Вторник, 19.06.2018, 07:26
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск

Расчет ж/б конструкций

Курсовой проект по ж/б 1


Компоновка конструктивной схемы монолитного ребристого перекрытия.

Объект проектирования - многоэтажное здание с неполным железобетонным монолитным каркасом и наружными несущими каменными стенами. Подобные здания проектируют для размещения производств промышленности различного профиля, а также в качестве административных и жилых корпусов. Конструктивная особенность зданий с не¬полным каркасом состоит в том, что плиты и балки крайних пролетов каркаса опираются одним концом на наружные несущие стены. Из большого числа перекрытий наиболее простым и распространенным являются ребристое перекрытие с балочными плитами.
Монолитное ребристое перекрытие с балочной плитой состоит из плиты, второстепенных балок, главных балок и колонн, монолитно соединенных между собой. Главные балки (прогоны) располагаются по одному из двух направлений, они опираются на наружные стены и промежуточные колонны.
Размеры здания по осям.
Совокупность балок и колонн и их взаимное расположение принято называть балочной клеткой.
1 Пролёты плиты (или шаг второстепенных балок) выбираю в пределах 1,7-2,7 м.
2 Пролёты второстепенных балок.
3 Пролёты главных балок (прогонов).

Расчёт плиты перекрытия по несущей способности. Статический расчёт.

Расчет плиты производится с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций.
А) Определение величин расчетных пролетов.
Для расчета плиты условно выделим полосу шириной 1 м и рассмотрим ее как многопролетную неразрезную балку, опорами которой являются второстепенные балки.
Для определения расчетных пролетов плиты предварительно задаёмся размерами второстепенной балки. Высоту второстепенной балки принимаю в пределах 1/12 : 1/18 пролёта. Ширина 1/2 : 1/3 высоты.

Средний расчётный пролёт: L0,m=Lm-b,
где Lm – средний пролёт плиты в осях, b – ширина второстепенной балки.
L0,m=Lm- b.

Крайний расчётный пролёт: L0,ex=Lex-b/2+L΄/2,
где Lex- крайний пристенный пролёт плиты,
L΄- длина заделки плиты в стену.

Б) Определение нагрузок.
Нагрузку собираю на 1 м2 плиты.
Расчётная нагрузка на 1 м пог. ширины плиты. p+q

В) Изгибающие моменты:
Вследствие небольшой высоты плиты, поперечные силы не определяем, так как и воспринимается бетоном, а условие Q≤0,6(1+фf) Rbt
bh0 в плите соблюдается.
В крайних пролётах: МL,ex=(q+p)L0,ex
2 /11;
На опоре В: Мвsup= -(q+p)L0,m2/14;  
В средних пролётах и над средними опорами: МL,m=- Мсsup=-(q+p)L0,m2 /16;  

Г) Подбор сечения (толщины) плиты:
Толщину плиты принимаю конструктивно. Принятая толщина плиты остаётся постоянной по всей её площади перекрытия. Изменение несущей способности плиты в расчётных сечениях по действующим изгибающим моментам может быть сделано только за счёт содержания арматуры.

Д) Подбор сечения арматуры:
Армирование сварными сетками.
В крайних пролётах: А0= МL,ex/(Rb b h02)          Аs= МL,ex/(Rs η h0)  
Где Rb расчетное сопротивление бетона
Для значения А0 определяю η , Rs- расчётное сопротивление растянутой арматуры.
На опоре В (для сечений у грани балок): А0= МL,m/(Rb b h02)                Аs= МL,m/(Rs η h0)  
В средних пролётах и над средними опорами: А0= МL,m/(Rb b h02)       Аs= МL,m/(Rs η h0)
Проверяю процент армирования: μ%= 100 Аs/(b h0).
Расчёт второстепенной балки по несущей способности.
Статический расчёт балки.

Второстепенные балки ребристого перекрытия по своей статической схеме в большинстве случаев представляют многопролётные неразрезные балки. Нагрузки на них передаются от плиты, причём при подсчёте нагрузок неразрезностью плиты пренебрегают. Расчёт многопролётной балки ребристого перекрытия, произвожу с учётом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций.
А) Для определения расчётных пролётов второстепенной балки задаюсь размерами главной балки. Высоту принимаю 1/8:1/12 пролёта, ширину 1/2:1/3 высоты.

Расчётные пролёты второстепенной балки
средние: L0,m=Lm-b, где пролёт второстепенной балки в осях Lm , ширина главной балки b.
крайние: L0,ex=Lex- b/2 + L΄/2,
где Lex- крайний пристенный пролёт второстепенной балки, L΄- длина заделки плиты в стену.

