Расчет и проектирование железобетонных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

L1=18 м

L2=18 м

L3=18м

L4=30м

l=84 м

Q=20 т

=96 м

Нп = 6,6 м

Нн = 4,2 м

Район строительства: Луцк

W0 = 460 кПа

S0 = 1400Па

Подкр.рельс. = 1,2 т

Для пролета 18 м

К =4. 4м

В = 6.3 м

Рмах = 195 кН

G = 85 кН

Для пролета 30 м

К =4. 4м

В = 6.3 м

Рмах = 225 кН

G = 85 кН

2. Основные положения

Основными несущими конструкциями одноэтажного производственного здания является, балочно-стоечные поперечные рамы, которые связаны между собой фундаментными подвязочными и подкрановыми балками.

Основные несущие элементы поперечной рамы:

фундаменты; поперечные рамы; колоны; несущая конструкция покрытия (ферма, балка), плиты покрытия; рамы связаны между собой диском покрытия, ребра плит привариваются к несущему элементу покрытия, минимум в 3х местах, швы между плитами замоноличиваются. Узел операния фермы, либо балки, выполняется на болтах; При идеализации конструкции принимают операние колоны в фундамент, операние ригеля покрытия на колону - шарнирным.

3. Геометрические размеры строительных конструкций

Высота надкрановой части колон:

Hн =4,2 м

Высота подкрановой части колонны:

Hп=7,6 м

Полная высота колоны:

Hк= 11,8

Выбор колонн осуществляется в зависимости от их шага, ширины пролета, грузоподъемности крана, высоты производственного здания. В соответствии с этим колонны могут быть прямоугольного сечения или двухветвевые, железобетонные или стальные, постоянного сечения по высоте или переменного.При наличии подстропильных конструкций колонны средних рядов подбирают с учетом высоты на опоре подстропильных балок и ферм.

4. Нагрузки и воздействия

4.1 Общие данные

Основы расчетов по двум принципам предельных состояний и классификации нагрузок на самостоятельные работы.

Нормативным документом, который регламентирует определение значений нагрузок и воздействий, а также их сочетаний при проектировании строительных конструкций, зданий и сооружений является ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия»

В соответствии с действующими нормативными документами расчет строительных конструкций ведется с учетом расчетных ситуаций и предельных состояний. Строительные конструкции и основания следует рассчитывать по двум группам предельных состояний. Основные положения метода предельных состояний направлены на обеспечение безотказной работы конструкции с учетом свойств материалов, геометрических размеров, а также степени ответственности конструкции.

Предельные состояния:

ь Первая группа предельных состояний включает в себя предельные состояния, которые приводят к полной невозможности эксплуатации конструкции или полной

( частичной) потери несущей способности.

ь Вторая группа предельных состояний включает в себя предельные состояния, которые затрудняют нормальную эксплуатации конструкции или сокращают срок долговечности здания.

К постоянным нагрузкам относят:

1. собственный вес;

2. вес грунта насыпи;

3. предварительное напряжение

К временным нагрузкам относят:

1. вес временных перегородок;

2. вес стационарного оборудования;

3. вес складируемых материалов на складах;

4. вес людей, животных, оборудования, передаваемые на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с квазипостоянным значением;

5. вертикальные нагрузки от кранов с квазипостоянным значением;

6. снеговые нагрузки с квазипостоянным значением.

К временным и кратковременным нагрузкам относят:

1. вес людей, животных и оборудования передаваемые на перекрытия здания с предельным либо эксплуатационным значение;

2. нагрузка от кранов с предельными либо эксплуатационными значениями;

3. снеговые нагрузки с предельным либо эксплуатационным значением;

4. ветровые нагрузки.

К эпизодическим относятся:

1. землетрясения;

2. взрывы;

3. подвижки грунта.

4.2 Постоянные нагрузки

Эксплутационно-расчетное значение нагрузки от веса конструкций, принимают равным его характерным значению. Предельно расчетное значение нагрузки получается путем умножения характерного значения на коэффициент надежности по нагрузки гfm , которое равняется для конструкции:

- металлических=1,1

- бетонных плотностью выше 1600 кг/м3 ,

- ж/б, армированных и деревянных =1,1

- бетонных менее 1600 кг/м3 из авиационных и выравнивающих слоев, изготовленных в заводе =1,2 , изготовленных на строительной площадке = 1,3.

