Материал: Железобетонные конструкции

Железобетонные конструкции

Содержание

Исходные данные

. Расчёт предварительно напряжённой ребристой плиты

.1 Расчёт ребристой плиты перекрытия по I группе предельных состояний

1.1.1 Расчётный пролёт и нагрузки

1.1.2 Определение внутренних усилий в плите от расчётной полной суммарной нагрузки

1.1.3 Установление размеров сечения плиты

.1.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

.1.5 Расчёт по прочности сечений, нормальных к продольной оси

.1.6 Расчёт по прочности сечений, наклонных к продольной оси, по поперечной силе

.2 Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям II группы

.2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения

.2.2 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

.2.3 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси

1.2.4 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси

.2.5 Расчёт прогиба ребристой плиты

. Расчёт ригеля

.1 Расчётная схема и нагрузки

.2 Вычисление изгибающих моментов в расчётных сечениях ригеля

.3 Расчёт прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси

.3.1 Определение высоты сечения ригеля

.3.2 Расчёт сечения арматуры по поперечным изгибающим моментам

.4 Расчёт прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси

.4.1 Расчёт по наклонному сечению

.5 Конструирование арматуры ригеля

. Расчёт колонны первого этажа

.1 Определение нагрузок на колонну

.2 Размеры сечения колонны

3.3 Определяем требуемую площадь сечения арматуры

3.4 Расчёт консоли колонны

.5 Расчёт армирования консоли

.6 Прочность консоли по наклонной сжатой полосе

.7 Расчёт стыка колонн

. Отдельный фундамент под колонну

.1 Размеры подошвы фундамента

.2 Проверка нижней ступени на восприятие поперечной силы без поперечной арматуры

4.3 Расчёт на продавливание

.4 Расчёт арматуры фундамента

. Стена первого этажа

Список литературы

ребристый плита ригель арматура

Исходные данные

Нормативная временная длительная нагрузка на перекрытие (входит в состав полной временной нагрузки) - 7кН/м2

Тип плиты перекрытия - ребристые

Класс тяжёлого бетона для ригелей перекрытия - В30

Класс тяжёлого бетона для колонны первого этажа - В35

Класс тяжёлого бетона для плиты перекрытия - В20

Класс предварительно напряжённой арматуры плиты перекрытия - А600

Пролёт l1 между разбивочными осями А, Б, В, Г, Д - 7,2м

Число этажей в здании - 5

Расчётное давление на грунт основания(Ro) - 0,35Мпа

Минимальная глубина заложения фундамента - 2,3м

Марка глиняного кирпича пластического прессования - 125

Марка тяжёлого цементно-известкового раствора для кладки наружных стен - 50

Нормативная кратковременная нагрузка на перекрытие (входит в состав полной временной нагрузки) - 1,5кН/м2

Расчётная величина опорной реакции конструкции покрытия - 600кН

Коэффициенты надёжности по нагрузке (γf >1): для постоянной нагрузки от веса железобетонных, каменных и армокаменных конструкций γf =1,1 для временной нагрузки на перекрытие γf =1,2

Расстояние l2 между разбивочными осями 1, 2,…,7 (шаг) - 6м.

Длина здания в осях 1-7 - 36м.

Высота этажей - 4,8м

Размеры оконных проёмов (b×h) - 3,2×2,4м.

Расстояние от отметки пола до низа оконного проёма - 0,9м. Расстояние от верха оконного проёма верхнего этажа до верха парапета - 3,1м.

Состав пола - керамическая плитка δ=13мм, ρ=1800кг/м3, γf =1,1 цементный раствор δ=20мм, ρ=2200кг/м3, γf =1,3

По степени ответственности здание имеет класс II. Соответствующий коэффициент надёжности по назначению - γn =0,95

В качестве ненапрягаемой арматуры следует применять:

для плиты перекрытия - А400 и B500;

для ригеля перекрытия - А400;

для продольной арматуры колонны и арматуры консоли - А400;

для поперечной арматуры колонны - А240;

для арматуры подошвы фундамента и продольной арматуры подколонника - А300;

для поперечной арматуры подколонника - А240.

