Курсовая работа (т): Проектирование и расчет конструкций сборных железобетонных и стальных элементов многоэтажного здания

Ширина сетки С2 рядовой плиты считается по формуле:

Принимаем шаг, равный 250 мм, считаем количество стержней:

 => принимаем 4 стержня (2 +1 в сгибе +1 внизу)

ds = 5 мм, As = 0,784 см2

Необходимо произвести проверку сжатой зоны:

 ≤ hf’ , где b = 0,2 м  = 0,01 м ≤ 0,03 м

x ≤ ξR * ho , где ho = 0,27 м

0,01≤ 0,502 * 0,27 0,01 ≤ 0,136= Rb*b*x*(hф - 0,5x) = 17*106*0,2*0,01(0,27 - 0,5*0,01) = 9 кНм > M, 9кНм > 5 кНм проверка пройдена

Для сетки С2 подбираем поперечную конструктивную нерабочую арматуру таким образом, чтобы ее диаметр был на 2 мм меньше ds. Таким образом, dsw = 5 мм - 2 мм = 3 мм. Шаг выбран равный 250 мм.

Далее необходимо проверить минимальный процент армирования и допустимость размещения арматуры. Для подъема плиты предназначены 4 петли. Петли обычно изготавливают из арматуры класса А240. Вид петель приведен на эскизе в таб. 2.2.7.

Диаметр петель можно определить по таб. 2.2.6. При этом нормативное усилие, приходящееся на 1 петлю, определяется из условия:

 = 2,67 *10/3 = 8,89 кН

Выбранные параметры выделены в таблицах цветом

Таблица 2.2.7

Таблица 2.2.8 - Анкеровка петель в бетоне lan (согласно эскизу таблицы 3.7)

2.3 Расчет и конструирование ригеля

2.3.1 Расчет ригеля по прочности нормальных сечений

Расчетная схема и эпюра моментов ригеля приведена на рисунке.

Расчет нагрузки, действующей на плиту перекрытия, приведен в таблице.

Таблица 2.3.1 В кПа

Нормативное значение нагрузки от собственного веса ригеля:

= 2,25 * 10 / 5,66 * 7 = 0,568 кПа

где  - масса ригеля в тоннах (см пункт 2.1); lр -длина ригеля в м; L - расстояние между ригелями в осях по конструктивной схеме перекрытия, м.

Нагрузка q, указанная на расчетной схеме, определяется по формуле:

 = 16,83 * 7 = 117,78 кНм

Расчетная длина ригеля равняется расстоянию между серединами площадок опирания. Величину расчетной длины плиты перекрытия l0 можно определить по рисунку.

l0 = lp - 130 = 5,66 - 0,13 = 5,53 м

M =  = 117,78 * 5,532 / 8 = 450 кНм

Расчет ригеля по нормальному сечению необходимо выполнять на максимальное значение изгибающего момента, возникающего в середине пролета.

Сечение ригеля имеет тавровый вид (рис 2.3.3), полки находятся в растянутой зоне. Данное сечение необходимо рассчитывать как прямоугольное.

Рисунок 2.3.3

При расчете ригеля нужно учесть арматуру в сжатой зоне, что уменьшит размеры сечения ригеля. Задаемся конструктивной арматурой в сжатой зоне - не менее 2 стержней d = 10мм, As’=1,57 см2. Для армирования ригеля применяем арматуру А500.

При расчете изгибаемого элемента с двойной арматурой несущая способность элемента Mult складывается из момента, воспринимаемого сжатым бетоном Mb, и воспринимаемого сжатой арматурой .

.

 = 435 * 106 * 1,57 * 10-4 * 0,57 = 38,93 кНм приняли a = 30 мм, a’ = 20 мм, ho = hp - a = 0,62 - 0,03 = 0,59 м

= 17*106*0,207*0,296*(0,59 - 0,5*0,296) = 460,4 кНм

где  - граничное значение сжатой высоты зоны, определяется по формуле

 = 0,502 * 0,59 = 0,296 м

Mb > M, 460 > 450 => устанавливаем 2 стержня d = 10 мм, As’= 1,57 см2.

