Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Інститут будівництва та інженерії довкілля
Кафедра будівельних конструкцій та мостів
Розрахунково-пояснювальна записка до курсового проєкту №2 з дисципліни
«Залізобетонні та кам’яні конструкції»
Львів – 2007
Зміст
Компонування конструктивної схеми збірного балкового перекриття.
Розрахунок і конструювання збірної попередньо напруженої залізобетонної плити з круглими порожнинами.
Обчислення навантажень на перекриття.
Статичний розрахунок плити.
Розрахунок плити за першою групою граничних станів
Розрахунок поздовжньої робочої арматури в нормальному перерізі на дію згинального моменту.
Розрахунок втрат попереднього напруження арматури і параметрів обтиснення бетону.
Розрахунок і конструювання поперечної арматури в похилому перерізі.
Статичний розрахунок поперечного ребра і полички.
Розрахунок плити за другою групою граничних станів.
Розрахунок утворення тріщин нормальних до поздовжньої осі.
Розрахунок утворення тріщин похилих до поздовжньої осі.
Розрахунок ширини розкриття нормальних тріщин (перпендикулярних до осі).
Розрахунок ширини розкриття похилих тріщин.
Розрахунок прогинів плити.
Розрахунок і конструювання збірних ригелів марок Р1 і Р2 (за першою групою граничних станів).
3.1. Статичний (наближений) розрахунок n-прольотів нерозрізного ригеля.
Обчислення навантажень і визначення розрахункових прольотів.
Побудова огинаючих епюр згинальних моментів та поперечних сил.
Розрахунок прольотного ригеля на дію згинальних моментів в нормальних перерізах першого і другого прольотів.
Розрахунок і конструювання поперечної арматури ригеля на дію поперечних сил в похилих перерізах першого і другого прольотів.
Розрахунок параметрів і побудова епюр матеріальних ригелів в першому і другому прольотах.
Розрахунок стику збірних ригелів з колоною (Р2).
Конструювання збірних ригелів Р1, Р2.
Розрахунок і конструювання збірної колони каркасу в’язевої системи.
Обчислення навантажень на колону 1-го і 2-го поверхів.
Розрахунок поздовжньої робочої арматури.
Розрахунок і конструювання короткої консолі колони.
Розрахунок і конструювання стику колон 1-го і 2го поверхів.
Конструювання хомутів і сіток зварного каркасу колони.
Розрахунок і конструювання центрально-навантаженого фундаменту під колону.
Обчислення навантажень і зусиль.
Визначення розмірів плитної частини фундаменту.
Розрахунок фундаменту на продавлювання
Конструювання фундаменту.
Розрахунок і конструювання цегляного простінка несучої стіни першого поверху.
I. Розрахунок попередньо напруженої плити.
1. Компонування конструктивної схеми збірного балкового перекриття.
Схема споруди: каркасно-в’язева (із зовнішніми несучими стінами). Ригелі поперечних рам на опорах жорстко з’єднані із крайніми цегляними стінами і середніми колонами.
Плити перекриття:
Плити приймаємо з круглими пустотами, шириною 1025мм; 1500мм. Довжину плит приймаємо 5800 мм.
Поздовжній крок колон – 9 м
Поперечний крок колон – 6 м
Плити першого проміжку опираються на цегляну стіну з одного боку і на ригель з іншого.
Ригель тавровий з поличкою в розтягнутій зоні.
Колони каркасу поперечним січенням 400х400.
Фундаменти під колони – стаканного типу, під стіни – залізобетонні блоки.
В поперечному напрямку жорсткість споруди забезпечується по зв’язковій системі: вітрове навантаження сприймає перекриття, яке працює як горизонтальний диск.
Цивільний будинок в м. Полтава, розмірами 45х54 м, на 7 поверхів, висота яких становить 4,2м.
2. Розрахунок і конструювання збірної попередньо напруженої залізобетонної плити з круглими порожнинами.
Мал. 1.1. Розрахунковий проліт плити
Мал. 2. Схема розташування сіток в плиті
Мал. 1.2. Поперечний переріз плити
Мал. 1.3. Схема навантаження плити
Обчислення навантажень на перекриття.
Приведена товщина плити м, де
Табл. 1. Збір навантажень на плиту перекриття
Вид навантаження
кН/м2
кН/м2
Постійне
Паркет t=0,02м;
0,16
1,1
0,176
Фанерна підготовка t=0,01м;
0,05
1,1
0,055
Цеметно-піщана стяжка t=0,03м;
0,66
1,3
0,858
Звукоізоляція t=0,05м;
0,35
1,2
0,42
Власна вага залізобетонної плити t=hred=0,124м;
3,0
1,3
3,9
Перегородки
0,15
1,1
0,165
Сумарне постійне:
gn=4,37
g=5,57
Тимчасове
Корисне навантаження на перекриття:
- довготривале 0.75
3.75
1,2
4.5
- короткочасне 0.25
1.25
1,2
1.5
Сумарне корисне:
Сумарне:
де - відповідно коефіцієнт надійності по навантаженню.
