Причальная площадка

ЖБК.docx

Министерство науки и высшего образования
«Железобетонные конструкции зданий и сооружений»
Тема: «Проектирование бетонных и железобетонных конструкций причальной площадки»
Направление подготовки: «Строительство»
Руководитель проекта:
Компоновка конструктивной схемы причальной площадки . 3
Проектирование бетонной подпорной стенки 4
1. Определение нагрузок действующих на подпорную
2. Проверка устойчивости подпорной стенки от опрокидывания 12
3. Расчёт реактивного давления грунта под подошвой фундамента 15
4. Определение напряжений в сечении стенке в сечении совпадающим с местом заделки ее в фундамент . ..19
Расчёт железобетонной плиты перекрытия причальной
1.Расчет плиты по первой группе предельных
2. Расчет плиты по второй группе предельных
2.1 Проверка трещинностойкости плит 34
2.2 Расчёт по деформациям 40
Расчет и конструирование ригеля (Р-1) .. .42
1.Расчёт ригеля по первой группе предельных состояний 44
2.Расчет ригеля по второй группе предельных состояний 56
2.1. Расчет по образованию трещин 56
2.2. Расчет проверки ширины раскрытия нормальных трещин 59
2.3. Расчет по деформациям ..61
2.4.Построение эпюры материалов .63
Библиографический список ..69
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ПРИЧАЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
Выбор конструктивных форм подпорных стен зависит от их назначения ширины и высоты величин и характера распределения нагрузок материала стен характеристик грунта технико-экономических показателей и метода возведения.
Проектирование подпорных стен должно производиться согласно требованиям
В курсовом проекте принимается подпорная стенка массивного типа. Монолитная подпорная стена включает вертикальную стенку и фундаментную плиту имеющую лицевой и тыловой выступы. В качестве примера на рис. 2.1 приведен поперечный разрез по монолитной подпорной стене. Высота стен HСТ согласно заданию принимается 8 м.
В продольном направлении подпорные стены могут иметь большую протяженность поэтому при проектировании монолитных стен предусматривается устройство деформационных (температурных и температурно-осадочных) швов. Расстояние между ними (размер секции) для гравитационных подпорных стен расположенных на нескальном основании принимается не более 30 м.
Береговая причальная площадка речного типа вместе с подпорной стеной предназначена для малых речных судов прогулочных речных трамваев для посадки и высадки людей для приема небольших объемов грузов хозяйственного назначения.
В планировочном решении это плоское железобетонное перекрытие примыкающее к береговой бетонной подпорной стене. Образуется жесткий в горизонтальной плоскости диск передающий горизонтальные нагрузки на подпорную стену и на массив грунта набережной. Такое решение позволяет в курсовом проекте не производить расчеты на горизонтальное смещение площадки от ударов судов и льда. Опорами площадки могут быть сваи квадратного сечения или сваи-оболочки. Все конструктивные элементы причальной площадки выполняются из тяжелого бетона. Речная и морская вода считается агрессивной средой. Все элементы площадки рассчитываются по первой группе и второй группам предельных состояний.
Классы бетона принимать самостоятельно не менее В12 В15. Срок твердения (возраст) бетона отвечающий его классам по прочности на сжатие и растяжение для монолитных конструкций речных гидротехнических сооружений 180 суток для сборных 28 суток; отпускную прочность бетона для сборных конструкций принимать не менее 70% прочности принятого класса.
Основная привязка сетки осей относится к уступу подпорной стены.
Длина площадки определяется принятым количеством шагов поперечных рам образованных ригелями сопряженными со сваями. По длине площадка разделяется деформационными швами на блоки длиной 30 36м. Ширину площадки устанавливают количеством и размерами пролетов ригелей.
Постоянные нагрузки (g) рассчитываются в соответствии с конструкцией перекрытия. Временная полная нагрузка (V) принимается на основании выданного задания.
Перекрытие принято пониженного типа опирания плит на полки ригелей чем достигается создание более жесткого в горизонтальной плоскости диска перекрытия а также уменьшается орошаемая поверхность ребра ригеля водой.
