Проектирование сборного междуэтажного железобетонного перекрытия

Здание со сценами зрелищных предприятий шестиэтажное с неполным железобетонным каркасом с кирпичными стенами. Расстояние в свету между стенами 17.7х23.7. высота этажа 3.9 м. Нормативная нагрузка 8.6 кПа, в том числе длительная нагрузка 4.5 кПа. коэффициент надежности по нагрузке γf=1.2, коэффициент надежности по назначению здания γn=0.95. Плиты многопустотные с круглыми пустотами. Класс бетона В25. Класс арматуры A 600. ...

1. РАЗБИВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО 1
ВАРИАНТА 1
1.1. Исходные данные для проектирования 1
1.2. Варианты разбивки балочной клетки 1
1.3. Расчет вариантов 2
1.4. Сравнение вариантов 4
2. РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ПЛИТЫ С 6
КРУГЛЫМИ ПУСТОТАМИ 6
2.1. Исходные данные, характеристика материалов и технология 6
изготовления плиты 6
2.2. Назначение основных размеров плиты 6
2.3. Расчет по 1-ой группе предельных состояний 7
3. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ. 23
3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. 23
3.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА. 24
3.3. СБОР НАГРУЗОК НА ПОГОННЫЙ МЕТР РИГЕЛЯ 24
3.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ И ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ 25
3.5. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫ 28
3.6. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ РИГЕЛЯ ПО СЕЧЕНИЯМ, НАКЛОННЫМ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ 34
3.7. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ МАТЕРИАЛОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ОБРЫВА СТЕРЖНЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫ 39
3.8. СТЫК РИГЕЛЯ У КОЛОННЫ 45
4. РАСЧЕТ КОЛОННЫ 46
4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 46
4.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 46
4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СРЕДНЕЙ КОЛОННЕ НИЖНЕГО ЭТАЖА
4.4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР СЕЧЕНИЯ АРМАТУРЫ
4.6. РАСЧЕТ КОНСОЛИ КОЛОННЫ
4.7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЫКА КОЛОННЫ
5. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 56
5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ, ПОЛНОЙ ВЫСОТЫ И ВЫСОТЫ СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТА
5.3. РАСЧЕТ АРМАТУРЫ ПЛИТЫ ФУНДАМЕНТА
5.4. РАСЧЁТ АРМАТУРЫ ПОДКОЛОННИКА
5.5. ПРОВЕРКА ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА НА РАСКРЫТИЕ ТРЕЩИН Список литературы 52

Введение не предусмотрено.

15, поз.8).Требуемое сечение арматуры в верхней зоне плиты определяется для внецентренно сжатого элемента:Верхняя арматура по расчету не требуется.2.4. Расчет плиты по 2-ой группе предельных состояний2.4.1. Проверка на образование начальных трещин в сжатой зоне при эксплуатационных нагрузках в стадии изготовленияСила обжатия Р1 (после освобождения арматуры на упорах) открывают плиту от формы и изгибают ее. При этом могут возникнуть в верхней зоне начальные трещины. Трещины не возникнут, если удовлетворится условие Mгр - Мr≤Rbt,ser·Wpl.Момент от внешних сил:Для вычисления момента силы Р1 относительно ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой (верхней зоны) вычислим следующие величины:Принимаем ; - расстояние до нижней ядровой точки - момент силы Р1 относительно ядровой точки - максимальное напряжение в сжатом бетоне от внешних сил и сил предварительного напряжения.