Б) Расчётные нагрузки на 1м.п. балки.
Постоянная:
-от плиты и пола
-от собственного веса балки
Полезная нагрузка.
Полная расчётная нагрузка на 1м.п. второстепенной балки p+q

В) Значение изгибающих моментов во второстепенной балке определяю с учётом перераспределения усилий вследствие наличия пластических деформаций.
Изгибающие моменты в сечениях второстепенной балки p/q.

Определение усилий (М и Q) в расчётных сечениях балки производим по формулам
на крайней свободной эпюре: МL,ex=(q+p) L0,ex2
/11;  
на первой промежуточной опоре: Мвsup= -(q+p) L0,m2 /14;
в средних пролётах и над средними опорами: МL,m= - Мсsup=-(q+p) L0,m2 /16;  

Г) Поперечные силы у грани опор.
Опора А: Q=(p+q) a1, где а1=0,4 (L0,ex-L'/2)
Опора В слева: Q=-(p+q) a2, где а2=0,6 (L0,ex-L'/2)
Опора В справа и слева: Q=(p+q) a3, где а3=0,5 L0,m

Д) Подбор сечения второстепенной балки:

Поскольку расчёт ведётся по выровненным моментам с учётом образования пластических шарниров, проценты армирования μ должны быть такими, чтобы ξ≤0,35. Принимаю ξ= 0,3 , значит А0=0,255. Сечение прямоугольное т.к. на опоре момент отрицательный и полка находится в сжатой зоне.
h0=√(М/A0 Rs b); где М – момент на опоре В.
h= h0+a, где а – расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до растянутой грани бетона.

В крайних пролётах. Плита расположена в сжатой зоне.
Ширина сжатой плиты в'f , вводимая в расчёт, принимается из условия, что ширина полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролёта. b'f=1 х L2 /6
Табличный коэффициент определяю по формуле: А0=М/(Rb b h02)
По А0 нахожу η и вычисляю площадь поперечного сечения арматуры: As=M/(Rs η h0)

Е) Расчёт на поперечные силы:
Расчёт балки по наклонным сечениям на действие поперечных сил (т.е. определение диаметра и шага поперечных стержней в каркасах) производится для сечений по граням опор.
1) По наибольшей поперечной силе проверяю условие.   Q≤Φb3(1+фf)Rbt b h0 ,
где Φb3 принимается равным 0,6 для тяжелого бетона; фf коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок. Определяется по формуле фf =0,75(b'f-b) h'f /b h0≤0,5 
расчётное сопротивление бетона Rbt ; b'f принимается не более b+3h'f ,

При выбранном диаметре рабочей арматуры из условия сварки минимальный диаметр поперечных стержней должен быть d. Шаг поперечных стержней должен быть не более величины Smax , определяемой по формуле: Smax= Φb2Rbt b h02(1+ фf)/Q , где Φb2-коэффициент учитывающий влияние вида бетона Φb2=2.
Принимая шаг поперечной арматуры по конструктивным соображениям S.
2) При конструктивно назначенном диаметре и шаге поперечной арматуры погонное усилие, воспринимаемое поперечными стержнями, определяю по формуле: qsw=RswAsw/S, где
Rsw-расчётное сопротивление растяжению поперечной арматуры Rsw .
3) Длина проекции невыгодного наклонного сечения определяется по формуле: С=√(Φb2 Rbt (1+ фf)b h02/ qsw)
4) Шаг поперечных стержней должен быть не более величины, определяемой по формуле:
Smax= Φb2 Rbt b h02 (1+фf)/Q
5) Определяю усилие, воспринимаемое поперечными стержнями: Qsw=qsw С
6) Усилие, воспринимаемое бетоном: Qb= Φb2 Rbt b h02(1+фf)/C
7) Проверка прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами на действие поперечной силы должна производиться из условия Q<0,3фw1 фb1Rb b h0, где фw1 учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле: 
фw1=1-5αµw, где α=Еs/Eb; µw=Asw/bs; фb1=1-βRb, где β- коэффициент принимаемый равным 0,01 для тяжелого бетона.
8) Проверка условия прочности наклонного сечения на действие поперечной силы: Q<Qsw+Qb

Расчёт главной балки по несущей способности. Статический расчёт балки.