В конструктивно-планировочном решении подобных перекрытий применяется сетка осей 6м х 6м или другая кратно модулю 10 см или укрупненному модулю 60 см. В курсовом проекте из методических соображений в задании эти правила могут не выдерживаться.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ
В разрабатываемом курсовом проекте принята монолитная бетонная стена без арматуры. В нижнем сечении на обрезе фундамента стена нагружена собственным весом грунтом засыпки со стороны набережной нагрузкой от ригеля опирающегося на уступ стены и давлением воды. От совместного действия изгибающего момента и вертикальной нагрузки стена испытывает внецентренное сжатие. По условиям эксплуатации трещины не допускаются расчет производим на основание сочетание нагрузок с учетом коэффициента условий работы бетона . Проектируемое сооружение относится к IV классу по ответственности сооружения. При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффициент надежности по ответственности сооружения 2.
Материал - тяжелый бетон класса В20 расчетные сопротивления Rb и Rbt.
Внешняя плоскость стены выполняется с наклоном в соотношении 310.Геометрические размеры стены и нагрузки даны в задании.
Расчетная полоса «b» принимается шириной 10 м.
где - давление на глубине от расчетного значения массы грунта ;
ρ –плотность грунта кНм3;
= 12 - коэффициент надежности для горизонтального давления грунта;
- коэффициент горизонтального давления грунта. ;
- угол внутреннего трения грунта в градусах.
Дополнительное расчётное давление от временной нормативной нагрузки pn кНм2 на поверхности засыпки предаваемое по всей высоте подпорной стены:
Где:- коэффициент надежности по нагрузке.
Давление воды по закону гидростатики:
- высота столба воды;
= 10 кНм3 - плотность воды.
Расчет давления грунта засыпки на стену производят в характерных сечениях - в местах изменения плотности грунта: в уровне грунтовых вод и в уровне воды в реке. По точкам полученным в расчетах строят эпюру горизонтального давления нарастающую с глубиной.
В качестве примера исходные данные представлены в таблице (см. задание к курсовому проекту):
Рис. 2.1. Геометрические размеры подпорной стенки
Проектирование бетонной подпорной стенки состоит из двух подразделов:
) Проверка устойчивости подпорной стенки
) Расчет напряжений в нижнем сечении стенки (в месте заделки стенки в днище) с целью проверки ее прочности без армирования.
1. Определение нагрузок действующих на подпорную стенку
Так как подпорная стенка имеет значительную протяженность то каждый погонный метр стенки находится примерно в одинаковых условиях (состояние плоской деформации) поэтому сбор нагрузок выполняем на один погонный метр длины стенки.
При расчете на устойчивость от опрокидывания весовые нагрузки принимаются как нормативные в запас устойчивости.
Схема вертикальных нагрузок действующих на подпорную стенку представлена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема вертикальных нагрузок действующих на подпорную стенку
Определение собственного веса бетонной стенки:
Вес грунтовой засыпки на левом (тыловом) уступе:
- найдено с помощью программы AutoCAD
Вес воды на правом (лицевом) уступе фундамента:
Определение противодавления:
Рис. 2.3. Схема горизонтальных нагрузок действующих на подпорную стенку
Расчетные горизонтальные силы
Определение горизонтальной нагрузки от грунтовой воды и от воды в реке (или в водоёме):
Определение горизонтальной нагрузки от обратной засыпки грунта и воды:
- коэффициент горизонтального давления
- коэффициент надежности для бокового давления грунта.
2. Проверка устойчивости подпорной стенки от опрокидывания
Наименование нагрузки
Величина нагрузки кН
Расстояние от силы до точки «А»
Опрокидывающий момент
Вертикальные нагрузки
Горизонтальные нагрузки
Подпорная стенка устойчива от опрокидывания если выполняется условие:
Определяем коэффициент устойчивости
Условие выполняется стенка устойчива от опрокидывания. Если условие не выполняется необходимо увеличить размеры фундаментной плиты.