При и имеем γ=1.5,тогда упругопластический момент сопротивления.Rbt,ser= 1 МПа принято при отпускной прочности бетона, Rbp=12.5 МПаНачальные трещины не возникают.2.4.2. Расчет нормальных сечений на образование трещин при эксплуатационной нагрузке.Изгибающий момент от внешних нагрузок при :.в том числе от длительно действующих нагрузок.Момент сил обжатия относительно верхней ядровой точки равен:,где =474.34 кН (п.2.3.9)Расстояние до верхней ядровой точки:;.Принимаем - максимальные напряжения в сжатой зоне бетонаУпругопластический момент сопротивления относительно нижней растянутой зоны равен:проверка образования трещин производится из условия , где Имеет место образование трещин и требуется определить величину их непродолжительного раскрытия от действия всех нагрузок и величину продолжительного раскрытия только от постоянных и длительных нагрузок . Эти значения ограничиваются предельными величинами в зависимости от условия эксплуатации конструкции и вида арматуры. В нашем случае и .Ширина непродолжительного раскрытия трещин:, где – от непродолжительного действия всех нагрузок; – от непродолжительного действия постоянной и длительной части нагрузки; – от продолжительного действия постоянной и длительной части нагрузок.Все значения определяются по формуле:Определяем : .Для определения вычислим следующие величины: - эксцентриситет силы Ntot относительно центра тяжести сечения; - коэффициент армирования; - коэффициент - коэффициент - коэффициент - относительная высота сжатой зоны бетона - расстояние от центра тяжести площади сечения арматуры до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне сечения над трещиной - напряжения в растянутой арматуре для изгибаемых элементовТогдаОпределяем : Тогда Определяем :Получаем:Таким образом раскрытие трещин – меньше допустимых величин.2.4.3. Расчет наклонных сечений на образование трещинРасчет производится в сечении у грани опоры плиты (1) и на расстоянии зоны длины передачи напряжений (2).Длина зоны передачи напряжений равна:.где и (2, табл. 28),Определение нормальных напряжений в бетоне от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия на уровне центра тяжести (у=0).Определение касательных напряжений в бетоне от внешней нагрузки:Значение главных напряжений (растягивающих и сжимающих в бетоне).Определение коэффициента влияния двухосного сложного напряженного состояния на прочность бетона.Принимаем .Принимаем .Проверка образования трещин наклонных к продольной оси элемента производится из условия:В сечении 1-1 - трещин нет.В сечении 2-2 - трещин нет.2.4.4. Определение прогиба плиты при образовании трещин под эксплуатационной нагрузкойПрогиб плиты, где в растянутой зоне образуются трещины, определяются через кривизну изгибаемых элементов. - коэффициент ; - коэффициент где (2, табл.36) Тогда Определим - кривизну от непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузокПринимаем = 1Определим - кривизну от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузокгде (2, табл. 36)Для определения вычислим следующие величины: - относительные деформации бетона от усадки и ползучести, сил предварительного обжатия на уровне растянутой арматуры;- относительные деформации бетона от усадки и ползучести, сил предварительного обжатия на уровне крайнего сжатого волокна бетонаТогдаОпределение прогиба плиты:Это соответствует требованиям СНиПа.3 РАСЧЕТ РИГЕЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ3.1 Общие положенияВ здании с неполным каркасом ригель представляет собой неразрезную балку, шарнирно опертую на стены и на промежуточные колонны. Нагрузка считается равномерно распределенной. Изгибающие моменты и поперечные силы определяются по формулам: При равномерно распределенной нагрузке:;.