Главные балки монолитных ребристых перекрытий рассчитываю как многопролётные неразрезные без учёта защемления в колоннах. Нагрузка на главную балку передаётся от второстепенных балок без учёта их неразрезности в виде сосредоточенных нагрузок G и Р. Так как собственный вес главной балки составляет незначительную часть сосредоточенных нагрузок, передаваемых второстепенными балками, равномерно распределённую нагрузку от собственного веса главной балки можно приводить к сосредоточенным нагрузкам, приложенным в местах расположения второстепенных балок и равным весу участка главной балки между второстепенными балками. При предварительном определении собственного веса главной балки её высоту можно принимать равной 1/8:1/12 пролёта, а ширину 1/3:1/2 высоты.

А) Определяю расчётные пролёты:
средние: L0,m
крайние: L0,ex
Б) Определение расчётных нагрузок:
Постоянная G: от плиты и пола
от собственного веса второстепенной балки
от собственного веса главной балки
итого G
Временная нагрузка: Р
В) Изгибающие моменты и поперечные силы при равных или отличающихся не более чем на 20% пролёта при сосредоточенных нагрузках определяю по формуле:
М=(αG+βP) L; G=αG+βP,
где L –пролёт между осями опор, α и β – табличные коэффициенты

Учитывая пластические деформации, провожу перераспределение изгибающих моментов для случая загружения временной нагрузки двух первых пролётов. Величину опорного момента на опоре В уменьшаем на 30%, т.е. до величины Мвsup
Г) Подбор высоты сечения балки:
Применяю сечение колонны.
Момент на грани опоры В: М=Мвsup- Qzhcol/2
Поскольку расчёт ведётся по выравненым моментам с учётом образования пластических шарниров, высоту поперечного сечения главной балки определяю по опорным моментам у грани опоры при ξ=0,3 , следовательно определяю А0=0,255. Рабочая высота сечения балки определяется по формуле: h0=√(М/(А0 Rbb)); Принимаю следующие размеры сечения h и b.
Д) Подбор сечения арматуры.
Главная балка по изгибающим положительным моментам в пролёте работает как тавровая, а на действие отрицательного момента на опоре как прямоугольная.

В крайнем пролёте:
Изгибающий момент в крайнем пролёте МL,ex , ширина полки таврового сечения b'f . А0= МL,ex/(Rb b'f h02)
Для значения А0 определяю η ; Аs= МL,ex/(Rs η h0)

В среднем пролёте:
Изгибающий момент в крайнем пролёте МL,m , ширина полки таврового сечения b'f . А0= МL,m/(Rb b'f h02)  
Для значения А0 определяю η. Аs= МL,m/(Rs η h0)

На опоре В: Мвsup А0= Мвsup/(Rb b h02)               Аs= Мвsup/(Rs η h0)  

Е) Расчёт на поперечные силы:
По наибольшей поперечной силе проверяю условие.
Q≤Φb3(1+фf)Rbt b h0,
где Φb3 принимается равным 0,6 для тяжелого бетона; фf коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок. Определяется по формуле фf =0,75(b'f-b) h'f /b h0≤0,5; h'f; b; 
Расчётное сопротивление бетона Rbt ; b'f принимается не более b+3h'f ,

Опора А.
Исходя из условий сварки, принимаю поперечную арматуру. Шаг поперечных стержней должен быть не более величины Smax , определяемой по формуле:
Smax= Φb2 Rbt b h02(1+ фf)/Q , где Φb2-коэффициент учитывающий влияние вида бетона Φb2=2.
Проверяю условие: μw>0,0015, условие выполняется.
Погонное усилие в поперечных стержнях: qsw=RswAsw/S
Длина проекции невыгодного наклонного сечения определяется по формуле: С=√(Φb2Rbt(1+ фf)b h02/ qsw)
Определяю усилие, воспринимаемое поперечными стержнями: Qsw=qswС
Усилие, воспринимаемое бетоном: Qb= Φb2Rbtb h02(1+фf)/C
роверка условия прочности наклонного сечения на действие поперечной силы: Q<Qsw+Qb

Опора В слева.
Исходя из условий сварки, принимаю поперечную арматуру.
Проверяю условие: μw>0,0015, условие выполняется.
Погонное усилие в поперечных стержнях: qsw=RswAsw/S
Длина проекции невыгодного наклонного сечения определяется по формуле: С=√(Φb2Rbt(1+ фf)b h02/ qsw)
Определяю усилие, воспринимаемое поперечными стержнями: Qsw=qswС
Усилие, воспринимаемое бетоном: Qb= Φb2Rbtb h02(1+фf)/C
Проверка условия прочности наклонного сечения на действие поперечной силы: Q<Qsw+Qb
Проверка прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами на действие поперечной силы должна производиться из условия Q<0,3фw1фb1Rbbh0, где фw1 учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле:
фw1=1-5αµw, где α=Еs/Eb ; µw=Asw/bs ; фb1=1-βRb, где β- коэффициент принимаемый равным 0,01 для тяжелого бетона .
Справа от опоры прочность сечения обеспечена, т.к. поперечные стержни ставлю аналогично каркасам слева.