3. Расчёт реактивного давления грунта под подошвой фундамента
Схема нагрузок для определения моментов от всех сил относительно точки «О» представлена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Определение моментов от всех сил относительно точки «О»
Точка «О» - середина подошвы фундаментной плиты.
Расстояние от силы до точки «О»
Удерживающий момент
Вф2- b1 – с – a – x1 – x33*2
Вф2- b1 – с – a – x13*2
Определение реактивного давления грунта:
где Аф = Вф*1 м = 8 м2;
Для максимальных и минимальных давлений на грунт основания приняты следующие знаки: плюс – сжатие минус – растяжение.
где- расчетное сопротивление среднезернистого песка основания.
Максимальное напряжение под подошвой фундамента превышает предел прочности грунта. Фиксируется отрицательное напряжение под подошвой фундамента то есть происходит отрыв фундаментной плиты от грунтового основания. Требуется провести усиление грунта или изменение размеров подошвы фундамента.
4. Определение напряжений в сечении стенки совпадающим с местом заделки ее в фундамент
Схема нагрузок действующих на стенку представлена на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Схема нагрузок действующих на стенку
Учитываются только те нагрузки которые непосредственно действуют на стенку.
Расчеты моментов производим в табличной форме.
Расстояние до точки «O1»
Опрокидывающий момент
Hст3 – 2*Hф3 + 2*hгр3
Определение напряжений в нижнем сечении стенки совпадающим с местом заделки ее в фундамент.
Максимальные сжимающие напряжения возникают на лицевой грани стенки. На тыловой грани стенки при этом возникают минимальные сжимающие или растягивающие напряжения. Абсолютные значения этих напряжений сравнивают с расчетным сопротивлением бетона сжатию и растяжению то есть проверяют условия:
Если одно из условий не выполняется то увеличивают класс бетона или толщину стенки в этом сечении.
Задаемся классом бетона В20:
Rb = 115 мПа = 11500 кНм2;
Rbt = 09 мПа = 900 кНм2.
где Аст = Вст*1 м = 25 м2;
Для напряжений приняты следующие знаки: плюс – сжатие минус – растяжение.
Сжимающие напряжения на лицевой грани стенки
Условие выполняется прочность сжатой лицевой грани обеспечена.
Напряжения на тыловой грани стенки:
Знак «минус» означает что на тыловой грани стенки действуют растягивающие напряжения.
Условие не выполняется прочность растянутой тыловой грани не обеспечена требуется устройство арматуры.
РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
Из условия жесткости назначаем предварительную толщину плиты
где - расстояние между числовыми осями;
- расстояние от грани ребра ригеля до торца плиты перекрытия.
Предварительно принимаем толщину плиты
В табл. 3.1 приведен сбор нагрузок действующих на плиту перекрытия.
Сбор нагрузок на 1 м2 плиты
Нормативная нагрузка
Коэффициент надежности
Цементно-песчаная стяжка)
ИТОГО: постоянная нагрузка
ИТОГО: полная нагрузка
Примечание: Объемный вес плитки – 24 кНм3 объемный вес цементно-песчаной стяжки – 18 кНм3 объемный вес железобетона – 25 кНм3.
Нагрузка на 1 п. м. длины плиты при ее ширине
-нормативное значение
- расчетное значение
Плита рассчитывается по балочной расчетной схеме (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Расчетная схема плиты
Расчетная длина плиты
Где - расстояние между цифровыми осями (шаг ригелей)
– ширина ребра ригеля
- ширина свеса полки ригеля
- длина площадки опирания плиты на полку ригеля за вычетом ширины шва.
1. РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ
Внутренние усилия в плите перекрытия:
Расчет продольной рабочей арматуры
На рис. 3.2 приведена схема армирования плиты рабочей продольной арматурой.