где - табличные коэффициенты.В связи с тем, что постоянная нагрузка расположена по всем пролетам, а временная нагрузка может быть расположена в опасном положении, то для получения наибольших усилий в пролетах и на опорах необходимо рассмотреть их сочетания и построить огибающую эпюру моментов. Для ослабления армирования на опорах и упрощения монтажных стыков проводят перераспределение моментов между опорными и пролетными сечениями путем прибавления добавочных треугольных эпюр моментов с произвольными (по знаку и значениям) и с любыми опорными ординатами. Если пролетные моменты на эпюре выравненных опорных моментов превысят значения пролетных моментов, то они будут расчетными. отличие между выравненными ординатами опорных моментов и моментов, вычисляемых по упругой схеме не должно превышать 30%.Сечение продольной арматуры определяется в первом и втором пролетах и у грани колонны на промежуточных опорах. Поперечное армирование определяется по расчетам наклонных сечений у крайней опоры и слева и справа промежуточных опор.3.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТАРигель представляет собой трехпролетную неразрезную балку с пролетами, равными расстоянию от стены до оси первой колонны – 7.95 м и между осей колонн – 7.8 м, расстояние между ригелями – 5.85 м и 6.0 м. Сечение ригеля прямоугольное 0.35х0.70м. Постоянная расчетная нагрузка на перекрытие от собственного веса составляет g = 4.406 кН/м2, временная –9.804 кН/м2 , класс бетона В25. класс арматуры A400.3.3. СБОР НАГРУЗОК НА ПОГОННЫЙ МЕТР РИГЕЛЯПостоянная расчетная нагрузка:Временная расчетная нагрузка:Полная нагрузка.3.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ И ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛРасчетный пролет крайнего пролета равен расстоянию от оси опорной площадки на стену до оси первой колонны:Расчетный средний пролет принимается равным расстоянию между осями колонн . Для трехпролетной балки рассматривается 4 схемы загружения. По первой схеме определяются усилия от постоянной нагрузки, по схемам (1+2) – наибольшие изгибающие моменты в правом и левом пролете, по схемам (1+3) – наибольший момент в среднем пролете, по схемам (1+4) – наибольшие моменты и поперечные силы на опоре В и по схемам (1+5) – наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы на опоре С. Расчеты по упругой схеме приведены в таблицах 3.1 и 3.2.Таблица 3.1. – Изгибающие моменты ригеляСхемы загруженияИзгибающие моментыПролетные ОпорныеМ1М2МВ10.08·32.84·7.952=166,040.025·32.84·82=52,54-0.100·32.84·82=-210,1820.101·58.09·7.952=370,62-0.050·58.09·82=-185,89-0.050·58.09·82=-185,893-0.025·58.09·7.952=-91,780.075·58.09·82=278,83-0.050·58.09·82=-185,8940.073·58.09·7.952=268,010.053·58.09·82=197,04-0.117·58.09·82=-434,9850.094·58.09·7.952=345,110.042·58.09·82=156,14-0.067·58.09·82=-249,091+2536,66-133,35-396,071+374,26331,37-396,071+4434,05249,58-645,161+5511,15208,68-450,27Для выравнивания опорных моментов по схеме (1+4) и (1+2) накладываем на полученную эпюру треугольные добавочные эпюры с ординатами вершин, не превышающими 30% от наибольших опорных моментов. Для этого изгибающий момент на эпюре Мв = - 645,16 кНм (1+4) снижаем на величину 190, что меньше 645,16*0.3=193,55 кНм и он становиться – 455,16 кНм. Тогда момент в первом пролете: 434,05+79,8=513,85 кНм, что меньше момента 536,66 (1+2) кНм. Аналогично поступаем с расчетами момента во втором пролете. Изгибающий момент станет равным 249,58+95=344,58 кНм - он больше 331,37 кНм (1+3) и становится расчетным. Выровненная эпюра огибающих моментов приведена на рис. 3.2.