Класс бетона фундамента по прочности на сжатие - В15

Толщина наружных кирпичных стен по теплотехническим требованиям - 51см

Влажность воздуха в здании - до 75%; соответственно γb2 =0,9

1. Расчёт предварительно напряжённой ребристой плиты

1.1 Расчёт ребристой плиты перекрытия по I группе предельных состояний

1.1.1 Расчётный пролёт и нагрузки

Для установления расчётного пролёта плиты предварительно задаёмся размерами сечения ригеля:=l1==0,6м

Ширина ригеля - bp=0,3м

При опирании на ригель по верху расчётный пролёт:=l2 - bp/2=6 - 0,3/2=5,85м

Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия

Таблица 1

Расчётная нагрузка на 1 п.м. плиты перекрытия:

Постоянная: g=∑gпостbплγn=3,564∙1,4∙0,95=4,74кН/м

Временная полная: v=10,2∙1,4∙0,95=13,566кН/м

Полная суммарная: g+v=4,74+13,566=18,306кН/м

Нормативная нагрузка на 1 п.м. плиты перекрытия:

Постоянная: gn=3,18∙1,4∙0,95=4,23кН/м

Полная суммарная: gn,пост+vn=4,23+11,68=15,53кН/м

Постоянная + длительная временная: ,пост+vn,длит=10,18∙1,4∙0,95=13,54кН/м

.1.2 Определение внутренних усилий в плите от расчётной полной суммарной нагрузки

От расчётной нагрузки:

Mmax=(g+v)lo2/8=18,306∙5,852/8=78,31кНм=(g+v)lo/2=18,306∙5,85/2=53,55кН

От нормативной полной суммарной нагрузки:

Mmax,n=(g+v)n∙lo2/8=15,53∙5,852/8=66,43кНм,n=(g+v)n∙lo/2=15,53∙5,85/2=45,43кН

От нормативной постоянной и временной длительной нагрузки:

Mmax,nпост+вр.дл=( gn,пост+vn,длит) lo2/8=13,54∙5,852/8=57,92кНм

.1.3 Установление размеров сечения плиты

Высота сечения ребристой предварительно напряжённой плиты:

h=lo/20=585/20=29,25см ≈ 30см

Рабочая высота сечения:

ho=h-a=30-3=27см

ширина продольных рёбер по низу - 7см

ширина верхней полки - 136см

В расчёте по предельным состояниям I группы расчётная толщина сжатой

полки таврового сечения hꞋf =5см; отношение hꞋf /h =5/30=0,167>0,1

при этом в расчёт вводится вся ширина полки bꞋf =136см

ширина ребра равна удвоенной ширине ребер плиты b =2∙7=14см

Поперечные сечения ребристой плиты а - основные размеры; б - к расчёту прочности; в - к расчёту по образованию трещин;

.1.4 Характеристики прочности бетона и арматуры

Проектируем ребристую предварительно напряжённую плиту, которую армируем арматурными стержнями класса А600 с электротермическим натяжением на упоры форм.

Плита относится к третьей категории по трещиностойкости.

Нормативное сопротивление арматуры растяжению Rsn=590МПа

Расчётное сопротивление арматуры растяжению Rs=510МПа

Модуль упругости арматуры Es=1,9∙105МПа

Бетон тяжёлый класса B20

Призменная прочность бетона (нормативное сопротивление при осевом сжатии) Rbn=15МПа

Расчётное сопротивление сжатию бетона Rb=11,5МПа

Нормативное сопротивление бетона растяжению Rbtn=1,4МПа

Расчётное сопротивление бетона растяжению Rbt=0,9МПа

Начальный модуль упругости бетона подвергнутого тепловой обработке Eb=24∙103МПа

Коэффициент условий работы бетона γb2 =0,9

Предварительное напряжение арматуры принимаем равным:

σsp=0,6∙Rsn=0,6∙590=354МПа

Напряжение обжатия бетона при электротермическом способе находим по эмпирической формуле:=30+360/l=30+360/6=90МПа

Суммарное напряжение:

σsp+ p=354+90=444МПа

Проверяем выполнение условия σsp+ p=444˂ Rsn=590 - условие выполняется.

Вычислим предельное отклонение предварительного напряжения при числе напрягаемых стержней np=2:

Δ γsp=0,5 ∙  ∙ = ∙ = 0,22

Коэффициент точности натяжения арматуры:

γsp=1- Δ γsp=1- 0,22=0,78

Принимаем предварительное напряжение арматуры:

= γsp ∙ σsp=0,78 ∙ 354=276,12МПа

.1.5 Расчёт по прочности сечений, нормальных к продольной оси

Максимальный изгибающий момент от расчётной нагрузки:=78,31кНм

Вспомогательный коэффициент:

am= = 0,0687

Из таблицы (приложение 3) находим: ξ=0,07

Определяем величину сжатой зоны бетона:

x= ξ ∙ ho=0,07 ∙ 27=1,89см

Так как х=1,89см˂ hꞋf =5см (где hꞋf -толщина сжатой верхней полки плиты), то граница сжатой зоны бетона находится в полке и арматуру можно рассчитать по формулам как для элемента прямоугольного сечения.

Требуемая площадь сечения рабочей растянутой арматуры:

As= = = 0,0004365м2

Где γs6 = η - (η - 1)  =1,2 - (1,2-1) =1,35 - коэффициент условий работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести.

ξR=0,56 - граничное значение относительной величины сжатой зоны бетона

η=1,2 для арматуры класса А600

Принимаем 2Ø18 A600 с площадью As=509мм2

Расчёт полки плиты на местный изгиб.