Рис. 3.2. К расчёту продольной рабочей арматуры:
- сжатая грань плиты; 2 - растянутая грань плиты;
- расстояние от растянутой грани плиты до центра тяжести продольной рабочей арматуры; - толщина плиты (высота поперечного сечения плиты).
Класс бетона на сжатие - В20.
Начальный модуль упругости: (см. Приложение 3).
Расчетные сопротивления бетона по первой группе предельных состояний:
Расчетные сопротивления по второй группе предельных состояний:
Коэффициент условий работы для основного сочетания нагрузок
Рабочая продольная арматура класса А400:
Монтажная арматура плиты класса A240
Ширина сечения по верху: .
Рабочая высота сечения:
Определяем коэффициент:
По приложению 8 или формулам при определяем
относительную высоту сжатой зоны
По приложению 9 для арматуры класса А400 принимаем граничное значение относительной высоты сжатой зоны .
Проверяем выполнение условия
Условие выполняется следовательно арматура в сжатой зоне по расчету не требуется.
Площадь сечения продольной рабочей арматуры из условия прочности
Конструктивные требования к рабочей продольной арматуре:
- диаметр не менее 10 мм;
- шаг продольной рабочей арматуры принимается от 100 мм до 200мм кратно 25 мм. Принимаем шаг продольной рабочей арматуры 100 мм (рис. 3.3):
где - номинальная ширина плиты (расстояние между серединами швов);
- количество стержней продольной рабочей арматуры
- защитный слой бетона от края плиты
- длина свободного конца конструктивной арматуры в сетке С-1 (изменяется в пределах от 20мм до 50мм с шагом 5мм)
По приложению 10 принимаем 13 стержней диаметром 10 мм с
Проверяем перерасход принятой продольной растянутой арматуры для данного курсового проекта:
Перерасход стали 10% окончательно принимаем продольную растянутую арматуру в количестве 13 стержней диаметром 10 мм с
Рис. 3.3. Схема расстановки продольной рабочей арматуры в плите
Расчет плиты по наклонному сечению
Прочность бетонной наклонной полосы на сжатие
Поперечная сила воспринимаемая бетоном наклонной полосы от главных сжимающих напряжений:
Проверка прочности бетонной полосы от главных сжимающих напряжений:
Условие выполняется прочность бетонной полосы на сжатие обеспечена.
Если условие не выполняется то необходимо увеличить высоту сечения (кратно 5 см) или класс бетона по прочности на сжатие.
Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы
Фактическая относительная высота сжатой зоны:
При этом должно соблюдаться условие .
Так как окончательно принимаем
Коэффициент - для плит высотой
- для плит высотой .
так как плита имеет высоту окончательно принимаем .
Угол наклона трещины определяется из выражения:
При этом значение должно быть не менее 05 и не более 15:
На шарнирной опоре изгибающий момент равен
Так как полученное значение окончательно принимаем
Поперечное усилие воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении:
Проверяем прочность бетонного наклонного сечения то есть без поперечной арматуры
Условие выполняется следовательно поперечная арматура по расчёту не требуется а ставится из конструктивных соображений. В противном случае поперечная арматура ставится по расчёту исходя из условия прочности по наклонному сечению на действие поперечной силы:
Диаметр поперечной арматуры из конструктивных требований должен быть . Принимаем .
Расстояние между хомутами принимаем в соответствии с рекомендациями
в приопорных зонах на длине пролёта плиты S = 100 150 мм.
в средней части плиты на длине пролёта плиты принимаем шаг S = 200 300 мм.
Окончательно принимаем диаметр поперечной арматуры - 10 A240 с шагом в приопорной зоне и шагом в средней части плиты .
2. РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПО ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ
2.1. Проверка трещиностойкости плиты
Максимальный изгибающий момент от нормативной нагрузки:
На рис. 3.4 приведены условные обозначения размеров необходимых для расчёта плиты.