Таблица 3.2. – Поперечные силы в сечениях ригеля у опорСхема загруженияПоперечные силыQAQBLQBR10.40·32.84·7.95=104,43-0.60·32.84·7.95=-156,650.50·32.84·8=131,3620.45·58.09·7.95=207,82-0.55·58.09·7.95=-254,00.00·58.09·8=03-0.050·58.09·7.95=-23.1-0.05·58.09·7.95=-23.090.50·58.09·8=232,3640.383·58.09·7.95=176,87-0.617·58.09·7.95=-284,940.583·58.09·8=270,9350.433·58.09·7.95=199,970.567·58.09·7.95=261,850.083·58.09·8=38,571+2312,25-410,65131,361+381,33-179,74363,721+4281,3-441,59402,291+5304,4105,2169,93Для расчета прочности наклонных сечений из двух расчетов упругого и с учетом выравнивания моментов из-за пластических деформаций принимаются большие значения поперечных сил. Результаты упругого расчета приведены в табл.3.2. Значения поперечных сил при учете выравненных моментов определяются по формулам для однопролетной балки: и .Подставляя значения, получим:;Результаты сведем в табл. 3.3. Таблица 3.3. – Поперечные силы у опор балок.Вид расчетаПоперечные силыQAQBLQBRУпругий расчет (схемы)(1+2)312,25(1+4)-441,59(1+4)402,29С учетом пластических деформаций304,19-418,7363,72Для расчета выбираем большие значения поперечных сил.3.5. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫБетон класса В25 имеет характеристики: расчетное сопротивление при сжатии Rb=14.5 МПа, то же при растяжении Rbt=1.05 МПа, коэффициент условий работы бетона γb2=0.9, модуль упругости Ев=27000 МПа. Арматура класса А400 имеет характеристики: расчетное сопротивление Rs=355 МПа и модуль упругости Еs=200000 МПа. Размеры сечения ригеля 35х70 см.Подбор сечения арматуры производим в расчетных сечениях ригеля.Сечение в первом пролете: М=536,66 кНм; h0=h-a=0.7 – 0.055=0.645 м;;.Принимаем 6Ø25 А400 с As=29.45 см2Рис. 3.5.1 – Сечение ригеля в первом пролетеОпределим фактическую несущую способность балки в первом пролёте МU1, при полном количестве арматуры. Фактическая высота сжатой зоны:h0=0.70-0.075=0.625 м- т.к. условие не выполняется, увеличим класс бетона до В30. Имеет характеристики: расчетное сопротивление при сжатии Rb=17 МПа, то же при растяжении Rbt=1.2 МПа, коэффициент условий работы бетона γb2=0.9, модуль упругости Ев=29000 МПа.h0=h-a=0.7 – 0.055=0.645 м;;.Принимаем 6Ø25 А400 с As=29.45 см2Рис. 3.5.1 – Сечение ригеля в первом пролетеh0=0.70-0.075=0.625 мНеобходимая несущая способность обеспечена:Сечение во втором пролете, М=344.58 кНм;h0=h-a=0.7 – 0.055=0.645 м;;.Принимаем 3Ø20 А400 с As=9.42 см2 и 3Ø18 А400 с As=7.63 см2As=17.05 см2Рис. 3.5.3 – Сечение ригеля во втором пролетеh0=0.70-0.061=0.639 мНеобходимая несущая способность обеспечена:Определяем изгибающий момент у грани колонны со стороны первого пролета (QBL>QBR):Вычисляем:;.Принимаем 3Ø22 А400 с As=11.40 см2 и 3Ø16 А400 с As=6.03 см2As=17.43 см2Рис. 3.5.4 – Сечение ригеля на опоре В со стороны первого пролетаh0=0.7-0.057=0.643 мНеобходимая несущая способность обеспечена:Определяем изгибающий момент у грани колонны со стороны второго пролета (QBL>QBR):Вычисляем:;.Принимаем 6Ø20 А400 с As=18.85 см2 Рис. 3.5.4 – Сечение ригеля на опоре В со стороны второго пролета.h0=0.7-0.065=0.635 мНеобходимая несущая способность обеспечена:3.6. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ РИГЕЛЯ ПО СЕЧЕНИЯМ, НАКЛОННЫМ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИРасчет производится по наклонным сечениям у опоры А, опоры В слева и справа.Расчет наклонного сечения у опоры А, QA=312,25 кН;h0=0.662 м.