Нагрузка на 1 м2 покрытия

Табл. 4.1

№ п/п	Вид нагрузки	Характеристика знач. нагрузок Кн.	гf	Предельное значение нагрузки
1	Гравийная засыпка (0,005*1*1*28)	140	1,3	182
2	Рубероид (0.015*1*1*6000)	90	1,2	108
3	Битумная мастика (0.1*1*1*1400)	140	1,3	182
4	Утеплитель(0.15*1*1*8000)	1200	1,3	1560
5	Стяжка(0.05*1*1*25000)	1250	1,3	1625
6	Пароизоляция (0.002*1*1*18000)	36	1,2	43,2
7	Плита покрытия (0.3*1*1)	1800	1.1	1980
8	Итого	4656		5678,2

m/s=6,8/36=0,18

qi=g*B=5678,2*12=68138,4 H;

g= 5678,2;

Расчетная схема

Собственный вес

Собственный вес от регилей:

0,85= 8500 Н

0,42 = 4200 Н

Собственный вес подкрановой балки и подкрановой рельсы:

P=Pb+120B=10700+12012=12140,

где Pb - масса подкрановой балки;

Собственный вес от ограждения:

М=N0,35

N= h0/b= 4,2/1,8=2,3 (3 панели)

M=3*0,35*3500=3675 н

Снеговая нагрузка

Sm=

C=



Крановая нагрузка

Для пролета 18 м Для пролета 30 м

К =4. 4м К =4. 4м

В = 6.3 м В = 6.3 м

Рмах = 195 кН Рмах = 225 кН

G = 85 кН G = 85 кН

T=Pmax?yi

Для пролета 30 м

, отсюда

У2=

, отсюда

У4=

У3=

Т=1,12253,005=743,73 (30 м)

Т=1,11953,005=644,572 (18 м)

Горизонтально-крановая

D= (0,726 т.)

Ветровая нагрузка



Гfm=1,035

W0=480 pa

C=Caer*Ch*Calt*Crel*Cdir*Cd

Cd=1

Cdir=1

Calt=1

Crel=1

W1=Wm1*B

Caer для наветренной стороны -0,8; для подветренной -0,6;

Наветренная сторона

Z=5

Ch=0,9

Wm1=496,80,72=357,696

C= 0,80,91111=0,72

W1=357,69612=4292,357

Z=7,6

Ch=1,056

Wm2=496,80,8448=419,69

C= 0,81.0561111=0,8448

W2=5036,3

Z=11,8

Ch=1,263

Wm3=496,81,0104=501,966

C= 0,81.2631111=1,0104

W3=6023,6

Подветренная сторона

Z=5

Ch=0,9

Wm1=496,80,54=268,272

C= 0,54

W1=3219,264

Z=7,6

Ch=1,056

Wm2=496,80,63=312,984

C= 0,63

W2=3755,808

Z=11,8

Ch=1,263

Wm3=376,47

C= 0,7578

W3=4517,7

Эпюра N



Эпюра Q

Эпюра М

Таблица РСУ



5. Внецентренно - сжатые элементы

5.1 Общие сведения

При расчете внецентренно- сжатых элементов, должно приниматься во внимание значение случайного эксцентриситета (е0).

1/600- длины элемента

1/30 - высоты сечения элемента, не менее этих значений.

е- эксцентриситет - расстояние от центра тяжести до линии действия нагрузки

Для элементов статически неопределимых конструкции значение е продольной силы может быть принята по результатам статического расчета е0 = М/N. При расчете внецентренно- сжатых элементов следует учитывать влияние прогибов на их несущую способность, как правило путем расчетов по деформационной схеме. При этом принимаем во внимание не упр деформации бетона и трещины в нем. Допускается производить расчет по не деформационной схеме, учитывая влияние прогибов путем умножения

5.2 Расчет крайней колоны

В курсовом проекте для крайней колонны применяем несимметричное армирование.

Исходные данные:

Класс бетона С25/30; fcd= 17 мПа; Еcd = 3• т/ =29419,95 мПа

Продольная арматура класса А400C ; fyd = fydc = 363,63 мПа;

Расчет надкрановой и подкрановой части колонны производится как внецентренно сжатых элементов на каждое из невыгодных сочетаний усилий с учетом:

1. Случайного эксцентриситета еа

2. Гибкость элемента

I. Надкрановая часть

Н2 = Нb = 4,2 м

h = 600 мм

b = 500 мм

Защитный слой бетона as = as' = 50 мм

Расчетная длина l0 = 1•Hb = 1•4,2= 4,2 м

Момент инерции I см4

Площадь А = h*b = 60•50=3000 см2

Радиус инерции сечения i = см

Гибкость л = >14

следовательно необходимо учитывать влияние прогибов ( влияние продольного изгиба) h0 = h - as = 60-5= 55 см

Вычисляем расчетную величину эксцентриситета

е0 =

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа = еа = еа = 1;