Рис. 3.4. Фрагмент поперечного сечения плиты
Отношение модуля упругости арматуры к начальному модулю упругости бетона:
Приведенная площадь сечения:
здесь и далее ширина плиты принята
Приведенный статический момент относительно нижней грани сечения (ось 1-1):
Положение центра тяжести приведенного сечения относительно нижнего волокна:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления сечения относительно нижнего волокна:
Момент сопротивления сечения относительно верхнего волокна:
Коэффициент «С» определяется по табл. 3.1.
Значения коэффициента С в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие
Для класса бетона по прочности на осевое сжатие В20 коэффициент C равен:
Процент армирования:
Условие выполняется оставляем площадь принятой арматуры без изменения. В противном случае требуется подобрать площадь рабочей продольной арматуры из условия:
Высота растянутой зоны сечения:
Коэффициент условий работы растянутого бетона учитывающий влияние его неупругой работы () принимается минимальным из двух значений:
Принимаем минимальное значение коэффициента.
Коэффициент условий работы растянутого бетона учитывающий влияние количество рядов арматуры ():
– при многорядном армировании.
Для однорядного расположения арматуры в плите окончательно принимаем
Если то следует принять .
В нашем случае следовательно расчёт производим при .
Момент образования нормальных трещин:
Проверяем трещиностойкость нормального сечения плиты:
Условие трещиностойкости не выполняется в плите образуются трещины нормальные к продольной оси.
Расчет проверки ширины раскрытия нормальных трещин
Фактическая относительная высота сжатой зоны рассчитанная ранее:
Плечо внутренней пары сил при:0104:
Напряжение в растянутой арматуре:
Коэффициент учитывающий влияние длительного нагружения:
где– момент от действия постоянной и длительной нагрузок; – момент от действия полной нагрузки (постоянная + длительная + кратковременная). В нашем случае φl = 10 так как выполняется условие:
Ширина раскрытия нормальных трещин:
где –=10 для изгибаемых элементов;
для арматуры периодического профиля (в нашем случае арматура класса A400 имеет периодический профиль) для гладкой арматуры =14;
- начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций находящихся в воде .
для конструкций находящихся над водой и в зоне переменного уровня;
- коэффициент армирования;
d - диаметр продольной растянутой арматуры.
Если арматура разного диаметра то определяется средний диаметр арматуры:
Плиты относятся к числу конструкций в которых не допускаются трещины с раскрытием более 02 мм согласно требованиям СП 41.13330. 2012 (элементы находящиеся в зоне переменного уровня воды и подвергающиеся систематическому замораживанию и оттаиванию) 5. Поэтому принимаем предельно допустимую ширину раскрытия трещин:
Расчетная ширина раскрытия нормальных трещин не превышает предельно допустимого значения.
2.2. Расчет по деформациям
Предельный допустимый прогиб плиты:
Момент инерции рабочего бетонного сечения:
Вычисляем коэффициент учитывающий снижение жесткости при кратковременном нагружении:
Жесткость плиты при кратковременном нагружении для нетрещиностойких элементов или их участков
Жесткость плиты при длительном нагружении для нетрещиностойких элементов или их участков
где: C – постоянная и длительная нагрузка ;
V – кратковременная нагрузка ;
– коэффициент зависящий от формы сечения для прямоугольного сечения - = 2.
При принятых в данном курсовом проекте получаем формулу для жесткости нетрещиностойкой плиты при длительном нагружении
Прогиб нетрещиностойкой плиты в середине пролета при длительном нагружении ()
Условие выполняется прогиб от нормативной нагрузки меньше предельно допустимого значения.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РИГЕЛЯ (Р-1)
Рассчитывается ригель расположенный в осях «А-Б». Фрагмент причальной площадки расположенный в этих осях представлен на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Фрагмент причальной площадки
На рис. 4.2 приведена расчётная схема ригеля.
Рис. 4.2. Расчётная схема ригеля
Расчётная длина пролета ригеля:
где - заданный пролет ригеля в осях (номинальная длина ригеля);
a=06м- длина опирания ригеля на уступ;
с=04 м - ширина сваи;
- зазор между ригелями.