Вычисляем: - коэффициент φb3=0.6 (для тяжелого бетона); - коэффициент φf=φn=0; .Так как QA=312,25 кН>150.14 кН, то расчет продолжается. Определяем: - коэффициент, учитывающий влияние вида бетона – φb2=2.0 (для тяжелого бетона);Поперечная сила Qb:; - длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента С:.Так как С=2.12 м > 2h0=2∙0.662=1.324 м, принимаем С=2h0=1.324 м.Вычисляем:;поперечное усилие;усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента;,где поперечные стержни 8A400 из условия свариваемости с продольной арматурой 25. Аsw=2∙0.503=1.01 см2 (два каркаса); Rsw=285 МПа.По конструктивным условиям на приопорном участке длиной L/4 шаг поперечной арматуры 25 см> h/3=23 см, принимаем S=23 см.Расчет наклонного сечения у опоры BL, QBL=441,59 кН; h0=0.662 м.Вычисляем: - φb3=0.6; - φf=φn=0; .Так как QBL=447.14 кН>150.14 кН, то расчет продолжается. Определяем: - φb2=2.0;Поперечная сила Qb:;.Так как С=1.5 м > 2h0=2∙0.662=1.324 м, принимаем С=1.324 м.Вычисляем:;поперечное усилие;усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента;,где поперечные стержни приняты Ø8 А400 из условия сварки с продольной арматурой Ø25. Аsw=2∙0.503=1.01 см2 (два каркаса); Rsw=285 МПа.По конструктивным условиям на приопорном участке длиной L/4 шаг поперечной арматуры 20 см < h/3=23 см, принимаем S=20 см.Расчет наклонного сечения у опоры BR; QBR = 402,29 кН; h0=0.67 м;- φb3=0.6; - φf=φn=0; .Так как QBR=402,29 кН>151,96 кН, то расчет продолжается. Определяем: - φb2=2.0;Поперечная сила Qb:;.Так как С=1.69 м < 2h0=2∙0.67=1.34 м, принимаем С=1.34 м.;поперечное усилие;усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента;,где поперечные стержни приняты Ø8 А400 из условия сварки с продольной арматурой Ø25. Аsw=1,01 см2 (два каркаса); Rsw=285 МПа.По конструктивным условиям на приопорном участке длиной L/4 шаг поперечной арматуры 25 см < h/3=23 см, принимаем S=23 см.Расчёт наклонного сечения для среднего участка первого пролёта.QВА = 250,23 кН;QВВL = 220,79 кНСледовательно, принимаем QB=250,23кН.С=2,65≥3,33·h0=3,33·0,662=2,204мПринимаем: С= 2,204 м.Принимаем поперечные стержни Ø8А400.Аsw=2∙0.503=1,01 см2 (два каркаса); Rsw=285 МПа.В средней части пролета шаг должен быть не менее: см и <50 см. Принимаем S=50 см.6 Расчёт наклонного сечения для среднего участка второго пролёта.QВBR=253,25 кН;QВCL=253,25 кНСледовательно, принимаем QB=253,25 кН.Так как QB в первом и втором пролёте равны 253,25 кН, следовательно, шаг поперечной арматуры, поперечные стержни будут равными.3.7. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ МАТЕРИАЛОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ОБРЫВА СТЕРЖНЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫ В соответствии с (2) для экономии материала разрешается обрывать продольную арматуру площадью не более 1/2 площади всей рабочей арматуры (за грань опоры необходимо завести не менее двух стержней (2, п.5.20). При этом обрываемые продольные стержни растянутой арматуры должны быть заведены за нормальное к продольной оси элемента сечение, в котором они учитываются с полным расчетным сопротивлением на длину не менее длины анкеровки (2, п.5.14).На основании эпюры выровненных моментов (рис. 3.2) строится эпюра материалов В первом пролете:Обрываем три верхних стержня 3Ø25 А400.а1*=0.025+0.0125=0.0375; h01*=0.7-0.038=0.662 м; на графике откладываем ординату М3Ø25 и проводим горизонтальную линию. Точки пересечения этой линии с графиком моментов определяют положение мест теоретического обрыва 3Ø25.