределённой нагрузке:  - при сосредоточенных силах:  где  – табличные коэффициенты.Расчетный пролет крайнего пролета равен расстоянию от оси опорной площадки на стену оси первой колонны:     Взам. инв. № Инв. № подл. Подп. и дата  .Инв. № подл.   Подп. и дата Взам. инв. № | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, кН/м
, кН/м