На рисунке 4.3 показана схема расстановки ригелей в причальной площадке.
Рис. 4.3. Схема расстановки ригелей в причальной площадке:
- ригели; 2- подпорная стенка; - грузовая площадка для ригеля.
- ширина грузовой площадки для ригеля (расстояние между цифровыми осями).
1. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ
Предварительные размеры ригеля причала назначаем согласно данным табл. 4.1.
Предварительные размеры ригеля причала
Ширина ригеля понизу
Ширина ригеля поверху
Ширина свеса полки ригеля
Высота выступа ребра
Рис. 4.4. Поперечный разрез ригеля
Расчетная нагрузка на ригель
Площадь поперечного сечения ригеля
Расчетная погонная нагрузка от собственного веса ригеля
Полная расчетная погонная нагрузка на ригель
где = - расчетная полная нагрузка на 1 м2 плиты перекрытия.
Максимальный изгибающий момент в середине пролета ригеля
Класс бетона на сжатие - В25.
Расчетные сопротивления по первой группе предельных состояний:
Расстояние от растянутой грани ригеля до центра тяжести продольной рабочей арматуры при двухрядном ее расположении a=90 мм.
Монтажная арматура плиты класса A240
Рабочая высота сечения
Определяем максимальное значение относительной высоты сжатой зоны из условия что нейтральная ось проходит в ребре
Ширина сечения ригеля по верху (сжатой грани):
По приложению 8 или формулам при определяем:
- относительную высоту сжатой зоны
По приложению 9 для арматуры класса А400 принимаем граничное значение относительной высоты сжатой зоны
Условие выполняется следовательно сечение не переармировано.
По приложению 10 принимаем 2 стержня диаметром 28 мм с () и 2 стержня диаметром 32 мм с с суммарной площадью
Проверяем перерасход принятой продольной рабочей растянутой арматуры для данного курсового проекта:
Перерасход стали не более 10% окончательно принимаем продольную растянутую рабочую арматуру в количестве 4 стержней: 2 стержня диаметром 28 мм и 2 стержня диаметром 32 мм с
На рис. 4.5; 4.6 показан пример армирования ригеля.
Рис. 4.5. Пример армирования ригеля.
- продольная рабочая арматура (расчетная); 8-поперечная арматура; 67910- монтажная арматура для объединения всей арматуры в каркасы К-1 и К-2
Поперечный разрез ригеля
Рис. 4.6. Схема расстановки продольной рабочей и поперечной арматуры в ригеле
Расчет ригеля на действие поперечной силы по наклонному сечению
Проверка прочности бетонной полосы от главных сжимающих напряжений
Если условие не выполняется то необходимо увеличить высоту сечения или класс бетона по прочности на сжатие.
Фактическая относительная высота сжатой зоны
Условие выполняется сжатая арматура по расчету не требуется.
Определяем коэффициент
Коэффициент для ригелей высотой для ригелей высотой
Так как плита имеет высоту окончательно
Угол наклона трещины определяется из выражения
На шарнирной опоре изгибающий момент равен M = 0 поэтому
Так как полученное значение окончательно принимаем .
Поперечное усилие воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении
Проверяем прочность бетонного наклонного сечения т.е. без поперечной арматуры:
Условие не выполняется следовательно необходим расчет поперечной арматуры.
Максимальное расстояние между хомутами не должно превышать
Расстояние между хомутами в соответствии со СНиП 2.03.01–84* не должно превышать см и быть не более 500 мм. Назначаем шаг поперечных стержней
Поперечная рабочая арматура из стали класса A240. Назначаем диаметр поперечного стержня (хомутов):
– из условия контактной сварки двух стержней
– из конструктивных требований
Принимаем максимальный диаметр поперечной арматуры — 10 класса A240 .
Ребро ригеля армируем двумя плоскими каркасами объединенными в пространственный каркас: n = 2 где n — число «срезов» хомутов в одном сечении ригеля.