Ж) Обрыв опорных каркасов:
Обрыв первого каркаса влево от опоры В определяю по формуле: ω=Q/2qsw+5d,
где Q - поперечная сила в месте теоретического обрыва стержня.
Обрыв второго каркаса влево от опоры В.

Расчёт колонн по несущей способности и устойчивости.

Колонны служат для поддерживания железобетонного перекрытия и будучи жестко связанными с главными балками, по сути дела представляют собой стойки рамной конструкции. В них возникают сжимающие усилия, изгибающие моменты и поперечные силы. Высота этажа Н. Верх фундамента расположен … .
Грузовая площадь на колонну Аw

Б) Расчётные длины:
-колонны 1-го этажа L0I
-колонны 2-го, 3-го и 4-го этажей L0II и L0III и L0VI
Принимаю сечение колонны

В) Расчётный вес:
Колонна 1 этажа
Колонна 2, и 3 этажа

Г) Колонна 3 этажа:
Нагрузку от веса покрытия принимаю равной 80%, нагрузки от веса междуэтажных перекрытий.
Расчётные нагрузки:
-длительно действующая от покрытия
-от собственного веса второстепенной балки
-от собственного веса главной балки
-от собственного веса
Итого G.
Кратковременная (снеговая р) Р
Суммарное расчётное усилие: Ntot=G+P
Предварительно принимаю μ=1% и определяю αs=μRs/Rb
При G/Ntot и L0сol по табл. φb , φsb .
Площадь сечения продольной арматуры определяю по формуле: As,tot=((Ntot/Ф)-RbA)/Rsc,

Колонна 2 этажа:
Расчётные нагрузки:
-длительно действующая от покрытия
-от собственного веса второстепенной балки
-от собственного веса главной балки
-от собственного веса
Итого G. Кратковременная Р
Суммарное расчётное усилие: Ntot=G+P
При G/Ntot и L0сol по табл. φb , φsb .
Площадь сечения продольной арматуры определяю по формуле: As,tot=((Ntot/Ф)-RbA)/Rsc,

Колонна 1 этажа:
Расчётные нагрузки:
Длительная G
Кратковременная Р
Суммарное расчётное усилие: Ntot=G+P
При G/Ntot и L0сol по табл. φb , φsb .
Площадь сечения продольной арматуры определяю по формуле: As,tot=((Ntot/Ф)-RbA)-Rsc ,
Принимаю арматуру. μ%<3%

Расчёт фундамента.

Дано: бетон (Rbt), арматура класса (Rs). Расчётное сопротивление грунта R0. Глубина заложения фундамента Н1 . Расчётное усилие на фундамент N.
Расчётное усилие по предельным состояниям II-й группы NII.
Требуемая площадь подошвы фундамента определяю по формуле: Аf= NII/(R0-ρmН1),
где R0-условное расчётное сопротивление грунта, ρmН1-собственный вес фундамента и грунта на его уступах, ρm-средний объёмный вес материала фундамента и грунта на его уступах
Принимаю размеры подошвы
Давление грунта Рf=N/Аf
Минимальная полезная высота фундамента из условия продавливания определяется по формуле:
Н0min=1/2 (√(N/(αRbt+Pf))-(acol+bcol)/4
Наименьшая высота фундамента по конструктивным требованиям Нmin=bcol+25
Принимаю высоту фундамента Н, выполняю его двухступенчатым с высотой ступени. Размеры второй ступени фундамента принимаю так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведённую под углом 45° к грани колонны на отметке верха фундамента.
Проверяю прочность нижней ступени при полезной высоте её в расчётном сечении
По условию проверяю на прочность по поперечной силе:
h'0=Pf(a-bcol-2H0)/2Rbt
Проверяю по условию на прочность при продавливании: Аf1
Определяю расчётные изгибающие моменты в сечениях. При подсчёте арматуры для фундамента за расчётные принимаю изгибающие моменты по сечениям, соответствующим расположению уступов фундамента как для консоли с защемлённым концом:
М1=0,125рf(a-bcol)2a      M2=0,125рf(a-a1)2a
Площадь сечения арматуры определяю по формуле:
Аs1=M1/0,9Н0Rs             Аs2=M2/0,9h'0Rs
Для армирования подошвы фундамента принимаю большее из полученных значений. Принимаю нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней с шагом.

μ%>μmin=0,10%

ПЗ и Чертежи