Подбираем диаметр сжатой арматуры при двух или трех стержнях так, чтобы  было больше  и тогда требуемая площадь растянутой арматуры равняется:

 =  = 0,0025м = 25 см2

Подобрали 4 стержня ds = 32 мм, As = 32,17 см2. Схема размещения-рис 2.3.4.

После подбора арматуры необходимо выполнить проверки возможности ее размещения и достаточности прочности.

Далее необходимо окончательно проверить несущую способность сечения с учетом подобранной арматуры.

Несущая способность сечения равняется:

=0,56*106+435*106*1,57*10-4*0,552 = 597 кНм

 =  = 0,378 м,

aниж = 1,5 * d = 48 мм

h0 = hp - a = 0,62 - 0,048 = 0,572 м

, 0,378 ≥ 0,296 => значение  принимают равным = 0,296

Рисунок 2.3.4 - Схема размещения стержней в растянутой зоне для 4 стержней

Mult > M, 597 кНм > 450 кНм => прочность сечения достаточна.

2.3.2 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси элемента при действии поперечной силы

Расчет ригеля по сечению наклонному к продольной оси элемента выполняется на полную эксплуатационную нагрузку. Расчетная схема ригеля приведена на рисунке ниже.

Максимальное значение поперечной силы определяется по формуле:

Расчетное сечение приведено на рисунке 2.3.6. Опасные наклонные сечения начинаются в углу подрезки. Высота сечения здесь , ширина сечения равняется ширине ригеля b=bp. Расчетная высота сечения, вводимая в расчет, определяется, как . Значение а на первичном этапе можно принять равным 20мм.

Рисунок 2.3.6 - К расчету ригеля по наклонному сечению

Далее расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси элемента при действии поперечной силы выполняется так же, как и для плиты перекрытия (смотри п. 2.2.3).

2.3.3 Расчет ригеля по наклонному сечению на изгибающий момент

Для обеспечения прочности в растянутой зоне в опорной зоне устанавливают дополнительную продольную арматуру, d которой определяют расчетом наклонных сечений на изгиб. Для надежного анкерования ее приваривают к опорной закладной пластине толщиной ≥ 10 мм.

Расчет ригеля по наклонным сечениям на действие моментов (рисунок 2.3.7) производят из условия

где М - момент в наклонном сечении с длиной проекции с на продольную ось элемента;

 - момент, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения (точка О);

 - момент, воспринимаемый поперечной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения (точка О).

Момент  определяют по формуле

 = 325,65 * 103 - 20,25*103 = 305,4 кНм

As,тр= = 305,4*103/435*106*0,405 = 17,3 см2

где  - плечо внутренней пары сил,  = 0,9*0,45 = 0,405.

Момент  для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяют по формуле:

= 0,5 * 2*105*0,452=20,25 кНм,

где -усилие в поперечной арматуре, принимаемое равным

,с = 0,45м

и с принимают те же, что и в предыдущем расчете.

Главная задача в этом расчете определить требуемую площадь арматурного анкера с площадью арматуры As1.

С этой целью определим значение внешнего изгибающего момента действующего в опасном сечении по формуле:

 = 325,65*103*0,515 = 167,7 кНм

l = h0 +65 = 450 + 65 = 515 мм

M ≤ Ms + Msw, 167,7 ≤ 305,4 + 20,25 условие не соблюдается, нужно добавить 3й стержень в сжатую зону.

Рисунок 2.3.7 -К расчету ригеля по наклонному сечению на изгибающий момент

Назначено 3 стержня ds=28мм, As,тр=18,47 см2.

Длина зоны анкеровки, на которую должны быть заведены стержни (то есть длина стержней) должна быть не менее , =1,27 м, 20×ds=560мм, 250мм. Длина  определяется по формуле:

= 1*3,178*17,3*10-4/18,47*10-4=2,976 м

где  - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и для растянутой арматуры периодического профиля принимается равным ;

,  - площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная;

 - базовая (основная) длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением Rs на бетон, определяют:

= 435*106*18,47*10-4/2,875*106*87,92*10-3=3,178 м

где  и  - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

 - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле:

=2,5*1*1,15*106=2,875 МПа

здесь  - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению по первой группе предельных состояний, равное 1,15 МПа;

 - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным 2,5 для горячекатаной арматуры периодического профиля;

 - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным 1,0 при диаметре арматуры ds < 32 мм.