Площадь хомутов в одном сечении
Погонное усилие воспринимаемое хомутами при шаге Sw = 250 мм
Минимальная прочность по наклонному сечению ригеля армированного хомутами (поперечная сила воспринимаемая бетоном сжатой зоны и хомутами в наклонном сечении)
Проверяем условие прочности по наклонному сечению
Условие не выполняется прочность наклонного сечения не обеспечена.
Назначаем новый шаг поперечных стержней
Погонное усилие воспринимаемое хомутами при шаге
Условие выполняется прочность наклонного сечения обеспечена.
Окончательно принимаем диаметр поперечной арматуры — 10 A240 с шагом:
– в приопорной зоне ;
– в средней части шаг должен быть быть не более 500 мм. Принимаем
2. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ ПО ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ
2.1. Расчет по образованию трещин.
Определение максимального изгибающего момента от
нормативных нагрузок
Площадь поперечного сечения ригеля таврового сечения:
Нормативная погонная нагрузка от собственного веса ригеля:
Полная нормативная погонная нагрузка на ригель:
Где - нормативная полная нагрузка на 1 м2 плиты перекрытия.
Максимальный изгибающий момент в середине пролета ригеля от нормативной нагрузки:
где - нормативная равномерная распределенная нагрузка на ригель.
Отношение модуля упругости арматуры к начальному модулю упругости бетона (коэффициент приведения):
Приведенная площадь сечения:
Статический момент приведенного сечения ригеля относительно нижней грани полки:
Положение центра тяжести приведенного сечения относительно нижнего волокна:
Момент инерции приведенного сечения:
Коэффициент армирования:
Высота растянутой зоны:
Коэффициент условий работы растянутого бетона учитывающий влияние количество рядов арматуры ():
Для двухрядного расположения арматуры в ригеле окончательно принимаем
Если то следует принять
Момент образования нормальных трещин в ригеле:
Нормальные трещины не образуются если выполняется условие:
Условие не выполняется в ригеле образуются трещины нормальные к продольной оси.
2.2. Расчет проверки ширины раскрытия нормальных
Плечо внутренней пары сил при :
Коэффициент армирования рассчитанный ранее:
Коэффициент учитывающий влияние длительного действия нагрузки:
где – момент от действия постоянной и длительной нагрузок; М– момент от действия полной нагрузки (постоянная + длительная + кратковременная). В нашем случае φl = 10 так как выполняется условие:
где – для изгибаемых элементов;
- начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций находящихся в воде . - для конструкций находящихся над водой и в зоне переменного уровня;
Если арматура разного диаметра то определяется средний диаметр арматуры
Плиты относятся к числу конструкций в которых не допускаются трещины с раскрытием более 02 мм согласно требованиям СП 41.13330 4 (элементы находящиеся в зоне переменного уровня воды и подвергающиеся систематическому замораживанию и оттаиванию). Поэтому принимаем предельно допустимую ширину раскрытия трещин:
Расчетная ширина раскрытия нормальных трещин не
превышает предельно допустимого значения.
2.3. Расчет по деформациям
Предельный допустимый прогиб ригеля:
Момент инерции сжатой зоны бетона и растянутой арматуры относительно центра тяжести приведенного сечения:
Жесткость плиты при кратковременном нагружении для нетрещиностойких элементов или их участков:
Жесткость плиты при длительном нагружении для нетрещиностойких элементов или их участков:
При принятых в данном курсовом проекте значениях получаем формулу для жесткости нетрещиностойкой плиты при длительном действии нагрузки:
Прогиб нетрещиностойкого ригеля в середине пролета от полной нагрузки
Условие выполняется прогиб от нормативной полной нагрузки меньше предельно допустимого значения жесткость ригеля обеспечена.
2.4. Построение эпюры материалов
Продольная рабочая арматура в пролете:
- в растянутой зоне 2 32 А400 () и 228 А400 () с суммарной площадью -.
Площадь арматуры определена из расчета на действие максимального изгибающего момента в середине пролета. В целях экономии арматуры часть продольной растянутой арматуры обрывается в пролете а часть доводится до опор. При этом до опор доводится арматура площадью не менее 50% от суммарной.