Изгибающий момент для полосы шириной 1м определяется с учётом частичной заделки в рёбрах:

М = 13,08∙1,182/11 = 1,66кН/м;

Нагрузка на 1м2 полки принимаем по формуле

(g+v)γn = 13,764∙0,95=13,08кН/м2

Расчётный пролёт при ширине рёбер вверху 9см составит:= 139 - 2∙9 = 118см

Рабочая высота сечения ho= 5 - 1,5 = 3,5см

Арматура Ø5 B500 с Rs = 410МПа;= = 1,23см2

Принимаем 12Ø5 B500 с площадью As=1,256см2

Принимаем сетку с рабочей арматурой Ø5 B500 с шагом s=10cм

1.1.6 Расчёт по прочности сечений, наклонных к продольной оси, по поперечной силе

Максимальная поперечная сила от расчётной нагрузки:=53,55кН

Определяем коэффициенты, характеризующие работу сечения:

φn= = 0,37˂0,5

N - усилие обжатия с учётом всех потерь(P2) P2=127,37кН

Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчёту.

Условие первое:=53,55∙103Н˂2,5 =2,5∙0,9(100)∙14∙27=85,05∙103Н - условие удовлетворяется.

При q1 = g +  = 4,74 +  = 11,523 кН/м = 115,23Н/см и поскольку 0,16∙ φb4(1+ φn) = 0,16∙1,5∙1,37∙0,9(100)∙14 = 414,3 Н/см > 115,23Н/см, принимаем с = 2,5∙h0 = 2,5∙27 = 67.5 см

Другое условие при Q = Qmax - q1∙c = 53,55∙103 - 115,23∙67,5 = 45,77∙103Н и значении = 27,96∙103 > 45,77∙103Н - не удовлетворяется, следовательно, поперечная арматура требуется по расчёту.

На приопорном участке длиной l/4 устанавливаем в каждом ребре плиты поперечные стержни Ø5 B500 с шагом s=h/2=15см, в средней части пролёта с шагом s=3h/4≈25см.=2∙0,196=0,392см2=290 МПа

qsw= ==757,87 Н/см

Влияние свесов сжатых полок:

φf =2∙0,75∙3∙ hꞋf () =2∙0,75∙3∙5∙() = 0,3 ˂ 0,5

1+ φn+ φf =1+0,37+0,3=1,67>1,5 - принимаем 1,5

Qbmin = φb3(1+ φn+ φf)Rbt∙b∙ho =0,6∙1,5∙0,9(100)∙14∙27=30,62∙103 Н

Условие qsw =757,87 Н/см > == 567,04 Н/см - удовлетворяется.

Требование smax =25,73см > s =15см - удовлетворяется.

Для расчёта прочности вычислим:

Mb = φb2(1+ φn+ φf)Rbt∙b∙=2∙1,5∙0.9(100)∙14∙272=275,56∙104 Н∙см

Поскольку q1 = 115,23 Н/см ˂ 0,56qsw = 0,56∙757,87 = 424,41 Н/см, вычислим значение с по формуле:

с === 154см >3,33ho = 3,33∙27 = 90см - принимаем с=90см.

Тогда Qb = Qbmin = = =30,62∙103 Н

Поперечная сила в вершине наклонного сечения:

Q = Qmax - q1∙c = 53,55∙103 - 115,23∙90 = 43,18∙103Н

Длина проекции расчётного наклонного сечения:

со === 60,3см >2ho = 2∙27 = 54см - принимаем со = 54см.

При этом Qsw = qswco = 757,87∙54 = 40,92∙103 H

Условие прочности:+Qsw = 30,62∙103+40,92∙103 = 71,54∙103 H > Q = 43,18∙103 H - прочность обеспечивается.

Прочность проверяем по сжатой наклонной полосе:

μsw = ==0.0019

α = == 7,917

φω1 = 1+5α μsw = 1+5∙7,92∙0,0019 = 1,075

β = 0,01

φb1 = 1 - βRb = 1 - 0,01∙11,5 = 0,885

Условие прочности:

0,3∙φω1∙ φb1∙Rb∙b∙ho = 0,3∙1,075∙0,885∙11,5(100)∙14∙27 = 124,07∙103 H > Qmax = 53,55∙103 - условие удовлетворяется.

1.2 Расчёт ребристой плиты по предельным состояниям II группы

1.2.1 Геометрические характеристики приведённого сечения

Отношение модулей упругости

α = ==7,917

Площадь приведённого сечения

Ared = A+αAs = 136∙5+14∙25+7,917∙5,09 = 1070,3 см2

Статический момент площади приведённого сечения относительно нижней грани= 136∙5∙27,5+14∙25∙12,5+7,917∙5,09∙3 = 23195,9 см2