Розрахунковий проліт плити при її опиранні а=0,15 м
Постійне нормативне навантаження на плиту шириною 1,5м
кН/м
Постійне розрахункове навантаження на плиту шириною 1,5м
кН/м
Статичний розрахунок плити.
Нормативний згинаючий момент.(див. рис. 3)
кНм
Розрахунковий згинаючий момент.
кНм
Нормативна поперечна сила
кН
Розрахункова поперечна сила
кН
Характеристики міцності арматури і бетону.
Матеріал плити – бетон класу В30 з коефіцієнтом умов роботи бетону(СНиП 2.03.01-84* табл. 15 п. 2а)
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
Плиту армуємо попередньо напруженою арматурою класу Ат-VI електротермічним способом.
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
2.3. Розрахунок плити за першою групою граничних станів
2.3.1. Розрахунок поздовжньої робочої арматури в нормальному перерізі на дію згинального моменту.
Для розрахунку переріз плити заміняємо еквівалентним перерізом двотавра:
Висота поличок:
Ширина ребра:
Умовно приймаємо і
Мал. 1.4. Еквівалентний переріз плити
Попереднє напруження арматури приймаємо МПа, а допустиме відхилення попереднього напруження:
При електротермічному натягу арматури повинна виконуватися умова:
МПа
МПа
Умова задовольняється, отже прийнято вірно.
Граничне відхилення попереднього натягу арматури
(СНиП 2.03.01-84* п.1.27 ф.(6;7))
Коефіцієнт точності натягу, при сприятливому впливу попереднього натягу арматури
Коефіцієнт точності натягу по перевірці утворення тріщин в верхній зоні
Попереднє напруження з врахуванням точності натягу
МПа
Напруження в попередньо напруженій арматурі
МПа – Для арматури класу Aт-VI (СНиП 2.03.01-84* п.3.12)
при електротермічному натягу арматури (СНиП 2.03.01-84* п.3.28 ф.(70))
Гранична висота стиснутої зони з врахуванням що
Характеристика стисненої зони:
Граничне значення коефіцієнта
Згинальний момент, що сприймається поличкою в стиснутій зоні:
Розрахункова висота січення : м
Оскільки , то нейтральна лінія перетинає поличку і переріз розраховуємо як прямокутний завширшки.
Отже, арматура в стисненій зоні непотрібна за розрахунком.
;
для арматури класу Aт-VI (СНиП 2.03.01-84* п.3.12)
Оскільки то приймаємо
Необхідна площа арматури:
Приймаємо напружену арматуру
2 діаметри 10 Aт-VI, 2 діаметри 12 Aт-VI з площею 2х0.0000785+2х0.0001131=0.000383 м2 м2
1.4 Розрахунок міцності плити по похилому січенні.
Провіряємо умову міцності по нахиленій смузі між похилими тріщинами
кН
де - При відсутності розрахункової поперечної арматури(СНиП 2.03.01-84* п.3.30 ф.(72))
де для важкого бетону(СНиП 2.03.01-84* п.3.30 ф.(74))
Умова виконується, розміри поперечного січення плити достатні.
Знайдемо проекцію похилої тріщини на повздовжню вісь плити
Вплив уступів стисненої полички.
Поздовжнє зусилля обтиску
кН
Вплив поздовжнього зусилля обтиску
Провіряємо умову
Приймаємо
кНм
де для важкого бетону(СНиП 2.03.01-84* п.3.31)
Оскільки Qb=Qsw=Q/2 тоді
м
Приймаємо м тоді поперечна сила, що сприймає її бетон
кН
Отже не потрібно розраховувати поперечну арматуру, приймаємо її конструктивно.
Поперечну арматуру приймаємо класу Вр-1 (5
На при опорній ділянці м крок арматури при мм мм
Приймаємо s= 100мм
В середній частині крок стержнів s= 200мм
Для забезпечення міцності поличок, що працюють як не розрізна балка, передбачаємо сітку , яку ставимо в верхній і нижній поличці.
1.5 Розрахунок плити по граничним станам ІІ групи
Визначення геометричних характеристик приведеного перерізу.