Сечение ригеля в середине пролета с полной арматурой
Момент от внешней нагрузки в середине пролета ригеля:
Суммарная площадь рабочей растянутой арматуры . Определяем изгибающий момент воспринимаемый сечением ригеля с полной принятой арматурой (232 + 2 28) А400 ().
Привязка рабочей арматуры к нижней грани ригеля:
- расстояние от нижней грани до центра тяжести первого ряда арматуры – мм;
- расстояние от нижней грани до центра тяжести второго ряда арматуры – 130 мм;
- расстояние от нижней грани до центра тяжести всей арматуры –мм.
Уточненная рабочая высота сечения:
Изгибающий момент воспринимаемый сечением ригеля:
Проверяем условие прочности
Прочность нормального сечения обеспечена так как момент воспринимаемый сечением больше действующего изгибающего момента.
До опор доводятся 2 стержня 32 А400 с площадью а два стержня 28 обрываем в пролете.
Сечение ригеля за пределами оборванной арматуры
Рабочая высота до нижнего ряда арматуры
Определяем изгибающий момент воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней доводимых до опоры (232 ).
В масштабе строится эпюра моментов от внешней нагрузки моменты которой рассчитываются по формуле:
На построенной эпюре моментов от внешней нагрузки откладываем полученные значения предельных изгибающих моментов и и проводим линии параллельные продольной оси. Определяем места теоретического обрыва рабочей арматуры - точки пересечения эпюры моментов с горизонтальной линией соответствующей изгибающему моменту воспринимаемому сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух оставшихся стержней (рис. 4.7).
Рис. 4.7 Пример построения эпюры материалов
Места теоретического обрыва арматуры определяем аналитически. Для этого общее выражение для изгибающего момента нужно приравнять моменту воспринимаемому сечением ригеля с арматурой доведенной до опор 232 А400.
Расстояние от левой опоры до первой теоретической точки обрыва арматуры 225.
Расстояние от левой опоры до второй теоретической точки обрыва арматуры 225:
Определяем величины поперечной силы в местах теоретического обрыва арматуры.
Для анкеровки обрываемой арматуры она должна быть заведена за расчетные сечения (точки теоретического обрыва) в сторону опор на длину анкеровки -.
Поперечные стержни 10 А240 в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см (). Погонное усилие в хомутах:
Длина анкеровки обрываемых стержней 28 мм (определяется по формуле:
Так как окончательно принимаем длину анкеровки обрываемой арматуры 28 мм (округляем длину кратную 5 см в большую сторону).
Длина обрываемого стержня будет равна:
Принимаем длину обрываемых стержней 28 мм =5100 мм (кратно 10 см).
Конструктивная длина ригеля:
- длина опирания ригеля на уступ;
- зазор между ригелями над сваей.
Окончательно принимаем:
- от опоры до опоры доводятся два стержня 32 мм длина каждого с учетом защитного слоя бетона с торца ригеля (30 мм):
- два стержня 28 мм обрываются в пролете длина каждого:
Библиографический список
Кумпяк О.Г. Болдышев А.М. и др. Железобетонные конструкции. Часть 1. Издательство АСВ 2003.
СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003.
СП 101. 13330-2012. Подпорные стены судоходные шлюзы рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07.-87.
Свод правил СП 20.13330. 2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
Свод правил СП 41.13330. 2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87.
Свод правил СП 63.13330. 2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
Лихачев В.П. Лузан С.В. и др. Методы расчёта устойчивости и прочности гидротехнических сооружений. М.Стройиздат 1966.

ЖБК чертеж.dwg

Железобетонная плита
Цементно-песчаная стяжка
Разрез по причальной площадке М 1:100
Фасад сооружения М 1:100
Кафедра "Железобетонных и каменных конструкций
Спецификация арматуры
Каркас плиты С-1 М 1:100
Раскладка плит перекрытия М 1:200