Курсовая работа (т): Конструирование и расчеты железобетонных элементов производственного здания

.1 Задание на проектирование

Требуется рассчитать и законструировать ребристую панель перекрытия производственного здания при следующих исходных данных:

- номинальные размеры плиты в плане - 1,1 х 6,0 м

- постоянная нормативная нагрузка от пола - gf = 0,8 кН/м2

- временная нормативная нагрузка на перекрытие  - v = 9,0 кН/м2,

в том числе длительно-действующая - vl = 7,0 кН/м2

- бетон тяжелый - класс В20

- арматура:

напрягаемая класса А800 (A-V)

ненапрягаемая класса А400 (A-III)

сеток В500 (Вр-1)

- коэффициент надежности по назначению - уn = 0,95

Таблица 2 - Расчетные параметры бетона и арматуры

Таблица 3 - Расчет нагрузок на 1 м перекрытия

2.2 Расчет рабочей арматуры продольных ребер

Согласно компоновочному решению В = 1,1 м; lpl = 6,0 м; lrib = 6,0 м.

При этом расчетная длина плит перекрытия

,

где brib - ширина площадки опирания плиты на ригель, принимаемая для предварительных расчетов 200 ÷ 250 мм.

, тогда

Распределенная расчетная и нормативная нагрузка:= 14,62 ∙ 1,5 = 21,9 кН/м,= 12,4 ∙ 1,5 = 18,6 кН/м,,l= 10,4 ∙ 1,5 = 15,6 кН/м.

а)      Определение величин действующих усилий с учетом коэффициента ответственности уп = 0,95:

-        от расчетных нагрузок:

от нормативных нагрузок:

б) Проверим соответствие расчетного таврового сечения требованиям

Рисунок 1 - Конструктивное и расчетное сечения

ho = h − a = 350 − 40 = 310 мм. (а = 30 ÷ 50 мм)

, т.е. можно учитывать в расчетах всю ширину плиты b'f =B - 2 ∙ a3 = 1100 - 40 = 1060 мм

в)      Проверяем принципиальное (в "полке" или "ребре") положение нейтральной оси в расчетном сечении при действии расчетного значения изгибающего момента М = 89,8 кНм.

,

т. е., расчет прочности продольных ребер панели сводится к расчету прямоугольного сечения b'f × h0 = 1060 × 310 мм.

г)       Вычисляем требуемую площадь рабочей арматуры:

αm = 0,085 < αR = 0,360

Требуемая площадь арматуры:

= 58,49 мм 2

Принимаем по сортаменту 2 Ø 12 (ASP=226 мм2).

.3 Расчет рабочей арматуры полки плиты (сетки С-1, С-2)

Расчетный пролет:

Рисунок 2 - Расчетная схема полки плиты на местный изгиб

Рассматривается полоса полки плиты шириной 1 м, а поэтому нагрузка на 1 м2 тождественна по величине погонной нагрузке.

д)      Определяем расчетное значение изгибающего момента полки с учетом возможности образования пластических шарниров (полка работает
по статически неопределимой схеме) и перераспределения усилий. При этом:

Расчетное сечение полки (рассматривается полоса шириной 1,0 м) при принятых предпосылках является прямоугольным с размерами bf × h = 100 × hf = 100 × 5 cм, полезная высота сечения полки hof = 50 - 15 = 35 мм

Рабочая арматура сеток С-1, С-2 - проволока Ø 4...5 мм и класса В500

Принимаем сетку с поперечной рабочей арматурой, шаг стержней s = 100 мм (4 Ø 5 В500, AS = 78,5 мм2).

.4 Проверка прочности ребристой плиты по сечениям, наклонным к ее продольной оси

         Qmax = 61,1 кН

-        принятое сечение плиты должно соответствовать требованию:

Момент, воспринимаемый бетоном в наклонном сечении, определяем по формуле:

Определяем длину проекции наклонного сечения

где q - принимается равной погонной расчетной нагрузке q = 22,51 кН/м

Принимаем с = 1,07 м > 2 h0 = 0,62 м,

с0 = 2 h0 = 0,62 м

Проверяем условие:

,

т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.

Условие выполняется, и прочность элемента по наклонному сечению обеспечивается.

.5 Расчет плиты по трещиностойкости

Определение геометрических характеристик приведенного сечения

         приведенная площадь сечения

статический момент площади приведенного сечения относительно нижней грани ребра

расстояние от центра тяжести площади приведенного сечения до нижней грани ребра:

- y0 = 35,0 - 24,0 = 11,0 см

момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:

приведенный момент сопротивления относительно нижней грани:

пластический момент сопротивления

(1,75 для таврового сечения с полкой в сжатой зоне).

Предварительные напряжения в арматуре и определение их потерь

Определение первичных () потерь предварительного напряжения

-        потери от релаксации

потери от разности температур бетона и упорных устройств

-        потери от деформаций анкеров

- потери от трения об огибающие приспособления , т.к. отгиб напрягаемой арматуры не производится.

- потери от деформации стальных форм 30 МПа, т.к. данные об их конструкции отсутствуют.

потери от быстронатекающей ползучести () вычисляют в следующей последовательности:

определяем усилие обжатия Р1 с учетом всех вышеупомянутых потерь

Точка приложения усилия P1 находится в центре тяжести сечения напрягаемой арматуры и поэтому:

 МПа

Назначаем передаточную прочность бетона Rbp = 10,5 МПа (Rbp больше 50 % принятого класса бетона В20).

Определяем расчетный уровень обжатия бетона усилием напрягаемой арматуры:

Потери от быстронатекающей ползучести с учетом условий твердения (пропаривания) равны:

Проверяем допустимый уровень максимального обжатия бетона при отпуске арматуры с упоров:

Условие выполняется.

Суммарная величина первичных потерь:

Определение вторичных потерь ()

-        потери от усадки бетона 30 МПа

-        потери от ползучести зависят от уровня длительного обжатия

(100 МПа - минимальное значение потерь предварительного натяжения).

Расчет на образование трещин

Усилие обжатия бетона с учетом суммарных потерь составляет

При этом в стадии эксплуатации максимальное напряжение в сжатой зоне сечения равно:

Показатель будет равен

Так как для значения этого показателя установлены ограничения (), для дальнейших расчетов принимаем = 1, а, следовательно, расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от нижней грани, будет равно

Определяем момент трещинообразования в нижней зоне плиты:

Поскольку = 80,1 кНм ≈ Мп = 80,3 кНм, то трещины в растянутой зоне не образуются и расчет по их раскрытию не нужен.

.6 Проверка прочности плиты в стадии изготовления, транспортирования и монтажа

Исходные предпосылки расчета

-        напряжения в арматуре в момент обжатия равны

прочность бетона в момент обжатия равна 50 % проектной, а следовательно, его параметры сопротивляемости соответствуют бетону класса В10 и равны:

коэффициент условий работы бетона уb1 = 1,1 (учитывает кратковременный характер обжатия при отпуске напряжений с упоров) и следовательно:

Определение расчетных усилий

Граничная высота сжатой зоны:

где  МПа - для арматуры класса В500, которая устанавливается в полке плиты и является рабочей растянутой арматурой при изготовлении и подъеме плиты