Выбираем наибольшее значение из 3-х величин, в данном случае еа =7,6 см

Тогда расчетный эксцентриситет

е = м

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила

Ncr =

Ncr =

е =

А's=

Alim=

А's=

=0,63

X=0,63*0.55=0.34

As=

По сортаменту выбираем 8 ? 32 As=64,34 см2

II. Подкрановая часть

Нн = 7,6 м

h = 800 мм

b = 500 мм

Защитный слой бетона as = as' = 5 см

Расчетная длина l0 = 1•Hн = 1•7,6 = 7.6 м

Момент инерции I см4

Площадь А = h•b = 80•50 = 4000 см2

Радиус инерции сечения i = см

Гибкость л =

следовательно необходимо учитывать влияние прогибов ( влияние продольного изгиба)

h0 = h - as = 80-5 = 75 см

е0 =

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа = еа = еа = 1;

Выбираем наибольшее значение, в данном случае е =7 см

Тогда расчетный эксцентриситет

е = (м)

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила

Ncr =

Ncr =

е =

А's=

Alim=

А's=

= 0,17

X=0.17*0.75=0.127м

As=

По сортаменту выбираем 5 ? 25 As=24,64 см2

5.3 Расчет средней колоны

В настоящем курсовом проекте для средней колоны применяется симметричное армирование.

Расчет надкрановой и подкрановой частей колоны производится как внецентренно сжатых элементов на каждое из невыгодных сочетаний усилий с учетом:

1) случайного эксцентриситета (la)

2) гибкости элемента (л=l0/i) - влияние продольного изгиба

I Надкрановая часть

Нв=4,2 м ; h=600 мм ; b=500 мм ; as=a's=5 см

Расчетная длина

=2Hb=2·4,2=8,4 м

Момент инерции сечения

Площадь сечения

А = b·h = 60·50 = 3000 см2

Радиус инерции сечения

Гибкость , следовательно необходимо учитывать влияние прогибов h0 = h - as = 60-5 = 55 см

Вычисляем расчетную величину эксцентриситета

е0 =

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа = еа = еа = 1;

Выбираем наибольшее значение, в данном случае е =8.5 см

Тогда расчетный эксцентриситет

е = м

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила

Ncr =

Ncr = т

е =

А's=

Alim=

А's=

=0.27

X=0.27*0.55=0.148

As=

По сортаменту выбираем 9 ? 20 As=28,28см2

II. Подкрановая часть

Нн = 7,6 м

h = 800 мм

b = 500 мм

Защитный слой бетона as = as' = 50 мм

Расчетная длина l0 = 1•Hb = 1•7,6= 7,6 м

Момент инерции м4

Площадь А = h*b = 0,4 м2

Радиус инерции сечения i = м

Гибкость л =

необходимо учитывать влияние прогибов ( влияние продольного изгиба)

h0 = h - as = 80-5 = 75 см

Вычисляем случайный эксцентриситет

еа = еа = еа = 1;

Выбираем наибольшее значение, в данном случае е =10,2 см

Тогда расчетный эксцентриситет

е = (м)

Коэффициент, учитывающий гибкость колоны :

Условная критическая сила

Ncr =

Ncr =

е =

Alim=

А's=

= 0,12

x=0.12*0.45=0.054 м

As=

По сортаменту выбираем 7 ? 22 As=16,61 см2

6. Расчет и армирование консоли

6.1 Общие сведения

У коротких консолей, загруженных сосредоточенной силой Q, возможны 3 вида разрушений.

1. От изгибающего момента в вертикальном сечении, расположенном над гранью нижней части колоны.

2. От скалывания по условной плоскости, соединяющую точку приложения силы Q с вершиной входящего угла консоли.

3. От сжимающих усилий в бетоне условной призмы.

6.2 Расчет консоли по прочности нормального сечения, по изгибающему моменту

Для обеспечения прочности необходимо:

Ас0 =320*600=192000 мм

Ас1 =(320+(50*2))*500=210000 мм

Бетон класса С25/30: fcd=17 Мпа

FRdu=0.192*17000* =3413,5 кН 9792 кН

Т=644,572 кН

Pmax=12140 Н=12,14 кН

F= 12,14+644,572 кН=656,7 кН

656,7 кН 3413,5 кН

М = 0.55*Q = 0.55*656,7 = 361,185 кН*м

= 0,053

x=*d=0.053*1=0.053м

As=

принимаем по сортаменту 2 ? 25, Аs = 9,82 см2

6.3 Расчет прочности бетона консоли на действие поперечной силы

Vsd VRd,ct

VRd,ct= CRd,ct*K(1001fck)1/3bwd

VRd,ct=Vmin* bwd

K=1+

CRd,ct=0.12

fck=30МПа; =

VRd,ct=0.12*1.67*(100*0.002*30)1/3*500*1=182,075 кН

Vsd=F=656,7 кН 182,075 кН

Vmin=0,035

Условие не выполняется, следовательно определяем поперечное армирование:



Принимаем

=3,78

По сортаменту принимаем 5 ? 10, As=3.93 см2

7. Фундаменты под колоны

7.1 Общие сведения

железобетонный конструкция фундамент здание

Фундаменты под колоны выполняются из монолитного или сборного железобетона. Глубина заложения определяется в зависимости гидрологических условий на площадке, глубины промерзания грунта, наличия подземного хозяйства. Заделки колоны в фундамент и других конструктивных требований. Верхний обрез фундамента находится на отметке «-0,150»

Подошва фундамента при центрально загруженном фундаменте принимается квадратной. При внецентренно загруженном фундаменте подошву фундамента рекомендовано принимать прямоугольной, где соотношение сторон в=(0,6 -0,8)а, где а- большая часть фундамента.