Відношення модулів пружності
Площа приведеного перерізу
м2
Статичний момент площі приведеного перерізу
Відстань від нижньої грані до центра ваги приведеного перерізу
м
Відстань від точки прикладання зусилля в напруженій арматурі до центра ваги.
м
Момент інерції приведеного перерізу
Момент опору приведеного перерізу по нижній зоні
м3
Момент опору приведеного перерізу по верхній зоні
м3
Відстань від ядрової точки, найбільш віддаленої від розтягнутої (верхньої) зони, до центра ваги приведеного перерізу.
м
де яке попередньо приймаємо для розрахунку за граничними станами другої групи. (СНиП 2.03.01-84* п.4.5 ф(135))
Відстань від ядрової точки, найбільш віддаленої від стиснутої (нижньої) зони, до центра ваги приведеного перерізу.
м
Пружно пластичний момент опору по розтягнутій зоні
м3
- для двотаврового перерізу.
Пружно пластичний момент опору по розтягнутій зоні в стадії виготовлення і обтиску елемента
м3
- для двотаврового перерізу з поличкою в зжатій зоні при .
1.6 Визначення втрат попереднього напруження арматури при електротермічному натягу
Коефіцієнт точності натягу арматури
Втрати при релаксації напруження в арматурі при електротермічному способі натягу арматури.
МПа
Втрати від температурного перепаду між натягнутою арматурою і опорами
тому що при пропарюванні форма з опорами нагрівається разом з виробом.
Зусилля обтиску
kH
Напруження в бетоні при обтиску
МПа
З умови kH/м2 <0.5B30
Приймаємо МПа
Тоді
Втрати для повзучості що швидко настає
При (СНиП 2.03.01-84* табл. 5 п.6)
тоді
МПа
Перші втрати
МПа
Напруження в попередньо напруженій арматурі з врахуванням перших втрат
МПа
Зусилля обтиску
kH
Напруження в бетоні після обтиску
МПа
Втрати від усадки бетону В30(СНиП 2.03.01-84* табл. 5 п.8)
МПа
Втрати від повзучості бетону
МПа
для бетону при термічній обробці. (СНиП 2.03.01-84* табл. 5 п.9а)
Другі втрати
МПа
Повні втрати
МПа
Приймаємо повні втрати рівні МПа – мінімальне значення втрат.
Зусилля обтиску з врахуванням повних втрат
кн.
1.7 Розрахунок по утворенню тріщин нормальних до поздовжньої осі.
Плита відноситься до третьої категорії тріщиностійкості.
Вираховуємо момент утворення нормальних тріщин в розтягнутій зоні.
кНм кНм
де
Отже потрібен розрахунок по розкриттю тріщин в розтягнутій зоні
Перевірка утворення тріщин в верхній зоні при обтиску.
кНм
де кНм – момент від власної ваги плити
МПа – для міцності бетону на розтяг, що відповідає половині класу В30.
Отже тріщини в стиснутій зоні при дії попереднього напруження не утворюються
1.8 Розрахунок по розкриттю тріщин нормальних до поздовжньої осі.
Напруження в розтягнутій арматурі від дії постійної і довготривалого навантаження
МПа
де м3
м – відстань від центру тяжіння січення арматури до точки прикладання рівнодійної зусиль в стисненій зоні над тріщиною.
де
-для короткочасного навантаження (СНиП 2.03.01-84* табл. 35)
де (СНиП 2.03.01-84* п. 4.27)
м
- коефіцієнт армування
Напруження в розтягнутій арматурі від дії повного навантаження
МПа
Ширина розкриття від короткочасної дії всіх навантажень
мм
δ=1 – для згинальних елементів
φl=1-для короткочасної дії напружень
η=1 –для стержневої арматури періодичного профілю
Ширина розкриття від короткочасної дії постійної і довготривалої навантаження
мм
Ширина розкриття від навантаження постійної і довготривалої навантаження
мм
де
Короткочасна величина розкриття тріщин
мм
Тривале розкриття тріщин
мм
1.9 Розрахунок прогину плити
Кривизна від короткочасної дії всіх навантаження
де
м
- для короткочасного навантаження (СНиП 2.03.01-84* табл. 35)
- для бетону класу вище 7.5
де
- для короткочасної дії навантаження
Прогин
м
Кривизна від короткочасної дії довготривалого і постійного навантаження
Прогин
м
Кривизна від довготривалої дії довготривалого і постійного навантаження(при )
Прогин
м
Кривизна внаслідок усадки бетону і попереднього обтиску
м-1
Прогин
м
Сумарний прогин
мм
Отже плита відповідає умовам розрахунку за першою і другою групами граничних станів.