Фундамент состоит из плитной части, все остальное стакан или подколонник. Плитная часть может выполняться ступенчатой, не более 3 штук. Зазоры между стенами стакана, для возможности рихтовки и качественного заполнения швов бетона. В нижней части 50, в верхней 75. Глубину заделки колоны в фундамент, а так же толщину стенки армирования фундамента, принимаем в зависимости от эксцентриситета , при

е0<2hc, где hс -размер колоны

h3>hk >1.4hc

t>0.2hc >0.3hc

при e0>2hc, для e0>2hc

Армирования подошвы фундамента выполняются стержнями в одном направлении. При этом диаметр арматурных стержней укладываем вдоль стороны более 3 м, принимаются более 10 мм. Шаг армирования не должен превышать более 200 мм. Защитный слой принимаем более 35 мм при наличии бетонной подготовки под фундамент и более 70 мм при отсутствии. Расчет осадки фундамента и его определеннее площади производства на действие определенной нагрузки . Усилия для соответствующих расчетов будем получать путем деление соответствующих предельных значений на усредненный коэффициент перед нагрузкой реднее давление под подошвами фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления грунта

Nfe=

R=300 кН/м2 R - сопротивление грунта основания

7.2 Расчет внецентренно нагруженного фундамента

7.2.1 Исходные данные

Колона (h1=7.6, h2=4.2)

Класс бетона C25/30

Расчетное сопротивление грунта R0=3 кПа

Среднее значение удельного веса грунта =20кН/м3

Угол внутреннего трения

Принимаем высоту фундамента:

Н1=1450 мм

7.2.2 Размеры подошвы

==3,4 ;

Принимаем кратн. 30

A=10,8 м2

300

Условие выполняется

=

= Кн

1,2=

Условие выполняется

=24,7

=

0 = 194 Кн

7.2.3 Расчет арматуры подошвы фундамента

Рассчитываем арматуру в направлении меньшей стороны подошвы фундамента.

= 0,11

x=*d=0.11*0.25=0.027 м

As=

принимаем по сортаменту 5 ? 28, Аs = 30,79 см2

Рассчитываем арматуру в направлении большей стороны подошвы фундамента.

= 0,14

x=*d=0.14*0.25=0.035 м

As=

принимаем по сортаменту 6 ? 32, Аs = 48,25 см2

7.3 Расчет фундамента на продавливание

Для проверки принятой высоты первой ступени вычисляем прочность по грани плоскости продавливания СDEF параллельно меньшей стороне фундамента

Расчет плоскости FECD. Введем a1 и a01

Условие:

2282 кН ? 1*2,2 МПа*1,03 м*0,430 м

2282 кН ? 975 кН - условие не выполняется

b01=b1+0.43*2

b01=900+860=1760 мм

2282 кН ? 2200 кПа*(1,03*0,43*2+1,33*0,43*2)

2282 кН ?4465,12 кН

Условие выполняется.

8. Построение чертежа

На основном чертеже, по данным расчета курсового проекта, на чертеже должно быть: фасад здания, план здания, боковой фасад, опалубочный чертеж колон, армирование колон (для 2 вариантов, т. е. для крайних и средних колон), так же разрезы 1-1, разрезы 2-2 , сетки колон, сечения колон, сертификация материалов, столбчатый фундамент.

Список литературы

1. ДБН В. 1.2-2: 2006 «Нагрузки и воздействия»

2. СНиП 2.03.01-84' «Бетонные и железобетонные конструкции» - М.: ЦИТП, 1989. -84 с.

3. Голышев А.Б. «Железобетонные конструкции», том 2

4. Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций (без предварительного напряжения) - М.: Стройиздат, 1987. - 328 с.

5. ДСТУ БА.2.4-7-95 «Правила выполнения архитектурно-строительньх рабочих чертежей»

6. ДБН А.2.2-3-2004 «Состав, порядок разработки, согласлвание и утверждение проектной документации для строительства»

7. Барапиков А.Я. «Железобетонные конструкции. Курсовое и дипломное проектирование» - К. 1987 - 416 с.

Размещено на Allbest.ru